Разделы: Строительство
Размещена 17.02.2015. Последняя правка: 15.02.2015.
Просмотров - 5679

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ И КАЧЕСТВ ФУНДАМЕНТОВ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ С УЧЕТОМ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

Кобзева Ирина Александровна

ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс»

Студент

Гвозков П.А. научный руководитель, кандидат технических наук, доцент , кафедра архитектуры, ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс»

УДК 624.159.4

Реконструкция зданий и сооружений - это их переустройство с целью частичного или полного изменения функционального назначения, установки нового эффективного оборудования, улучшения застройки территорий, приведения в соответствие с современными возросшими нормативными требованиями.

Она является частью общей реконструкции производственных предприятий или городского района, жилого массива, комплекса социально-бытовых, культурных учреждений.

В общем виде переустройство включает перепланировку и увеличение высоты помещений, усиление, частичную разборку и замену конструкций, а также надстройку, пристройку и улучшение фасадов зданий [1,86 с.].

Все эти меры по улучшению функционального назначения зданий и сооружений могут привести к возникновению деформаций в фундаменте, понижению или повышению уровня подземных вод, дополнительной осадке грунтов под фундаментами вследствие строительства поблизости новых домов, а также разрушению отмостки или подсыпки грунта вокруг здания выше расположения горизонтальной гидроизоляции.

Все вышеперечисленное по улучшению функционального назначения зданий и сооружений городской застройки могут привести к возникновению деформаций в фундаменте, понижению или повышению уровня подземных вод, дополнительной осадке грунтов под фундаментами вследствие строительства поблизости новых домов, а также разрушению отмостки или подсыпки грунта вокруг здания выше расположения горизонтальной гидроизоляции.

Причины повреждений основания и фундаментов могут быть различными, но восстановление их эксплуатационных свойств и качеств чаще всего возможно только с помощью усиления.

Усиление основания и фундаментов – это операция, которую проводят для увеличения несущей способности и укрепления фундаментов, выполненных из бутовой кладки, бутобетона, монолитного бетона и других материалов. Усиление грунтового основания производится путем его закрепления методом инъекции различных растворов. Существует несколько разновидностей закрепления грунтов: цементация, силикатизация, смолизация, битумизация.

При цементации производится нагнетание в грунт цементного раствора. В основание под подошвой фундамента погружаются инъекторы – стальные трубы диаметром 27-150 мм с перфорацией в нижней части трубы. В инъекторы под давлением 0,3-0,6 МПа закачивают цементный раствор. Применяют цементацию, как правило, в грунтах, имеющих относительно большую проницаемость. К ним относятся: пески средней крупности, крупные, галечниковые и гравийные грунты [2,15с.].

 

Рисунок 1 – Схема закрепления грунтов с помощью инъекции растворов: 1 – фундамент,

2 – инъектор, 3 – слабый грунт, 4 – закрепленный грунт, 5 – плотный грунт

 

Примером может послужить Пизанская башня - для уменьшения ее осадки и наклона в 1932 г. под основание башни было произведено нагнетание через 351 скважину Ø 50 мм около 1000 т цементного раствора. Приращение наклона за последнее десятилетие прошлого века составляло ≈ 1 мм в год.

 

    

 

Рисунок 2 – Пизанская башня

 

Силикатизация связана с инъекцией в грунтовое основание раствора силиката натрия с коагулянтами. Различают однорастворную и двухрастворную силикатизацию.

При двухрастворной силикатизации в инъекторы вначале закачивают раствор силиката натрия, а затем коагулянта - хлористого кальция.

Двухрастворная силикатизация применяется при закреплении оснований, сложенных мелкими и пылеватыми песками, плывунами, песковидными и насыпными грунтами, имеющими коэффициент фильтрации в пределах от 80 до 2 м/сут. После отвердения силиката натрия прочность грунтов составляет 1,5-5 МПа.

