Устройство фундаментов в стесненных условиях

Обновлено: 04.05.2024

Особенности строительства (реконструкции) объектов в стесненных условиях существующей городской застройки, отражаются на стадии подготовки предпроектной документации:

- при разработке градостроительной документации (если для размещения объектов требуется комплексное градостроительное решение);

- на стадии выбора архитектурно-планировочного решения (архитектурной концепции), для определения оптимального варианта размещения объекта, его объемно-пространственного решения, уточнения границ территории, взаимосвязи с окружающей застройкой (конкурсные проекты, размещение объектов в зонах особого регулирования застройки).

Правила строительства (реконструкции) объектов в стесненных условиях существующей городской застройки устанавливаются проектом организации строительства, в котором предусматриваются мероприятия по обеспечению сохранности существующих объектов и снижению строительного, экологического и материального риска.

При необходимости разработки выемок в непосредственной близости и ниже подошвы фундаментов существующих зданий и сооружений, обозначаются границы подземных сооружений и коммуникаций и перечисляются меры по обеспечению их сохранности. При принятии решений по устройству оснований и фундаментов исключается разуплотнение грунтов под существующими фундаментами и обеспечивается сохранение свойств грунтов оснований.

В составе проектной документации в виде самостоятельного раздела, учитывая особенности стесненных условий, разрабатываются технические, организационные и технологические решения по производству опережающих археологических изысканий, сохранению имеющихся объектов культурного наследия, сносу зданий и сооружений, а также рекультивации земель, извлечению из грунта ликвидируемых подземных коммуникаций и сооружений.

При проектировании зданий, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, рекомендуется применить однотипные фундаменты с одинаковым заглублением. Если конструкции фундаментов разные, то требуется тщательная проверка напряженно-деформированного состояния в основаниях обоих зданий.

Так, если существующее здание построено на свайном фундаменте, а новое на фундаментной плите, то в зоне примыкания зданий под ростверком старого здания может возникнуть зона разуплотнения грунта, уменьшающая первоначальную несущую способность свай. Дополнительные напряжения, возникающие в основании от массы нового здания, приводят к дополнительной нагрузке на крайние ряды свай. Вследствие этого возможно разрушение части старого здания (в месте примыкания нового здания).

При возведении здания вплотную к существующему, при одинаковой глубине заложения фундамента и при одинаковой конструкции фундамента, запрещается разрабатывать котлованы вплоть до стенки существующего фундамента без проведения защитных мероприятий, так как возможно выдавливание грунта из-под подошвы существующего фундамента в котлован. Отрывку котлована вдоль существующего здания следует производить отдельными захватками по три-четыре метра по длине примыкания к существующему углу здания. Переходить к соседним захваткам можно только после устройства фундаментов нового здания на предыдущей захватке.

Если глубина фундаментов нового здания больше существующего, то необходимо устройство разделительной шпунтовой стенки в месте примыкания. Требуется проверка устойчивости шпунта после отрывки котлована для возведения фундаментов нового здания.

При строительстве на слабых грунтах между многоэтажными зданиями обычно устраивают разделительную шпунтовую стенку. Существуют разные типы шпунтовых ограждений: буронабивные железобетонные шпунты, забивные железобетонные шпунты, металлический шпунт Ларсена и др. В современных условиях чаше всего принимают буронабивные монолитные шпунты. Диаметр шпунта зависит от глубины котлована (количества подземных уровней), и может составлять от 320 мм до 1000 мм (и более). При глубине котлованов более 4.5 м часто устраиваются шпунты из свай с устройством грунтовых анкеров (например: буронабивные сваи, выполняемые по разрядно - импульсной технологии - сваи «РИТА»). В этом случае диаметр свай может быть уменьшен до 210-320 мм (в зависимости от глубины котлована и от количества рядов грунтовых анкеров).




Шпунтовый ряд является самостоятельной отдельно стоящей конструкцией. Опирание на шпунтовый ряд каких либо сооружений или конструкций категорически запрещается.


Между шпунтовым рядом и конструкциями зданий необходимо предусматривать разрыв шириной не менее 100 мм. При проектировании зданий в стесненных условиях архитектору необходимо учитывать уменьшение внешних размеров здания в плане за счет толщины шпунта.


Примыкание к существующим фундаментам свайных фундаментов зда­ний

а, г, д—с продольными несущими стена­ми, б, в — с поперечными несущими сте­нами, / — существующий фундамент; 2 — ограждающая стена, 3 —- фундаментная балка, 4 — ростверк; 5 — свая; 6 — несу­щая или ограждающая стена; 7 — техно­логический (теряемый) шпунт, 8 — желе­зобетонная консоль; 9 — зазор, 10 — буро-набивная свая (фундамент)

Пристройки к зданиям и встройкиосуществляют, используя три метода. Чаще новый объем пристраивают в торец или сбоку.Встройки применяют, когда необходимо закрыть разрывы между зданиями. Иногда за счет пристройки увеличивают ширину корпуса.

Пристройки конструктивно решают как дома нового строительства. Однако в наиболее ответственных местах — узлах примыкания к существующим стенам — предусматривают специальные мероприятия. Это связано с потенциальной возможностью появления деформаций в местах стыков.

Такое явление объясняется тем, что в основаниях старых зданий, просто­явших много лет, грунт уплотнился. В результате осадки стабилизировались. Основание же под новыми фундаментами будет обжиматься по мере его подгрузки во время строительства. Процесс завершится только через несколько лет эксплуатации, поэтому примыкания новой и старой кладки делают сколь­зящими, предусматривают осадочные швы.

Существующие низкие здания отделены от высоких вновь возводимых осадочными швами. Если величина раскрытия осадочных швов недостаточна (что связано с ошибками в проектах или низким качеством строительства), встречные крены зданий (блоков) разной этажности приводят к заклиниванию швов, а строительные конструкции получают опасные поврежде­ния.

При назначении ширины осадочного шва между стенами нового и суще­ствующего зданий в расчет принимается только наклон конструкций существующего здания с учетом его высоты. В зависимости от характера пере­мещений около осадочного шва, типа фундамента и конструкции здания могут применяться следующие способы устройства деформационного шва:

удвоение торцевых стен; удвоение колонн и балок (в каркасных конструк­циях) ;

удвоение прогонов — при одностороннем подвижном их опирании;

метод «вложенного пролета»;

одностороннее или двустороннее вынесение конструкций покрытия.

На рисунке приведены возможные варианты примыкания к существующим зданиям новых фундаментов на естественном основании, а на рис. 4.7 — свайных.

Форма и характер деформационных швов в вертикальных кирпичных стенах обусловлены направлением и величиной предполагаемого перемещения расчле­ненных швами частей здания, типом несущей конструкции, жесткостью здания, особенностями производства работ п рядом других факторов. При неправильном размещении деформационных швов жесткость здания может быть значи­тельно снижена.

УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ В УСЛОВИЯХ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЗАСТРОЙКИ. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ (извлечение из ТР 100-99)

Аннотация:


Дата введения 2001-01-01

РАЗРАБОТАНЫ ГУП "НИИМосстрой"

УТВЕРЖДЕНЫ Первым заместителем руководителя Комплекса архитектуры, строительства, развития и реконструкции города Е.П.Заикиным 11 мая 2000 года

Рекомендации предназначены для испытания пробных забивных свай, применяемых для уточнения заданной глубины погружения.

Рекомендации составлены на основе обобщения опыта статических и динамических испытаний забивных свай, являются дополнением к СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты", ГОСТ 5686-94* "Грунты. Методы полевых испытаний сваями"

В технических рекомендациях представлены: порядок проведения полевых испытаний грунтов сваями, контрольных испытаний свай для определения их несущей способности, динамических и статических испытаний пробных свай; методы обеспечения требуемой несущей способности грунтов и уточнения необходимой длины свай, определения частного значения предельного сопротивления свай; методы измерения остаточного отказа с помощью отказометра конструкции НИИМосстроя, либо нивелира; ведение необходимой технической документации и оформление результатов испытаний, состав, объем и сроки проведения испытаний.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие рекомендации распространяются на работы по устройству буронабивных свай диаметром 400-1200 мм и глубиной заложения до 25 м в различных грунтовых условиях для сооружения свайных фундаментов вблизи существующих зданий с применением импортного оборудования фирмы "Касагранда С-40" (Италия).

1.2. В Рекомендациях учтены особенности технологии, включающей бурение скважины буровым станком с непрерывным шнеком, позволяющим производить бурение скважин на требуемую глубину (до 25 м) без выемки грунта и последующее бетонирование скважины с подачей бетона через пустотелую колонну шнека при одновременном его подъеме и удалении грунта. При составлении Рекомендаций использован многолетний отечественный и зарубежный опыт применения технологии для устройства буронабивных свай для фундаментов жилых гражданских зданий в условиях существующей застройки.

1.3. Устройство буронабивных свай по предлагаемой технологии определяется как диаметром сваи и глубиной ее заложения, так и длиной и жесткостью арматурного каркаса, который погружается в заполненную бетоном скважину под действием собственного веса или с применением вибропогружателя. При сооружении свайных фундаментов допускается применение таких конструкций, в которых М может быть воспринят сваей с арматурным каркасом длиной не более 10 м.

1.4. Область применения буронабивных свай во всех грунтах, кроме скальных и крупнообломочных, в т.ч. обводненных, структурно-неустойчивых без применения инвентарных обсадных труб или тиксотропных растворов в стесненных городских условиях с приближением к существующим зданиям до 1 м. При этом при проведении инженерно-геологических изысканий должно быть обращено особое внимание на обследование мест возведения фундаментов с целью выявления в грунте различного рода препятствий (скальных прослоек, валунов размером более 25 см и т.п.).

2. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

2.1. Проектирование и устройство буронабивных свай выполняется в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты", СНиП 3.02.01-87 "Земляные сооружения, основания и фундаменты", СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции".

2.2. Нагрузки и воздействия, их сочетания, коэффициенты надежности и условий работы определяются в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" и отраслевыми нормами проектирования.

2.3. Буронабивные сваи с применением импортного оборудования армируют сварными пространственными каркасами. Продольная рабочая арматура должна быть равномерно распределена по длине окружности. Количество стержней должно быть не менее 6, а диаметр - не менее 18 мм. Расстояние между продольными стержнями должно быть не менее 40 см. Продольные стержни арматуры следует преимущественно применять из стали класса AIII.

Арматурные каркасы должны иметь фиксирующие элементы из пластмассовых трубок диаметром 90 мм и длиной 70 мм, обеспечивающие требуемую толщину защитного слоя бетона, устанавливаемые на поперечные кольца жесткости по длине сваи.

2.4. Арматурный каркас помимо основных требований, предъявляемых СНиПами, должен иметь жесткость, достаточную для его погружения в заполненную бетоном скважину. С этой целью он должен изготавливаться сварным с цельными продольными стержнями, загнутыми на конус в нижней части. При необходимости рекомендуется приваривать поперечные кольца жесткости с шагом по высоте 2-3 м. Предпочтительно иметь минимальное количество стержней большего диаметра.

2.5. Защитный слой бетона должен быть не менее 70 мм и обеспечиваться установкой фиксаторов на поперечные кольца жесткости, привариваемые на арматурный каркас.

2.6. Рекомендуется применять бетон класса по прочности на сжатие В22,5 с содержанием цемента не менее 340 кг/м, осадкой конуса 21 см. Заполнитель должен содержать не менее 25% частиц с размером до 0,1 мм; крупностью фракций заполнителя 5-20 мм и маркой его по прочности 50-60 МПа.

Подбор состава бетона и приготовление смеси должны обеспечивать проектный класс бетона по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и средней плотности согласно ГОСТ 19804.2-79; ГОСТ 10060.0-95; ГОСТ 10060.4-95; ГОСТ 12730.0-78; ГОСТ 12730.4-78; ГОСТ 12730.5-84.

2.7. Изменения в проекте фундаментов из буронабивных свай, вызванные несоответствием фактических геологических, гидрогеологических и других условий, принятых в проекте, должна вносить проектная организация с предварительным согласованием с заказчиком.

2.8. Работам по устройству буронабивных свай должна предшествовать планировка строительной площадки на заданной отметке с разбивкой осей сооружения и надежным закреплением на местности положения рядов буронабивных свай.

2.9. Разбивку осей сооружений следует оформлять актом, к которому прилагаются схемы расположения знаков разбивки, данные о привязке к базисной линии и к высотной опорной сети. Правильность разбивки следует систематически контролировать в процессе производства работ, а также в каждом случае смещения точек, закрепляющих оси.

2.10. Отклонения разбивочных осей рядов буронабивных свай от проектных не должны превышать 1 см на 100 м ряда; в положении одиночных буронабивных свай - ±0,05 диаметра сваи; при рядовом или кустовом расположении свай - ±0,15 диаметра сваи.

Отклонения оголовков свай от проектного положения по вертикали допускаются в сторону завышения отметки оголовка до 10 см, а в сторону занижения - до 20 см. Во всех случаях заделка оголовка сваи в бетон ростверка (без учета подготовки) должна быть не менее 10 см.

Тангенс угла отклонения вертикальной оси сваи от проектного положения не должен превышать 1/100 (отклонения стенки скважины от положения отвеса не должны превышать 10 см на каждые 10 м глубины скважины).

2.11. В зимнее время работы по устройству буронабивных свай в обводненных грунтах могут производиться при температуре наружного воздуха до минус 10 °С.


ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)

УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ В УСЛОВИЯХ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЗАСТРОЙКИ И РЕКОНСТРУКЦИИ

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Типовая технологическая карта разработана на устройство фундаментов из буронабивных свай в условиях существующей застройки и реконструкции.

Предназначена для использования строительно-монтажными организациями при разработке проектно-сметной документации и проектов производства работ.

При возведении зданий на свайных фундаментах в стесненных условиях городской застройки серьезную проблему представляют динамические нагрузки, воздействующие на расположенные поблизости здания. Решение этой проблемы возможно с использованием технологии устройства буронабивных свай.

Область применения буронабивных свай во всех грунтах, кроме скальных и крупнообломочных, в т.ч. обводненных, структурно-неустойчивых без применения инвентарных обсадных труб или тиксотропных растворов в стесненных городских условиях с приближением к существующим зданиям до 1 м. При этом при проведении инженерно-геологических изысканий должно быть обращено особое внимание на обследование мест возведения фундаментов с целью выявления в грунте различного рода препятствий (скальных прослоек, валунов размером более 25 см и т.п.).

Работы могут производиться по устройству буронабивных свай диаметром 400-1200 мм и глубиной заложения до 25 м в различных грунтовых условиях для сооружения свайных фундаментов вблизи существующих зданий с применением импортного оборудования фирмы "Касагранда С-40" (Италия).

Технология устройства набивных свай

Набивные сваи устраивают на месте их будущего положения путем заполнения скважины (полости) бетонной смесью или песком. В настоящее время применяют большое количество вариантов решения таких свай. Их основные преимущества:

возможность изготовления любой длины;

отсутствие значительных динамических воздействий при устройстве свай;

применимость в стесненных условиях;

применимость при усилении существующих фундаментов.

Набивные сваи изготовляют бетонными, железобетонными и грунтовыми, причем имеется возможность устройства свай с уширенной пятой. Способ устройства свай прост - в предварительно пробуренные скважины подается для заполнения бетонная смесь или грунты, в основном песчаные.

Применяют следующие разновидности набивных свай - сваи А.Э.Страуса, буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрамбованные вибронабивные, песчаные и грунтобетонные. Длина свай достигает 20. 30 м при диаметре 50. 150 см. Сваи, изготовляемые с применением установок фирм Като, Беното, Либхер могут иметь диаметр до 3,5 м, глубину до 60 м, несущую способность до 500 т.

Особенности технологии свайных работ в условиях реконструкции

Специфика производства свайных работ. При реконструкции и техническом перевооружении предприятий нередко возникает необходимость усиления фундаментов или повышения их несущей способности. В этих условиях применяют различные способы подведения дополнительных свай, метод "стена в грунте", модифицированный метод опускного колодца.

Подведение дополнительных свай. При данном способе обычно применяют буронабивные и вдавливаемые многосекционные сваи, погружаемые по углам фундамента и воспринимающие нагрузку через устраиваемую по его периметру железобетонную обойму - ростверк. Однако более эффективным решением является устройство свай из укрепленного грунта или набивных свай непосредственно под подошвой существующего фундамента с использованием "струйной технологии". Эта технология устройства свай включает следующие основные процессы:

бурение до грунтового основания скважин диаметром 100. 150 мм через нижнюю ступень фундамента по его углам, а при необходимости и между углами;

опускание через пробуренное отверстие в фундаменте струйного монитора и последующая проходка скважины небольшого диаметра в грунте на проектную глубину посредством разрушения грунта высоконапорной струей от монитора;

расширение скважины до проектного сечения путем постепенного подъема монитора, через сопло которого поступает размывающая струя воды или укрепляющий грунт раствор, в результате чего образуется свая из укрепленного грунта.

Возможна установка в скважину арматурного каркаса, выходящего в существующий фундамент, последующее заполнение скважины бетонной смесью при недостаточной несущей способности грунтовых свай.

При подведении грунтовых свай под фундаменты по струйной технологии возможны три ее варианта: одно-, двух- и трехкомпонентная, отличающиеся числом составляющих, составом оборудования и несущей способностью получаемых грунтовых свай.

Однокомпонентная технология предусматривает размыв грунта одной или двумя противоположно направленными струями укрепляющего раствора. Раствор можно приготовить заранее (цементно-песчаный или цементно-глинистый), или получить необходимый состав путем раздельной подачи к соплам его составляющих. Смешение будет происходить непосредственно при выходе из сопла (жидкое стекло и отвердитель, цементно-песчаный раствор и химические добавки-ускорители твердения и др.). При однокомпонентной струйной технологии грунт размывается в радиусе 200. 350 мм от сопла, диаметр столба грунтовой сваи составляет 0,5. 0,7 м.

Двухкомпонентная струйная технология осуществляется одновременной подачей струи укрепляющего раствора и концентричной ей кольцевой струи воздуха. Размыв грунта растворно-воздушной струей происходит в радиусе 1,0. 1,5 м, а диаметр грунтовой сваи достигает 2. 3 м. В трехкомпонентной технологии дополнительно в грунт подаются добавки, ускоряющие процесс формирования сваи.

При струйной технологии можно получать сваи различного сечения: винтовые, корневидные, с поперечными дисками-диафрагмами и др. За счет развитой боковой поверхности несущая способность свай выше в 1,5. 1,8 раза, чем у свай круглого поперечного сечения.

Винтовые сваи устраивают путем подъема монитора, имеющего одно или несколько боковых сопл, расположенных одно над другим с одновременным разворотом вокруг его вертикальной оси. Число винтовых лопастей на таких сваях соответствует числу сопл на мониторе шаг винтовых лопастей определяется скоростью подъема монитора.

Вдавливание многосекционных свай. Многосекционные сваи обычно состоят из трех и более сборных коротких элементов-секций. Эти секции последовательно стыкуют по мере вдавливания их в грунт домкратами или другими механизмами до положения, при котором обеспечивается проектная несущая способность. Домкрат устанавливают под подошву существующего фундамента, под специальную балку или инвентарное упорное устройство, анкеруемое за неподвижные конструкции и соседние здания. Для устройства многосекционных свай используют стальные трубы диаметром 245. 400 мм с башмаком или заваренным нижним концом. Секции свай длиной около 1 м по мере вдавливания стыкуются сваркой. После вдавливания полость сваи заполняют бетонной смесью. Применяют железобетонные секции свай сечением 30х30 и длиной 60, 90 и 120 см со штыревым стыком секций.

Достоинства многосекционных свай в том, что вдавливание производится в режиме статического испытания свай, отсутствуют динамические воздействия при погружении свай, обеспечивается высокая надежность усиления конструкций и постоянный контроль несущей способности сваи в процессе погружения.

Модифицированный метод опускного колодца. Этот метод позволяет повысить несущую способность массива грунта под существующим фундаментом за счет заключения грунта в железобетонную оболочку, где грунт может воспринимать большие давления, так как находится в замкнутом объеме опускного колодца и подвергается трехосному напряженному состоянию. Модифицированный метод опускного колодца отличается от традиционного тем, что грунт разрабатывается снаружи, а не внутри опускного колодца. После выемки грунта до уровня нижней ступени фундамента устраивают оболочку колодца (сборную или монолитную), опускают ее с разработкой грунта по наружному контуру, и далее стенки оболочки наращивают. Работы выполняют последовательно до погружения оболочки на проектную отметку.

Буронабивные сваи. Характерной особенностью устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданий глубины.

Самими первыми в нашей стране, на основе которых применяются существующие разновидности буронабивных свай, являются сваи А.Э.Страуса, которые были предложены в 1899 г. Изготовление свай включает следующие операции:

опускание в скважину обсадной трубы;

извлечение из скважины осыпавшегося грунта;

заполнение скважины бетоном отдельными порциями;

трамбование бетона этими порциями;

постепенное извлечение обсадной трубы.

В пробуренную до проектной отметки (5. 12 м) скважину осторожно опускают трубу диаметром 25. 40 см и далее загружают бетонной смесью. После заполнения скважины на глубину около 1 м бетонную смесь трамбуют и медленно поднимают вверх обсадную трубу до тех вор, пока высота смеси в трубе не уменьшится до 0,3. 0,4 м. Снова загружается бетонная смесь и процесс повторяется. Учитывая, что диаметр скважины больше диаметра обсадной трубы и поверхность пробуренного грунта оказывается неровной, шероховатой, при наполнении бетонной смесью обсадной трубы, ее подъеме и уплотнении смеси, бетон заполнит весь свободный объем, включая и зазор между стенками скважины и обсадной трубой. Часть бетона и цементного молока проникнет в грунт, повысив его прочность.

Недостатки способа - невозможность контролировать плотность и монолитность бетона по всей высоте сваи, возможность размыва несхватившейся бетонной смеси грунтовыми водами.

Армирование свай производят только в верхней части, где на глубину 1,5. 2,0 м в свежеуложенный бетон устанавливают металлические стержни для их последующей связи с ростверком.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают одним из следующих способов - сухим способом (без крепления стенок скважин), с применением глинистого раствора (для предотвращения обрушения стенок скважины) и с креплением скважины обсадной трубой.

Сухой способ применим в устойчивых грунтах (просадочные и глинистые твердой полутвердой и тугопластичной консистенции), которые могут держать стенки скважины (рис.1). Скважина необходимого диаметра разбуривается методом вращательного бурения в грунте на заданную глубину. После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы.

Рис.1. Технологическая схема устройства буронабивных свай сухим способом:

а - бурение скважины; б - разбуривание уширенной полости; в - установка арматурного каркаса; г - установка бетонолитной трубы с вибробункером; д - бетонирование скважины методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ); е - подъем бетонолитной трубы; 1 - буровая установка; 2 - привод; 3 - шнековый рабочий орган, 4 - скважина; 5 - расширитель, 6 - уширенная полость; 7 - арматурный каркас; 8 - стреловой кран; 9 - кондуктор-патрубок; 10 - вибробункер; 11 - бетонолитная труба; 12 - бадья с бетонной смесью; 13 - уширенная пята сваи

Используемые в строительстве бетонолитные трубы, как правило, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяющие быстро и надежно соединить трубы. Секции бетонолитных труб длиной 2,4. 6 м в стыках скрепляют болтами или замковыми соединениями, у первой секции крепится приемный бункер, через который бетонная смесь подается в трубу. В скважину опускается бетонолитная труба до самого низа, в приемную воронку подается бетонная смесь из автобетоносмесителя или с помощью специального загрузочного бункера, на этой же воронке закреплены вибраторы, которые уплотняют укладываемую бетонную смесь. По мере укладки смеси бетонолитная труба извлекается из скважины. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе, в зимнее время дополнительно надежно защищают. Сухим способом по рассмотренной технологии изготовляют буронабивные сваи диаметром от 400 до 1200 мм, длина свай достигает 30 м.

Применение глинистого раствора. Устройство буронабивных свай в слабых водонасыщенных грунтах требует повышенных трудозатрат, что обусловлено необходимостью крепления стенок скважины для предохранения их от обрушения (рис.2). В таких неустойчивых грунтах для предотвращения обрушения стенок скважин применяют насыщенный глинистый раствор бентонитовых глин плотностью 1,15. 1,3 г/см, который оказывает гидростатическое давление на стенки, хорошо временно скрепляет отдельные грунты, особенно обводненные и неустойчивые, при этом хорошо удерживает стенки скважин от обрушения. Этому же способствует образование на стенках скважины глинистой корки вследствие проникновения раствора в грунт.

Рис.2. Технологическая схема устройства буронабивных свай под глинистым раствором:

а - бурение скважины; б - устройство расширенной полости; в - установка арматурного каркаса; г - установка вибробункера с бетонолитной трубой; д - бетонирование скважины методом ВПТ; 1 - скважина, 2 - буровая установка; 3 - насос; 4 - глиносмеситель; 5 - приямок для глинистого раствора; 6 - расширитель; 7 - штанга; 8 - стреловой кран; 9 - арматурный каркас; 10 - бетонолитная труба; 11 - вибробункер

Скважины бурят вращательным способом. Глинистый раствор готовят на месте выполнения работ и по мере бурения подают в скважину по пустотелой буровой штанге под давлением. По мере бурения находящийся под гидростатическим давлением раствор от места забуривания, встречая сопротивление грунта, начинает подниматься вверх вдоль стенок скважины, вынося разрушенные бурами грунты, и выходя на поверхность, попадает в отстойник-зумпф, откуда снова насосом подается в скважину для дальнейшей циркуляции.

Глинистый раствор, находящийся в скважине под давлением, цементирует грунт стенок, тем самым, препятствуя проникновению воды, что позволяет исключить применение обсадных труб. После завершения проходки скважины в нее при необходимости устанавливается арматурный каркас, бетонная смесь из вибробункера по бетонолитной трубе попадает на дно скважины, поднимаясь вверх, бетонная смесь вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью производят подъем бетоновода.

В настоящее время проходит успешное испытание специальный полимерный концентрат на основе полиакриламида, который в процессе гидратации образует коллоидный буровой раствор, создающий защитную пленку на стенках скважины, что в сочетании с избыточным гидростатическим давлением предотвращает их осыпание. Бурение в сложных геологических условиях без применения обсадных труб показало целостность буронабивной сваи по всей глубине после закачивания в нее бетона и отсутствие каких-либо наплывов или впадин бетона на боковой поверхности сваи. Использование коллоидного раствора позволяет существенно увеличить производительность буровых работ, снизить их себестоимость и трудоемкость, резко сократить потребность в обсадных трубах без снижения качества работ.

Крепление скважин обсадными трубами. Устройство свай этим методом возможно в любых гидрогеологических условиях; обсадные трубы могут быть оставлены в скважине или извлечены из нее в процессе изготовления сваи (рис.3). Обсадные трубы соединяют между собой при помощи замков специальной конструкции (если это инвентарные трубы) или на сварке. Пробуривают скважины вращательным или ударным способом. Погружение обсадных труб в грунт в процессе бурения скважины осуществляют гидродомкратами.

Рис.3. Технологическая схема устройства буронабивных свай с применением обсадных труб:

а - установка кондуктора и забуривание скважины; б - погружение обсадной трубы; в - проходка скважины; г - наращивание следующего звена обсадной трубы; д - зачистка забоя скважины; е - установка арматурного каркаса; ж - заполнение скважины бетонной смесью и извлечение обсадной трубы; 1 - рабочий орган для бурения скважины; 2 - скважина; 3 - кондуктор; 4 - буровая установка; 5 - обсадная труба; 6 - арматурный каркас; 7 - бетонолитная труба; 8 - вибробункер

После зачистки забоя и установки арматурного каркаса скважину бетонируют методом вертикально перемещаемой трубы. По мере заполнения скважины бетонной смесью могут производить извлечение и инвентарной обсадной трубы. Специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает трубе возвратно-поступательное движение, за счет чего бетонная смесь дополнительно уплотняется. По завершении бетонирования скважины осуществляют формирование головы сваи. Находят применение установки по изготовлению набивных свай с использованием обсадных труб с извлечением грунта из трубы виброгрейфером (рис.4).

Рис.4. Технологическая схема изготовления набивных свай с выемкой грунта под защитой обсадных труб:

а - погружение обсадной трубы виброустановкой; б - извлечение грунта из обсадной трубы виброгрейфером; в - бетонирование сваи; г - извлечение обсадной трубы виброустановкой; 1 - обсадная труба; 2 - виброустановка; 3 - виброгрейфер; 4 - арматурный каркас; 5 - бадья с бетонной смесью

Буронабивные сваи с уширенной пятой. Диаметр таких свай 0,6. 2,0 м, длина 14. 50 м. Существуют три способа устройства уширений свай. Первый способ - распирание грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины, когда невозможно оценить качество работ, форму (какой стала пята уширения), насколько бетон перемешался с грунтом и какова его несущая способность.

При втором способе скважину пробуривают станком, имеющим на буровой колонке специальное устройство в виде раскрывающегося ножа. Для образования уширения скважины диаметром до 3 м (рис.5), нож раскрывается гидравлическим механизмом, управляемым с поверхности земли. При вращении штанги ножи срезают грунт, который попадает в бадью, расположенную над расширителем. За несколько операций срезания ножами грунта и извлечения его на поверхность в грунте образуется уширенная полость. В скважину подают глинистый раствор из бентонитовых глин, который непрерывно циркулирует и обеспечивает устойчивость стенок скважины. При устройстве уширений разбуривание полости осуществляют одновременно с подачей в скважину свежего глинистого раствора до полной замены раствора, загрязненного грунтом. После завершения бурения скважины на проектную глубину буровую колонку с уширителем извлекают, в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонирование ведут методом вертикально перемещающейся трубы, когда одновременно в трубу подают бетонную смесь и поднимают ее. Бетонная смесь, соприкасаясь с вязким глинистым раствором, не снижает своей прочности, цементное вяжущее из смеси не вымывается. Бетонная смесь выжимает глинистый раствор вверх по трубе и через зазор между трубой и скважиной. Нижний конец бетонолитной трубы должен быть постоянно заглублен в бетонную смесь на глубину порядка 2 м; бетонирование осуществляют непрерывно, чтобы не возникали прослойки глинистого раствора в бетоне.

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ
ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ЗДАНИЙ ВБЛИЗИ СУЩЕСТВУЮЩИХ
В УСЛОВИЯХ ПЛОТНОЙ ЗАСТРОЙКИ В Г.МОСКВЕ

Настоящие Рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов при возведении зданий вблизи существующих в условиях плотной застройки в г.Москве

ГП Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им.Н.М.Герсеванова - головная организация (руководитель работы доктор техн.наук, проф.Ильичев В.А., доктор техн.наук, профессора Бахолдин Б.В., Коновалов П.А. Петрухин В.П., Сорочан Е.А., кандидаты техн.наук Игнатова О.И., Колыбин И.В., Мариупольский Л.Г., Михеев В.В., Никифорова Н.С., Скачко А.Н., Трофименков Ю.Г., Федоровский В.Г.);

Государственным проектно-изыскательским институтом (ГПИ "Фундаментпроект") (инженер Михальчук В.А., канд.техн.наук Пинк М.Н.);

Проектно-строительной фирмой (ПСФ) " Гидростройинжиниринг" (инженеры Ханин Р.Е., Лешин Г.М.);

Московским государственным строительным университетом (МГСУ) (доктор техн.наук проф. Ухов С.Б.);

Ассоциацией "Стройнормирование" (инж. Дубиняк В.В.).

2. ПОДГОТОВЛЕНЫ к утверждению и изданию Управлением перспективного проектирования и нормативов Москомархитектуры (инженеры Шевяков И.Ю., Щипанов Ю.Б.).

3. ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ в действие указанием Москомархитектуры от 13.01.99 г. N 2.

Введение

Настоящие Рекомендации разработаны по заданию Москомархитектуры. При разработке Рекомендаций учтены положения МГСН 2.07-97* "Основания, фундаменты и подземные сооружения", "Рекомендаций по расчету, проектированию и устройству свайных фундаментов нового типа в г.Москве" (1997 г.). "Рекомендаций по проектированию и устройству оснований, фундаментов и подземных сооружений при реконструкции гражданских зданий и исторической застройки" (1998 г.), "Рекомендаций по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции" (1998 г.), а также других нормативных документов.

* Действует ТСН 50-304-2001 г.Москвы (МГСН 2.07-01) "Основания, фундаменты и подземные сооружения", здесь и далее по тексту. - Примечание "КОДЕКС".

При большом разнообразии инженерно-геологических условий площадок строительства в г.Москве во многих случаях строительство новых зданий на площадках с плотной застройкой приводит к деформациям, а иногда и разрушениям близрасположенных существующих зданий. Поэтому главная цель настоящих Рекомендаций - обеспечить надежность существующих зданий при строительстве новых зданий любой конструкции на застроенных площадках с различными инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями.

Проектирование в отмеченных выше условиях имеет ряд особенностей, которые детально рассмотрены в Рекомендациях.

Особенности проектирования оснований и фундаментов новых зданий и разработки мероприятий по сохранению надежности существующих зданий в условиях плотной застройки требуют тщательного рассмотрения и учета характеристик проектируемых зданий и возможных конструкций их фундаментов, а также технических характеристик и состояния конструкций существующих зданий. Эти проблемы также отражены в Рекомендациях.

Для обеспечения сохранности и возможности нормальной эксплуатации объектов, находящихся в зоне влияния нового строительства, необходимо, помимо принятия надежных конструктивных проектных решений, предусмотреть выполнение специальных технологических мероприятий, которые изложены в Рекомендациях.

При возведении зданий вблизи существующих в условиях плотной городской застройки следует осуществлять мониторинг за состоянием возводимого здания и окружающих его зданий и среды как в период строительства, так и в период эксплуатации.

Выполнение этих решений и мероприятий не исключает возможности появления повреждений в элементах конструкций существующих зданий, в связи с чем может потребоваться проведение дополнительных работ с включением затрат на эти работы по фактическим объемам в смету на строительство нового или реконструируемого здания.

Проблемы мониторинга технического состояния существующих зданий при новом строительстве подробно рассмотрены в "Рекомендациях по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции" (1998 г.). В настоящих Рекомендациях, в развитие указанных выше Рекомендаций, приведены дополнительные данные по мониторингу с учетом характеристик вновь строящихся объектов.

В соответствии с ВСН 70-98 "Организационно-технологические правила строительства (реконструкции) объектов в стесненных условиях существующей городской застройки" проектная документация по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям, отчеты по инженерно-геологическим изысканиям и техническому обследованию зданий и сооружений и программы по инженерному мониторингу проектируемых (реконструируемых) и существующих зданий и сооружений подлежат геотехнической экспертизе на стадии разработки ТЭО (утверждаемой части рабочего проекта) до представления в Мосгосэкспертизу.

1. Основные положения

1.1 Настоящие Рекомендации разработаны с учетом выпущенных в 1997-1998 гг. нормативных и рекомендательных документов по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям, разработанных для Москвы и указанных во введении.

1.2 Рекомендации предназначены для всех организаций, независимо от формы их собственности и принадлежности, осуществляющих проектно-изыскательские и строительные работы в г.Москве по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям в условиях плотной застройки.

1.3 В Рекомендациях рассмотрен комплекс работ, связанный с выполнением строительства - изыскания, проектирование, выбор метода строительства, защита окружающей застройки, мониторинг объектов, особенности производства работ вблизи существующих зданий.

1.4 В техническом задании на инженерные изыскания должна приводиться не только характеристика нового здания, но и характеристики рядом расположенных эксплуатируемых зданий.

Приводятся требования по составу основных и дополнительных работ при инженерных изысканиях.

1.5 Для решения основного вопроса при проектировании - выборе типа фундамента нового здания в зависимости от передаваемых на грунт нагрузок, особенностей площадки строительства и объекта строительства следует руководствоваться таблицами 3.4 и 3.5.

1.6 Все виды геотехнических работ должны выполняться в соответствии с требованиями СНиП 3.02.01-87, МГСН 2.07-97, "Организационно-технических правил строительства (реконструкции) объектов в стесненных условиях существующей городской застройки" (1998 г.), а также технических регламентов, разрабатываемых специализированными организациями на отдельные виды работ.

1.7 При разработке проектов защиты окружающей застройки следует руководствоваться разделом 7, в котором приведены необходимые данные для проектирования.

1.8 При разработке раздела проекта о мониторинге следует в дополнение к действующим "Рекомендациям по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции" (1998 г.) руководствоваться разделом 8 настоящего документа.

1.9 Особенностью производства работ вблизи существующих зданий является обязательность учета дефектов обследованных объектов до начала строительства с их актированием с участием заинтересованных организаций, чтобы в дальнейшем они не были отнесены к результатам технологических операций, которые будут выполняться в процессе производства строительных работ.

Обследование объектов проводится в зоне влияния на них нового строительства, которая определяется до начала строительства в соответствии с рекомендациями п.7.4.

2. Особенности инженерных изысканий

2.1 Инженерные изыскания для проектирования новых зданий рядом с существующими должны обеспечить не только изучение инженерно-геологических условий площадки строительства нового здания, но и получение необходимых данных для проверки влияния нового здания на осадки существующих, для проектирования мероприятий по уменьшению влияния нового здания на деформации существующих, а также для проектирования, в случае необходимости, усиления оснований и фундаментов существующих зданий.

2.2 Инженерные изыскания должны проводиться в соответствии с требованиями главы СНиП 11-02-96, СП 11-105-97, СП 11-102-97, СП 11-104-97, МГСН 2.07-97 и настоящих Рекомендаций.

2.3 Техническое задание на изыскания необходимо составлять после осмотра представителем проектной организации существующих зданий, расположенных рядом с новым, с целью визуальной оценки состояния несущих конструкций зданий (как снаружи, так и внутри) и уточнения требований к изысканиям.

В техническом задании на изыскания должны приводиться характеристика нового здания (см. Приложение 1 к МГСН 2.07-97) и характеристики рядом расположенных эксплуатируемых зданий (этажность, конструкция, вид основания, тип и глубина заложения фундаментов, год постройки, уровень ответственности, геотехническая категория и др.). Указываются сведения об имеющихся материалах изысканий для этих зданий (изыскательская организация, год изысканий, номера архивных дел) и сведения о техническом состоянии конструкций зданий по результатам предшествующих обследований, а также предварительного визуального обследования. Должны быть приведены задачи изысканий, расширенные в связи с наличием рядом расположенных зданий.

2.4 Состав, объем и методы работ назначают в соответствии с требованиями документов, указанных в п.2.2, с учетом стадии проектирования, уровня ответственности и геотехнической категории нового здания и существующих и технического состояния последних.

2.5 Объем и состав технического обследования надземных и подземных конструкций существующих зданий устанавливаются с учетом предварительного обследования здания. При обследовании следует руководствоваться "Рекомендациями по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции" (1998 г.).

2.6 Сбор и анализ архивных материалов изысканий Мосгоргеотреста и других специализированных организаций должен выполняться не только для площадки нового строительства, но и для рядом расположенных существующих зданий. Собирают также сведения по планировке, инженерной подготовке и благоустройству площадки, документы по производству земляных работ. В условиях существующей застройки особое внимание должно быть обращено на выявление подземных сооружений и инженерных сетей (коллекторов, коммуникаций и т.п.).

На основе сопоставления новых материалов изысканий с архивными данными необходимо установить произошедшие за период эксплуатации существующих зданий изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий.

2.7 Горные выработки и точки зондирования должны размещаться не только в пределах новой площадки, но и в непосредственной близости от существующих зданий. В связи с присущей Москве большой неоднородностью грунтовых напластований по глубине и в плане для зданий II и III геотехнических категорий расстояние между буровыми скважинами рекомендуется принимать не более 15-20 м, особенно по линии примыкания нового здания к существующему. Должны быть предусмотрены шурфы около фундаментов существующих зданий для обследования конструкций фундаментов и грунтов основания.

В районах исторической застройки необходимо выявлять наличие и местоположение существующих и существовавших подземных сооружений, подвалов, фундаментов снесенных зданий, колодцев, водоемов, подземных выработок и пр.

2.8 Глубина бурения и зондирования должна назначаться не только исходя из вида и глубины заложения фундаментов нового здания, но также с учетом вида и глубины заложения фундаментов существующих зданий. При выборе метода зондирования в условиях плотной жилой застройки предпочтение следует отдавать статическому зондированию.

2.9 В связи со сложной гидрогеологической обстановкой, характерной для застроенных районов Москвы, и наблюдающейся тенденцией к подтоплению особое внимание должно быть уделено изучению гидрогеологических условий площадки и прогнозу их изменения в связи с новым строительством. Необходимо прогнозировать влияние изменений гидрогеологических условий, в том числе водопонижения при строительстве нового здания, на поведение рядом расположенных существующих зданий с учетом их габаритов и особенностей конструкций.

2.10 Изыскания должны обеспечить получение с помощью полевых и лабораторных методов всех характеристик грунтов, необходимых для расчета и проектирования оснований и фундаментов нового здания, а также проверки в случае необходимости деформаций и устойчивости рядом расположенных существующих зданий.

При проектировании между новым и существующим зданием разделительной стены, выполняющей функции подпорной или ограждающей стенки, противофильтрационной завесы, в виде "стены в грунте", шпунтового ограждения из металлического шпунта или свай, при изысканиях должны быть определены характеристики грунтов, необходимые для расчета этих конструкций (раздел 12 МГСН 2.07-97).

2.11 На территории Москвы наряду с благоприятными для строительства грунтовыми условиями (песчаные отложения средней плотности и плотные, глинистые отложения ледникового комплекса от твердой до тугопластичной консистенции) встречаются неблагоприятные специфические грунты и развиты негативные геологические и инженерно-геологические процессы, перечень, характеристика и дополнительные требования к исследованию которых даны в МГСН 2.07-97 (разд. 4).

2.12 При инженерных изысканиях по площадкам, где возможно проявление опасных природных и техногенных воздействий на здания, необходимо предусматривать специальные исследования, обеспечивающие получение характеристик грунтов и подземных вод, используемых для выполнения проектных работ с учетом особенностей слагающих площадку грунтов и происходящих на ней процессов (оползни, карсты, суффозия, эрозия, пучение, подтопление, динамические воздействия, электрические, магнитные и тепловые поля, техногенные воздействия).

Оценка этих процессов производится в соответствии с приложением Б СНиП 22-01-95 "Геофизика опасных природных воздействий".

2.13 В программе инженерно-геологических изысканий на участках развития неблагоприятных процессов и явлений рекомендуется предусмотреть выполнение специализированными организациями стационарных наблюдений с целью изучения динамики их развития, а также установление площадей их проявления и глубин интенсивного развития, приуроченности к геоморфологическим элементам, формам рельефа и литологическим видам грунтов, условий и причин возникновения, форм проявления и развития.

Должны быть выполнены специальные исследования грунтов для оценки возможных изменений их свойств вследствие протекания этих процессов.

На участках развития неблагоприятных процессов и явлений горные выработки необходимо проходить не менее чем на 5 м ниже зоны активного развития этих процессов - поверхностей скольжения оползневых тел, предполагаемой глубины карстообразования, поверхностей раздела подвижных и неподвижных частей тела осыпей.

В техническом отчете по изысканиям должен выделяться раздел "Геологические процессы".

2.14 Геофизические исследования предусматриваются для выявления неоднородности строения толщи грунтов, их состава и состояния, выявления закарстованных и техногенных зон, зон эрозионного размыва, условий залегания подземных вод, а также физико-механических свойств грунтов. В городских условиях следует отдавать предпочтение скважинным методам.

2.15 При строительстве уникальных сооружений, сооружений повышенного экономического, социального и экологического риска (I уровня ответственности), а также при наличии сложных инженерно-геологических условий (геотехническая категория III) экономически целесообразно увеличение объема инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий на 40-60 %, против рекомендуемых нормативными документами, причем это увеличение должно осуществляться в основном за счет горных выработок и определения характеристик грунтов полевыми методами. При выполнении этих работ следует привлекать специализированные организации.

При изысканиях под объекты геотехнической категории III должны выполняться исследования напряженно-деформированного состояния грунтового массива, опытно-фильтрационные работы, стационарные наблюдения и другие специальные работы и исследования в соответствии с техническим заданием и программой изысканий, к которым должны привлекаться специализированные научные и изыскательские организации.

Для сооружений повышенного уровня ответственности должны быть организованы наблюдения за осадками с момента закладки их фундаментов.

2.16 Технический отчет (заключение) по инженерным изысканиям составляется в соответствии со СНиП 11-02-96. Дополнительно необходимо привести:

- сведения об архивных материалах изысканий для рядом расположенных зданий и анализ соответствия новых материалов изысканий архивным данным;

- характеристику инженерно-геологических напластований, физико-механических свойств грунтов и гидрогеологических условий оснований существующих зданий;

- прогноз возможного влияния строительства нового здания на деформации существующих.

- сведения о наличии и состоянии подземных водонесущих и других коммуникаций.

3. Характеристика проектируемых зданий

3.1 Для строительства в условиях плотной застройки в г.Москве выполняется проектирование зданий и сооружений жилищно-гражданского и производственного назначения, надземных и подземных комплексов. Указанные здания и сооружения могут проектироваться с заглубленными помещениями и без них.

Уровень ответственности подземных и заглубленных сооружений в г.Москве, а также зданий и сооружений, на которые может оказывать влияние подземное строительство, приведен в приложении 14 МГСН 2.07-97.

3.2 Условия размещения проектируемого здания или сооружения определяют не только его архитектурная и народнохозяйственная значимость, но также технические характеристики и способы производства работ.

3.3 Основные технические характеристики проектируемых зданий приведены в таблицах 3.1, 3.2 и 3.3. Примерная область применения фундаментов различных типов в зависимости от передаваемых на грунты основания нагрузок, а также от особенности площадок, выделяемых для строительства, и специфики объекта строительства приведены в таблицах 3.4 и 3.5.

Читайте также: