Усиление фундаментов с устройством монолитных плит
Способы и технологии усиления или восстановления несущей способности фундаментов определяются уровнем реконструктивных работ, а также методами создания новых архитектурно-планировочных решений. При критическом износе внутренних стен и перекрытий возникает необходимость усиления фундаментов с изменением расчетной схемы. В таких случаях экономически целесообразно принять комбинированную систему фундаментов: фундаменты для самонесущих стен и монолитная железобетонная плита для встроенных конструктивных элементов. Передача нагрузки на монолитную плиту снимает ограничения по высоте и количеству надстроенных этажей. При этом в зависимости от состояния фундаментов наружных стен не исключаются их восстановление, усиление и укрепление основания подошвы рассмотренными ранее методами и технологиями.
Устройство монолитной фундаментной плиты предусматривает полный демонтаж конструктивных элементов внутри коробки здания, подготовку основания, устройств для объединения фундаментов стен с плитой с целью перераспределения нагрузок.
На рис. 6.32 приведены некоторые конструктивные решения, способствующие созданию устойчивых, малодеформативных систем, объединяющих фундаменты стен с монолитной фундаментной плитой. Они основаны на использовании анкерных устройств в виде металлических консолей в фундаментных стенах, которые затем объединяются с армокаркасами плит и замоноличиваются.
Рис. 6.32. Конструктивные решения сопряжений фундаментов наружных стен с монолитной фундаментной плитой
а - с размещением анкеров в стене фундамента; б - то же, под подошвой фундамента; в - с подведением монолитной плиты под стену фундамента; г - с размещением анкеров в стене фундамента и омоноличиванием с фундаментной плитой: 1 - фундамент наружных стен; 2- сквозные отверстия в фундаменте; 3 - металлический анкер из прокатной стали; 4 - монолитная железобетонная плита; 5 -бетонная подготовка; 6 - уплотненный грунт; 7 - гидроизоляция
В каждом конкретном случае техническое решение может отличаться как конструктивной схемой, так и технологией производства работ. Наиболее простым вариантом является устройство в основании фундамента штрабы глубиной 0,3-0,5 толщины стены с последующим подведением монолитной армированной плиты. При этом арматурный каркас должен входить в штрабу, тем самым объединяя конструктивные элементы фундамента стены и монолитной плиты.
В местах размещения внутренних стен устраиваются дополнительные ленточные углубления с проектным армированием и омоноличиванием совместно с основным телом плиты (рис. 6.32). При устройстве фундаментов под колонны над поверхностью плиты устраиваются сборные или монолитные стаканы.
При достаточно больших нагрузках на общий фундамент возможно устройство свайного основания из буронабивных свай с последующим объединением их оголовков с монолитной плитой. Такие решения, как показал опыт реконструктивных работ, экономически целесообразны и весьма технологичны. По сравнению с методами, основанными на увеличении или восстановлении несущей способности старых фундаментов, себестоимость работ снижается на 30-40 %, в то же время резко сокращается продолжительность работ вследствие возможности использования высокоэффективных машин и механизмов.
На рис. 6.33 и 6.34 в качестве примера приведены конструктивно-технологические схемы устройства монолитной плиты фундамента реконструируемого здания. Наличие большого фронта работ и отсутствие стесненности позволяют применять поточные методы производства работ и высокопроизводительное оборудование. Так, при подготовке основания используются самоходные вибротрамбующие плиты. Армирование осуществляется армокаркасами заводской готовности. Подача и укладка бетонной смеси -автобетононасосами производительностью 20-40 м3/ч или с помощью бадьи и башенного крана. Большие размеры захваток обеспечивают нормальный фронт работ и возможность использования современных техники и технологии.
Рис. 6.33. Варианты переустройства ленточных фундаментов в плитные
а -устройство сплошной плиты снизу подушек; б -то же, сплошной плиты с балками на шпонках; 1 - фундамент; 2- монолитная плита; 3 -отметка верха пола подвала; 4 -рабочая арматура плиты; 5 - кирпичная плита; 6 - штрабы; 7 -подготовка под монолитную плиту; 8 - гидроизоляция
Рис. 6.34. Технологические схемы укладки бетонной смеси в монолитные плиты фундаментов
а - с подачей бетононасосным транспортом; б -то же, башенным краном; 1- бетоновоз; 2 - автобетононасос; 3 - распределительная стрела; 4- бетонная плита; 5 - бадья; 6 - башенный кран
Анализ трудоемкости работ по усилению фундаментов показывает, что в зависимости от конструктивного решения принятой технологии и производства работ этот показатель может колебаться в достаточно широких пределах (от 1,2 до 12 чел.-дн/м3). В таблице 6.8приведены статистические данные трудоемкости выполнения работ различных методов усиления фундаментов.
Таблица 6.8
| № п.п. | Методы усиления фундаментов | Трудоемкость работ на 1 м3 фундамента (чел.-дн/м3) |
| Бетонными обоймами | 3,0-5,0: | |
| Железобетонными обоймами | 3,5-6,6 | |
| Методом токретирования | 2,4-5,0 | |
| Уширение фундаментов с использованием металлических связей | 1,8-5,6 | |
| Свайным основанием | 4,6-10,8 | |
| Короткими сваями в раскатанных скважинах | 1,2-2,6 | |
| Сваями с электроимпульсным уплотнением бетона (РИТА) | 2,0-2,4 | |
| Корневидными сваями | 5,0-12,0 | |
| Восстановление фундаментов с устройством монолитной плиты | 2,8-4,6 | |
| Замена фундаментов | 7,0-18,0 |
Несмотря на значительный разброс трудоемкости производства работ, на каждом объекте возможно применение только определенного метода усиления, который учитывает конкретные условия. При возможности использования технология усиления с помощью свай в раскатанных скважинах является наиболее эффективной и экономичной. Ее отличительной особенностью является возможность уплотнения прослоек слабых фунтов за счет дополнительного втапливания щебня, шлака и другого сыпучего материала. Это обеспечивает значительное повышение несущей способности за счет вовлечения в работу свай объема уплотненного грунта.
Применением коротких (до 4 м)набивных свай в раскатанных скважинах достигаются снижение расхода бетона и металла в 1,5-1,8 раза и трудоемкости производства работ до 3 раз. Другим преимуществом данной технологии является возможность устройства фундаментов в насыпных грунтах, что характерно при устройстве пристроенных объемов реконструируемых зданий, находящихся в зоне обратной засыпки.
Для восприятия возросших нагрузок от надстраиваемых этажей эффективно использование буровых свай с электроимпульсным уплотнением (сваи РИТА). Достаточно адаптированная технология к стесненным условиям производства работ может найти массовое применение для восстановления и повышения несущей способности фундаментов жилых зданий различных периодов постройки.
Технологический эффект может быть существенно повышен при сочетании технологии раскатанных скважин и разрядно-импульсной.
При всем разнообразии технологий следует отметить, что методы усиления фундаментов, основанные на их вскрытии,требуют специальных мер по предотвращению нарушения сложившейся структуры грунта в уровне подошвы от воздействия атмосферных осадков и других техногенных процессов. Как правило, это приводит к дополнительным трудовым и материальным затратам и, в ряде случаев, способствует снижению их надежности.