Усиление оснований при реконструкции

При проектировании объектов реконструкции необходимо выполнить проверку влияния возводимых сооружений на осадки существующих. При ленточных и столбчатых фундаментах эту проверку можно не производить, если грунты основания в пределах сжимаемой толщи имеют средний модуль деформаций Е ≥ 5 МПа и расстояние между краями новых и существующих фундаментов l ≥ 0,25 Н_с, где Н_с — глубина сжимаемой толщи, определенная в соответствии с требованиями СНиП. Если фундамент нового сооружения выполнен из сплошной плиты, расчет дополнительных осадок существующих зданий не производится при Е ≥ 30 МПа и l ≥ 0,5 Н_с.

Для исключения влияния вновь возводимых сооружений на существующие рекомендуется выполнять разделительные стенки, консольные фундаменты, рационально размещать новые фундаменты относительно существующих. В этом случае расчет влияния новых сооружений на существующие не производится.

Новые фундаменты, как правило, необходимо закладывать на одной отметке с существующими. При заложении новых фундаментов ниже существующих необходимо соблюдать соответствующие требования главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений. При невозможности соблюдения этих требований до отрывки котлована должны быть выполнены ограждения в виде шпунта, свай, «стена в грунте», которые обеспечивают устойчивость основания существующего фундамента. Закрепление грунтов возможно также с помощью химических методов (силикатизации, смолизации), цементизацией и термическим обжигом.

При выполнении реконструкции сооружений, расположенных на подрабатываемых территориях или на просадочных грунтах, необходимо обратить особое внимание на надежное опирание и крепление плит покрытия и перекрытий, стропильных конструкций, подкрановых балок, стеновых панелей, связей, а также на правильное выполнение деформационных швов.

При увеличении нагрузок на существующие фундаменты рекомендуется также устройство ограждающей конструкции из свай или шпунтов. При этом не допускается отрыв подошвы фундамента от основания.

Устройство свай (шпунтов) для усиления основания не рекомендуется в слабых грунтах (рыхлых песках, глинистых при показателе текучести J_h=1, илах, торфах и т. п.).

Силикатизация усиливаемого основания применяется при пылевато-глинистых грунтах со степенью влажности не выше 0,75, а также в насыпных и песчаных грунтах. Этот метод особенно эффективен при невозможности остановки технологического процесса, а также в аварийных ситуациях и при стесненных условиях производства работ по усилению оснований и фундаментов. Укрепление основания силикатизацией не допускается в грунтах, пропитанных нефтяными продуктами и маслами.

Укрепление грунтов термическим способом рекомендуется в глинистых грунтах с числом пластичности J_p=0,05-0,20 при условии, если они расположены выше установившегося уровня грунтовых вод.
При устройстве по периметру фундамента ограждающей конструкции из свай или шпунтов несущая способность основания существенно возрастает. Это происходит за счет трения между грунтом и ограждением, в результате часть вертикальной нагрузки от грунтового ядра передается на сваи (шпунты). Последние, в свою очередь, вовлекают за счет трения по боковой поверхности массив грунта, окружающий стенки, причем зона вовлекаемого
в работу грунта линейно возрастает с глубиной под углом φ/4.
Кроме того, часть вертикальной нагрузки от фундамента передается через ограждение на грунты, лежащие ниже свай (шпунтов), которые, как правило, имеют значительно более высокое допускаемое давление, чем грунт под подошвой фундамента. При устройстве ограждения следует стремиться к тому, чтобы расстояние между сваями (шпунтом) и обрезом усиливаемого фундамента было минимальным из условия производства работ. Расстояние между осями свай определяется из условия, что грунт в момент продавливания переходит в пластическое состояние.

При сплошном расположении свай (шпунтов) ограждение рассчитывается по методике, аналогичной расчету силосных емкостей. При этом коэффициент бокового давления λ_у принимается для одного и того же грунта постоянной величиной, не зависящей от глубины (λ_у = t_g²(45°-φ/2)

Рис. 1. Усиление основания ограждающими сваями: 1 — колонна; 2 — фундамент; 3 — обвязочная балка; 4 — сваи усиления

При ограждении из одиночных свай последние рассчитываются на горизонтальную нагрузку в соответствии с рекомендациями СНиП. В этом случае сваи принимаются идеально упругими, а грунт идеализируется (имитируется) винклеровым основанием с коэффициентом постели, линейно возрастающим по глубине. Несущая способность усиливаемого основания определяется максимальной горизонтальной нагрузкой на ограждающую конструкцию (сваю).
При усилении основания контурным ограждением рекомендуется устройство по верху ограждения обвязочной балки. Это приводит к снижению перемещений свай и изгибающих моментов по их длине, в результате несущая способность усиления существенно возрастает.

Усиление плит перекрытий и покрытий при реконструкции или усилении

Монолитные плиты перекрытия можно усиливать методом наращивания, т.е. бетонированием дополнительной железобетонной плиты поверх существующей, а также подведением дополнительных опор в виде монолитных железобетонных или металлических балок.
Сборные железобетонные пустотные плиты могут усиливаться с использованием пустот.
Для этого сверху в зоне расположения канала пробивают полку и устанавливают арматурный каркас.
При усилении только опорной части плиты каркасы располагаются на части ее пролета, а при необходимости усиления по нормальному и наклонному сечениям — по всей длине плиты.
После этого канал заполняют пластичным бетоном на мелком щебне и плиту рассчитывают с учетом дополнительной арматуры (рис. 1).
Усиление опорных частей пустотных плит при недостаточной площади их опирания рекомендуется осуществлять по следующим схемам: для крайних опор путем установки в каналах арматурных каркасов с выносом их за торцы плит на требуемую длину, последующей установкой вертикальных каркасов параллельно торцам плит, бетонированием анкерной балки и опорных участков пустот плиты (рис. 2)

Рис. 1 Усиление сборных многопустотных плит перекрытия:
1 — усиливаемая плита
2 — опора
3 — дополнительный арматурный каркас
4 — бетон усиления

Рис. 2 Усиление опорных частей многопустотных плит:
1 — усиливаемая плита
2 — опора
3 — арматурный каркас усиления

Продольные ребра сборных железобетонных ребристых плит усиливают подведением дополнительных металлических опор, уменьшающих пролет ребер, дополнительными металлическими балками, которые включаются в работу с помощью подклинки; шпренгельными конструкциями.
Эффективным способом усиления продольных ребер плит по нормальным сечениям является установка дополнительных арматурных каркасов в швах между плитами и бетонирование швов.
Возможно также наращивание продольных ребер с дополнительной арматурой при обеспечении ее связи с существующей рабочей арматурой.
Усиление продольных ребер на действие поперечных сил производят путем установки дополнительных предварительно напряженных накладных хомутов.

Если невозможно выполнить набетонку для усиления плит, опертых по контуру, рекомендуется подвести под плиты предварительно напряженный пространственный шпренгель (рис. 3), который состоит из двух взаимно пересекающихся в одном уровне плоских шпренгелей, верхние пояса которых плотно подгоняются под нижнюю плоскость плиты, а нижние пояса предварительно напрягаются механическим или термомеханическим способом.

Рис. 3 Усиление сборной плиты, опертой по контуру, пространственным шпренгелем:
1 — усиливаемая плита
2 — элемент несущего контура
3 — пространственный шпренгель
4 — верхний пояс
5 — нижний пояс
6 — промежуточные стойки
7 — центральная стоика
8 — болты для подвески шпренгеля
9 — передаточные траверсы

Рис. 4 Варианты устройства опорных столиков:
а — при наличии закладных деталей в ригеле б — при отсутствии закладных Деталей в ригеле

1 — ригель
2 — плита
3 — закладная деталь в ригеле
4 — опорный столик
5 — тяжи
6 — горизонтальная опора
7 — упорный уголок

Для усиления опирания сборных плит перекрытия и покрытия на ригели и стропильные конструкции рекомендуется подвести под опоры металлические столики из уголков, закрепив их с помощью тяжей или обойм к смежным конструкциям или верхнему поясу ригелей и стропильных конструкций.