Усиление фундаментов вдавливаемыми сваями
Обновлено: 11.05.2024
Усиление фундаментов сваями
При необходимости передачи на фундаменты повышенных дополнительных нагрузок высокой деформируемости грунтов основания и наличии подземных вод, осложняющих процесс уширения или заглубления фундаментов, нагрузки на более прочные слои грунта передают путем пересадки существующих фундаментов на сваи . В зависимости от толщины слабого грунта и глубины залегания кровли прочного слоя сваи будут работать как висячие или как стойки. Несущую способность свай и их количество определяют расчетом.
Усиление фундаментов набивными сваями
Для усиления фундаментов чаще используют набивные сваи , которые изготавливают в грунте обычно из подвальных помещений с помощью обсадных труб или в предварительно пробуренных скважинах. Такие сваи устраивают как выносные, вне контура существующего фундамента (рис. 13.4.4).
Рис. 13.4.4. Усиление фундаментов набивными сваями: а - ленточный фундамент; б - столбчатый фундамент; 1 - существующий фундамент; 2 - упорная балка; 3 - ростверк или рандбалка; 4 - набивная свая.
Вдавливаемые сваи
В последние годы все большее распространение получают вдавливаемые сваи , состоящие из отдельных элементов, последовательно погружаемых в грунт с помощью домкрата. Элементы изготавливают из железобетона в виде секций со специальными стыками, позволяющими быстро выполнять их соединение. Вдавливание позволяет исключить динамические воздействия, опасные вибрации, шум и снизить трудозатраты по усилению фундаментов. При вдавливании гарантируется высокая точность погружения, а несущая способность такой многосекционной сваи может регулироваться за счет количества вдавливаемых секций.
Одной из разновидностей многосекционных вдавливаемых свай, широко применяемых за рубежом, являются сваи типа «Мега».
Опыт применения вдавливаемых свай показывает, что их целесообразно использовать в насыпных, слабых водонасыщенных грунтах и в связных грунтах с показателем текучести JL > 0,3. В песчаных грунтах, а также в неоднородных напластованиях с плотными прослойками и твердыми включениями без проведения специальных мероприятий вдавливание свай не рекомендуется.
Однако технологии вдавливания свай присущи серьезные недостатки, к которым можно отнести длительность, трудоемкость, большой объем земляных работ, а также низкую производительность существующих вдавливающих установок.
Усиление фундамента буроинъекционными сваями
Одним из способов снижения стоимости работ при усилении фундаментов является применение буроинъекционных свай , которые можно применять в любых грунтовых условиях. Подробнее.
Применение реверсивных пневмопробойников
В последнее время при устройстве свай для усиления фундаментов применяются реверсивные пневмопробойники. Пионерами в применении пневмопробойников для устройства скважин набивных свай являются Красноярский Промстрой НИИпроект, Одесская государственная академия строительства и архитектуры совместно с Одесским заводом строительно-отделочных машин и Полтавский национальный технический университет.
В корпусе пневмопробойника находится ударный механизм, который приводится в действие сжатым воздухом от компрессора. Под действием этого механизма цилиндрическое тело пробойника перемещается в грунте. Ударный механизм снабжен реверсивным устройством. После достижения пневмопробойником необходимой глубины схема подачи сжатого воздуха изменяется и снаряд извлекается из скважины.
Опыт внедрения пневмопробойников при проходке скважин набивных свай позволяет рекомендовать их для глубинного уплотнения слабых и просадочных грунтов, создания искусственных оснований под фундаментами, усиления существующих фундаментов при реконструкции зданий и стабилизации осадок. Данный метод особенно эффективен при выполнении работ в стесненных условиях, а также для усиления фундаментов под оборудование внутри здания.