Для слабофильтрующих грунтов с коэффициентом фильтрации от 5 до 0,3 м/сут. применяют однорастворную силикатизацию. При этом в инъекторы закачивают одновременно раствор силиката на­трия и коагулянта - ортофосфорной кислоты или алюмината на­трия. Прочность, грунтов закрепленных однорастворной силикатизацией, составляет 2-5 МПа.

 

Рисунок 3 – Схема закрепления грунтов методом силикатизации: 1 - насос для откачки воды из катода; 2 - наголовник; 3 - ниппель; 4 -генератор постоянного тока; 5 - бак с раствором; 6 - баллон со сжатым воздухом; 7 - перфорированная часть инъектора; 8 - наконечник инъектора; 9 - дополнительный инъектор

При смолизации грунтов в них закачивают растворы различных полимерных смол (карбамидную, фенольные, фурановые смолы). Применяют смолизацию для закрепления мелких и пылеватых песков с коэффициентом фильтрации от 5 до 0,5 м/сут.

Если требуется закрепить песчаные или крупноблочные грунты и сделать их водонепроницаемыми, то применяют битумизацию. В инъекторы закачивают расплавленный битум марок 3-5, нагретый до температуры 200-220°С.

 

Рисунок 4 – Схема закрепления грунтов методом смолизации и битумизации: 1 -иъектор; 2-рабочий шланг; 3-манометр; 4-рабочий бачок; 5 - пробковый кран; 6 - компрессор или баллон со сжатым воздухом

Для закрепления лессов и лессовидных грунтов может применяться обжиг грунтов. При обжиге в скважины подается горячий воздух с температурой 600-800°С. В качестве источников тепла применяют дизельное топливо, мазут, электроэнергию. Обожженный грунт теряет просадочные свойства и повышает прочность.

Все методы закрепления грунтов требуют специального оборудования, опытных специалистов и являются дорогостоящими. Однако, поскольку закрепление грунтов не затрагивает непосредствен­но конструкции здания или сооружения, оно может быть рекомендовано при реставрации [2,61 с.].

В зависимости от залегания фундаментов и технологических и экономических соображений для усиления фундаментов могут применяться как разгружающие и заменяющие конструкции, так и повышение собственной несущей способности тела фундамента.

Если неудовлетворительная работа фундаментов связана с состоянием грунтового основания, то целесообразно применять разгружающие конструкции. При недостаточной прочности тела фундаментов применяют как разгружающие и заменяющие конструкции, так и повышение прочности тела фундаментов.

Разгружающие и заменяющие конструкции для усиления фундаментов при недостаточной несущей способности грунтового основания осуществляются в виде наращивания тела фундаментов (обоймы, двусторонние наращивания), приводящего к увеличению площади подошвы фундаментов, пересадки фундаментов на сваи, а также путем подведения под здание железобетонной плиты.

Для передачи усилий от надземной части здания или сооружения на двусторонние наращивания (банкеты) и дополнительные фундаменты устраивают систему поперечных и продольных балок, выполняемых из стального проката или железобетона. Для установки поперечных балок в фундаменте или стене пробивают сквозные отверстия.

Рисунок 5 – Схема уширения подошвы ленточного фундамента с помощью наращивания бетоном (банкеты):1 - стена; 2 - бетон наращивания; 3 - поперечная стальная балка; 4 - продольная стальная балка; 5 - пластинчатый домкрат; 6 - усиливаемый фундамент

 

Усиление фундаментов, имеющих недостаточную несущую способность из-за малой прочности материала, наличия расслоения кладки фундамента и трещин, производится с помощью железобетонных обойм, двусторонних наращиваний, инъекции цементного раствора в трещины и пустоты кладки, замены старых фундаментов на новые, устройства разгружающих и заменяющих конструкций.

При усилении отдельных фундаментов под колоннами или столбами для осуществления передачи усилий от надземной части здания или сооружения устраивают железобетонные обоймы. Арматуру обоймы соединяют с арматурой усиливаемого фундамента или колонны. В фундаменте пробивают горизонтальные борозды.

 

Рисунок 6 – Схема усиления фундамента под колонну с помощью железобетонной обоймы (а- при наличии развитого подколонника с достаточно мощной продольной арматурой; б -при отсутствии развитого подколонника):1 - арматура подколонника; 2 - арматура колонны; 3 - арматура обойм; 4 - борозды в теле фундамента; 5 - уплотненный щебнем грунт

 

При наличии в конструкции усиления системы поперечных и продольных балок применяют гидравлические домкраты, с помощью которых передают часть нагрузки от здания или сооружения на конструкцию усиления. Домкраты снимают перед укладкой бетона после подклинки балок.

Рисунок 7 – Схема уширения подошвы ленточного фундамента с обжатием грунта домкратом: 1 - стена; 2 - пакет из стальных балок; 3 - домкрат; 4 - клинья; 5 - железобетонный банкет; 6 - усиливаемый фундамент; 7 - бетон, укладываемый после извлечения домкратов

 

Значительное уширение подошвы существующего фундамента можно сделать путем устройства сплошной монолитной железобетонной плиты под всем зданием. Железобетонная плита делается ребристой с ребрами вверх. Передача на плиту усилий от надземной части здания или сооружения осуществляется путем заделки плиты и ребер в борозды и гнезда, выбитые в фундаментах.

Устройство сплошной плиты под всем зданием производится небольшими захватками, чтобы не вызвать большие деформации здания [2,81 с.].

Рисунок 8 – Устройство железобетонной плиты под зданием: 1 - фундамент; 2 - полка плиты; 3 - второстепенная балка; 4 - главная балка; 5 - уплотненный щебень

 

Большая часть конструкций усиления тела фундаментов скрывается грунтом, оставаясь видимой только со стороны подвала. Поэтому такое усиление фундаментов часто применяют при реставрации зданий и сооружений.

Увеличение полезной площади при реконструкции здания достигается не только за счет надстройки дополнительных этажей, но и путем заглубления существующих, либо устройства новых подвальных помещений.

Для минимизации опасных последствий от деформации здания при заглублении подвалов, мы используем метод «вывешивания». Заключается он в переносе здания с ленточного на свайный фундамент, но в отличие от обычного усиления на сваи передается полный вес здания, что требует точного проектного расчета и особой тщательности при выполнении. Чтобы исключить потерю устойчивости свай, в них применяют дополнительное усиленное армирование верхней, самой нагруженной части. Перед устройством свай фундамент также подвергается укреплению методом цементации. После проведения данных мероприятий можно выполнять разработку грунта и подведение новых стен ниже уровня существующих фундаментов [3,47с.].

                     

 

Рисунок 9 – Вывешивание зданий

 

Учитывая вышеизложенное, в условиях городской застройки и переустройстве, когда основное стремление городских властей к уплотнению застройки, вследствие чего увеличивается нагрузка на фундамент и основание прибегают к его усилению.

В данной статье рассмотрены основные методы усиления, с помощью которых восстановление эксплуатационных свойств и качеств фундаментов при достижении современной строительной науки и техники можно реализовать различные проекты по переустройству зданий и сооружений.

1. Асаул А.Н., Казаков Ю.Н., Ипанов В.И. Реконструкция и реставрация объектов недвижимости: учебник / под ред. д. э. н., проф. А.Н. Асаула. – СПб.: Гуманистика, 2005. – 288с.
2. Гроздов В.Т. Усиление строительных конструкций при реставрации зданий и сооружений. – СПб.: «Центр качества строительства», 2005. – 114 с.
3. Попова Н.А. Реконструкция и реставрация историко-архитектурного наследия: учебное пособие. – Саратов: «Аквариус», 2003. – 99 с.

Рецензии:

7.05.2015, 16:23 Воробьёв Сергей Александрович
Рецензия: Тема рассматриваемая в статье актуальна, однако отсутствует научная новизна. Посоветуйтесь с Павлом Александровичем, рассмотрите какой-нибудь метод усиления фундаментов на примере г. Орла. Литературные источники, приведенные в статье достаточно старые, приведите более новые. После внесения изменений статья может быть рекомендована к печати.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий