Слайд 1Технологии усиления оснований
и фундаментов
Лекция 4
по дисциплине «Проектирование реконструкции
зданий и
сооружений»
Слайд 2Критерии выбора вариантов усиления
(в порядке предпочтения):
продолжительность работ,
приведенные удельные затраты,
трудоемкость,
стоимость и др.
Слайд 3Химические способы закрепления грунтов
одно- и двухрастворную силикатизация,
электро- и газосиликатизация,
термическое
закрепление,
смолизация и др.
Слайд 4Электрохимическое закрепление слабых грунтов
1- насос для откачки воды из катода; 2
– наголовник; 3 – ниппель;
4 – генератор постоянного тока; 5 – бак с раствором; 6- баллон с сжатым воздухом; 7 - перфорированная часть инъектора;
8 – наконечник инъектора; 9 – дополнительный инъектор
Слайд 6Смолизация грунтов
1 - инъектор; 2 - рабочий шланг; 3 -
манометр; 4 - рабочий бачок;
5 - пробковый кран; 6 - компрессор или баллон со сжатым воздухом
Слайд 7Термическое закрепление грунтов
1 - компрессор; 2 - бак для жидкого
топлива; 5 - топливный насос;
4-форсунки; 5-скважина; 6-непросадочный грунт; 7-просадочный грунт
Слайд 8Цементация грунта
1- растворомешалка; 2 – насос для подачи цемента; 3
– обратный трубопровод; 4 – напорный трубопровод; 5 – инъекторы.
Слайд 9Методы усиления существующих фундаментов
Укрепление тела фундамента;
Увеличение размеров фундаментов мелкого заложения
и подводка под них новых конструктивных элементов;
Ограничение бокового распора грунта вокруг столбчатых фундаментов путем погружения круглого (из двух полуколец) или квадратного и прямоугольного (из двух коробчатых элементов) опускных колодцев ниже отметки подошвы;
Усиление фундаментов с передачей нагрузок на дополнительные фундаментные конструкции глубокого заложения (сваи и др.);
Повышение прочности фундаментов на продавливание за счет закачки под их подошвы цементного раствора через просверленные в кладке отверстия и создание жестких цементно-каменных опорных элементов.
Слайд 10Закрепление бетонных (железобетонных фундаментов, имеющих трещины синтетическими смолами
1- существующий фундамент,
имеющий вертикальные и горизонтальные трещины; 2 - трещины; 3 - кирпичная стена; 4 - инъектор для нагнетания компаунда из синтетических смол под давлением 0,6-1,2 МПа; 5 - борозда шириной 35-40 мм, выполненная дисковой пилой или отбойным молотком; 6- отверстие, пробуренное перфоратором на глубину 100-150 мм.
Слайд 11Закрепление бутовой кладки фундамента цементацией
1 - усиливаемый фундамент;
2 - инъекторы для
нагнетания подвижного (жидкого) цементного раствора
3 - наплывы раствора;
4 - кирпичная стена.
Слайд 12Закрепление кирпичной и бутовой кладки торкрет-бетоном
- существующий фундамент, имеющий расслоение кладки;
- кирпичная стена
с разрушенным поверхностным слоем;
- набрызг бетонной смеси под высоким давлением;
- цемент-пушка (или бетон-шприц-машина);
- торкретируемая поверхность.
Слайд 13 а - прикладкой вперевязку; б, г - бетонными
обоймами; в – железобетонными обоймами; 1 - стена; 2 - новая кладка вперевязку со старой; 3 - старая кладка; 4 - металлические штыри; 5 - бетонная обойма; 6 - железобетонная обойма; 7 - щебеночная подготовка; 8 - бетонные банкеты; 9 - рабочая балка; 10 - распределительная балка; 11 - зачеканка литым бетоном
Увеличение размеров фундаментов мелкого заложения и подводка под них новых конструктивных элементов
а) без изменения глубины заложения
Слайд 14
Примеры усиления ленточных фундаментов
1 ⎯ существующие фундаменты;
2 ⎯ бетон
усиления класса В15;
3 ⎯ двутавры или швеллеры № 16 с шагом до 2 м в шахматном порядке;
4 ⎯ уголки 100х10 длиной 0,5 м;
5 ⎯ уплотненный щебнем грунт;
6 ⎯ штрабы 150х150 в шахматном порядке;
7,8 ⎯ распределительная или опорная балка в виде швеллера № 16;
9 ⎯ сетка из стержней диаметром 8 мм с ячейкой 150х150;
10 ⎯ стержни 10 АI;
11 ⎯ штыри-связи в шахматном порядке
Слайд 15
Увеличение размеров фундаментов мелкого заложения и
подводка под них новых
конструктивных элементов
б) с увеличением глубины заложения
Слайд 16Схема разбивки на участки усиливаемого ленточного
фундамента при его перезаглублении подбетонкой
Слайд 17Схема разбивки фундаментов здания на захватки
а - осадочный колодец; 1,
2, 3 - захватки 1-го участка;
1, 2, 3 - захватки 2-го участка; I, II, III, IV - захватки 3-го участка.
Слайд 18Общая схема организации работ по усилению бутовых ленточных фундаментов с увеличением
площади подошвы
1 - ленточный транспортер;
2 - окученный грунт для обратной засыпки;
3 - временные крепления стенок котлована;
4 - площадка для приемки бетона;
5 - экскаватор;
6 - котлован с откосами без креплений
Слайд 20Схема уширения подошвы фундамента (с эпюрами давления в плоскости подошвы) по
Б.И.Далматову
1 - существующий фундамент; 2 - конструкция уширения; 3 - арматура; 4 - эпюра давления до уширения; 5 - эпюра давления после уширения и догрузки фундамента
Слайд 21Возможный выпор грунта при откопке траншеи до подошвы существующего фундамента
(при
усилении с использованием традиционных технологий)
Слайд 22Усиление фундаментов дополнительными блоками, обжимающими грунты оснований при их повороте (
по Н. И. Страбахину):
1 - существующий фундамент; 2 - щель, раскрываемая при повороте блоков; 3 - железобетонный блок; 4 - анкерное крепление; 5 - отверстия для анкеров
Слайд 23Схема временного крепления стены или колонны
при разработке грунта вокруг фундамента
Слайд 24Способ одновременного обжатия бетона усиления вокруг фундамента и грунта (по авторскому
свидетельству № 628233)
1 ⎯ существующий фундамент;
2 ⎯ гибкая опалубка из плетеной сетки с ячейками 1⎯2 см;
3 ⎯ поперечная балка;
4 ⎯ распределительная балка;
5 ⎯ прокладка;
6 ⎯ обжимной щит;
7 ⎯ стяжной болт;
8 ⎯ уплотненный грунт основания
Слайд 25Усиление фундаментов опускными колодцами:
а ⎯ положение колодца до погружения;
б ⎯ то
же, после погружения
1 ⎯ существующий фундамент; 2 ⎯ опускной железобетонный колодец; 3 ⎯ нож; 4 ⎯ кольцевая траншея; 5 ⎯ маловлажный песок
Слайд 26Усиление столбчатых фундаментов с передачей нагрузки на сваи
1
⎯ существующий фундамент; 2 ⎯ свая; 3 ⎯ арматурный каркас; 4 ⎯ стальные балки; 5 ⎯ тяжи; 6, 7 ⎯ слабый и прочный грунты
Слайд 28 а - с опрессовкой грунта; б - с
подведением многосекционных свай вдавливания; 1 - существующий фундамент; 2 - железобетонная плита; 3 - труба для инъекции расширяющегося цементного раствора; 4 - цементный раствор между плитой и грунтом; 5 - сгнившие деревянные сваи; 6 - домкрат; 7 - опорное коромысло; 8 - вдавливаемые сваи
Увеличение опорной площади с помощью монолитной железобетонной плиты
Слайд 29Усовершенствованные методы усиления фундаментов на основе традиционных
а - устройство сборных
либо монолитных рам в подвале; б, в - выносные консоли и плиты
Слайд 30Устройство короткой сваи-шпоры и железобетонной плиты
1 - стена; 2 -
железобетонная плита; 3 - инъецированный цементный раствор; 4 - свая в кондукторе; 5 - уширенная часть сваи; 6 - деревянный лежень; 7 - бутовый фундамент
Слайд 31Усиление фундаментов с использованием свай
а - многосекционные сваи вдавливания с
двухсторонней балкой-упором;
Слайд 32Конструкции свай «МЕГА»:
а ⎯ сваи железобетонные;
б ⎯ сваи из металлических труб
1
⎯ железобетонный распределительный элемент; 2 ⎯ подпорка; 3 ⎯ головной элемент;
4 ⎯ рядовой элемент; 5 ⎯ нижний элемент; 6 ⎯ заглушка; 7 ⎯ фрезеруемые торцы;
8 ⎯ сварка по контуру; 9 ⎯ снимаемая по контуру трубы фаска
Слайд 33Этапы (1⎯3) работ по усилению фундаментов
сваями типа «МЕГА»
1 ⎯ существующий фундамент; 2 ⎯ распределительный элемент;
3, 4, 5 ⎯ головной, нижний и рядовой элементы сваи; 6 ⎯ домкрат; 7 ⎯ стальные пластины; 8 ⎯ подкладки; 9 ⎯ подпорки; 10 ⎯ распределительная балка; 11 ⎯ гидронасос
Слайд 34 Усиление ленточных фундаментов
двумя рядами
свай типа «МЕГА»
1 ⎯ существующий фундамент; 2 ⎯ впрессовываемые сваи типа «МЕГА»;
3 ⎯ железобетонные балки-ростверки; 4 ⎯ стяжные болты
Слайд 35Инъекционное закрепление грунта под подошвами
существующих фундаментов возле ограждения
1
⎯ фундамент; 2 ⎯ буроинъекционные сваи; 3 ⎯ защитная стенка
Слайд 36Устройство наклонных буроинъекционных свай
с двух сторон фундамента
Слайд 37Устройство буроинъекционных свай при одностороннем
бурении скважин для усиления фундамента
Слайд 38Буроинъекционный комплекс в процессе изготовления сваи
1 -
емкость для цементного раствора; 2 - глиномешалка; 3 - мерный бак; 4 - растворный насос; 5 - промывочный насос; 6 - нагнетательный трубопровод; 7 - емкость для глиняного раствора; 8 - шламоотделитель; 9 - буровой станок; 10 - кондуктор; 11- буровой инструмент; 12 - бурильная труба
Слайд 39График испытаний буроинъекционных свай на опытной площадке
1 - без опрессовки;
2,3 - с опрессовкой, соответственно, 0,2 и 0,4 МПа; 4 - с опрессовкой высоковольтными разрядами; 5 - двух наклонных свай
Слайд 40Усиление оснований зданий и сооружений с использованием струйной технологии
а - подпорная стена берегового устоя моста через Дунай; б - памятник военной архитектуры в Вене (казармы Россауэр); 1 - буровой станок SC-1 (Кеller); 2 - существующий фундамент; 3 - деревянные сваи; 4 - укрепленные массивы грунта; 5 - ступени спуска; 6 - подпорная стена канала
Слайд 41Системы струйной технологии
Простая система предусматривает использование монитора также и для
инъецирования. Инъекционная смесь подается через одно сопло или через несколько, причем струя выполняет одновременно функции разработки грунта и его упрочнения при заполнении полости.
Двойная система включает в составе монитора две коаксиальные трубы, по которым раздельно транспортируются к соплам инъекционная смесь и воздух. Струя при этом защищается рубашкой из сжатого воздуха, что повышает эффективность метода.
Тройная система является более сложной, но самой эффективной. В нижнюю часть монитора по самостоятельным трубкам подаются вода, воздух и инъекционная суспензия. Струя воды защищается воздухом и разрушает грунт, а в создаваемую полость инъекционная смесь подается при более низком давлении через отдельное сопло.
Слайд 43Типы опор, выполняемых при помощи струйной технологии
а ⎯ круглого поперечного
сечения; б ⎯ то же, с уширениями;
в ⎯ трехлопастная; г ⎯ четырехлопастная (крестообразное сечение); д ⎯ то же, с наклонными лопастями;
е ⎯ трехлопастная с поперечными дисками;
ж ⎯ с винтообразными лопастями; з ⎯ корневидная
Слайд 44Схема пересадки фундаментов Малого театра в Москве
1 ⎯
деревянные сваи; 2 ⎯ выполненные по струйной технологии опоры; 3 ⎯ насыпной грунт; 4 ⎯ песок; 5 ⎯ глина; 6 ⎯ известняк
Слайд 45Пример сложной реконструкции зданий на слабых грунтах
1 - существующее здание
на слабом грунте;
2 - стальная решетка;
3 - трубобетонные сваи;
4 - набивные сваи;
5 - подпорные стенки;
6 - грунтовые инъекционные анкера
Слайд 46Комплексное усиление несущих конструкций, включая фундаменты (памятники архитектуры в Риме)
Слайд 47Усиление оснований и фундаментов костела Св. Екатерины в Петербурге
(Невский пр.,
32 - 34)
1 - бутовые фундаменты; 2 - буроинъекционные (корневидные сваи); 3 - деревянные бревна - лежни; 4 - бетонный слой на контакте фундамент - грунт