В случае больших нагрузок иногда возникает необходимость погружения составных свай в два ряда. Сваи размещают под фундаментом, если позволяет его ширина (рис. 4.16, а), или размещают по обе стороны от фундамента при недостаточной его ширине (рис. 4.16, б), иногда делают консольное уширение (рис. 4.16, в). Для сопряжения свай со старым фундаментом в нем устраивают отверстия и борозды. Консольные балки соединяют стальными тягами. Предпочтительнее устраивать непрерывные продольные балки, так как они распределяют реакции от свай на большую длину и способствуют увеличению продольной жесткости фундамента.
При проектировании вдавливаемых свай требуется тщательное обследование конструкций здания, так как состояние стен влияет на значения как расчетной нагрузки на сваю, так и максимального усилия погружения; при этом расчетная нагрузка на сваю не должна превышать допустимой нагрузки на участок стены. Шаг свай чаще всего составляет 1,4—2,5 м.
Рассмотрим некоторые примеры усиления фундаментов вдавливаемыми сваями. Ленточные фундаменты здания бывшей школы по ул. Ленина в Киеве были усилены с помощью задавливаемых металлических свай. Основание представляло собой свалку мелкозема с примесью строительного мусора и органических веществ, подстилаемую песками различной мощности — от 9 до 17 м, которые характеризовались различным состоянием — от влажного до водонасыщенного (единого водоносного горизонта не было установлено).
Четырехэтажное здание школы было построено в 1938 г., стены выполнены из пустотелого кирпича, междуэтажные и чердачные перекрытия деревянные, под подвалом и вестибюлем железобетонные. Фундаменты ленточные бутобетонные на известковом растворе. Под фундаментами выполнена подушка из кирпичного боя толщиной 0,3—0,4 м. Глубина заложения фундаментов 1,6 м, в подвальной части 3,5 и 4,5 м от уровня пола первого этажа. Среднее давление на основание под подошвой существующих фундаментов равно 0,13—0,14 МПа. В конструкциях здания отсутствуют железобетонные пояса на уровне перекрытия и по фундаментам. После ввода здания в эксплуатацию стали развиваться деформации несущих конструкций. Наиболее сильное развитие неравномерных деформаций началось в 1949 г. Осадки углов здания с 1957 по 1975 г. составляли 150—270 мм. Западный фасад по центру на уровне третьего этажа имел отклонение от вертикали в 124 мм.
Выполненные в 1975 г. инженерно-геологические изыскания показали, что основными причинами осадок фундаментов и деформаций стен здания являются: неравномерное уплотнение обводненного мощного (и неодинакового по площади здания) слоя насыпных грунтов; гниение имеющихся в грунтах основания органических остатков; разрушение бутовой кладки фундаментов.
При проектировании было рассмотрено три варианта усиления оснований и фундаментов: способ химического закрепления грунтов; устройство монолитных железобетонных фундаментных плит с включением в работу существующих фундаментов; устройство свайных фундаментов методом задавливания. Предпочтение было отдано последнему варианту.
Сваи из отрезков металлических труб длиной 1 м, диаметром 237 и толщиной стенки 8 мм располагали попарно — с двух сторон стены (рис. 4.17). Сваи погружали домкратами ГДЗ-300, которые упирались в железобетонные балки, изготовляемые совместно со сплошным железобетонным поясом, который омоноличивался со сваями. Железобетонный пояс устраивался на уровне пола первого этажа до начала работ по задавливанию свай. Задавливание свай осуществлялось стыкующимися с помощью сварки секциями и одновременно с двух сторон стены (в местах простенков) по всему контуру здания. Для подвески домкрата и равномерного распределения усилия задавливания предусматривалась инвентарная металлическая упорная балка, которая крепилась параллельно стене здания (с каждой ее стороны) к трем соседним железобетонным балкам. После установки последней секции домкрат и инвентарную балку демонтировали, устанавливали арматуру и опалубку оголовка сваи, всю полость трубчатой сваи заполняли бетоном марки М200 литой консистенции и бетонировали оголовок сваи через отверстие в железобетонной балке.
1 — существующий фундамент; 2 — металлические трубчатые сваи; 3 — арматурный каркас оголовка сваи; 4 — оголовок сваи; 5 — монолитные железобетонные балки; 6 — стены здания; 7 — труба для подачи в сваю бетона бетононасосом
Максимальная расчетная нагрузка на сваю была принята равной 230 кН. Полная длина свай составляла от 10 до 15 м (из условия прорезки насыпных грунтов), максимальное усилие задавливания в домкрате допускалось до 350 кН (с учетом веса здания). При невозможности погружения сваи таким усилием до проектной отметки применялось бурение лидирующих скважин диаметром 160 мм (станками ручного бурения). Такой способ усиления фундаментов позволил всю нагрузку от здания передать на прочные глубокозалегающие грунты.
Вдавливание составных металлических свай успешно было применено в Томске для предотвращения неравномерных деформаций пятиэтажного жилого дома, находящегося в аварийном состоянии. Здание характеризовалось развитием вертикальных разрывов по всей высоте [62]. По рекомендации НИИпромстроя составные сваи для усиления фундаментов успешно применяют на ряде объектов в Башкирии [32, с. 181].
Совершенствование технологии работ нулевого цикла с использованием средств механизации и автоматизации: Тезисы докл. и сообщ. Всесоюз. конф. НИИпромстрой, Башк. прав. НТО стройиндустрии
В особо сложных случаях усиления фундаментов мелкого заложения, когда нагрузку от здания надо передать на глубоко залегающие прочные грунты, особенно при наличии высокого уровня грунтовых вод, используют вдавливаемые сваи. Усиление фундаментов сваями (сборными железобетонными или из отдельных сплошных или трубчатых элементов) производится двумя способами: пересадкой фундаментов на выносные сваи или подведением свай под подошву фундамента.
Для усиления ленточных фундаментов выносные сваи могут устраиваться как с каждой стороны ленточного фундамента (рис. 4.15, а) так и с одной его стороны в один или два ряда (консольные и рычажные системы) (рис. 4.15, б). Для пересадки столбчатых фундаментов сваи могут располагаться с двух противоположных сторон подошвы (рис. 4.15, в) или вокруг нее (рис. 4.15, г). Сваи, подводимые под подошву фундамента, можно также располагать в один или несколько рядов в зависимости от конструкции существующего фундамента.
Выносные сваи применяют при высоком уровне грунтовых вод, а сваи, подводимые под подошву фундамента, — при низком. Сваи располагают одну от другой на расстоянии не менее 3 d .
1 — усиливаемый фундамент; 2 — свая; 3 — железобетонный пояс; 4 — рандбалки; 5 — поперечная балка; 6 — рычажный ростверк; 7 — железобетонная обойма
Головы свай с усиливаемым фундаментом соединяются ростверками, выполняемыми в виде железобетонных поясов (для ленточных фундаментов) или железобетонных обойм (для столбчатых фундаментов). Если усиливаемые фундаменты не имеют достаточной прочности, то их укрепляют обвязочными балками. Для лучшей передачи нагрузки от усиливаемого фундамента на сваи применяют проходящие через него поперечные металлические и железобетонные балки. Длина свай устанавливается в зависимости от характеристики грунтов, размеров поперечного сечения свай и нагрузок на фундамент.
При проектировании усиления работа старого фундамента, как правило, в расчетах не учитывается. Вся нагрузка от существующего здания, а также и дополнительная должны быть восприняты свайным фундаментом. Для предварительных соображений несущую способность свай определяют по расчету, уточнение ее производится путем испытания пробных свай статической нагрузкой непосредственно на строительной площадке, где производится усиление.
При усилении фундамента выносными сваями добиваются надежного сопряжения старого фундамента со сваями. В фундаменте или при необходимости в стене устанавливают в продольных штрабах рандбалки. Кроме того, в фундаменте или стене пробивают сквозные гнезда, в которые заводятся поперечные металлические балки. В качестве поперечных могут применяться железобетонные балки. Балки связываются монолитным железобетонным ростверком, который соединяет головы свай (см. рис. 4.15). Сваи выводят до верха нижней ступени фундамента, а затем бетонируют раздельные ростверки. Домкраты устанавливают непосредственно над сваями, чтобы исключить работу ростверка на изгиб. На участке, расположенном между домкратами, фундамент разбирают и бетонируют ступень фундамента, объединяющую оба ряда ростверков. Эта ступень должна быть выполнена так, чтобы смогла работать как жесткий фундамент. Через сутки домкраты снимают. Инвентарные ригели удаляют, старую кладку на этих участках разбирают и заменяют бетоном.
Для столбчатых фундаментов поперечные передаточные балки делают парными и между ними зажимают колонну или фундамент. Для синхронной работы домкраты присоединяют к общему насосу. Давление в домкратах увеличивают ступенями. После каждой ступени делают перерыв для наблюдения за осадкой свай под нагрузкой. Перерыв продолжается до тех пор, пока осадка свай не прекратится. Обжатие свай должно прекращаться, как только прибор, установленный на колонне, отметит малейший ее подъем. При этом давлении сваи получают ту нагрузку, которая будет передаваться от сооружения. После стабилизации осадки сваи производится подклинка между рандбалками и поперечными балками, затем устраивают железобетонный пояс.
В практике строительства накоплен большой опыт усиления фундаментов мелкого заложения вдавливаемыми, в том числе составными, сваями. Кратко рассмотрим характерные случаи из отечественного и зарубежного опыта.
Способ усиления составными трубчатыми металлическими сваями фундаментов аварийного пятиэтажного жилого дома в Сумгаите был применен по предложению проф. Э.М. Генделя. Вертикальные деформации фундаментов продольных несущих стен составили от 790 до 1315 мм; величина крена в сторону наибольшей деформации достигала 450 мм. Технология производства работ по вдавливанию отдельных звеньев труб длиной 0,5 м освещена в работах [7, 61].
Большой опыт применения составных впрессованных свай для усиления фундаментов существующих зданий накоплен в Венгрии. Эти сваи изготовляют из сборных железобетонных элементов длиной 60—80 см с размерами сечений 25×25 и 30×30 см. Для полов применяют элементы больших размеров 120×60×25 см. Элементы располагаются один над другим, соприкасаясь торцовыми поверхностями. Для сопряжения элементов используют вертикальные металлические штыри диаметром 37,5—50 мм, которые вставляются в гнезда в центральной части сборных элементов и этим препятствуют их взаимному смещению. Последовательность подводки свай "Мега" детально рассмотрена в работах [4, 48].
Гендель Э.М. Приостановка наклона и выпрямление здания в Сумгаите. — Основания, фундаменты и механика грунтов, 1971, № 6, с. 26—28
Широкое распространение получило усиление фундаментов мелкого заложения выносными буронабивными сваями, которые так же, как и вдавливаемые сваи, передают нагрузку от здания на лежащие ниже прочные грунты. Буронабивные сваи могут использоваться при усилении ленточных и столбчатых фундаментов, при этом располагают их относительно существующего фундамента так же, как и вдавливаемые сваи.
При усилении ленточных фундаментов буронабивными сваями выполняют следующие этапы работ (рис. 4.18):
- I — вдоль стен разрабатывают шурфы или траншеи и устанавливают крепления; в стене над обрезом фундамента пробивают продольную борозду (штрабу), которая промывается, и в нее на растворе укладывают металлическую разгрузочную балку. Балку перед установкой обматывают проволокой. После установки балка может быть забетонирована;
- II — производят бурение скважин, монтируют арматурные каркасы и бетонируют сваи. Бурение выполняют ручным или механизированным способом в зависимости от стесненности площадки и габаритов оборудования;
- III — пробивают сквозные отверстия в существующем фундаменте, устанавливают металлические поперечные балки, необходимые для задавливания свай в грунт и включения их в работу. Поперечные балки необходимы также для более надежного сопряжения ростверка с существующим фундаментом;
- IV — производят задавливание свай в грунт домкратами и заклинивание балок;
- V — устанавливают опалубку и бетонируют ростверк, который выполняется прерывистым или сплошным по всей длине фундамента; в последнем случае достигается более жесткое сопряжение. После схватывания бетона крепление и опалубку снимают, а траншею засыпают грунтом с тщательным трамбованием.
1 — фундамент; 2 — шурф; 3 — крепление шурфа; 4 — разгрузочная балка; 5 — стена; 6 — слабый грунт; 7 — прочный грунт; 8 — скважина для сваи; 9 — буронабивная свая; 10 — продольная балка; 11 — поперечная балка; 12 — отверстия в усиливаемом фундаменте; 13 — домкрат; 14 — железобетонный ростверк
При усилении столбчатых фундаментов по периметру существующего фундамента пробуривают скважины, устанавливают арматурные каркасы и бетонируют сваи. Головы свай с арматурными выпусками связывают железобетонной обоймой, выполняемой вокруг существующего фундамента. Конструкции железобетонных обойм аналогичные ранее описанным конструкциям. Концы свай заглубляют в прочный слой грунта.
Усиление столбчатого фундамента рассмотрим на примере усиления фундаментов промышленного здания в г. Асбесте. В основании фундаментов залегали глинистые грунты твердой консистенции. В ходе производства монтажных работ посредине здания была обнаружена линза ранее насыпного грунта с 20%-ным содержанием органических включений. После монтажа основных несущих конструкций фундаменты над этим участком получили значительные деформации (от 100 до 300 мм). Деформации были неравномерными, в результате чего одна из колонн сместилась на 100 мм от проектной оси. Деформации привели к образованию трещин в железобетонной колонне, искривлению подкрановых балок и связей между фермами. Было принято решение демонтировать все конструкции здания на участке, где наблюдались аварийные деформации основания, и выполнить новые фундаменты с устройством буронабивных свай, опирающихся на прочные грунты природного сложения (рис. 4.19). Объединение старого и нового фундамента достигалось устройством железобетонной обоймы. По расчету каждый фундамент усиливали восемью буронабивными сваями диаметром 400—800 мм. В расчете работа старого фундамента не учитывалась, вся нагрузка передавалась только через буронабивные сваи. Обоймы выполняли из бетона марки М200. Последовательность выполнения работ описана в работе [63]. Эксплуатация здания показала надежность выполненного усиления.
Бураев М. Опыт усиления деформированных фундаментов и оснований промышленных зданий. Реферативный сборник. Технология строительного производства. Вып. № 2 (35). ЦБНТИ Минтяжстроя СССР: М.: 1975, с. 8—9
1 — набивная свая; 2 — железобетонная обойма; 3 — деформированная колонна; 4 — насыпной грунт; 5 — прочный грунт
Усиление жестких фундаментов может осуществляться путем увеличения их подошвы или с помощью свай различного типа. При проектировании усиления необходимо максимально использовать существующий фундамент, обеспечив его совместную работу с элементами усиления.
Несущую способность фундаментов реконструируемого объекта определяют с учетом фактических прочностных и деформативных характеристик материала фундамента и грунтов основания, а при свайных фундаментах используют также результаты полевых испытаний (зондирование, статические испытания и др.).
Увеличение размеров подошвы фундаментов необходимо при росте нагрузок, недостаточной несущей способности грунтов основания, а также при существенном повреждении фундаментов в процессе эксплуатации. Эффективными средствами увеличения подошвы фундаментов являются железобетонные «рубашки», наращивание, частичная или полная подводка новых фундаментов.
Железобетонная «рубашка» представляет собой монолитную оболочку, которая охватывает существующий фундамент со всех сторон. Арматура оболочки образует пространственный каркас, и для обеспечения совместной работы старого фундамента с конструкцией усиления обязательно стыкуется на сварке с предварительно обнаженной арматурой усиливаемого фундамента. Рабочую арматуру «рубашки» устанавливают вдоль граней усиливаемого фундамента (рис. 10.1).
Рис. 10.1. Усиление фундаментов железобетонной «рубашкой»:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — железобетонная «рубашка»; 3 — арматура усиления; 4 — усиливаемая колонна; 5 — обойма колонны
Рис. 10.2. Усиление ленточного фундамента подводкой:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — разгружающая балка; 3 — подставка; 4 — распределительный ростверк; 5 — домкрат
Если, кроме усиления фундаментов требуется также усиление колонны, то бетонирование обоймы для колонны и «рубашки» следует выполнять одновременно. Если колонна не требует усиления, «рубашку» фундамента заводят выше нижней части колонны на величину не менее большей стороны колонны и не менее пяти толщин «рубашки».
При усилении фундамента наращиванием увеличение его подошвы осуществляется с одной, двух или трех сторон. При наращивании, так же как ипри устройстве «рубашек», необходимо обеспечивать стыковку на сварке оголенной арматуры старого фундамента с новой арматурой усиления.
Одним из вариантов наращивания является передача части нагрузки с существующего фундамента на отдельные плиты с помощью металлических или железобетонных балок, пропущенных через отверстия в усиливаемом фундаменте (рис. 10.2). В этом случае опорные плиты предварительно обжимаются с помощью домкратов или гравитационной нагрузкой до расчетной.
Ленточные неармированные фундаменты могут наращиваться с помощью арматуры, заанкеренной в тело фундамента и обетонированной на расчетную ширину усиления (рис. 10.3).
Рис. 10.3. Усиление ленточных фундаментов наращиванием:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — арматурный каркас наращивания; 3 — металлические трубы; 4 — шпуры
Подводка новых частей фундамента может осуществляться рядом с существующим (рис. 10.4). В этом случае нагрузка от несущего элемента передается на фундамент усиления через подкосы и металлическую (железобетонную) обойму.
При подводке новых фундаментов следует обеспечить плотное прилегание подошвы существующего фундамента с новым. При подводке под ленточные фундаменты конструкции усиления рекомендуется размещать на прямых участках с максимальными нагрузками, так как подводка новых фундаментов в углах и пересечениях вызывает серьезные трудности.
Усиление фундаментов с помощью свай осуществляется путем устройства свай по контуру существующего фундамента или под ним. Такое усиление применяется при значительных и неравномерных осадках грунтов основания, при существенном увеличении нагрузок на фундаменты, для повышения устойчивости основания в случае приложения к фундаментам значительных горизонтальных сил и т. д.
Цельные сборные железобетонные сваи могут применяться, когда габариты цеха позволяют разместить крупногабаритную сваебойную технику и когда динамические нагрузки при забивке свай не приводят к повреждениям окружающих конструкций. При наличии вблизи зоны забивки свай несущих конструкций, неспособных выдержать значительные динамические нагрузки, возможно осуществить вдавливание цельных свай в грунт с помощью гидродомкратов.
Рис. 10.4. Усиление фундаментов подводкой:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — дополнительные фундаменты; 3 —колонка;4 — металлическая обойма; 5 — металлические подкосы; 6 — элемент усиления
Эффективным средством усиления фундаментов, особенно при неравномерных деформациях сооружения, являются составные сборные сваи «Мега», которые не требуют больших габаритов помещения и включаются в работу сразу после вдавливания. Недостатком этих свай является достаточно высокая трудоемкость работ по их устройству, а также необходимость выполнения временного котлована под подошвой фундамента, что снижает его несущую способность в процессе усиления (рис. 10.5).
Для воспринятия значительных растягивающих усилий применяют винтовые сваи. При усилении фундаментов используют также монолитные сваи различных типов: буронабивные сваи требуют громоздкого оборудования, однако могут применяться в любых грунтовых условиях, в том числе и тех, где забивные сваи неприменимы; пневмонабивные, виброштампованные сваи и сваи Страуса могут применяться в помещениях с ограниченной высотой и не требует сложного технологического оборудования.
Рис. 10.5. Усиление фундамента с помощью свай Мега:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — распределительный элемент; 3 — домкрат; 4 — подпорка; 5 — головной элемент; 6 — рядовой элемент; 7 — нижний элемент сваи
При передаче на фундамент дополнительных горизонтальных и вертикальных нагрузок эффективны буроинъекционные (корневидные) сваи, которые могут также просверливаться через существующий фундамент, используемый в этом случае как ростверк (рис. 10.6).
