Усиление свайного фундамента пособие

Обновлено: 12.05.2024

СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ / ДЕФОРМАЦИИ СВАЙ / УСИЛЕНИЕ СВАЙНЫХ СТОЛБОВ / БУРО-ИНЪЕКЦИОННАЯ СВАЯ / БУРОНАБИВНАЯ СВАЯ / УСИЛЕНИЕ РОСТВЕРКА ФУНДАМЕНТА / ТОРКРЕТИРОВАНИЕ / ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ / ОБЖИГ ГРУНТА / PILES FOUNDATION PILES DEFORMATION / STRENGTHENING OF PILE PIER / AUGERCAST PILE / PRESSURE PILE / REINFORCEMENT OF FOUNDATION FRAME. SHOOTING / CONSOLIDATION OF THE EARTH FOUNDATION / BURNING OF SOIL

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Стасишина А.Н., Абу Махади М.И.

Выбор рационального, эффективного способа усиления свайных фундаментов и оснований является основополагающим при реконструкции зданий в средней полосе России. В данном регионе применение свайного фундамента является целесообразным ввиду геологических особенностей строения грунта, а также наличия территорий с воднасыщенными слабыми грунтами. Наиболее оптимальными решениями усиления фундаментов и оснований являются те, благодаря которым максимально задействуются существующие конструкции фундаментов и возможности несущей способности оснований. К данным решениям относятся: реконструкция свай, усиление ростверка фундамента и закрепление грунтового основания . Усиление свай осуществляется способом усиления свайных столбов либо с помощью установки дополнительных буроинъекционных свай. Для усиления основания прибегают к методу погружения дополнительных забивных или устройства буронабивных свай вплотную к существующим сваям. Основным методом закрепления грунтового основания является способ инъекции различных растворов в грунт. Выбор необходимого способа усиления фундамента либо основания зависит от грунта и его характеристик, а так же от нагрузок, передающихся от вышерасположенных конструкций и динамических воздействий.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Стасишина А.Н., Абу Махади М.И.

Взаимодействие системы усиления свайных фундаментов с предварительно опрессованным грунтовым основанием эксплуатируемого сооружения

SOME RATIONAL METHOD OF OF RECONSTRUCTION OF FOUNDATIONS

The choice of a rational, efficient method of strengthening pile foundations and bases is fundamental in the reconstruction of buildings in Central Russia. In this region the use of pile foundation is efficient due to the geological characteristics of the structure of the soil, and the presence of areas with weak water-saturated soils. The most optimal solutions of strengthening of bases and foundations are the ones that are the most using existing foundations and possibility of load-carrying ability of foundations. These solutions include the reconstruction of piles, reinforcement of foundation frame and consolidation of the earth foundation . Data solutions include: reconstruction of piles, pile cap foundation strengthening and consolidation of the subgrade. Strengthening piles follow the method given by enhance the pillars either by installing additional CFA piles. In order to strengthen the base are resorted to the method of immersing devices or other precast bored piles adjacent to existing piles. The basic method of fixing the subgrade is a method of injection of various solutions into the ground. Selecting the way to strengthen the foundation or base depends on the soil and its characteristics, as well as the loads transmitted from the upstream structures and dynamic effects.

Текст научной работы на тему «Выбор рационального способа реконструкции свайных фундаментов»

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА РЕКОНСТРУКЦИИ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

А.Н. Стасишина, М.И. Абу Махади

Российский университет дружбы народов ул. Орджоникидзе, д. 3, Москва, Россия, 115419

Выбор рационального, эффективного способа усиления свайных фундаментов и оснований является основополагающим при реконструкции зданий в средней полосе России. В данном регионе применение свайного фундамента является целесообразным ввиду геологических особенностей строения грунта, а также наличия территорий с воднасыщенными слабыми грунтами. Наиболее оптимальными решениями усиления фундаментов и оснований являются те, благодаря которым максимально задействуются существующие конструкции фундаментов и возможности несущей способности оснований. К данным решениям относятся: реконструкция свай, усиление ростверка фундамента и закрепление грунтового основания. Усиление свай осуществляется способом усиления свайных столбов либо с помощью установки дополнительных буроинъекционных свай. Для усиления основания прибегают к методу погружения дополнительных забивных или устройства буронабивных свай вплотную к существующим сваям. Основным методом закрепления грунтового основания является способ инъекции различных растворов в грунт. Выбор необходимого способа усиления фундамента либо основания зависит от грунта и его характеристик, а так же от нагрузок, передающихся от вышерасположенных конструкций и динамических воздействий.

Ключевые слова: свайный фундамент, деформации свай, усиление свайных столбов, буро-инъекционная свая, буронабивная свая, усиление ростверка фундамента, торкретирование, закрепление грунтового основания, обжиг грунта

Реконструкция зданий, как правило, производится из-за потери несущей способности основных конструкций здания, вызванных либо дополнительными на-гружениями, не предусмотренными при проектировании, либо изменениями работы конструктивной схемы здания. В этих случаях возникают дополнительные нагрузки на фундамент и, как следствие, неравномерная осадка. Данный процесс может повлечь за собой не только нарушение эстетического облика здания, но и являться основополагающим фактором разрушения несущих конструкций, что может привести к частичному или полному разрушению всего здания.

Особенностью строительства домов в средней полосе России является широкое распространение свайных фундаментов. Принимая во внимание, что в данном регионе чаще всего присутствуют слабые водонасыщенные грунты, в частности насыщенные водой сильносжимаемые грунты, которые при обычных скоростях приложения нагрузок на основание теряют свою прочность, вследствие чего уменьшается их сопротивление сдвигу и возрастает сжимаемость, свайные фундаменты являются оптимальным решением, когда требуется передать нагрузку от здания на более плотные породы, залегающие на некоторой (иногда значи-

тельной) глубине. В современном строительстве свайные фундаменты широко востребованы, так как характеризуются повышенной несущей способностью и экономичностью из-за малого объема земляных работ.

Однако в процессе эксплуатации жилых домов и прочих сооружений в фундаменте могут происходить различные деформации. Это можно определить по возникновению трещин на цоколе, фасаде, стенах здания. В случае проявления данных признаков возникает необходимость реконструкции фундамента.

Под реконструкцией фундаментов понимаются работы, проводимые в связи с изменением расчетной схемы здания, ввиду изменения геометрических размеров сооружения, возрастанием нагрузок на несущие элементы, устройством дополнительных подземных или надземных помещений, а также усилением несущей способности фундамента, нарушенной вследствие изменения характеристик грунта основания. Цель реконструкции — выровнять неравномерность осадок до допустимых пределов и предотвратить возможность возникновения дополнительных усилий в надземных конструкциях здания.

К основным причинам повреждения фундамента относятся:

— снижение прочностных и деформационных свойств грунтов при проявлении процесса набухания и пучения грунтов;

— земляные работы вблизи здания;

— увеличение нагрузок на основание;

— вибрационные и динамические воздействия.

При реконструкции фундаментов перед обследователями и проектировщиками неизбежно встают вопросы о физико-механических свойствах грунтов основания, об их расчетных характеристиках, о размере дополнительных (неравномерных) осадок, о степени устойчивости существующих фундаментов. Чтобы ответить на данные вопросы, необходимо определить свойства грунтов, расположенных под подошвой фундамента. Для этого необходимо выполнить исследовательские шурфы рядом с отдельными фундаментами, которые позволят оценить не только состояние конструкции фундаментов, но и уточнить физико-механические свойства грунтов.

Проведение изыскательских работ и получение физико-механических характеристик грунтов основания является главнейшим фактором при планируемой реконструкции фундаментов и оснований. Свойства грунта, определенные непосредственно на месте залегания существующих фундаментов, позволят обоснованно решать проектные вопросы, связанные с дополнительным нагружени-ем основания.

По результатам обследования составляется технический отчет с результатами обследования и техническим заключением. Основываясь на предоставленной документации, принимают решения об эффективных способах проведения реконструкции фундамента.

Наиболее оптимальными решениями усиления фундаментов и оснований являются те, благодаря которым максимально задействуются существующие конструкции фундаментов и возможности несущей способности оснований.

Среди факторов, влияющих на то, каким образом будет проведено восстановление фундамента, отмечаются конструктивные особенности дома, состояние грунта и оснащенность организации, осуществляющей работы. На сегодня существует множество технологий, подробно обосновывающих, как восстановить фундамент. Это зависит от состояния здания на текущий момент, степени риска, связанной с возможным разрушением основания, стен дома.

Основополагающими при выборе технологии усиления являются конструктивные особенности здания, состояние грунта в основании и оснащенность организаций, осуществляющих работы. Современное оборудование позволяет выполнять работы по усилению оснований и фундаментов технологично, быстро, надежно, с минимальным использованием ручных операций.

Современные методы расчета позволяют смоделировать на основе геотехнической информации конкурентоспособные варианты технологии усиления оснований и фундаментов. Без должного расчетного обоснования нельзя отказываться от традиционных технологий. В комплексе с новыми, современными, они часто дают положительный эффект.

Наличие деформаций в сваях рассматриваемого нами типа фундамента влечет за собой их обязательное устранение. Среди способов устранения подобных деформаций возможно рассмотреть следующие.

Способ усиления свайных столбов. Если здание имеет высокий ростверк, наиболее доступным является способ усиления свайных столбов. Свая усиливается железобетонными обоймами, с помощью стенки толщиной не менее 100 мм, замкнутой по периметру свайного столба конструкции, которые за счет своего обжатия, предотвращают распространение трещин и существующих деформаций. Обойма увеличивает площадь свайной опоры, что приводит к увеличению несущей способности сваи. Обоймы устанавливаются по всей видимой длине, осуществляется заглубление сваи не менее, чем на 1 м.

Способ усиления с дополнительной установкой буроинъекционныа свай. Данный метод способствует созданию вокруг сваи «рубашки», препятствующей дальнейшему разрушению. Такой способ осуществляется посредством бурения нескольких скважин вокруг деформированной сваи, в последствие заполняемых цементным раствором с пластификаторами, сокращающими время отвердевания смеси. Размеры скважин от 50 до 80 мм и устанавливаются не менее одной, возле каждой грани сваи. Стандартный метод представляет собой подачу бетона при давлении 15—20 мПа. Струйная технология позволяет уплотнить почву вокруг сваи и увеличить ее несущую способность, благодаря высокому давлению подачи бетона 350—450 мПа, поток бетона расширяет стенки пробуренного шурфа, вытесняя почву.

Способ усиления сваи с помощью погружения забивной или устройства бурона-бивной сваи вплотную к свайному стволу. Данный метод позволяет увеличить несущую способность основания и является целесообразным при надстройке дополнительных этажей. Дополнительные сваи не устраняют существующих дефектов в сваях, они служат дополнительными опорами для равномерного распределения нагрузки от здания, воспринимая некоторую ее часть на себя.

В случае реконструкции здания на винтовых сваях, здание поднимается посредством гидравлических домкратов над свайным полем, а опоры устанавливаются по контуру стен. При реконструкции здания с железобетонными сваями, новые опоры монтируются на расстоянии 1,5—2 м от существующих стен дома и соединяются со старым свайным полем с помощью выносных балок.

Помимо рассмотренных способов устранения деформаций свай, часто возникает необходимость усиления ростверка фундамента. Здесь также возможно рассмотреть несколько способов.

Способ торкретирования позволяет устранить коррозию наружного слоя способом послойного нанесения цементного раствора под давлением в 0,5—0,7 мПа. Предварительно поверхность необходимо очистить вручную с помощью стальных щеток или обдува поверхности из пескоструйного компрессора и закрепить арматурную сетку ячейкой 5—10 см, диаметр проволоки 3—5 мм для увеличения адгезии (схватывания) наносимой смеси со стенками ростверка. Общая толщина наносимого бетона должна составлять 2—4 см и выполняться в 2—3 слоя. Между торкретированием слоев необходимо делать перерывы для отвердевания нанесенной смеси.

Если повреждения ростверка значительны, то раствор нагнетают в заранее пробуренные продольные и накладные шпуры, которые должны охватывать всю поврежденную область ростверка. Шпуры на поверхности ростверка высверливаются в шахматном порядке перфоратором. Диаметр отверстий от 2 до 4 мм, а расстояние межу ними от 80 до 150 см. Глубина отверстий составляет 40% от общей толщины ростверка (при высверливании с двух сторон и 75% (при высверливании с лицевой стороны). Все отверстия выполняются между поясами арматурного каркаса. В образовавшиеся отверстия нагнетается бетонная смесь под давлением 0,7—1,2 мПа, предварительно полости промываются водой, подающиеся через трубки под давлением 0,3—0,2 мПа.

При существенном разрушении свайного фундамента выполняются работы по усилению фундамента в целом.

В данном случае необходимо закрепить грунт вокруг свай, утерявший свои несущие способности. Грунтовое основание требует усиления, если его деформации привели к недопустимым неравномерным осадкам фундаментов и эти деформации не стабилизировались. Усиление грунтового основания производится путем его закрепления. Существует также ряд методов закрепления грунтового основания.

Основным методом закрепления грунтового основания является инъекции в грунты различных растворов. Укрепление фундамента производят с помощью нагнетания определенного раствора в грунт посредством инъекторов. Инъекторы представляют собой стальные трубы диаметром 27—150 мм с перфорированной нижней частью. Такие трубы забиваются в грунт на глубину 6—8 м с помощью пневмомолотов. Извлечение иньекторов производят копровыми установками либо домкратами.

По составу смеси для укрепления грунтов делятся на инъекции она основе цементных вяжущих; инъекции на основе силиката натрия (жидкого стекла) и

отвердителей в виде слабых растворов кислот или щелочей; инъекции растворов полимерных смол и отвердителей в виде слабых растворов кислот.

Выбор состава смеси зависит от типа укрепляемого грунта. Силикатизация для крупных песчаных и лессовидных грунтов, смолизация — для мелких песков, цементация — для гравелистых и глинистых грунтов. При силикации используется раствор силиката натрия, благодаря которому при взаимодействии с солями кальция в лессовидных грунтах, образуется кремниевый гель, который отвердевает и превращает песок в твердую породу. При смолизации достигается аналогичный эффект за счет раствора из карбамидной смолы. При цементации процесс нагнетания производится при помощи цементных растворонасосов, а для приготовления цементных растворов используются растворосмесители. Данный метод превосходно себя зарекомендовал при уплотнении средних и крупных песков.

Также к способам укрепления грунта относится метод обжига, при котором увеличивается плотность и несущая способность основания. Технология данного метода заключается в использовании топливной смеси, которая, при сгорании в заранее пробуренных скважинах, способствует поддержанию высокого давления за счет нагнетания сжатого воздуха. Под воздействием воздуха внутрь грунта проникают раскаленные газы, что приводит к образованию пласта обожженной, высокотвердой породы.

Таким образом, при реконструкции свайного фундамента применяется целый комплекс мер, направленный на его усиление и повышение несущей способности. Выбор конкретной технологии усиления производится после глубоко исследования конструкций, и в зависимости от того, что послужило причиной возникновения дефектов фундамента, осуществляется выбор конкретного и рационального способа его усиления. Одним из важных критериев выбора рациональной технологии усиления фундаментов является соотношение прочности и экономичности, что способствует не только восстановлению несущей способности фундамента, но и возможности экономии материалов и снижения трудозатрат.

[3] ГроздовВ.Т. Усиление строительных конструкций при реставрации зданий и сооружений. СПб., 2005. 114 с.

[4] Пьянков С.А. Свайные фундаменты: учеб. пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2007.

SOME RATIONAL METHOD OF OF RECONSTRUCTION OF FOUNDATIONS

A.N. Stasishina, Abumahadi Mohamed

Peoples' Friendship University of Russia Ordzhonikidze str., 3, Moscow, Russia, 115419

The choice of a rational, efficient method of strengthening pile foundations and bases is fundamental in the reconstruction of buildings in Central Russia. In this region the use of pile foundation is efficient due to the geological characteristics of the structure of the soil, and the presence of areas with weak water-saturated soils. The most optimal solutions of strengthening of bases and foundations are the ones that are the most using existing foundations and possibility of load-carrying ability of foundations. These solutions include the reconstruction of piles, reinforcement of foundation frame and consolidation of the earth foundation. Data solutions include: reconstruction ofpiles, pile cap foundation strengthening and consolidation of the subgrade. Strengthening piles follow the method given by enhance the pillars either by installing additional CFA piles. In order to strengthen the base are resorted to the method of immersing devices or other precast bored piles adjacent to existing piles. The basic method of fixing the subgrade is a method of injection of various solutions into the ground. Selecting the way to strengthen the foundation or base depends on the soil and its characteristics, as well as the loads transmitted from the upstream structures and dynamic effects.

Key words: piles foundation piles deformation, strengthening of pile pier, augercast pile, pressure pile, reinforcement of foundation frame. shooting, consolidation of the earth foundation, burning of soil

[1] Alekseev S.I. Osadki fundamentov pri rekonstrukcii zdanij: uchebnoe posobie [Precipitation foundations for reconstruction: a tutorial]. SPb.: Peterburgskij gosudarstvennyj universitet putej soobshcheniya, 2009. 82 s.

[3] Grozdov V.T. Usilenie stroitel'nyh konstrukcij pri restavracii zdanij i sooruzhenij [Strengthening of building structures in the restoration of buildings and sooruzheniy]. SPb., 2005. 114 s.

[4] P'yankov S.A. Svajnye fundamenty: uchebnoe posobie [Pile foundations: the manual]. Ul'yanovsk: UlGTU, 2007.

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И УСТРОЙСТВО СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Design and construction of pile foundations

1 РАЗРАБОТАН Государственным федеральным унитарным предприятием "Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова" (НИИОСП) Госстроя России

ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России

2 ОДОБРЕН для применения постановлением Госстроя России N 96 от 21 июня 2003 г.

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ВНЕСЕНА поправка*, опубликованная в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 5, 2005 г.

* См. ярлык "Примечания".

Поправка внесена изготовителем базы данных.

Свод правил по проектированию и устройству свайных фундаментов разработан в развитие обязательных положений и требований СНиП 2.02.03-85 и СНиП 3.02.01-87.

Свод правил устанавливает требования к проектированию и устройству различных типов свай в различных инженерно-геологических условиях и для различных видов строительства.

Разработан ГУП НИИОСП им.Герсеванова (д-р техн. наук В.А.Ильичев - руководитель темы; доктора техн. наук: Б.В.Бахолдин, В.П.Петрухин, Е.А.Сорочан, Л.Р.Ставницер; кандидаты техн. наук: Ю.А.Багдасаров, A.M.Дзагов, Х.А.Джантимиров, В.Г.Буданов, О.И.Игнатова, В.Е.Конаш, Л.Г.Мариупольский, В.В.Михеев, Ю.Г.Трофименков, В.Г.Федоровский, П.И.Ястребов).

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий Свод правил (СП) распространяется на свайные фундаменты вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений.

СП не распространяется на проектирование и устройство свайных фундаментов зданий и сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов машин с динамическими нагрузками, а также опор морских нефтепромысловых и других сооружений, возводимых на континентальном шельфе при глубине погружения опор более 35 м.

Свайные фундаменты зданий и сооружений, возводимых в районах с наличием или возможностью развития опасных геологических процессов (карстов, оползней и т.п.), следует проектировать с учетом дополнительных требований соответствующих нормативных документов, утвержденных или согласованных Госстроем России.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем Своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:

СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах

СНиП II-23-81* Стальные конструкции

СНиП II-25-80 Деревянные конструкции

СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия

СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах

СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений

СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты

СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии

СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы

СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные

СНиП 3.01.01-85* Организация строительного производства

СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты

СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции

СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия

СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения

СНиП 23-01-99* Строительная климатология

СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения

СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения

СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства

СП 11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства

СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства

ГОСТ 5686-94 Грунты. Методы полевых испытаний сваями

ГОСТ 7473-94 Смеси бетонные. Технические условия

ГОСТ 9463-88 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия

ГОСТ 10181-2000 Смеси бетонные. Методы испытаний

ГОСТ 18105-86* Бетоны. Правила контроля прочности

ГОСТ 19804-91 Сваи железобетонные. Технические условия

ГОСТ 19804.2-79* Сваи забивные железобетонные цельные сплошные квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой арматурой. Конструкция и размеры

ГОСТ 19804.3-80* Сваи забивные железобетонные квадратного сечения с круглой полостью. Конструкция и размеры

ГОСТ 19804.4-78* Сваи забивные железобетонные квадратного сечения без поперечного армирования ствола. Конструкция и размеры

ГОСТ 19804.5-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные цельные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры

ГОСТ 19804.6-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные составные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры

ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ГОСТ 20276-99 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету

Термины с соответствующими определениями, используемые в настоящем Своде правил, приведены в приложении А.

Наименования грунтов оснований зданий и сооружений приняты в соответствии с ГОСТ 25100.

4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:

а) результатов инженерных изысканий для строительства;

б) сведений о сейсмичности района строительства;

в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;

г) действующих на фундаменты нагрузок;

д) условий существующей застройки и влияния на нее нового строительства;

е) экологических требований;

ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для принятия варианта, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов.

4.2 При проектировании должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях строительства и эксплуатации.

При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения.

4.3 При проектировании следует учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических, гидрогеологических и экологических условиях. Для этого должны быть выявлены данные о производственных возможностях строительной организации, ее парке оборудования, ожидаемых климатических условиях на весь период строительства и т.п.

Данные о климатических условиях района строительства должны приниматься в соответствии со СНиП 23-01.

4.4 Работы по проектированию свайных фундаментов следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными (4.1). Порядок разработки проектной документации изложен в приложении Б.

4.5 При проектировании следует учитывать уровень ответственности сооружения в соответствии с ГОСТ 27751: I - повышенный, II - нормальный, III - пониженный.

4.6 Инженерные изыскания для строительства, работы по проектированию свайных фундаментов и их устройству должны выполняться организациями, имеющими лицензии на эти виды работ.

4.7 Свайные фундаменты следует проектировать на основе результатов инженерных изысканий, выполненных в соответствии с требованиями СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-104, СП 11-105 и раздела 5 настоящего СП.

Выполненные инженерные изыскания должны обеспечить не только изучение инженерно-геологических условий нового строительства, но и получение необходимых данных для проверки влияния устройства свайных фундаментов на существующие здания и сооружения и окружающую среду, а также для проектирования, в случае необходимости, усиления оснований и фундаментов существующих сооружений.

Проектирование свайных фундаментов без соответствующего и достаточного инженерно-геологического обоснования не допускается.

4.8 При использовании для строительства вблизи существующих зданий и сооружений забивных или вибропогружаемых свай, а также свай с камуфлетной пятой, образуемой взрывом, необходимо производить оценку влияния динамических воздействий на конструкции существующих зданий или сооружений, а также на находящиеся в них чувствительные к колебаниям машины, приборы и оборудование, и в необходимых случаях предусматривать измерения параметров колебаний грунта, сооружений, а также подземных коммуникаций при опытном погружении и изготовлении свай.

4.9 В проектах свайных фундаментов необходимо предусматривать проведение натурных измерений (мониторинг). Состав, объем и методы мониторинга устанавливают в зависимости от уровня ответственности сооружения и сложности инженерно-геологических условий (раздел 16).

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ ФУНДАМЕНТОВ ИЗ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ

Настоящие Рекомендации разработаны впервые, что вызвано возросшим объемом применения фундаментов из буроинъекционных свай в промышленно-гражданском строительстве. Рекомендации предназначены для расчета свай и усиливаемых фундаментов, содержат сведения, касающиеся производства работ, подбора составов инъекционного раствора и выбора технологического оборудования.

Применение Рекомендаций позволит в большинстве случаев существенно снизить стоимость работ, а также производить работы без останова действующих предприятий. Рекомендации разработаны сотрудниками НИИ оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР канд. техн. наук Б.В.Бахолдиным, Х.А.Джантимировым, канд. техн. наук А.В.Вронским, канд. техн. наук Б.Л.Фаянсом и одобрены Ученым советом института.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на расчет и проектирование фундаментов из буроинъекционных свай и технологию их изготовления. Разработаны в развитие главы СНиП II-17-77* "Свайные фундаменты. Нормы проектирования" и СНиП III-9-74** "Основания и фундаменты. Правила производства и приемки работ".

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.03-85, здесь и далее по тексту.

** На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 3.02.01-87. - Примечания изготовителя базы данных.

1.2. Буроинъекционные сваи являются одной из разновидностей набивных свай. Они отличаются большой гибкостью (80 - 120); малым диаметром (120 - 250 мм); материалом ствола (цементный раствор); способом изготовления (инъекция раствора в скважину).

1.3. Существует несколько видов свай, отличающихся по конструкции и способу изготовления:

изготавливаемые вытеснением бурового бентонитового раствора с опрессовкой давлением 0,2-0,4 МПа;

изготавливаемые под защитой обсадных труб с опрессовкой 0,2-0,4 МПа;

изготавливаемые путем инъекции раствора в сухие пробуренные скважины;

изготавливаемые путем сброса бетона в пробитые скважины;

винтонабивные (см. "Рекомендации по проектированию и устройству фундаментов из винтонабивных свай" (М., НИИОСП, 1979).

1.4. В зависимости от свойств грунтов, залегающих под нижним концом, буроинъекционные сваи подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи. К сваям-стойкам относятся сваи, которые опираются нижними концами на скалу. Висячие сваи изготавливаются в сжимаемых грунтах и передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.

1.5. Целесообразность применения буроинъекционных свай должна определяться конкретными условиями строительной площадки на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений.

При усилении оснований существующих фундаментов буроинъекционными сваями рекомендуется выполнять сравнения со способами химического и термического упрочнения грунтов основания, задавливания свай под существующие фундаменты, подведения новых фундаментов и другими. При строительстве новых объектов сравнение выполняется с различными видами свай.

1.6. В рабочих чертежах свайных фундаментов должны быть указаны виды, количество и параметры свай (сечение и длина, а также несущая способность и соответствующая ей допустимая нагрузка на сваю), которые требуют дополнительных уточнений путем статического испытания свай в грунте до начала или в процессе строительства.

При необходимости проектная организация должна своевременно скорректировать проект свайных фундаментов по результатам испытаний, не задерживая выполнение строительных работ.

1.7. В проектах усиления оснований и других случаях применения буроинъекционных свай при реконструкции сооружений должно быть предусмотрено проведение натурных измерений деформаций оснований и фундаментов по специальным маркам и реперам.

Программа и результаты наблюдений, проводившихся в период строительства должны включаться в состав проектной документации, передаваемой заказчику после завершения работ.

2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ

2.1. Буроинъекционные сваи рекомендуется применять в следующих случаях:

для усиления оснований существующих зданий и сооружений;

при строительстве новых объектов в непосредственной близости от существующих;

при строительстве новых объектов в сложных грунтовых условиях.

2.2. Усиление оснований существующих зданий и сооружений (рис.2.1) производится обычно в следующих случаях:

при недопустимых по величине или неравномерных осадках сооружения или его части, вызванных уплотнением под нагрузкой сильно сжимаемых грунтов, замачиванием просадочных грунтов, гниением деревянных свай, перегруженностью оснований и пр.;

при увеличении эксплуатационных нагрузок (замена оборудования более тяжелым, увеличение этажности зданий, расширение проезжей части мостов, эстакад и пр.).

Применение буроинъекционных свай в этих случаях допускается в любых грунтовых условиях.

Рис.2.1. Применение буроинъекционных свай:

а - усиление основания при аварийных осадках; б - усиление основания при недопустимых горизонтальных перемещениях

2.3. Строительство новых объектов над, под, рядом с существующими или внутри их (рис.2.2) вызывает необходимость в усилении оснований последних для предотвращения их деформаций как при производстве работ, так и во время эксплуатации. Применение буроинъекционных свай в этих случаях позволяет предотвратить подвижки и утечки грунта, вибрации, удары и шумы при производстве работ. Кроме того, использование буроинъекционных свай позволяет исключить влияние рядом сооруженных объектов на существующие и выполнять работы в стесненных условиях.

Рис.2.2. Применение буроинъекционных свай:

а - строительство туннеля рядом с существующими зданиями; б - надстройка существующего здания

2.4. Условия, при которых применение буроинъекционных свай для вновь сооружаемых объектов может оказаться эффективным:

наличие крупнообломочного материала в слабых грунтах (рис.2.3);

наличие плотных слоев грунта ограниченной толщины;

фундирование малонагруженных сооружений в грунтовых условиях II типа по просадочности.

Рис.2.3. Применение буроинъекционных свай:

a - усиление оснований фундаментов под оборудование; б - фундамент мостовой опоры в сложных грунтовых условиях

2.5. Буроинъекционные сваи используются также в качестве элемента "сетчатых стен в грунте", применяемых как подпорные стены, в том числе для противооползневой защиты (рис.2.4).

Рис.2.4. Применение буроинъекционных свай:

а - противооползневая защита; б - сваи-анкера как элемент "стены в грунте"

3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

3.1. Технологическая последовательность изготовления буроинъекционных свай следующая:

установка арматурного каркаса;

инъекция цементно-песчаного раствора.

Рекомендуемый парк смесительного, бурового и инъекционного оборудования помещен в приложении (табл.1-9).

3.2. В зависимости от грунтовых условий, а также от области применения рекомендуются следующие технологические схемы изготовления буроинъекционных свай:

а) в маловлажных глинистых грунтах (обычно I или II тип грунтовых условий по просадочности) наиболее целесообразно применять технологию, показанную на рис.3.1а. Скважина диаметром 13-18 см бурится установкой шнекового бурения. При этом необходимо, чтобы диаметр бурового долота превышал диаметр шнека не более чем на 0,6-1,0 см. Это обеспечивает затирание стенок скважины более влажным грунтом, поднимающимся по шнеку из забоя и препятствует осыпанию грунта после извлечения бурового инструмента из скважины. Скважины могут также пробиваться станком БС-IM или пневмопробойниками. В готовую скважину опускается каркас, затем производится инъекция цементно-песчаного раствора через шланг или бетонолитную трубу;

б) в грунтовых условиях по п.а при диаметре вертикальной скважины более 18 см целесообразно бетонировать скважину свободным сбрасыванием раствора с осадкой конуса 13-18 см. При этом каркасы длиной до 5 м можно устанавливать в свежеуложенный раствор (рис.3.1б);

Рис.3.1. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай в маловлажных глинистых грунтах:

I - бурение скважины, II - установка армокаркаса, III - бетонирование сваи;

1 - буровой став, 2 - армокаркас, 3 - инъекционный шланг, 4 - готовая свая, 5 - бункер для выбуренного грунта, 6 - бункер для бетона, 7 - дыхательная трубка

в) в слабых, оплывающих грунтах необходимы специальные меры по креплению скважин. На рис.3.2 показана технология изготовления свай с помощью обсадных труб. Станком вращательного или ударно-вращательного бурения бурится скважина, обсаженная трубами.

Рис.3.2. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай с помощью извлекаемых обсадных труб
(I - IV в водонасыщенных грунтах, I, V, VI - в сухих):

I - бурение скважины, II, VI - установка армокаркаса, III, V - бетонирование сваи, IV - опрессовка скважины и извлечение обсадных труб (1 - обсадные трубы, 2 - армокаркас, 3 - инъекционная труба, 4 - оголовок со штуцером, 5 - шланг растворонасоса, 6 - готовая свая)

После извлечения бурового инструмента и установки каркаса обсаженная скважина заполняется раствором через инъекционную трубу или гибкий шланг. После заполнения скважины раствором инъекционная труба извлекается, на верхнюю секцию обсадных труб навинчивается крышка со штуцером для шланга к растворонасосу или компрессору, через который свежеуложенный раствор опрессовывается по мере извлечения обсадных труб. Регулируя давление и расход раствора, можно получить уширение в свае на необходимом уровне.

В тех случаях, когда забой скважины сухой, раствор заливается в обсадные трубы сверху без инъекционной трубы или шланга.

Установка фирмы "Бауэр" выполняет сваи по указанной технологии с обсадными трубами с теряемым наконечником;

г) в грунтовых условиях по п.в устойчивость оплывающих стенок скважины может быть обеспечена применением бентонитового раствора в качестве промывочной жидкости при бурении шарошечным долотом (рис.3.3). В этом случае опрессовка выполняется через инъекционную трубу, оборудованную сальником с тампоном, устанавливаемым в устье скважины;

Рис.3.3. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай с промывкой скважин бентонитовым раствором:

I - бурение скважин шарошечным долотом; II - установка арматурного каркаса; III - установка инъекционной трубы и заполнение скважины раствором; IV - установка тампона и опрессовка скважины с забоя; IVа - опрессовка скважины с устья (1 - буровой став, 2 - армокаркас, 3 - инъекционная труба, 4 - усиливаемый фундамент. 5 - устьевой лоток, 6 - тампон с сальником, 7 - уширенная часть сваи, 8 - готовая свая)

д) при наличии в пределах длины сваи сильнопоглощающего слоя грунта применяется технология изготовления буроинъекционных свай с трубчатым армированием (рис.3.4). По этой технологии пробуренная скважина заполняется цементно-бентонитовым (обойменным) раствором. Затем в скважину опускается труба-арматура с закрытым нижним концом и отверстиями в стенках, закрытыми резиновыми рукавами. Через 10-24 ч после схватывания обойменного раствора в трубу-арматуру опускается инъекционная труба с двойными тампонами и подается цементный раствор. При этом резиновые рукава расходятся и разрывают обойменный раствор, образуя уширение в нужном месте;

Рис.3.4. Схема устройства микросвай с трубчатой арматурой:

а - устройство скважины; б - заполнение скважины; в - установка арматуры; г - опрессовка скважины

1 - обсадная труба; 2 - инъекционная труба; 3 - трубчатая арматура; 4 - инъектор с двойным тампоном

е) при изготовлении буроинъекционных свай с винтовой навивкой по стволу (так называемых винтонабивных) скважина образуется путем ввинчивания в грунт полого формующего наконечника, соединенного с вращателем инъекционной трубой (рис.3.5), в которой устанавливается арматурный каркас. Свая образуется при вывинчивании наконечника и подаче растворонасосом в полость, образующуюся в грунте, цементно-песчаного раствора под давлением 0,2-0,3 МПа.


Фундаменты на сваях имеют достаточно высокие показатели прочности и надежности, поэтому часто применяются при возведении массивных сооружений.

Агрессивные воздействия окружающей среды, применение некачественных материалов, ошибки при составлении проекта – все это может приводить к преждевременному износу конструкций.

В таких ситуациях не всегда требуется полная замена фундамента, проблему можно решить путем укрепления свайного основания.

Когда необходимо?

Необходимость в дополнительном укреплении фундаментной конструкции возникает в нескольких случаях. Наиболее распространенная проблема – проседание свайного основания на слабой почве, имеющей недостаточную несущую способность.

Железобетонные сваи могут покрываться трещинами, может наблюдаться осыпание бетона. Такие дефекты возникают из-за резких перепадов температур, воздействия атмосферных осадков, смещения грунтовых пластов. Металлические конструкции, в свою очередь, могут подвергаться коррозии, которая снижает их запас прочности.

Если имеются любые признаки разрушения свайного фундамента, или дом повело, появились трещины в стенах, необходимо проводить ремонтные работы в срочном порядке. Несвоевременное усиление конструкций может привести к тому, что здание перейдет в аварийное состояние и будет подлежать сносу.

Основные способы

Существует множество различных технологий реставрации и укрепления свайных фундаментов. Конкретный вариант подбирают с учетом характера и локализации возникших повреждений. Может потребоваться усилить сами сваи, ростверка, всего фундамента дома или почвы под ним.

Одним из наиболее доступных способов является обустройство железобетонной обоймы вокруг каждого свайного ствола. При этом тело каждой сваи оголяют на всю глубину ее залегания, очищают от грунта, высверливают отверстия для монтажа арматуры, создается сетчатый каркас, после этого опалубка заливается бетоном.


Также возможно создание дополнительных опор, располагающихся вплотную к имеющимся сваям. Усиление может осуществляться путем обустройства свайных конструкций любых типов (винтовых, буроинъекционных, забивных, буронабивных) в зависимости от состояния фундамента и условий проведения ремонтных работ. При монтаже новых свай в большинстве случаев необходимо поднимать здание на домкратах, чтобы качественно установить дополнительные опорные конструкции.

Если просадка дома произошла из-за неправильного расчета свойств почвы, необходимо не только укрепить сваи, но и уплотнить грунт. В противном случае отремонтированный фундамент снова начнет разрушаться.

Методы для различных типов основания на сваях

Если дом стоит на свайно-винтовом фундаменте, который просел с одной стороны, можно провести укрепление путем ввинчивания нескольких металлических свай в дополнение к уже существующим.

Новые конструкции должны располагаться строго вдоль линий, соединяющих старые элементы. При монтаже дополнительных железных опор потребуется приподнять дом на домкратах.

На фото пример укрепления фундамента винтовыми сваями


Если же проблема возникла не из-за проседания, а из-за перекоса винтовых свай, установка дополнительных элементов необязательна. Достаточно выполнить новую обвязку, которая будет эффективнее удерживать опоры в строго вертикальном положении, защищая их от перекоса. Для обвязки используют профилированную трубу или стальные швеллеры.

Фундаменты, построенные на железобетонных или бетонных сваях буроинъекционного, буронабивного и забивного типа, укрепляют несколькими способами.

    Первый – создание дополнительных буроинъекционных свай, которые должны располагаться по периметру старых свайных стволов.

Укрепление ростверка

Данная конструкция располагается в верхней части свайного фундамента и используется для равномерного распределения нагрузок между установленными сваями. Ростверк изготавливают из железобетона высоких марок прочности, который со временем может терять первоначальные свойства. При возникновении механических дефектов необходимо проводить усиление поврежденных элементов.

При укреплении ростверков часто используется технология торкретирования. Суть метода заключается в послойном нанесении бетонной смеси на поверхности поврежденных конструкций. Количество слоев может составлять 2-3, общая толщина должна быть в пределах 2-4 см.

Бетон распределяют по всей площади железобетонной конструкции, при этом материал подают под давлением около 0,5 МПа. Для создания необходимого напора используется специальная техника, которая подает бетонную смесь под давлением, создаваемым сжатым воздухом.


Перед нанесением дополнительных слоев бетона необходимо тщательно очистить поверхность обрабатываемой конструкции от почвы и других загрязнений. Для этого могут использоваться металлические щетки или воздушные компрессоры.

Для более качественной адгезии бетонной смеси с поврежденным ростверком используется армирующая металлическая сетка толщиной около 5 мм. Сетку фиксируют на арматурных прутьях, которые закрепляются на ростверке в заранее высверленных отверстиях глубиной 15-20 см, расположенных в шахматном порядке с шагом не более 70 см.

Укрепление грунта

Существует несколько методов, позволяющих повысить несущую способность грунта под основанием на сваях:

  1. цементация;
  2. силикатизация;
  3. смолизация;
  4. обжиг.

Первые три технологии предусматривают нагнетание соответствующих растворов в почву под свайным основанием. Силикатные составы используют при работе с песчаными и лессовидными грунтами.

Смолизация применима при усилении фундаментов на мелких песках. Цементацию проводят на глинистых и гравелистых почвах.


Растворы подаются в грунт с помощью специальных агрегатов – инъекторов. Установки оснащаются металлическими трубами длиной 6-8 м, на их нижних концах имеются технологические отверстия для подачи цементных, силикатных и других смесей.

При обжиге вокруг свайного фундамента создают скважины, в которые подается горючая смесь. Топливо сгорает под высоким давлением (до 5 МПа), благодаря чему раскаленные газы проникают глубоко внутрь почвы вокруг скважин. Под воздействием высокой температуры и давления происходит образование пластов обожженой почвы, обладающей повышенной твердостью.

Обустройство гидроизоляции


Воздействие влаги является одним из основных факторов, негативно влияющих на долговечность свайных конструкций.

Поэтому при строительстве или реставрации основания необходимо уделять должное внимание обустройству гидроизоляции. Выбор подходящего гидроизоляционного материала зависит от типа свай.

Погружные (забивные) конструкции в процессе монтажа подвергаются высоким ударным и вибрационным нагрузкам, что делает невозможным применение обмазочной или напыляемой гидроизоляции. Наиболее оптимальный вариант – использование проникающих герметиков после завершения монтажных работ.

Металлические винтовые сваи подвержены коррозии, поэтому для их защиты используют любые гидроизоляционные и антикоррозийные покрытия, предназначенные для обработки металлоконструкций. Довольно часто применяются составы на битумной основе.

Свайно-ленточные фундаменты обрабатывают двумя способами. Основные опоры покрывают битумными гидроизоляционными материалами, а на бетонную ленту наносят наплавляемое или напыляемое покрытие – например, рулонные изделия или жидкую резину.

Какие материалы необходимы?

При подборе стройматериалов следует заблаговременно определить, какая технология будет использоваться при усилении свай. Если укрепление будет проводиться методом создания дополнительных буроинъекционных или буронабивных свай, железобетонной обоймы или торкретов, для проведения работ понадобится достаточное количество бетонной смеси.

Для ее приготовления необходим:

В большинстве случаев требуется металлическая армирующая сетка и стальная арматура. Эти материалы используются для повышения прочности железобетонных конструкций, предназначенных для усиления ослабевшего или поврежденного фундамента.

Также перед началом ремонтных работ необходимо приобрести нужное количество гидроизоляционных изделий. В зависимости от метода реставрации, могут использоваться составы на основе битума, экструдированного пенополистирола, жидкой резины или других материалов.

В каких случаях можно проводить работы самостоятельно?

Как правило, при реконструкции свайных фундаментов возникает необходимость в использовании дорогостоящего оборудования и спецтехники. Поэтому в большинстве случаев такие работы поручают профессиональным строительным бригадам, в распоряжении которых имеется необходимое техническое оснащение.

Самостоятельное проведение ремонтных работ допустимо лишь при использовании самых простых и доступных методов усиления свай.

Собственноручную реставрацию свайных конструкций можно проводить, если применяются технологии создания железобетонных обойм или дополнительных свай буронабивного или винтового типа. Для монтажа забивных опор необходимо специальное оборудование (гидравлические молоты), поэтому такой вариант не используется при самостоятельном ремонте фундаментов.

Весь цикл работ по обустройству дополнительных винтовых или буронабивных свай можно осуществить с помощью недорогих инструментов и оборудования, которыми могут обзавестись большинство владельцев частных и дачных домов.

При создании скважин могут использоваться ручные буры, для подкопа старых свай – обыкновенные лопаты, для резки арматуры и армирующей сетки – электрические болгарки, для приготовления бетонных смесей – недорогие бетономешалки или любые металлические емкости подходящих размеров.

Стоимость работ

Расходы на усиление свайных фундаментов рассчитываются индивидуально в каждом конкретном случае.


Ценообразование зависит от нескольких ключевых факторов:

  • размеров и этажности здания;
  • количества поврежденных свай, подлежащих укреплению;
  • технологии усиления;
  • количества и стоимости стройматериалов, необходимых для проведения работ.

Также к цене прибавляются расходы на оплату услуг профессиональных строителей, аренду и доставку спецтехники, материалов и др. Окончательная сумма подсчитывается после проведения замеров и расчетов непосредственно на объекте заказчика.

Заключение

Своевременное обнаружение и устранение дефектов свайного фундамента позволит увеличить срок эксплуатации здания и избежать более крупных расходов.

Чтобы сооружение дольше сохранялось в надлежащем состоянии, необходимо строго соблюдать технологические нормы при проведении работ и поручать эту задачу компетентным строителям. Профессионалы смогут объективно проанализировать степень повреждений, подобрать оптимальный метод укрепления свай и качественно выполнить ремонтные работы.

Читайте также: