Усиление и ремонт фундаментов - Земляные работы

Механизация и производство земляных работ - общие сведения

2010-11-11T03:30:00.000-08:00

Технологический процесс механизации производства земляных работ проводится комплектом подобранных для него машин, выполняющих все операции, называется комплексным процессом, а механизация комплексной.

Производство земляных работ основано на комплексной механизации, которая должна обеспечивать наименьшую трудоемкость, снижение стоимости и ускорение строительства.

Каждый комплект машин имеет основную ведущую машину, по техническим параметрам которой подбираются характеристики остальных машин, обеспечивающих своей работой максимальную производительность основной ведущей машины, при этом значительное число разнородных механизмов может осложнить проведение технологического процесса и снизить технико-экономические показатели. Поэтому необходимо по возможности применять машины, выполняющие несколько операций. К числу таких машин относятся колесные скреперы, бульдозеры, землесосы, гидромониторы и экскаваторы, работающие по бестранспортным схемам.

Количество машин в комплекте, назначаемом для выполнения определенного вида земляных работ, должно быть минимальным.

Разработка котлованов и траншей

2010-11-04T04:20:00.000-07:00

Разработку котлованов и траншей, строительные и монтажные работы в них и обратную засыпку следует вести в предельно сжатые сроки во избежание обрушения грунта в откосах и нарушения несущей способности дна котлована.

Вертикальные стенки траншей, разрабатываемых землеройными машинами, следует укреплять инвентарными щитами.

В траншеях, выполняемых без крепления, на участках, требующих спуска рабочих в траншею (например, для стыкования плетей труб и других работ), следует устраивать откосы или местные крепления. Величина недобора грунта для скреперов, бульдозеров и многоковшовых экскаваторов должна быть не более 20 см, а для драглайнов, прямых и обратных лопат - не более 30 см. Недобранный слой грунта, как правило, разрабатывается непосредственно перед тем как будет произведена закладка фундамента, или перед прокладкой трубопровода.

Переборы грунта в котлованах и траншеях ниже проектных отметок заложения конструкций и сооружений (фундаментов, трубопроводов и др.) не допускаются. В тех случаях, когда перебор грунта допущен, необходимо произвести подсыпку щебнем или песком с тщательным уплотнением.

Крепления котлованов и траншей по мере их обратной засыпки должны удаляться за исключением случаев, когда это является технически невозможным, либо когда удаление может вызвать осадку или повреждение расположенных вблизи фундаментов.

Укладку в насыпи грунта, уплотняемого движением транспортных средств, необходимо вести горизонтальными слоями толщиной не превышающих величин указанных в документации к проекту.

Подсыпка под полы промышленных цехов должна сопровождаться обязательным механическим послойным уплотнением грунта. Толщина каждого слоя должна составлять: при уплотнении катками - не более 0,3 м, при уплотнении трамбовочными машинами - 0,3-0,4 м.

Земляные работы - производство и технология земляных работ

2010-10-27T08:12:00.000-07:00

Земляные работы производят только после постановки разбивочных знаков. В местах, где расположены действующие подземные коммуникации, следует принимать меры против их повреждения. Земляные работы допускаются лишь при наличии письменного разрешения организации, ответственной за эксплуатацию соответствующих коммуникаций.
В местах, где расположены действующие электрические кабели, отрывка грунта ведется в присутствии представителей организации, эксплуатирующей кабельную сеть.
Основания, подготовленные для возведения фундаментов, насыпей и других сооружений, подвергаются до начала последующих работ техническому освидетельствованию и промежуточной приемке с составлением акта о качестве основания и о соответствии его требованиям проекта.

Котлованы и траншеи должны быть защищены от попадания в них поверхностных вод. Для этого до начала работ следует выполнить необходимые работы по устройству временных и постоянных водоотводных устройств. Нагорные канавы, ограждающие расположенные на косогоре выемки, должны устраиваться в первую очередь.

Разработка котлованов, траншей и иных выемок ниже горизонта грунтовых вод должна обеспечиваться открытым водоотливом или искусственным понижением уровня грунтовых вод.
Водоотлив должен быть организован так, чтобы была обеспечена сохранность расположенных вблизи сооружений и не нарушена естественная структура грунта на горизонте заложения фундамента. При этом вынос частиц грунта из основания и откосов выемок не допускается.
Для искусственного понижения уровня грунтовых вод путем откачки воды на поверхность следует применять:
• легкие иглофильтровые установки, допускающие одноярусное понижение уровня грунтовой воды до 5-6 м;
• эжекторные иглофильтры, допускающие одноярусное понижение уровня грунтовой воды до 15-20 м;
• трубчатые колодцы с глубинными насосами.

Водопонижающие системы, из которых откачка воды производится при помощи всасывающих насосов, должны быть до ввода в действие проверены на герметичность стыков.

Безреперное нивелирование

2010-10-11T04:49:00.000-07:00

Наиболее распространенным способом наблюдений за осадками фундаментов и их грунтовых оснований в настоящее время является способ геометрического нивелирования. Для осуществления наблюдений по этому способу строится локальная геодезическая сеть, которая отличается от государственной охватом меньшей территории и обычно с ней не связывается. Помимо существующих методик измерений, определенных классами нивелирования, могут разрабатываться специальные методики, обеспечивающие заданную точность результатов при минимуме затрат труда и средств. При разработке или назначении методики измерений обычно решается чисто геодезическая задача - определение отметок (положения) специальных осадочных марок относительно некоторого неподвижного репера и как следствие - определение разности этих отметок для различных циклов наблюдений. Между тем конечная цель измерений - установление значений деформаций сооружения и основания. Наиболее оптимальной в условиях реконструкции и усиления фундаментов может явиться методика безреперного нивелирования.

Предлагаемая к широкому применению система безреперного нивелирования не вносит принципиальных изменений в сам процесс производства геодезических работ и не требует каких-то специальных инструментов и приспособлений. Эффективность ее использования состоит в рациональной организации измерений применительно к поставленной задаче - определении конкретных деформаций оснований и сооружений. Основной принцип методики безреперного нивелирования заключается в отказе от единой высотной шкалы, закрепленной неподвижным репером, и рассмотрении упорядоченной системы превышений отдельных осадочных знаков, в число которых может входить и неподвижный репер.

При анализе деформированного состояния фундаментов и их оснований в ряде случаев необходимы лишь значения относительных вертикальных перемещений осадочных знаков.

Методика безреперного нивелирования, помимо однозначной оценки точности, характеризуется простотой обработки результатов измерений, поскольку отпадает необходимость вычисления отметок. Анализ характера деформаций может выполняться непосредственно в процессе наблюдений и служить в качестве дополнительного критерия ошибок.

Название "методика безреперного нивелирования" не означает отсутствия глубинного репера, высотное положение которого неизменно. Термин следует понимать как отсутствие конкретного репера, от которого производится отсчет высотного положения. Вектор превышений может включать один или несколько глубинных реперов, окончательное решение об устойчивости, положения которых может быть сделано в результате соответствующего анализа. В ряде случаев можно вообще отказаться от устройства глубинных реперов, заменяя их достаточным числом поверхностных марок и марок, закрепленных на сооружениях с малыми нагрузками на основание, и учитывая, что будет выполнен анализ устойчивости всей системы.

Факторы, влияющие на необходимость ремонта фундамента

2010-10-07T02:54:00.000-07:00

Одной из основных характеристик надежности оснований и фундаментов является их ремонтопригодность, т.е. способность к предупреждению, обнаружению и устранению различных отказов и отклонений путем проведения ремонтов. Степень ремонтопригодности фундамента зависит в первую очередь от его конструктивных особенностей. Как правило, ремонт фундамента возможен только при постепенном отказе, внезапные же отказы обычно приводят сооружение в предельное состояние по прочности и устойчивости.

Свойство системы основание – фундамент сохранять работоспособность и надежность при установленной системе ремонтов вплоть до состояния, при котором дальнейшая эксплуатация становится невозможной или опасной, а ремонт и восстановление фундамента экономически нецелесообразным, называется долговечностью.

Долговечность материала фундамента в основном зависит от интенсивности протекания процессов разрушения бетона под влиянием агрессивных сред при контакте с грунтом или технологическими растворами. Мерой долговечности является период времени до наступления предельного состояния сооружения (физический отказ) либо время полезного функционирования последнего (моральный отказ).

При физическом отказе, зависящем от степени естественного износа, возникает необходимость усиления фундаментов или дополнительной защиты от агрессивных или динамических воздействий.

При наступлении морального отказа система основание - фундамент не пригодна для дальнейшей эксплуатации вследствие невозможности ее использования в первоначальном виде в условиях технического перевооружения и переоснащения производства. В этом случае требуется переустройство или реконструкция системы для получения новых ее качеств. Для обеспечения большей эффективности следует как можно полнее использовать элементы старой системы.

Разрушение фундамента - общая классификация

2010-10-04T05:17:00.001-07:00

Система основание - фундамент должна сохранять надежность в процессе всего периода эксплуатации дома или сооружения и способность воспринимать все внешние воздействия, предусмотренные при проектировании.

Под разрушением системы основание – фундамент, следует понимать ее работоспособность в определенных условиях эксплуатации в течение времени функционирования. Безотказность системы включает в себя требования прочности, надежности, устойчивости и долговечности, как всей системы, так и ее элементов.

Полная или частичная утрата надежности системы называется - разрушением или отказом. В отдельных случаях разрушение фундамента является четко определенным (например, обрушение всего сооружения), однако в общем случае понятие разрушения является весьма относительным, так как в значительной степени зависит от конкретных условий функционирования системы. Разрушением системы основание - фундамент является как полный выход системы и всего сооружения из строя, так и недопустимые отклонения параметров системы от расчетных или от требуемых новых условий ее работы. Наряду со случайным колебанием параметров системы может наблюдаться и монотонное необратимое их изменение (износ), обусловленное старением, коррозией и т.п. Такие разрушения фундаментов называются постепенными.

Внезапные (катастрофические) разрушения фундаментов и их оснований обычно приводят дом или другое сооружение к предельному состоянию. Причинами возникновения внезапных разрушений фундаментов являются: дефектность инженерно-геологических изысканий; несоответствие принятых расчетных схем и несовершенство методов расчета несущей способности и деформаций; грубые нарушения режима эксплуатации оснований, аварии и стихийные бедствия.

Постепенное (некатастрофическое) разрушение фундамента обычно обусловлено дефектами и погрешностями испытаний грунтов, недостаточной информацией об инженерно-геологических, природно-климатических и эксплуатационных условиях и т.д. Проявление постепенного разрушения связано с накоплением пластических деформаций и приспособлением системы основание - фундамент и ее отдельных элементов к изменившимся условиям функционирования. Постепенное разрушение характеризуется достижением системой или ее элементами предельного состояния по деформации.

Кроме названных, целесообразно рассматривать и другие разрушения фундаментов, например, такие, как зависимые и независимые, полные и частичные, непрогнозируемые и прогнозируемые и т.д. Признаки разрушений оснований и фундаментов многообразны, их можно условно разделить на явные и неявные.

Явные признаки указывают на то, что разрушение уже наступило и система или ее элемент потеряли работоспособность. К явным признакам относятся: полное или частичное обрушение; потеря устойчивости; обвалы, провалы полов и других элементов конструкций.

Неявные (скрытые) признаки разрушения выявляются путем обследований и измерений. Неявные признаки в большинстве своем предшествуют явным и указывают на развитие явлений, связанных с нарушением надежности системы основание - фундамент. Они являются сигналом для принятия необходимых мер по сохранению заданного уровня надежности системы основание - фундамент и предотвращению потери ее работоспособности. К неявным признакам относятся: осадки, просадки, набухание и усадки грунтов оснований; подъемы, крены, изгибы и выгибы домов и сооружений или их отдельных конструкций; трещины в грунте, фундаментах и стенах; уменьшение сечений элементов вследствие коррозии, отколов и др.

Нарушение устойчивости домов на склонах

2010-09-30T03:19:00.001-07:00

При эксплуатации домов, возведенных на склонах или вблизи них, появляется опасность нарушения устойчивости и прочности конструкций из-за возможных оползневых подвижек грунта. При этом деформации фундаментов могут произойти как из-за воздействия давления неустойчивых масс грунта непосредственно на конструкции, так и вследствие разрыхления грунта в основании сооружения в результате смещения оползневых масс вниз по склону. Такое движение грунта по наклонной поверхности (проявление оползневого смещения) может начаться по самым различным причинам:

превышение сдвигающих сил над удерживающими силами;
обводнение склона и как результат - снижение прочностных характеристик слагающих его грунтов;
абразия склона в нижней его части морскими или речными водами и как следствие - нарушение баланса грунтовых масс;
ветровая эрозия поверхностных слоев;
подрезка склона в какой-либо его части искусственными разработками грунта; сейсмическое воздействие и т.д.

Практически опасность для домов возникает в результате разнообразного воздействия на них грунтовых масс в случаях появления оползневых подвижек на склоне. При расположении домов в верхней части склона (в голове образовывающегося оползня) происходит "выползание" грунта и разрыхление их оснований. Вследствие этого основание под фундаментами домов становится разнородным и в результате появления неравномерных осадок в стенах начинают появляться вертикальные трещины. При размещении дома непосредственно на склоне при активизации оползня происходит смещение грунта под домом - частично вместе с ним, частично путем обтекания его фундамента. В таком случае недопустимые деформации домов и других сооружений могут быть вызваны как давлением грунта на них, так и неодинаковыми перемещениями в плане отдельных частей. В случае, когда дом находится в нижней части склона, то есть в языке образовывающегося оползня, он, как правило, испытывает лишь давление грунта от смещающихся масс.

Опыт по усилению и реконструкции фундаментов зданий и сооружений

2010-09-27T03:18:00.000-07:00

За последние годы в нашей стране накоплен большой опыт по реконструкции промышленных предприятий и зданий гражданского назначения, о степени реконструкции или объему выполняемых строительно-монтажных работ здания и сооружения принято подразделять на полностью или частично реконструируемые. В первое понятие входит коренная перепланировка существующих площадей на основе изменения или усовершенствования технологического процесса, при которой предусматривается производство строительных работ по всему зданию или сооружению с усилением фундамента или заменой не менее 50% его основных несущих конструкций. Частичная реконструкция предусматривает такое производство строительно-монтажных работ, которое направлено на изменение архитектурно-конструктивных и объемно-планировочных решений не всего, а какой-то отдельной части здания (например, одного этажа, одного пролета и др.). Сюда же следует отнести надстройку и пристройку зданий. Замена технологического оборудования в действующем цехе, осуществляемая в плане его технического переоснащения и обновления активной части основных фондов и не сопровождаемая производством строительно-монтажных работ, не может считаться реконструкцией.

Производственные здания морально и физически изнашиваются медленнее установленного в них технологического оборудования. Поэтому модернизация (полная или частичная) или замена активной части основных фондов происходит значительно чаще, чем реконструкция промышленных зданий. К моменту коренной реконструкции здания его технологическое оборудование оказывается частично или полностью замененным несколько раз.

Применительно к фундаментам несущих конструкций и технологического оборудования любая проводимая реконструкция, как и осуществляемая модернизация оборудования, влечет за собой увеличение нагрузок на фундаменте. Все это вызывает необходимость усиления фундаментов, а в отдельных случаях повышения несущей способности основания.

Увеличение массы и жесткости фундаментов при их усилении

2010-09-21T05:46:00.001-07:00

Основной причиной переустройства фундаментов под машины с динамическими нагрузками является их повышенная вибрация. Поэтому применяемые способы усилений фундаментов машин и их оснований во многом аналогичны способам, используемым для снижения уровня колебаний. Эти способы являются в основном конструктивными и включают в себя:

увеличение массы фундамента или отдельных его частей;
повышение жесткости фундамента, отдельных элементов, а также грунтового основания;
увеличение общей жесткости системы машина - фундамент вследствие более надежного крепления машины к фундаменту.

Повышенные вибрации фундаментов приводят не только к нарушению нормальной работы машин, но и к разрушению самих фундаментов в результате образования в них трещин и даже расчленения их на отдельные конгломераты.
Следует отметить, что увеличение массы фундамента существенно влияет на уменьшение амплитуды его колебаний лишь тогда, когда дополнительная масса составляет 50-80 % основной. Особенно малоэффективно увеличение только массы фундамента (без увеличения площади подошвы) для низкочастотных машин, поскольку при увеличении массы фундамента частота его собственных колебаний снижается и приближается к частоте вынужденных колебаний, что вызывает опасность возникновения резонанса. Более эффективным для фундаментов низкочастотных машин является повышение жесткости основания путем увеличения площади подошвы фундамента с одновременным увеличением его массы, так как при этом повышается частота собственных колебаний фундамента, удаляясь от рабочей частоты колебаний машины. Для фундаментов высокочастотных машин увеличение массы фундамента без изменения площади подошвы, может оказаться целесообразным для снижения уровня вибраций фундамента и прекращения деформаций, вызванных повышенными колебаниями.

Наиболее действенным способом восстановления целостности разрушенных фундаментов машин, а также увеличения жесткости основания фундамента путем уширения его подошвы с одновременным увеличением его массы является устройство жестких обойм (бандажей, поясов, рубашек), охватывающих либо весь фундамент, либо отдельные его части. При этом обеспечивается не только увеличение сечения фундамента и передача нагрузок на новую часть, но и соединение деформированного фундамента в единое целое.

В случае применения железобетонных обойм, наиболее широко используемых при усилении, по периметру обоймы вследствие усадки бетона при твердении происходит обжатие поврежденных частей фундамента, что способствует надежному соединению бетона фундамента и бетона усиления в единую конструкцию. Следует, однако, иметь в виду, что обжатие достигается только тогда, когда твердение всего бетона обоймы происходит одновременно. Поэтому вертикальные рабочие швы бетонирования по периметру обоймы должны быть исключены. Допускается устройство только горизонтальных швов бетонирования по высоте обоймы. Для ускорения твердения бетона обоймы необходимо применять быстротвердеющие цементы и пуццолановый портландцемент, а также вводить в состав бетона пластифицирующие добавки и ускорители твердения. Наряду с этим при устройстве железобетонной обоймы следует предусматривать мероприятия, направленные против образования усадочных трещин. Армирование обойм рекомендуется выполнять рабочими стержнями диаметром 12-20 мм из специальных сортов стали, расположенными через 150-200 мм, а также хомутами, но из арматуры периодического профиля.

В тех случаях, когда фундамент имеет трещины в направлении, перпендикулярном линии действия динамической силы (например, вертикальные трещины при горизонтальной динамической нагрузке), возможно применение металлической обоймы, состоящей из упорных рам и стягивающих их стержней. При этом фундаменты должны иметь простую конфигурацию в плане. Натяжением стержней создают усилия, превышающие те, которые вызывают раскрытие трещин.

Осадка фундаментов под влиянием динамических нагрузок

2010-09-20T01:07:00.000-07:00

При изменении технологии производства, когда в реконструируемом цехе будут устраиваться новые фундаменты под машины с динамическими нагрузками, динамические свойства грунтового основания следует определять непосредственно на отметке подошвы фундамента с помощью специальных опытных фундаментов (штампов) различной конструкции. Наиболее приемлемыми для динамических исследований грунта в основании фундаментов машин с периодическими нагрузками можно считать инвентарные виброштампы.

Жесткостные и демпфирующие характеристики грунтового основания определяют по результатам испытаний опытного фундамента (виброштампа) при возбуждении специальным вибратором вынужденных колебаний его с различной частотой и регистрацией соответствующих значений амплитуды. Динамические свойства оснований фундаментов под машины с импульсными нагрузками определяют по записям свободных колебаний опытного фундамента возбуждаемых ударов.

Если основание представлено сравнительно однородными грунтами, то динамические испытания их с помощью опытных штампов допускается производить за пределами реконструируемого цеха.

Недопустимые осадки фундаментов под влиянием динамического нагружения от машин наблюдаются довольно редко. Однако выявление возможности возникновения таких осадок при реконструкции или усилении фундаментов под машины является в отдельных случаях необходимым. Иногда динамические осадки могут вызвать недопустимые деформации и даже разрушение несущих и особенно ограждающих конструкций цехов, в которых расположены фундаменты машин, а также привести к ухудшению работы технологического оборудования, поскольку для них характерна неравномерность.

Возможность проявления дополнительных динамических осадок в рыхлых и средней плотности песчаных грунтах определяется их влажностью и составом. Так, в неводонасыщенных Песках дополнительная динамическая осадка возможна, когда природная степень плотности песка меньше максимальной степени плотности для данного сложения. В водонасыщенных песках такие осадки могут проявляться, если ускорение колебаний основания превосходит критическое значение. В глинистых грунтах дополнительные динамические осадки в большинстве случаев не проявляются. Это связано с тем, что фундаменты под машины имеют значительные размеры подошвы при среднем статическом давлении на основание. Однако в пластичных глинистых грунтах даже небольшая динамическая нагрузка может вызвать значительные незатухающие осадки. Практически возникновения дополнительных динамических осадок следует опасаться лишь для фундаментов ударных машин и фундаментов под наиболее неуравновешенные высокочастотные машины.

При реконструкции фундамента под машину, особенно при увеличении динамической нагрузки, следует учитывать влияние распространяющихся от этого фундамента вибраций на фундаменты зданий.

Расчет динамических нагрузок в усиливаемых фундаментах под машины

2010-09-19T01:06:00.000-07:00

При усилении и реконструкции фундаментов под машины, динамические нагрузки, передаваемые на фундамент, принимают согласно техническим данным машины. Однако расчет усиливаемого фундамента под машину желательно производить с учетом фактических динамических нагрузок, воспринимаемых фундаментом. Расчет их производится, как правило, путем специальных измерений с привлечением специализированных организаций. Для машин с номинально уравновешенными вращающимися частями, когда фактическая динамическая нагрузка на фундамент неизвестна, для ее расчета могут использоваться данные регулярно проводимых балансировок. При этом динамическая сила, передаваемая машиной фундаменту, может быть рассчитана как отношение амплитуд колебаний опор машины к значению динамической податливости фундамента на этом участке.

При возможности частичного демонтажа таких машин фактические динамические нагрузки могут быть уточнены путем экспериментального расчета динамической податливости опор машины, либо ее фундамента в местах восприятия динамических воздействий при возбуждении колебаний фундамента специальным вибровозбудителем. Под динамической податливостью здесь подразумевается отношение амплитуды колебаний в данной точке к амплитуде силы, которую развивает вибровозбудитель.

При установлении фактического состояния фундаментов под машины с динамическими нагрузками, осуществляют:

тщательное обследование участков крепления машины к фундаменту с целью установления жесткости заделки анкерных болтов в теле фундамента;
выявление возможности смещения машины при ее работе по отношению к фундаменту на основе специальных измерений колебаний фундамента и станины машины вибродатчиками, располагаемыми на одной вертикали;
установление по данным измерений колебаний фундамента целостности его как жесткой конструкции.

Упругие и демпфирующие характеристики грунтового основания, необходимые для расчета усиливаемого или реконструируемого фундамента на колебания, в соответствии с действующими нормативными документами следует расчитывать по результатам испытаний. Упругие свойства естественных оснований фундаментов машин учитывают, вводя коэффициенты упругого равномерного сжатия, упругого неравномерного сжатия, упругого равномерного сдвига и упругого неравномерного сдвига. Демпфирующие свойства учитывают, вводя коэффициенты относительного демпфирования для колебаний вертикальных, горизонтальных и вращательных относительно горизонтальной и вертикальной осей.

Опытный расчет динамических характеристик грунтового основания реконструируемых или усиливаемых фундаментов действующих машин производят по результатам испытаний этих фундаментов на свободные (для машин с импульсными нагрузками) или вынужденные (для машин с периодическими нагрузками) колебания. При этом численные значения упругих и демпфирующих характеристик грунта вычисляют по известным формулам.

Контрфорсы и контрфорсные дренажи в укреплении склонов

2010-09-18T05:24:00.000-07:00

При сравнительно невысоких склонах устраивать сплошной контрбанкет иногда становится нецелесообразным. В таких случаях контрбанкет делают прерывистым по ширине склона, т.е. он фактически превращается в контрфорсы.

Контрфорс представляет собой поперечный вертикальный выступ, ребро или стенку, усиливающий основную несущую конструкцию (в данном случае склон) и принимающий на себя давление грунта. Для укрепления склона чаще всего применяют грунтовые контрфорсы, укрепленные камнем, или контрфорсы полностью из камня. При невысоком склоне с расположенным на нем зданием, которое требует усиления, могут применяться бетонные контрфорсы, укрепляющие одновременно склон и стену здания.

При укреплении высоких оползневых склонов применяют контрфорсы из камня и щебня. Такие контрфорсы, создавая отпор, могут одновременно служить для отвода из толщи склона грунтовых вод, в таком случае они называются контрфорсными дренажами.

Заглубление контрфорсного дренажа определяется положением возможной наиболее глубокой поверхности оползания неустойчивых грунтов; расположение же и заглубление откосных дренажей, работающих только для сбора и отвода вод, определяется самой пониженной точкой скопления или выхода подземных вод. Контрфорсные дренажи выполняют таким образом, что их нижняя ступенчатая грань пересекает наиболее опасную поверхность скольжения.

Контрфорсные дренажи обычно устраивают: из каменной наброски, тщательной сухой, каменной кладки с засыпкой пустот чистым крупнозернистым песком; смешанного типа - наружные грани выполняют из сухой каменной кладки, а внутреннюю полость заполняют гравелисто-песчаными грунтами; из щебенистых или гравелистых грунтов. Наилучшим осушительным действием обладают контрфорсные дренажи из фильтрующего (дренажного) материала - гравия, щебня, каменной наброски. Однако для повышения устойчивости контрфорсных дренажей из щебня или гравия в верхней части каждого дренажа следует устраивать подпорную стенку из каменной сухой кладки.

Усиление стволов буронабивных свай

2010-09-17T00:29:00.000-07:00

Для безростверковых фундаментов, свай-колонн и высоких свайных ростверков наиболее доступным является усиление части ствола сваи, находящейся над грунтом. В этом случае сваи с поперечными или продольными трещинами, с выколами бетона, раковинами, коррозионным разрушением и др. следует усиливать железобетонной обоймой, толщина стенок которой должна быть не менее 100 мм, площадь вертикальной арматуры не менее 1% площади сечения обоймы. Обойма устраивается на всю высоту свободной части сваи и заглубляется в грунт не менее чем на 1 м.

Известен способ обуривания ствола сваи скважинами малого диаметра, по которым подается цементный раствор для создания вокруг всего ствола сплошной цементной рубашки. При этом способе вплотную к поверхности сваи пробуривают в грунте скважины диаметром 50-80 мм с расчетом не менее одной скважины вдоль каждой грани сваи. По этим скважинам нагнетается под давлением цементный раствор, который окружает сваю сплошным прочным чехлом, препятствующим дальнейшему разрушению материала ствола сваи и повышающим прочность околосвайного пространства. Указанный способ осуществим и при наличии ростверка. Кроме того, можно вплотную к стволу сваи (забивной или буронабивной) бурить одну-две скважины большого диаметра. Эти скважины затем следует армировать и бетонировать, получая как бы двойное (или даже тройное) сечение ствола сваи. Практически к свае, ствол которой требует усиления, добавляются одна-две буронабивные сваи, поэтому таким способом следует усиливать не все сваи подряд, а каждую вторую или даже третью - в зависимости от процента потери несущей способности материала ствола.

В случаях, когда ростверк усиливаемого свайного фундамента можно разобрать (сборная насадка, безростверковый фундамент разобранного здания, свободное свайное поле с еще не возведенным ростверком и т.д.), стволы свай, материал которых разрушен по всей длине, могут быть усилены путем забивки конических пустотелых свай, которые будут служить обоймой для усиливаемых свай. Усиление может осуществляться также описанным выше способом устройства вокруг ствола одной, двух буронабивных свай. Применение для усиления ствола конических пустотелых и буронабивных свай осуществимо и при наличии монолитного ростверка, однако при этом в нем потребуется пробуривать скважины большого диаметра, что достаточно трудоемко.

Применение водопонижающих дренажных скважин – вертикального дренажа

2010-09-15T23:46:00.000-07:00

Примером успешного применения вертикального дренажа может служить его устройство для предотвращения дальнейшего подъема уровня грунтовых вод в основании административного здания в г. Мытищи, московской области. Здание было построено на ленточных фундаментах, на лессовидных грунтах с просадочностью II типа. В проекте были предусмотрены водозащитные мероприятия. Однако начавшийся подъем уровня грунтовых вод на всей прилегающей к зданию территории вызвал проявление просадки лессовидных грунтов и недопустимые деформации фундаментов и надземных конструкций. Все временные мероприятия (дополнительная водозащита, частичное отключение водопровода и канализации, ремонт разрушающихся конструкций и т.д.) не давали желаемого эффекта - деформации прогрессировали.

Было запроектировано усиление фундаментов путем подведения сплошной железобетонной плиты. Но учитывая, что расчетные деформации при водонасыщении грунтов превышали допустимые, а также в целях предотвращения затопления подвалов параллельно с усилением фундаментов была запроектирована система водопонижения для предотвращения дальнейшего подъема уровня грунтовых вод. При выборе способа водопонижения было рассмотрено шесть вариантов: горизонтальный кольцевой дренаж, систематический горизонтальный дренаж; пластовый дренаж, вертикальный дренаж с помощью вакуумных водопонижающих скважин, лучевой дренаж и вертикальный дренаж с помощью обычных откачных водопонижающих скважин. На основе технико-экономического сравнения вариантов и анализа возможностей местных строительных организаций предпочтение было отдано способу стабилизации уровня грунтовых вод с помощью вакуумных водопонижающих скважин. Скважины располагали по периметру административного здания и устраивали глубиной 11,5 м, исходя из расчетной величины понижения уровня грунтовых вод.

Дренажные скважины - колодцы диаметром 320 мм были оборудованы фильтровыми колоннами с фильтрующей обсыпкой из песчаной смеси. Оголовок скважин решен как колодец из сборных железобетонных колец. Вода из скважин поступала по трубопроводу в приемный резервуар насосной станции, представляющий собой колодец диаметром 1200 мм из металлических колец. Насосная станция была оборудована вакуум-насосами для создания вакуума в системе и центробежными насосами с погружными электродвигателями для откачки воды из приемного резервуара (управление насосами автоматическое). Дренажные воды отводились в существующую канализацию. На площадке было предусмотрено шесть наблюдательных скважин, уровень воды в которых определялся замерами от поверхности земли. Как показал опыт работы описанного вертикального дренажа, уровень воды в наблюдательных скважинах не поднимался выше расчетного, что подтвердило надежность выбранного способа водопонижения.

Влияние грунтов и грунтовых вод на деформацию и разрушение фундаментов

2010-09-15T03:51:00.000-07:00

Основными причинами деформации и разрушения фундаментов являются: длительные простои разработанных котлованов, изменение влажностного режима грунтов (в том числе насыщение их химическими растворами), динамические воздействия и др.

Наибольшее количество воды в грунты оснований попадает из подземных коммуникаций. Так, поступление воды в грунт из нового водопровода может составлять 15-18%, а с увеличением срока его эксплуатации этот процент увеличивается. Большую опасность для оснований фундаментов представляют поверхностные воды, отводу которых часто не уделяется должного внимания. Между тем замачивание оснований из поверхностных источников, как правило, приводит к неравномерным деформациям зданий. Особенно опасно замачивание оснований, сложенных структурно неустойчивыми грунтами - просадочными, набухающими, засоленными, пылеватыми и песчаными.

Как показывают наблюдения, в ряде крупных промышленных городов страны отмечается высокий подъем уровня грунтовых вод. Причинами этого являются интенсивная застройка территории, нарушающая условия поверхностного стока, утечки из коммуникаций, канализаций, отстойников, резервуаров, а также подтопление водами вследствие строительства плотин, водохранилищ. В результате названных явлений во многих случаях изменяется несущая способность фундаментов, обуславливая возникновение значительных осадок и деформаций существующих зданий и сооружений. При этом возникает проблема обеспечения нормальных условий эксплуатации зданий и сооружений на обводненных основаниях.

Предотвращение значительных осадок фундаментов на просадочных грунтах должно осуществляться по двум направлениям: устранение причин, вызывающих просадки (приостановка подъема грунтовых вод, отвод поверхностных вод, ремонт отводных канализаций) и усиление существующих фундаментов (уменьшение действующих давлений на основание путем уширения фундаментов, подведение свай, упрочнение грунтов) и надземных конструкций.

При вскрытии грунтов происходит определенное снижение их деформационных и прочностных свойств в верхнем слое основания, что обусловлено разуплотнением грунта вследствие снятия бытового давления, взвешивающим действием грунтовых вод, а также воздействием атмосферного выветривания. Явления разуплотнения грунтов обычно проявляются при значительной глубине разработанных котлованов (7-10 м и более). В грунтах осадочного происхождения изменение природных свойств основания проявляется лишь при длительных простоях котлованов, сопровождаемых процессами увлажнения - высыхания, промораживания - оттаивания и т.д. В элювиальных грунтах, сформировавшихся при выветривании горных пород и оставшихся на месте своего образования, в результате атмосферного выветривания даже при сравнительно небольших по времени сроках простоя котлованов, в том числе и в летний период, происходит существенное снижение механических свойств основания.

Зачастую причиной ненадежных проектных решений устройства оснований является недостаточно корректное проведение технико-экономических обоснований. На этой стадии не всегда производится расчет по деформациям, в результате чего сравниваются варианты различной надежности: например, фундаменты на грунтовой распределительной подушке и свайные фундаменты. Кроме того, при сравнении вариантов учитываются только затраты на устройство самих фундаментов без учета стоимости дополнительных конструктивных элементов.

Причиной деформаций служит иногда недостаточность указаний в чертежах по технологии производства работ на объекте. Так, при применении свайных фундаментов не предусматривают специальных мер для погружения свай до проектной отметки (например, устройство лидирующих скважин). В результате сваи получают ложный отказ, не достигнув проектной отметки. К дефектам определения несущей способности свай по результатам пробного их нагружения относится и кратковременность проведения испытаний.

Причины, влияющие на разрушение фундаментов

2010-09-14T03:19:00.000-07:00

Причиной разрушения фундаментов могут явиться неучтенные при проектировании нагрузки. В этом отношении поучительным является разрушение железобетонного фундамента неподвижной анкерной опоры транспортной галереи, которое произошло в результате воздействия неучтенной горизонтальной нагрузки, вызванной температурным изменением длины транспортной галереи в зимнее время при жесткой заделке конца галереи на фундаменте.

Наиболее распространенными являются разрушения фундаментов из-за некачественного выполнения строительных работ. В отдельных случаях это влечет за собой аварию сооружения. В качестве примера можно привести аварию элеватора (смотри рис.), состоящего из четырех рабочих корпусов (24x36 м) и главной рабочей башни высотой 62 м. Железобетонные колонны подсилосного этажа сечением 500x500 мм и шагом 3 м были установлены в стаканы, выполненные на монолитной железобетонной плите толщиной 450 мм. Спустя 2 года после начала эксплуатации при полной загрузке элеватора под одним из корпусов крайние колонны продавили плиту и на разную глубину (до 3 м) вдавились в грунт - маловлажный практически непросадочный лессовидный суглинок. Колонны имели отклонение от вертикали в сторону обрушения, часть из них была разрушена. Как показало обследование, фактическая марка бетона фундаментной плиты была ниже проектной. Причина того, что бетон был низкой марки, состояла в том, что бетонная смесь готовилась на месте в кустарных условиях, без соблюдения точной дозировки составляющих компонентов. Бетонирование плиты выполнялось в зимнее время без прогрева бетона.

В практике строительства имеются случаи разрушения свайных фундаментов и их ростверков вследствие низкого качества свай и их поломки при забивке, недостаточной прочности бетона ростверков, перегрузки свай из-за допущенных смещений при забивке и др.

Эксплуатация фундаментов электролизных цехов

2010-09-13T01:49:00.000-07:00

Опыт эксплуатации фундаментов и подземных сооружений электролизных цехов показывает, что чаще всего причиной их разрушения является электрохимическая коррозия арматуры в бетоне под действием блуждающих токов утечки. В этих цехах постоянный электрический ток, потребляемый в технологическом процессе, достигает тысяч и десятков тысяч ампер. Утечка тока происходит из-за смачивания и загрязнения изоляционных устройств. Скорость разрушения конструкций определяется плотностью тока стекания и зависит от конструктивных особенностей фундаментов.

В одном из электролизных цехов предприятия цветной металлургии через 5-6 лет после его реконструкции оказались в аварийном состоянии фундаменты, стены подвалов и подземные конструкции. Защитный слой бетона полностью разрушился, оголив прокорродированную арматуру. Железобетонные подземные колонны почти полностью потеряли несущую способность, и их пришлось заменить кирпичными столбами.

Весьма опасными являются случаи, когда насыщенный солями грунт становится электролитом и в него проникают блуждающие токи электролизных цехов. Так, на одном алюминиевом заводе грунтовая вода под электролизерами, имевшими недостаточно надежную изоляцию, нагрелась до 100°С, в результате чего были разрушены все фундаменты. На другом заводе нагрев основания под ваннами достиг 60°С.

На одном из комбинатов искусственного волокна здание с камерами для кристаллизации серы, поставленными на грунт, разрушилось через 3 года. При этом ускоренному разрушению способствовали проливы раствора серной кислоты.

В электролизных цехах наибольшие разрушения отмечаются в фундаментах свайного типа, имеющих большую длину и малое поперечное сечение. Объясняется это неравномерным стеканием тока по глубине.

Разрушение ступенчатых фундаментов опор контактной сети и электролизных цехов в первую очередь происходит в зоне, которая расположена выше обреза верхней ступени, а затем распространяется вниз. При этом трещины в фундаментах могут соединять анкерные болты, расположенные в противоположных углах фундамента.

Воздействие смазочных материалов на фундамент также может явиться причиной его разрушения. Так, железобетонные фундаменты под наружные масляные трансформаторы и разъединители на подстанциях систематически обливают маслом, что вызывает их интенсивную коррозию. Разрушению подвергаются фундаменты компрессоров, на которые систематически воздействуют проливы смазочных материалов.

Нарушение режима работы технологического оборудования часто приводит к перераспределению нагрузок на фундаменты и, как следствие, к их разрушению. Разрушение фундаментов от нарушения режима работы технологического оборудования (динамического, подъемно-транспортного и др.) проявляется настолько разнообразно, что установить определенные закономерности причин, вызывающих эти нарушения, не всегда удается полностью.

Ремонт бутовых фундаментов - способы усиления и восстановления

2010-09-11T02:21:00.000-07:00

Фундаменты промышленных, жилых и гражданских зданий, построенных еще в XX веке, зачастую, выложены из бутового камня, бутобетонной кладки и сравнительно редко из пережженного красного кирпича - железняка. Под влиянием грунтовых вод, агрессивных сред, температурных и других воздействий материал фундаментов с течением времени теряет свою прочность и становится легко разрушаемым. Длительное увлажнение бутового камня, в особенности из слабых известняковых пород, приводит к образованию глубоких каверн, снижению несущей способности и интенсивному разрушению кладки. В бутовой кладке чаще всего разрушается материал швов. Под влиянием коррозии разрушаются также бетонные и железобетонные фундаменты.

Для того чтобы осуществить восстановление прочности фундамента из бутовых камней и его ремонт, используют цементацию. Цементация производится путем нагнетания в пустоты фундамента через инъекционные трубки цементного раствора консистенции от 1:1 до 1:2 и более под давлением 0,2-1 МПа. Иногда боковую поверхность фундамента перед цементацией покрывают цементной штукатуркой. Цементацию производят после засыпки и уплотнения грунта в предварительно разработанных (по условиям технологии установки инъекционных трубок) траншеях с противоположных сторон фундамента.

В случае проведения ремонтных работ при незначительных повреждениях бутового фундамента, на отдельных захватках в шахматном порядке через 0,5 м в кладку заделываются анкерные штыри, к которым прикрепляется арматурная сетка, и устраивается рубашка. Рубашка может быть выполнена из раствора на крупном песке методом штукатурки или торкретирования, а также пневмонабрызгом бетона или укладкой его в опалубку. Вместо анкерных штырей иногда лучше пробивать в кладке отверстия через 1,5-2 м. и пропускать балки.

Если цементацию провести затруднительно, то бутовую кладку можно усилить бетонными или железобетонными обоймами на всю высоту фундамента или его часть. В ленточных фундаментах противоположные стенки обоймы в отдельных случаях крепят одна к другой анкерами из арматурной стали и поперечными балками. Иногда обоймы устраивают с предварительной установкой в них инъекционных труб для последующей цементации. В этом случае в процессе цементации обоймы препятствуют вытеканию раствора из фундамента и поступлению его в грунт, что позволяет создать в теле фундамента большое давление, которое способствует лучшему прониканию раствора внутрь бутовой кладки. Применение этого способа особенно целесообразно при цементации бутовых стен подвалов, так как обойма препятствует поступлению раствора внутрь помещения.

Возведение дренажных засыпок и подпорных стен при подтоплении грунтовыми водами

2010-09-10T01:19:00.000-07:00

Для успешной защиты от грунтовых вод могут служить дренажные засыпки за подпорными стенами. Такой способ был применен в Московской области при выполнении защиты от подтопления территории складской площади магазина и завода химических реактивов. Площадка представляла собой застроенную территорию с двумя складскими зданиями, конторой и гаражом. Территория складской площадки была не заасфальтирована и местами заболочена, на территории имелись мелкие овраги и крутой склон, с которого дренировала вода, что создавало постоянную угрозу затопления площадки. Водовмещающими слоями являлись супесчано и галечно-гравийные грунты, перекрытые сверху насыпными и суглинистыми грунтами и подстилаемые снизу мергелистыми глинами. Источником питания потока грунтовых вод, ориентированного в соответствии с уклоном площадки, являлся оросительный канал с выпускными канавами. Затопление площадки привело к снижению несущей способности основания, к появлению трещин в складских и административных зданиях и к нарушению устойчивости естественного склона, ограничивающего рассматриваемую территорию с южной стороны.

При проектировании способа осушения территории рассматривались варианты устройства противофильтрационной завесы, преграждающей путь движения грунтовых вод, и изготовления подпорных стен с застенным дренажом.

Для крепления откосов в районе естественного склона были выполнены монолитные железобетонные подпорные стены из бетона на сульфатостойком портландцементе. Подпорные стены, прорезая слои фильтрующих грунтов, заглублялись в мергелистые глины не менее чем на 1 м.

Конструкция пристенного дренажа состояла из асбестоцементных труб диаметром 250 мм со щелевидной насечкой на сульфатостойком портландцементе с послойной отсыпкой гравия средней крупности (8-40 мм) и крупнозернистого песка (0,25-0,5 мм). Для отвода воды предусмотрен коллектор из труб диаметром 250 мм. Контроль над работой дренажной системы осуществлялся через смотровые колодцы диаметром 1 м из сборного железобетона. Обратная засыпка котлована со стороны дренажа осуществлена из местного гравелистого грунта, а с другой стороны подпорной стены - из местных грунтов разного вида. У зданий конторы и гаража, а также в местах близкого расположения существующих фундаментов к проектируемой стене и дренажу, разработку траншеи для фундамента подпорной стены выполняли с креплением стенок.

Осуществленная система водопонижения и устройство подпорных стен оказались весьма эффективными - заболоченность территории исчезла полностью, деформации зданий прекратились, склон стабилизировался.

Методы наблюдения за осадкой фундаментов и деформациями зданий

2010-09-09T00:46:00.000-07:00

Наблюдения за осадкой и деформациями являются специальным видом геодезических работ, входящих в состав инженерно-геодезических изысканий. При организации этих наблюдений решаются следующие задачи: сбор материала, необходимого для разработки проекта реконструкции или усиления зданий и сооружений (в частном случае для усиления и реконструкции фундаментов и их оснований); оценка надежности реализованных проектов с целью совершенствования опыта проектирования по усилению и реконструкции. Наблюдения выполняются по специально согласованной с проектной или научно-исследовательской организацией программе, в которой отражены состав, объем и сроки проведения работ. После завершения работ составляется отчет по установленной форме.

Наблюдения за оседанием фундаментов, осуществляемых с целью сбора материалов для разработки проекта реконструкции или усиления имеют следующие особенности.

1. Наблюдения выполняются в условиях площадки со сформировавшимся рельефом и застройкой. Это позволяет на протяжении многих циклов наблюдений сохранять первоначальные структуры нивелирных и теодолитных ходов, достигая максимальной точности измерений. Кроме того, в таких условиях отмечается наибольшая сохранность деформационных знаков.

2. На период наблюдений, как правило, основная часть деформаций завершается, поэтому для оценки скорости их протекания необходима максимальная точность наблюдений; при этом сроки проведения работ ограничены.

3. Организация наблюдений часто начинается не с момента начала возведения сооружения, поэтому суммарные значения деформаций могут быть установлены лишь путем сравнения фактического положения здания или сооружения с проектным.

4. Сроки проведения работ не зависят от состояния сооружения и определяются в основном сроками проведения изысканий. Продолжительность наблюдений составляет 3-6 мес., а число циклов должно быть не менее трех.

Проект реконструкции, усиления фундаментов или сооружений, подразумевает устройство не менее двух грунтовых реперов и закладку осадочных марок как на самом объекте проектирования, так и на прилегающих зданиях и сооружениях. Первый цикл наблюдений проводится до начала работ по усилению и реконструкции, затем наблюдения продолжаются по мере возрастания нагрузок и в послестроительный период до условной стабилизации осадки.

При организации наблюдений необходимо иметь в виду, что во время проведения строительных работ возможно повреждение части высотной наблюдательной сети. Кроме того, при изменении поверхности планировки часть осадочных марок окажется труднодоступной, в результате чего понизится точность определения их положения. Поэтому необходимо предусматривать в характерных местах дублирование марок, располагая их на разных уровнях. Следует также иметь в виду, что при увеличении нагрузок на фундаменты может возникнуть опасность потери устойчивости основания с образованием валов выпирания. Задача наблюдений - своевременно установить начало этого процесса, для чего на поверхности грунтового основания в пятне застройки и за его пределами закрепляются поверхностные марки.

Виды разрушения железобетонных фундаментов в процессе эксплуатации

2010-09-08T01:05:00.000-07:00

Основные причины разрушения фундаментов в процессе эксплуатации: коррозия материала фундамента под воздействием агрессивной среды; нарушение режима эксплуатации технологического оборудования; динамические воздействия технологического и подъемно-транспортного оборудования; перегрузка фундаментов и некачественное исполнение их.

Под разрушением материала фундамента следует понимать различные коррозионные явления, трещины, сколы, изломы, оголение арматуры. При рассмотрении причин разрушения фундаментов замечено, что разрушение материала чаще всего происходит в результате попадания на конструкцию фундамента агрессивных технологических растворов. Наибольшему влиянию агрессивных воздействий подвержены фундаменты производственных зданий химической, алюминиевой и нефтехимической промышленности. Интенсивность разрушения материала фундамента зависит от степени агрессивности технологических растворов, которая, в свою очередь, зависит от вида раствора, концентрации, температуры и частоты проливов. Проливы агрессивных жидкостей происходят при выполнении технологических процессов в результате нарушения плотности и герметизации технологических аппаратов, насосов, трубопроводов, лотков и зумпфов.

Были проведены натурные обследования железобетонных фундаментов производственных зданий глиноземных цехов ряда алюминиевых заводов. Они показали, что железобетонные фундаменты, подвергающиеся постоянному воздействию алюминатно-щелочных растворов, интенсивно коррозируют. Наибольшее разрушение наблюдается в отделениях мокрого размола, выщелачивания, сгущения, фильтрации и выпаривания глинозема. На поверхности конструкций наблюдается разрушение защитного слоя бетона и образование трещин с шириной раскрытия до 3 мм.

Совместный анализ характера деформаций фундаментов производственных зданий глиноземных цехов и полученных дифрактограмм бетонов показывает, что разрушение фундаментов происходит в результате химического взаимодействия гидросиликатов кальция цемента с алюминатно-щелочными растворами с образованием метасиликата натрия и гидроокиси кальция. В присутствии содового раствора образуются различные комплексные карбонатные соединения, которые, кристаллизуясь в бетоне, создают кристаллизационное давление и разрушают бетон. Аналогичным образом разрушение бетона происходит при кристаллизации в его порах, капиллярах и микротрещинах метасиликата натрия и гиббсита, содержащегося в алюминатно-щелочном растворе.

Значительные разрушения фундаментов наблюдаются в криолитовых цехах, а также в отделении регенерации фтористых солей алюминиевых заводов, занимающихся производством плавиковой кислоты, криолита и других фтористых соединений. В фундаментах отмечаются разрушения защитного слоя бетона, образование в нем раковин и пустот, коррозия арматурной стали. Особенно характерно разрушение бетона в местах расположения анкерных болтов. Жидкая среда, содержащая плавиковую, кремнефтористоводородную и серную кислоты, стекая по анкерным болтам, вызывает их коррозию. Продукты коррозии, увеличиваясь в объеме в 2-2,5 раза, вызывают в бетоне значительные усилия, в результате которых образуются трещины, идущие к наружной поверхности в радиальном направлении по наиболее тонкому сечению.

Процесс получения плавиковой кислоты и фтористых солей сопровождается выделением агрессивных веществ, ряд из которых находится в газообразном состоянии. Попадание такой среды на фундаменты, а также периодические гидросмывы вызывают их интенсивную коррозию. В местах разрушения бетон свободно разбирается руками или отслаивается при постукивании по нему молотком. Прочность бетона, подверженного коррозии, составляет от 0,9 до 5 МПа. В местах интенсивной коррозии бетона происходит оголение арматуры, при этом глубина коррозии арматуры достигает 0,2-0,3 мм и более.

Выбор способов усиления фундаментов и оснований

2010-09-07T01:51:00.000-07:00

После принятия решения о необходимости усиления фундаментов или укрепления оснований приступают к проработке возможных вариантов. Вначале делают эскизные наброски вариантов с учетом инженерно-геологических условий площадки, величин нагрузок, действующих после реконструкции здания или сооружения на усиливаемые фундаменты, габаритов существующих фундаментов и опирающихся на них конструкций, условий производства работ на действующем предприятии, возможностей строительной организации, которая намечается к производству работ по усилению фундаментов или укреплению оснований.

Оценка метода усиления фундаментов и укрепления оснований с точки зрения инженерно-геологических условий нередко имеет основное значение. Поэтому при проектировании рассматриваются лишь те способы усиления, которые возможны в конкретных инженерно-геологических условиях. Например, укрепление оснований в водонасыщенных грунтах с помощью обжига неосуществимо; забивные сваи сложно погружать в маловлажных лессовидных грунтах (требуется использование лидирующего бурения), в связи с чем целесообразнее в таких условиях буронабивные сваи и т.п.

Далее следует оценивать нагрузки, действующие на усиливаемые фундаменты. Например, при особенно больших нагрузках на одну колонну промышленного цеха (более 30-40 тыс. кН и значительных изгибающих моментах), как правило, трудно применять выносные сваи усиления, которые устраивают за пределами ростверка. В таких случаях нередко более эффективным оказывается какой-либо из методов усиления оснований.

Габаритные размеры существующих фундаментов также имеют значение при выборе способа усиления. При очень больших размерах фундамента в плане оказывается невозможным "подвесить" его на дополнительные фундаменты. При большой высоте существующего фундамента или плиты свайного ростверка и большой насыщенности их арматурой трудно выполнить усиление с помощью корневидных свай, так как придется пробуривать значительную толщу железобетона.

Возможности производства работ необходимо оценивать в условиях действующего предприятия. Предпочтение, как правило, следует отдавать тем способам усиления, которые можно осуществить без остановки основного производственного процесса. При этом требуется анализировать степень удобства выполнения работ по реконструкции фундаментов.

Важным фактором при выборе способов усиления фундаментов является оценка технической оснащенности строительной организации, которая выполняет усиление фундаментов или укрепление оснований. Нет смысла проектировать способ усиления, который невозможно осуществить из-за отсутствия необходимых механизмов, материалов или достаточного опыта выполнения таких работ. При освоении нового способа усиления перед началом строительно-монтажных работ следует отрабатывать его с помощью специальных экспериментальных исследований.

В процессе сравнения способов усиления фундаментов необходимо анализировать возможность одновременного усиления конструкций, которые опираются на эти фундаменты. Такое комплексное усиление несущих элементов может значительно сократить стоимость работ по усилению фундаментов в целом.

Особенности обследования фундаментов и оснований при динамических нагрузках

2010-09-06T03:25:00.000-07:00

Обследование фундаментов машин с динамическими нагрузками и их оснований выполняется по специальной программе в случае реконструкции таких фундаментов или необходимости их усиления. В отдельных случаях усиление фундаментов под машины осуществляется с целью снижения общего уровня колебаний для обеспечения нормального технологического процесса и требований санитарных норм. При обследовании фундаментов машин с динамическими нагрузками и их оснований выполняется как весь комплекс работ, предусмотренный для фундаментов несущих конструкций, так и дополнительные исследования. Последние обычно включают:

измерение амплитуды колебаний фундамента и отдельных его частей, а также выявление основных частот собственных и форм вынужденных колебаний фундамента;
изучение распространения колебаний от обследуемого фундамента, а также установление общего динамического фона производственного участка;
определение в отдельных случаях фактической динамической нагрузки, передаваемой на фундамент от работающей машины;
установление фактического состояния фундамента, условий размещения машины на фундаменте и ее крепления к нему;
определение фактических упругих и демпфирующих характеристик грунтового основания;
выявление возможности проявления дополнительной динамической осадки, вызванной действием вибраций от фундаментов машин;

Параметры колебаний обследуемого фундамента, пола и строительных конструкций цеха, а также распространение колебаний в грунте от источника вибраций измеряют комплектом стандартной виброизмерительной аппаратуры.

Точки измерения выбирают, исходя из конструкции и размеров фундамента, степени его деформированности), типа машины и характера ее крепления к фундаменту, а также наличия рабочих мест обслуживающего персонала. Число точек измерения вибраций должно быть достаточным для построения форм вынужденных колебаний фундамента. В каждой точке измерения запись колебаний следует обеспечить по трем взаимно перпендикулярным направлениям. При этом ориентация вибродатчиков по осям координат x, у, z, зависит от кинематической схемы машины, направления динамического воздействия, конструктивных особенностей машины и фундамента.

В отдельных случаях для оценки вибрационного состояния фундамента недостаточно разового измерения его колебаний и требуется построение амплитудно-частотной характеристики, т.е. установление зависимости изменения амплитуды от частоты возмущающей силы для характерных точек фундамента. Такие зависимости позволяют установить номер резонансной гармоники, степень приближения рабочей частоты машины к значениям собственных частот фундамента или отдельных элементов его, и наметить в случае необходимости способы изменения динамических характеристик системы фундамент - машина. Для фундаментов под машины с вращающимися частями амплитудно-частотная характеристика может быть получена в процессе плавного пуска установки. В других случаях, а также при отсутствии машины на фундаменте в период реконструкции для получения амплитудно-частотной характеристики фундамента используют специальные вибровозбудители, жестко закрепляемые на фундаменте.

В качестве вибровозбудителя наиболее часто применяют двух или четырех-вальные вибраторы инерционного периодического действия, у которых возмущающая сила изменяется пропорционально квадрату частоты колебаний.

Частоты собственных колебаний обследуемого фундамента определяют, как правило, по записям его свободных колебаний, возбуждаемых ударом груза по фундаменту в соответствующем направлении (горизонтальном или вертикальном). С этой целью могут также использоваться записи колебаний фундамента при наборе мощности и остановке машины. В отдельных случаях, когда позволяют условия производства, а фундаменты имеют сложную конструкцию и большую высоту, для выявления частот собственных колебаний фундамента под машину может быть применен метод оттяжки.

Практический пример возведения контрбанкета в месте повышенной оползневой опасности

2010-09-04T02:59:00.000-07:00

Форма контрбанкета должна уточняться и из условий производства работ. На стадии проектирования контрбанкета уточняются схемы завозки грунта, определяется необходимая плотность укладки, устанавливаются схемы отвода поверхностных вод в процессе отсыпки и т.д. Для решения этих вопросов необходимо параллельно с проектированием контрбанкета разрабатывать проект производства работ по его отсыпке.

При укреплении склона оврага контрбанкет может одновременно служить засыпкой лога. В этом случае контрбанкет работает не только в виде пригруза, но и создает отпор оползневому давлению благодаря распору между двумя бортами оврага.

Иногда из-за стесненности территории требуемый по расчету контрбанкет не вмещается между существующими зданиями. В таком случае применяют отрезку низового откоса контрбанкета подпорной стеной или свайной конструкцией.

Подобным образом вышли из положения в описанном ниже примере. В июле 2006 г. потерял устойчивость застроенный склон на одном из реконструируемых объектов. Сверху склона на расстоянии 20 м от бровки располагалось 9-зтажное промышленное здание. Ниже на пологой части склона размещались одноэтажные жилые дома. Внизу, под склоном, находились двухэтажный бытовой корпус автотранспортного предприятия, здание гаража и 2-этажное административное здание. За сутки до появления оползня, после прошедших ливневых дождей, была обнаружена в верхней части склона закольная трещина с шириной раскрытия до 15 см. Это послужило сигналом к выселению жителей из близлежащих домов, благодаря чему жертв не было.

Обрушение склона произошло в течение 2-3 мин. Общая длина оползня составила около 160 м, ширина - 100 м, глубина - 10-15 м. У 9-этажного здания образовалась вертикальная стенка срыва высотой 6-7 м. Здание не потеряло устойчивость, так как фундаментом его являлась сплошная железобетонная плита, но крен здания достиг 160 мм. Частные дома на склоне и бытовой корпус автопредприятия внизу были полностью разрушены. Гараж привалило грунтом, вал выпирания образовался у административного здания.

До обрушения склон в верхней части имел крутизну 60-70°, ниже был" несколько положе. Борта балки сложены четвертичными лессовидными суглинками, подстилаемыми на большой глубине красно-бурыми суглинками и глинами. На самом оползневым склоне балки в течение многих лет производилась отсыпка мусора, что привело к образованию в вершине оврага толщи насыпных грунтов (с органическими остатками) мощностью более 10 м. В результате отсыпки грунтов значительно изменились конфигурация оврага, условия дренирования грунтовых вод и стока поверхностных вод. Уровень грунтовых вод до 2006 г. находился на глубине 12-14 м, а к июню 2006 г. он поднялся на 5-6 м (в основном из-за отсутствия организованного сброса поверхностных вод).

При проектировании восстановления склона и ликвидации последствий оползня было решено нейтрализовать причины неустойчивого положения склона, а именно, тщательно спланировать обрушившиеся массы грунта; отсыпкой контрбанкета увеличить удерживающие силы, ликвидировав перегрузку склона; создать под контрбанкетом дренажный слой для отвода грунтовых вод; организовать упорядоченный водоотвод поверхностных вод.

Последовательность отсыпки контрбанкета была принята такой, чтобы в первую очередь ликвидировать опасность для верхнего 9-зтажного корпуса и для расположенных внизу зданий. Поэтому отсыпка контрбанкета велась параллельно в нижней и верхней частях склона (с опережением отсыпки в языке оползня). Мощность слоя отсыпаемого контрбанкета в отдельных местах составляла 4-5 м. Нижний откос контрбанкета не вмещался перед гаражом и административным зданием автопредприятия, поэтому его решено было обрезать, подперев подпорной стеной из забивных свай. Сваи забивали в четыре ряда с выступом над уровнем грунта, так что этот частокол непосредственно подпирал грунт контрбанкета. Чтобы грунт не просыпался, на последнем (наружном от контрбанкета) ряду свай навешивались сборные железобетонные панели. После выполнения всех запроектированных противооползневых мероприятий склон нормально эксплуатируется в течение нескольких лет.

Укрепление конструкции фундаментов на склонах с применением контрфорсов и контрбанкетов

2010-09-04T02:24:00.000-07:00

Наиболее эффективными мероприятиями по укреплению неустойчивого (оползневого) склона с расположенными на нем сооружениями является устройство контрбанкетов, контрфорсов и удерживающих конструкций.

Следует иметь в виду, что сооружения, построенные на склонах, могут деформироваться и независимо от степени устойчивости склона. Если склон или откос, на котором (или вблизи которого) возведено сооружение (например дом), устойчив, а деформации фундаментов происходят, то причины этих деформаций нужно искать в недостаточной несущей способности основания или прочности фундамента.

Деформации сооружений, построенных на оползневых склонах, могут происходить как из-за воздействия давления неустойчивых масс грунта на конструкции сооружения, так и вследствие разрыхления грунта в основании фундамента при смещении оползневых масс вниз по склону. В этих случаях усиление, реконструкция и ремонт фундаментов, как правило, должны сопровождаться укреплением всего склона, на котором расположены дома и сооружения. Иногда допускается выполнять усиление лишь фундаментов сооружения на склоне с тем, чтобы оползень, продолжая двигаться, "обтекал" конструкции фундаментов. Однако такой случай, допустим лишь тогда, когда не предполагается использование окружающей сооружение территории (усиление фундаментов опор газо и нефтепроводов, линий электропередач и т.п.).

При обследовании усиливаемого или реконструируемого здания или сооружения и выполнении инженерно-геологических изысканий склона необходимо устанавливать причины нарушения устойчивости грунтов и появления оползневых подвижек, а также определять вид воздействия смещающегося грунта на фундамент здания или сооружения.

В зависимости от инженерно-геологической обстановки на склоне, характера деформаций расположенных на нем сооружений и результатов технико-экономического сравнения вариантов при проектировании укрепления неустойчивого склона могут осуществляться следующие противооползневые мероприятия (по отдельности и в сочетании друг с другом): террасирование или уполаживание склонов, водопонижение и поверхностный водоотвод, дренирование подземных вод, сооружение подпорных стен, устройство контрфорсов и контрбанкетов, применение противооползневых удерживающих свайных конструкций, одерновка и озеленение склонов, закрепление грунтов химическим или иным способами, устройство берегоукрепительных сооружений.

Перед началом проектирования противооползневых мероприятий необходимо на основании полученных материалов инженерно-геологических изысканий расчетным путем установить степень устойчивости укрепляемого склона. Методов оценки устойчивости склонов и откосов существует очень много. Однако для практических расчетов могут быть рекомендованы следующие:

1) метод круглоцилиндрической поверхности скольжения (для склонов с относительно однородными грунтами, когда поверхность скольжения не предопределена геологическим строением склона и не установлена материалами изысканий);
2) метод горизонтальных сил Маслова-Берера;
3) аналитический метод Шахунянца (для склонов, у которых положение и конфигурацию поверхности скольжения можно установить по материалам инженерно-геологических изысканий). При выполнении расчетов без применения вычислительной техники может использоваться и ускоренный способ расчета методом Шахунянца. Следует отметить, что метод круглоцилиндрической поверхности скольжения применим лишь для определения коэффициента устойчивости склона, а методы Маслова-Берера и Шахунянца-также и для определения оползневого давления, на которое следует рассчитывать противооползневую удерживающую конструкцию. Учитывая многоплановость условий работы грунтового склона или откоса, вычисления требуется производить несколькими методами для возможности всестороннего анализа получаемых результатов.