Рис. 10.6. Усиление фундамента с помощью корневидных свай:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — корневидные сваи
Вместо свай типа «Мега» могут применяться комбинированные металлические трубчатые сваи, погружаемые посекционно в грунт гидродомкратами. Их затем заполняют монолитным бетоном.
Включение в работу существующего фундамента свай усиления выполняется с помощью монолитного плитного ростверка или распределительных балок, которые образуют со сваями рамную систему.
Рис. 10.7. Усиление фундамента ростверком, расположенным в пределах высоты фундамента:
1 — усиливаемыйфундамент; 2 — ростверк усиления; 3 — существующие сваи; 4 — сваи усиления
Плитный ростверк возможно устраивать в пределах высоты существующего фундамента (рис. 10.7) и путем подводки под него (рис. 10.8) Подводка нового ростверка под существующий фундамент достаточно трудоемка и применяется в случае невозможности уширения фундамента в пределах его высоты, при его повреждениях, а также слабых грунтах под его подошвой или при повреждении головок существующих свай.
Примеры объединения усиливаемых фундаментов с дополнительными сваями с помощью плитного ростверка приведены на рис. 10.7, 10.8.
Рис. 10.8. Усиление ленточного фундамента сваями с подводкой нового ростверка: 1 — усиливаемый фундамент; 2 — существующие сваи; 3 — ростверк усиления; 4 — сваи усиления; 5 — арматурные сетки; 6 — отогнутые стержни
Расчет усиления фундаментов выполняется по двум группам предельных состояний с учетом требований соответствующих нормативных документов СНиП
По первой группе выполняется расчет прочности конструкций фундамента и несущей способности грунта основания, по второй — расчет оснований по деформациям, который требует учета совместной работы здания с основанием.
Несущая способность существующего фундамента определяется с учетом его фактического состояния (степени износа), прочностных характеристик материалов и грунтов основания.
Рис. 10.9. Схемы усиления фундаментов на свайном (а) и естественном (б) основаниях:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — ростверк усиления; 3 — сваи усиления
Рис. 10.10. Усиление ленточного фундамента на естественном основании сваями сустройством рамной системы:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — сваи усиления; 3 — железобетонный ригель; 4 — железобетонная подушка; 5 — омоноличивание пробитого под ригель отверстия
Расчет свайного усиления выполняется в зависимости от конструктивного решения существующего фундамента и его состояния. При плохом состоянии свайного фундамента, а также при опирании фундамента на естественное основание количество свай усиления определяется из расчета воспринятия всей нагрузки. При хорошем состоянии существующего свайного фундамента количество свай усиления определяют из расчета передачи на них только дополнительной нагрузки.
Несущая способность трубобетонных вдавливаемых свай определяется по формуле
где Fи — усилие вдавливания; у, — переходный коэффициент, принимаемый равным 0,9 для глинистых грунтов, 0,85 — для песчаных.
Расчет каждого отдельного элемента составной сваи типа «Мега» осуществляется как для сжатого элемента с учетом продольного изгиба и случайного эксцентриситета, определяемого в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01—84. Учитывая возможную несоосность при стыковке отдельных элементов, несущая способность всей сваи определяется умножением на поправочный коэффициент, который принимается при длине сваи до 4 м — 0,75; от 4 до 6 м — 0,6 и свыше 6 м — 0,5.
Рис. 10.11.Усиление ленточного фундамента на естественном основании сваями с устройством рамной системы: 1 — усиливаемый фундамент; 2 — сваи усиления; 3 — металлические балки; 4 — стена
Рис. 10.12. Усиление столбчатого фундамента на естественном основании с устройством ростверка, армированного металлическими балками: 1 — усиливаемый фундамент; 2 — ростверк усиления; 3 — металлические балки; 4 — сваи усиления
Читайте также: