Основные положения проектирования гибких фундаментов.

ФГЗ представляет собой конструкцию, опорная подошва которой размещена ниже границы промерзания земли. Средняя глубина закладки ленточных и плитных фундаментов- 2 м, при монтаже свайных оснований она может доходить до 15 и больше метров.
Фундаменты глубокого заложения предназначены для строительства зданий любой этажности, в зависимости от грунтовых условий на таких оснований возводятся как 1-3 этажные постройки из кирпича и дерева, так и многоэтажные сооружения.

Опускной колодец — это специальная, часто замкнутая в земле и симметричная конструкция. Она открыта и в нижней и в верхней части. Ее можно забетонировать прямо на объекте строительства либо собрать из деталей. Эти базы в большинстве случаев могут устанавливаться силой своей массы либо же вибрационным способом. Погружать колодец нужно строго вертикально. Объем грунта нужно доставать по мере того, как погружается система. Для этого подойдет спецтехника – это либо гидроразмыв либо экскаваторы.

Эту опору можно изготавливать из самых различных материалов. Для этого изделия идеально подойдет камень, кирпич, металл, железобетон. В нижней части колодца находится специальная режущая часть. Она армируется гораздо больше, чем все остальные части. Стенки имеют ступенчатую форму или же вертикального типа. Диаметр колодца уменьшается ближе к верху.

Когда необходимо организовать опору глубинного типа ниже, чем уровень грунтовых вод, тогда применим кессон. Это специальная камера, в которую нагнетают воздух. Так получается высушивать и выдавливать грунты, которые затем будут разработаны. После того, как кессонную камеру опустили, ее необходимо заполнить бетонным раствором.

Такая опора состоит из нескольких составляющих:

· шахта;

· кессонная камера;

· компрессоры;

· шлюзовые системы.

· Работы по монтажу состоят из установки устройства для нагнетания воздуха. Воздух можно пускать лишь тогда, когда нижняя деталь этой системы достигнет вод. Силу давления рассчитывают таким образом, чтобы вода эффективно выводилась. Это весьма не простая и уже морально устаревшая технология. В современных условиях ее редко используют из-за больших расходов на возведение.

Вопрос № 14

Фундамент глубокого заложения (ФГЗ). Тонкостенные оболочки и буровые опоры, стена в грунте. Анкерные фундаменты.

Фундамент глубокого заложения (ФГЗ) представляет собой конструкцию, опорная подошва которой размещена ниже границы промерзания земли. Средняя глубина закладки ленточных и плитных фундаментов- 2 м, при монтаже свайных оснований она может доходить до 15 и больше метров. Фундаменты глубокого заложения предназначены для строительства зданий любой этажности, в зависимости от грунтовых условий на такие основания возводятся как 1-3 этажные постройки из кирпича и дерева, так и многоэтажные сооружения.

Тонкостенная оболочка — не что иное, как пустотелый металлический цилиндр. Размер таких цилиндров может составлять от 1 до 3 метров. Каждая из секций может достигать от 6 до 12 метров. Если необходимо, эти камеры свариваются либо соединяются при помощи крепежных изделий.

Погружают такой фундамент при помощи вибрационных технологий. Для этого в нижней части располагается традиционная часть ножевого типа. После того, как спуск закончен, вся конструкция должна быть заполнена бетоном.

Буровые опоры имеют вид бетонных столбов. Прежде чем монтировать их, предварительно готовят яму или шахту. Основание должно полностью армироваться. Снизу конструкция немного шире. Это позволяет значительно снизить давление, оказываемое на почву. А еще это позволяет предотвратить возможный риск пучинистых процессов и движений в почве.

Еще различают так называемую стену в грунтах. Эта конструкция применяется преимущественно для глубокой установки. По периметру выкапывают глубокую траншею, которую затем заливают раствором. Многие виды фундаментов глубокого заложения предназначены для различных целей. Такая система используется преимущественно для возведения тяжелых зданий, цокольных подвалов. Преимущественно их применение рационально в городах или же в местности, где преобладают грунтовые воды. Это довольно эффективный вариант и его все чаще используют.

Анкерные фундаменты. Изобретение относится к области строительства площадных фундаментов и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве. Анкерный фундамент включает грунтовые пресс-тяги с утолщенными (вуты) опорными площадками по грунту, а также опорные площадки здания, анкеры в грунте. Опорные площадки по грунту стянуты пресс-тягами к анкерам со сплачиванием вутов в единую трехосно сжатую конструкцию, вдавленную в грунт, причем так, что это обжатие и вдавливание в грунт сохраняется при последующей в процессе строительства и эксплуатации частичной замене натяжения тяг давлением от опорных площадок здания и исключением части тяг из работы путем их демонтажа. Технический результат состоит в повышении несущей и эксплуатационной надежности, снижении материалоемкости

Вопрос 15

Для сохранения стен дома от грунтовых вод устраивают дренаж (гидроизоляцию) фундамента. Вот несколько способов изоляции фундаментов:

· Слой цементно-песчаного раствора, около 25 мм, состава 1:2 выравнивают, цементируют, сушат. Поверх стелют один слой толя или рубероида.

· Готовят мастику из одной части разогретого битума на 1/2 части извести-пушонки, просеянной на частом сите. Известь можно заменить сухим просеянным мелом, смешивая его со смолой в пропорции 1:1. Горячую мастику наносят в 2 слоя. Слоев можно нанести больше, меньше нельзя. Общая толщина должна быть не менее чем 8 мм.

· Настилают насухо два слоя толя или два слоя рубероида, но так, чтобы на концах швы перекрывались не менее чем на 15 см.

· Наиболее надежная изоляция — на мастиках (толь — на дегтевой, рубероид — на битумной). Верх фундамента покрывают мастикой и наклеивают на нее первый слой рулонного материала, который вновь покрывают мастикой, и наклеивают второй слой. Для этих работ применяются толь и рубероид без песчаных и каменных подсыпок.

Цементирование выполняют для надежной защиты конструкции от проникновения сырости. Есть два способа:

Первый способ. На хорошо выровненный свежий цементно-песчаный раствор насыпают 2-3-миллиметровый слой сухого цемента и тут же хорошо заглаживают его лопаткой или кельмой. Цемент впитывает влагу, образует цементное тесто, которое, высыхая, не пропускает воду.

Второй способ. На выровненный свежий раствор накладывают 2-3-миллиметровый слой цементного теста и также заглаживают.

В каменных и кирпичных фундаментах гидроизоляцию укладывают на высоте 15-20 см от уровня земли. Если полы кладут на балки, то гидроизоляция должна быть на 10 см ниже их.

Иногда борьбу с подземными водами ведут с помощью системы дренажа. Цель этой системы понизить на необходимом участке уровень грунтовых вод. Но необходимо учитывать, что устройство системы дренажа требует больших начальных расходов при строительстве.

Дренаж фундамента— это инженерное сооружение, которое защищает здание от воздействия избыточной влаги. Грамотно спроектированная и правильно собранная система дренажа фундамента способна предотвратить повреждения здания, вызванные повышенной влажностью:

· образование инея, обмерзлости, плесени;

· подтопление погребов;

· отсыревание пола первого этажа здания;

· образование наледей и луж на дорожках, расположенных вблизи здания.

Выполняя монтаж дренажной системы фундамента, необходимо уладывать дренажные трубы в материал, хорошо пропускающий влагу (к примеру, щебень). Чтобы облегчить монтажные работы, можно укладывать в единую траншею трубы ливневой канализации и системы дренажа. Верхний край труб при этом всегда должен находиться несколько ниже, чем подошва фундамента.

На дно заранее подготовленной траншеи засыпается щебень (слой, примерно, 12см). Далее его выравнивают в соответствии с параметрами требуемого уклона трубы, трамбуют. Для прокладки прямых труб уклон необходимо тщательно выверять. Ответвления и повороты монтируются при помощи гибких соединительных элементов. Уплотнительные прокладки в муфтовых соединениях не применяются. Вести укладку дренажных труб необходимо таким образом, чтобы сама труба со всех сторон была окружена материалом с высокой водопроницаемостью.

Засыпать траншею можно землей, которая образовалась при рытье канавок. Предварительно необходимо удалить из нее все камни. В непосредственной близости от фундамента должен находиться водопропускающий слой, доходящий до поверхности земли. Если проект здания предусматривает цокольные или подвальные помещения, нужно обеспечить гидроизоляцию внешней стороны фундамента. Изменяя структуру почвы, можно регулировать ее водопоглощающие свойства. Поверхностный грунт и расположенный под ним утрамбованный слой укладываются с уклоном не менее 1 к 50, по направлению от дома. Гидроизоляционные свойства утрамбованного слоя можно повысить с помощью полиэтиленовой пленки.

Вопрос 16

Во многих случаях возможные неравномерности осадок выравнивают до допустимых значений с помощью фундаментов, имеющих различную глубину заложения или при постоянной глубине заложения используют фундамент с изменяемыми размерами подошвы. Первый вариант применяют в основном в случае изменения деформативных свойств основания по длине здания, а второй — при существенном различии нагрузок, передающихся на фундамент.

Значительного уменьшения неравномерности осадок можно добиться за счет рациональной компоновки зданий и сооружений по высоте и в плане. Для этого необходимо стремиться к созданию такого архитектурно-планировочного решения, которое обеспечило бы более равномерную передачу нагрузки от веса здания на основание.

Как уже отмечалось выше, чувствительность зданий к неравномерным осадкам уменьшается по мере снижения жесткости зданий, а в абсолютно гибких зданиях даже при их значительном искривлении не возникают дополнительные усилия, поэтому для уменьшения чувствительности зданий к неравномерным осадкам необходимо использовать разрезные несущие и ограждающие конструкции. Однако применение гибких конструктивных схем должно быть обязательно обосновано с точки зрения соблюдения технологических и эксплуатационных требований, заключающихся в недопущении , вредного влияния неравномерности осадок на технологические процессы и нормальную эксплуатацию зданий, а также исключение нарушения водостоков, трубопроводов и других коммуникаций.

В условиях городского строительства наиболее чувствительным элементом являются стеновые конструкции. При развитии неравномерных осадок в них образуются дополнительные усилия, которые по достижении определенного значения приводят к образованию трещин. Иногда для исключения возможности образования трещин кладку стен (из кирпичей или крупных блоков) выполняют на медленно твердеющем известковом растворе, который в процессе твердения способен претерпевать значительные деформации ползучести, тем самым снижая дополнительные усилия.

Однако в большинстве случаев таким простым способом не удается избавиться от образования трещин в стенах, поэтому для предотвращения их развития прибегают к устройству деформационных или осадочных швов которые разрезают здания и сооружения по высоте сверху донизу на отдельные отсеки, приводя к снижению жесткости всего здания. В результате отдельные отсеки получают возможность свободного вертикального перемещения, тем самым снижая чувствительность зданий к местным неравномерностям осадок. Чрезмерно увлекаться устройством деформационных швов не рекомендуется в силу следующих причин:
а) приходится увеличивать пространственную жесткость отдельных отсеков с помощью установки дополнительных связей или увеличения жесткости продольных и поперечных стен;
б) осадочный шов, являясь, по существу, трещиной, предусмотренной проектом, при его некачественном выполнении может продуваться, пропускать влагу и промерзать в зимний период;
в) в зонах расположения осадочных швов усложняется эксплуатация трубопроводов и других коммуникаций, так как они требуют нежесткого крепления;
г) в помещениях, через которые проходят деформационные швы, после завершения стабилизации осадки часто требуется выполнять дополнительные штукатурно-малярные работы;
д) каждый отдельный отсек здания способен получать свою осадку и крен, что может вызвать раскрытие или закрытие осадочного шва, причем последнее может привести к появлению значительных горизонтальных усилий и разрушению участков стен смежных отсеков, поэтому для обеспечения самостоятельности вертикальных и горизонтальных перемещений деформационные швы выполняют с надлежащим зазором в продольном и поперечном направлении, а упругая прокладка, расположенная в зазоре, должна обеспечивать непродуваемость даже при увеличении

Уменьшения чувствительности зданий к неравномерным осадкам в некоторых случаях добиваются за счет увеличения жесткости конструкций с целью обеспечения перераспределения давления, возникающего под подошвой фундаментов. Чем больше жесткость здания, тем меньше вероятность проявления неравномерных осадок, однако тем больше дополнительных усилий возникает в несущих конструкциях. При снижении жесткости способность перераспределения давлений по подошве фундаментов уменьшается, поэтому снижается вероятность уравнивания неравномерности осадок, тем самым вызывая уменьшение дополнительных усилий, возникающих в конструкциях. Величину и характер развития неравномерных осадок, перераспределение давлений по подошве фундаментов и дополнительные усилия, возникающие в конструкциях, можно определить из пространственного расчета сооружения, рассматриваемого совместно с деформируемым основанием.

В результате расчета может оказаться, что при развитии неравномерных осадок в здании возникает прогиб или выгиб. Известно, что стеновые конструкции, выполненные из кладки, при изгибе плохо сопротивляются растягивающим напряжениям и хорошо — сжимающим. При прогибе зона растяжения возникает в нижней части здания, а при выгибе — в верхней. При развитии значительных растягивающих усилий в стенах могут образовываться трещины. Поэтому для увеличения сопротивляемости стен растягивающим усилиям в зонах их максимально возможного возникновения устраивают железобетонные пояса или применяют армированную кладку, располагаемые вдоль наружных и внутренних стен. Пояса армирования устраивают ив фундаментной части здания.

Если в результате расчета не удается достаточно точно определить возможный характер деформации изгиба здания, или в процессе возведения возникает опасность образования трещин еще до устройства поясов в верхней части здания, то пояса армирования располагают в нижней и верхней частях здания через 1…2 этажа, причем верхний пояс прижимают нагрузкой от веса кладки верхнего этажа для создания более благоприятных условий его работы.

При возникновении в стенах зданий значительных перерезывающих (поперечных сил) образуются главные растягивающие напряжения, способствующие развитию наклонных трещин над проемамиив простенках, поэтому для их предотвращения применяют либо частое чередование поясов армирования, либо армируют всю опасную зону кладки.

Избежать появления наклонных трещин можно также с помощью уменьшения размеров оконных проемов и увеличения ширины простенков. Иногда для создания большей жесткости на участках возможного перекоса применяют более жесткий монолитный фундамент.

В некоторых случаях при неравномерной деформируемости основания, приводящей к перераспределению реактивных давлений по подошве фундаментов (в случае наличия на ограниченном участке по длине стены включений малосжимаемого грунта), в нижних участках стен образуются зоны концентрации сжимающих напряжений. В результате кладка стен может разрушаться, если эти напряжения превысят предельно допустимые значения. В данном случае прочность кладки стен назначают по результатам расчета, учитывающего возможную концентрацию напряжений. В длинных зданиях на участках с неравномерной податливостью основания обычно устраивают осадочные швы Когда неравномерные осадки основания становятся опасными для несущих конструкций зданий и сооружений или оказывают крайне неблагоприятное влияние на их эксплуатацию, применяют фундаменты, выравнивающие неравномерные осадки основания. Добиться выравнивания осадок можно устройством несущих конструкций на общий фундамент. Ряд колонн, например, устанавливают не на отдельно стоящие фундаменты, а на ленточные, а иногда фундамент выполняют в виде сплошной плиты под все здание. Использование сплошного фундамента радикально снижает возможные неравномерности осадок вследствие значительного увеличения пространственной жесткости здания, приводя к существенному перераспределению реактивных давлений. Такие фундаменты до минимума снижают дополнительные усилия в несущих и ограждающих конструкциях, однако в большинстве случаев их устройство обходится достаточно дорого.

с дополнительным запасом прочности, устраивая дополнительное армирование.

В последнее время многоэтажные здания в условиях современной городской застройки выполняют по каркасной схеме с устройством дополнительных связей в виде диафрагм жесткости и ядер жесткости, в которых наружные стены собираются из навесных панелей, выполняющих в основном ограждающие функции. Являясь самонесущими конструкциями, такие панели обладают крайне малой прочностью при изгибе, поэтому при неравномерной осадке и развитии деформаций перекоса раскрываются швы между панелями, нарушается крепление закладных деталей и в некоторых случаях разрушаются сами панели. Для уменьшения влияния указанных явлений, особенно при сильносжимаемых грунтах, фундаменты многоэтажных зданий выполняют в виде перекрестных лент, сплошных или коробчатых конструкций.

Уменьшение влияния неравномерных осадок удается добиться и использованием особых конструктивных решений, одним из которых является придание сооружению в целом или его отдельным частям строительного подъема. При возведении любого здания проектом предусматриваются определенные перемещения, связанные с неравномерными осадками. Для уменьшения их влияния сооружению придают строительный подъем, т. е. сооружение возводят выше на величину ожидаемой осадки. Если возможны неравномерные осадки отдельных частей здания, то их строительный подъем принимается различным в зависимости от прогнозируемых осадок. Это решение оказывается особенно эффективным при строительстве на сильносжимаемых основаниях.

При строительстве высоких зданий с малоэтажными пристройками вследствие разной загруженности основания в несущих конструкциях перекрытий пристройки возможно образование дополнительных усилий. Устройство осадочного шва между основной частью здания и пристройкой не всегда оказывается эффективным в результате образования крена в сторону более тяжелой части здания. Крен обусловлен неравномерным напряженным состоянием основания, вызывающим неравномерные осадки пристройки (чем ближе фундамент пристройки к основной части здания, тем больше осадка). Чтобы избежать этого неприятного явления, используют два решения. В первом — пристройку отрезают осадочным швом от основной части здания и устраивают разъединительный шпунт. Для того чтобы избежать перемещения шпунта и передачи нагрузки на основание пристройки, его забивают до более плотного слоя грунта.

Если в основании отсутствует менее сжимаемый слой, то трение по шпунту снимают с помощью специальных смазок, тем самым предотвращая распространение напряжений в стороны и уменьшая неравномерную осадку пристройки.

Во втором решении торцовые стены пристроек возводят на консолях, выпущенных из несущих конструкций и фундаментов пристройки, а если возникает необходимость — и из стен и фундаментных конструкций многоэтажной части здания (рис. 3.13). Для обеспечения работы консолей под ними создают воздушный зазор, величину которого назначают не менее ожидаемой осадки, чтобы исключить их контакт с грунтом. Длину консолей устанавливают, исходя из анализа совместной работы тяжелой части здания и пристройки после выявления напряженной зоны грунта, формируемой под основной частью здания, и ее влияния на соседний фундамент пристройки.

Использование мероприятий, направленных на снижение чувствительности несущих конструкций зданий и сооружений к неравномерным осадкам, часто оказывается экономически более выгодным, чем устройство специальных фундаментов, приводящих к уменьшению неравномерности осадок

Вопрос 17

Долговечность зданий и сооружений, их соответствие своему назначению во многом определяются состоянием оснований и фун­даментов.

Нарушения нормальной работы оснований и фундаментов встре­чаются довольно часто, и хотя тотчас обычно не происходит пол­ного разрушения зданий и сооружений, но наблюдаются разного рода деформации, перекосы, трещины, которые без устранения причин их появления и невыполнения в срок ремонтных работ мо­гут привести к самым серьезным последствиям, вплоть до аварий.

Причины:

1. нечетко выполненных инженерно-геологических изысканий

2. непол­ного учета эксплуатационных факторов,

3. недостаточной оценки влияния расположенных вблизи зданий и подземных коммуникаций.

4. несоблюдения правил проектирования в особых условиях строительства.

5. Иногда инженерно-геологические изыскания для проектирования фундаментов проводятся значительно раньше нача­ла строительства, а к моменту разворота работ условия на площадке по каким-либо причинам изменяются.

6. В некоторых случаях при инженерно-геологических изысканиях на строительной площадке выполняется недостаточное число геологических выработок, что при наличии разнородных грунтов приводит к неточности исходных предпосылок.

7. Все еще имеются случаи неточности при определении физико-механических и прочностных характеристик грунтов и при принятии расчетных схем фундаментов.

8. При строительстве новых зданий рядом с существующими фун­даментами, что особенно характерно для больших городов, повы­шаются нагрузки на их основания.

9. Если фундаменты были рассчи­таны лишь на нагрузку от опирающегося на них сооружения, то дополнительная нагрузка может вызвать осадки фундаментов, превышающие допустимые.

10. Необходимость усиления оснований и фундаментов может воз­никнуть также вследствие передачи дополнительной нагрузки при реконструкции здания или оборудования, механического воздейст­вия на фундаменты, нарушения правил эксплуатации оборудова­ния и коммуникаций.

11. При расположении здания или сооружения на склоне в случае проявления оползневых подвижек фундаменты могут испытывать воздействия сползающего грунта. В таком слу­чае требуется не только усилить фундамент, но и принять меры к укреплению самого склона.

Способы усиления фундаментов

После проведённого обследования наземных конструкций здания и самого фундамента, установления причин разрушения и частичной или полной разгрузки основания можно начинать работы по укреплению.

Усиление фундамента железобетонной обоймой

Это лёгкая и удобная технология, которая подходит для укрепления фундаментов неглубокого залегания. Её под силу сделать самостоятельно.

Усиление фундамента железобетонной обоймой — простая и доступная технология, помощью которой можно легко отремонтировать деформированный фундамент самостоятельно

Для работ нужен бетон марки 400, арматура Ø 16–18 мм, проволока, анкеры и инъекционные трубки (если предусмотрено их использование).

1. По периметру здания выкапывают траншею на глубину, равную глубине фундамента плюс 50 см и шириной около метра. Стенки основания очищают от грязи и промывают цементным молочком.

2. По высоте фундамента в шахматном порядке высверливают отверстия. В них забивают арматурные прутки так, чтобы они выступали за стенки основания на 15 см. Крепят к ним арматурный остов.

Арматурный каркас крепится к основному фундаменту с помощью прутов арматуры, вбитых в специально высверленные отверстия

3. Монтируют опалубку и заполняют её внутреннее пространство бетонным раствором.

Получается железобетонный пояс (обойма), который жёстко фиксирует фундамент и предотвращает его дальнейшую деформацию.Если несущая способность первоначального основания недостаточна, обойму выполняют с уширением в нижней части.

Для бутовых оснований с большим количеством пустот используют инъекционные трубки, установленные в фундаменте так, чтобы они выходили на 35–40 см за стенки обоймы. Через них в полость фундамента нагнетают цементный раствор после полного застывания обоймы. Раствор заполняет пустоты и схватывается с поверхностью фундамента, а обойма образует дополнительный контур, обеспечивающий целостность и прочность основания. Через два-три дня инъекционные трубки обрезают.

Усиление фундаментов, имеющих большое количество пустот, производится с помощью бетонной обоймы и инъекционных трубок

Укрепление основания рубашкой производится аналогично. Разница лишь в величине охвата — обойма обтягивает весь периметр фундамента, а укрепление рубашкой делается только на повреждённых поверхностях.

Технология усиления железобетонной рубашкой хорошо зарекомендовала себя для реконструкции и ремонта ленточных и столбчатых фундаментов

1. Проблемные места откапывают на длину не более трёх метров, начиная с углов. Глубина траншеи, как и при усилении обоймой, равна глубине основания плюс 50 см.

Работы по усилению фундамента начинают с угла здания

2. Формируют каркас из прутков, располагая их горизонтально и вертикально. В местах пересечения прутки фиксируют проволокой, а затем арматурный каркас крепят анкерами к основанию.

3. Компонуют опалубку с подпорками и заливают в неё бетон.

Этот метод укрепления хорошо усиливает столбчатые и ленточные фундаменты.

Усиление фундамента с помощью отливов

Эта методика применяется для укрепления кирпичных и бутовых оснований. Принцип её заключается в следующем: вместо арматурного остова используют железобетонные отливы:

1. С одной или с двух сторон основания (в зависимости от разделения нагрузки — центральная или боковая) устанавливают отливы так, чтобы их нижняя часть касалась стены фундамента, а верхняя — находилась на расстоянии 15–20 см от неё. Длина участка, на котором выполняется работа, не должна превышать двух метров.

Увеличение площади опирания фундамента с помощью ж/б отливов: 1 — фундамент, 2 — стальная стяжка, 3 — железобетонный отлив, 4 — домкрат, 5 — стена

2. Весь блок фиксируется стяжками или домкратами, а пространство между стеной основания и отливами заполняется бетоном.

Усиление фундамента уширением подошвы

Подошва — это опорная железобетонная конструкция для основания. Уширить её можно закладкой плит или устройством железобетонной подушки. Технология уширения подошвы и в том, и в другом случае достаточно сложна, но с помощью нескольких человек можно справиться с этой задачей, не привлекая профессионалов.

1. Фундамент дома размечается на отрезки (захватки) длиной 2–3 м.

2. Из-под основания и по бокам вынимается грунт.

3. Под основу заводятся плиты или же монтируется арматурная стяжка (в этом варианте необходима опалубка). Затем захватка наполняется бетонным раствором. По бокам подошву поднимают примерно на 15 см выше цоколя.

Усиление фундамента торкретбетоном

Укрепление торкретбетоном — идеальный вариант ремонта фундамента кирпичного дома.

Усиление фундамента проходит в 2 стадии: сначала делают работы с одной стороны основания и лишь через неделю переходят к противоположной стороне. Такой временной интервал позволяет максимально усилить конструкцию. Участки захвата должны быть не менее 2,5 м в длину.

1. Выкапывают траншею глубиной 1,5 м и шириной 2 м, освобождённую от земли кладку очищают и наносят неглубокие (1,5 см) насечки. Можно использовать и накладной арматурный каркас (если необходимо повысить этажность дома).

2. Готовят бетонный раствор, смешивая песок, цемент, гравий и воду (в соотношении 3:2:1:2) и с помощью торкрет-пушки распыляют на основание, заполняя все щели и трещинки.

Усиление фундамента торкретбетоном считается одной из самых эффективных методик, поскольку не только существенно повышает несущую способность основания, но и увеличивает его водонепроницаемость

Усиление торкретбетоном считается одной из лучших укрепительных схем, поскольку значительно повышает не только несущую способность фундамента, но и его водонепроницаемость.

Усиление фундамента дома цементацией

Цементация (инъектирование) — заполнение полостей основания, пустот и трещин по всей длине. Её делают как для упрочения основы дома, так и для предотвращения просачивания излишней влаги вглубь конструкции.

Усиление проводят вручную или с помощью специального инъекционного насоса.

1. В основание, предварительно очищенное от земли и грязи, вставляют полые трубки, которые на 40 см должны выходить за ж/б пояс (обойму).

2. Внутреннюю полость заполняют раствором (немного реже, чем для обоймы), а незначительные трещинки замазывают.

Цементацию имеет смысл проводить, если фундамент постройки не утратил свою несущую способность.

Восстановить несущие способности фундамента, заполнив трещины, пустоты и швы, можно также с использованием современных смесей и смол, например, MC-Injekt 2700 (инъекционная смола) и насоса.

Усиление фундамента сваями

На сегодняшний день в районах с неоднородной почвой популярной является методика укрепления основания винтовыми сваями. Она хороша тем, что используемые сваи, благодаря уникальному устройству лопастей, выдерживают нагрузку до 25 тонн. Однако этот способ усиления весьма дорогой, требует спецтехники и участия строителей-профессионалов.

1. Проводят исследование грунта, чтобы определить уровень его влажности и плотность. На основании результатов исследования и данных о состоянии фундамента рассчитывают количество свай, места их установки и необходимое количество бетона.

2. Усиливают углы дома — делают подкопы для подступа к фундаменту, затем фундамент моют и просушивают в течение суток. В фундаментные стенки закладывают армирующие прутки с таким расчётом, чтобы они выходили в траншею, где на их основе формируют силовой каркас.

Сначала усиливают углы дома — делают подкоп под фундамент и очищают его от земли

3. В каждом углу с обеих сторон вкручивают по две (или больше) сваи и приваривают к ним арматурные пруты. Получается монолитный блок вокруг основания из армирующего пояса и свай.

Армирующий пояс приваривается к сваям, которые устанавливаются в углах здания

4. В траншею заливают бетон. Это делается в 2 приёма: сначала бетон закладывается на половину высоты основы строения, и утрамбовывается вибратором. После застывания первого слоя делают опалубку и заливают оставшийся раствор.

Микросваи Ø 150–300 мм

Хороший способ укрепления — удобный, несложный и доступный. Позволяет совместить бурение с инъектированием. Используемые при этом шланги остаются внутри сваи, что обеспечивает надёжность и высокое качество усиления.

Вдавливаемые сваи

Их используют для укрепления основания построек на твёрдых грунтах. Для выполнения работ потребуется специальное оборудование. Чтобы обеспечить лучшую стыковку фундамента со сваями, в основание монтируют балки.

Выносные сваи

Этот метод укрепления применяют на участках с высоким уровнем подземных вод. Основание выносят на сваи, пропустив предварительно сквозь него железобетонную балку, которая и будет удерживать конструкцию.

Для укрепления фундамента через него пропускают железную балку и затем подводят под нее выносные сваи

Буронабивные сваи

Под углом к старому основанию пробуривают глубокие шурфы, армируют их и заливают бетоном.

1. Выбирают места укрепления и под наклоном в 45° пробуривают внутренние и внешние скважины диаметром 170–240 мм на глубину до твёрдого грунта.

2. В них опускают сделанный заранее арматурный остов и заливают под большим давлением бетонную смесь. После застывания всю конструкцию крепят к основанию анкерами.

Укрепление фундамента буронабивными сваями нетрудно выполнить своими руками при наличии соответствующего оборудования

Преимущества этой методики:

· укрепляются все несущие элементы: фундамент, межэтажные и чердачные перекрытия, отмостка, стены, цоколь;

· не нужен большой объём земляных работ;

· подходит к любому типу построек;

· хорошие результаты за относительно короткое время;

· вместе с усилением дополнительно обеспечивается гидроизоляция основания;

· данная схема эффективна на самых сложных почвах.

Главным недостатком описанной схемы является необходимость применения специального оборудования. Поэтому, несмотря на то, что сам процесс является не очень сложным, используют эту методику достаточно редко.

Усиление ленточного фундамента проводится участками, не допуская раскапывания всего основания сразу. Ускорить работы можно, если проводить их с разных сторон одновременно.

1. По всей длине строения прорывают траншею шириной не меньше полуметра и глубиной до нижнего уровня основания.

2. Очищают поверхность от грязи и отслоившегося старого бетона.

3. В землю под углом к основанию вкручивают металлические сваи (используют бурильно-крановое устройство). В котловане устанавливают армирующий пояс и заливают бетоном. После его высыхания переходят к следующему участку.

При ремонте ленточного фундамента сваи вкручиваются под углом

Новые высокотехнологичные способы усиления фундамента

Одним из новых способов усиления является методика DEEP INJECTION (глубинное инъектирование), которая помогает восстановить и усилить несущую способность фундамента. Она требует проведения большого количества земляных работ и использования тяжёлой строительной техники.

При помощи технологии глубинного инъектирования DEEP INJECTION геополимерный состав вводят непосредственно под подошву фундамента

Метод основан на точечном введении в толщу земли полимерной двухкомпонентной смолы. Благодаря действию полимера заполняются пустоты, из пор вытесняется влага, основание дома уплотняется и поднимается на прежний уровень. Одновременно увеличивается несущая способность всех конструктивных элементов.

Технология POWERPILE, которая усиливает грунт и восстанавливает несущие свойства фундамента.

На глубину 6 м в грунт заводят инъекционные трубы в кевлавровой оболочке и под давлением заполняют их геополимерным составом, который расширяется и затвердевает. Образуется своеобразная полимерная свая. Она одинаково хорошо противодействует сдвиговым и изламывающим нагрузкам, поэтому существенно увеличивает прочность основания.

Заслуживает внимания и технология SLAB LIFTING, которая застопорит проседание бетонной напольной плиты, поднимет конструкцию до отметки, предусмотренной по проекту, и увеличит несущую мощь фундамента.

Вопрос 18

Конструктивные особенности подземных сооружений. Гидроизоляция подземных сооружений, применяемые материалы. Их основные достоинства и недостатки. Особенности строительства подземных сооружений в городах. Оценка влияния подземного строительства на существующую застройку.

Конструктивные решения подземных сооружений должны обеспечивать их геометрическую неизменяемость, наиболее благоприятную статическую работу, устойчивость положения и формы, прочность.

Гидроизоляция и гидроизоляционные материалы.

Вопросы подземной гидроизоляции являются одними из самых важных при строительстве и реконструкции сооружений. Несмотря на новые технологии в этой области, проблема гидрозащиты остается актуальной.

Правильный выбор технологий и гидроизоляционных материалов при строительстве и реконструкции строений позволяет намного увеличить долговечность строения, снизить затраты на его эксплуатацию, расширить возможности использования подземных частей строения, а также исключить или свести к минимуму ремонтные работы.

Очень важным аспектом при новом строительстве или реконструкции является подготовка и укрепление слабых грунтов, что предотвращает в дальнейшем осадку строения, вызывающую трещины в фундаментах и стенах, а, следовательно, и нарушение гидроизоляции. Работа требует привлечения специалистов как на стадии экспертизы, так и при выполнении проектных и строительных работ. В нашей статье в основном будет сказано именно о гидроизоляции вновь возводимых строений, т. к. намного легче, проще и главное дешевле сразу сделать правильную гидроизоляцию, чем в дальнейшем исправлять неправильно выполненные работы по гидроизоляции подземных сооружений.

В процессе строительства и в дальнейшем при эксплуатации сооружений возникают различные деформации. Деформации можно разделить на два основных вида: усадочные и температурные. Данные виды деформации появляются, как правило, в первые годы эксплуатации сооружения. Вследствии усадочных деформаций трещины имеют, в основном, беспорядочный, неорганизованный характер, а температурные практически всегда ровные. Причин для образования трещин может быть несколько: неравномерная осадка строения, вызванная разной плотностью грунта, подземные воды, возведение новых строений в непосредственной близости к уже построенному. Поэтому, выбирая метод и материал для гидроизоляции подземных сооружений, надо учитывать все аспекты и нюансы, которые могут возникнуть в процессе строительства и эксплуатации строения. Неправильно выбранная гидроизоляция приводит к тому, что здание построено, гидроизоляция сделана, а в подземной части вода.

На сегодняшний день рынок предлагает достаточное количество разновидностей технологий и гидроизоляционных материалов и их использования. Рассмотрим их более конкретно.

Гидроизоляционные штукатурные материалы на основе гидроцемента.
Водонепроницаемость этих материалов сильно зависит от толщины нанесенного слоя. Их нельзя использовать для изоляции конструкции, состоящей из сборных элементов (например, фундаментных блоков), поскольку возможные сдвиги этих элементов приведут к появлению трещин в гидроизоляционном слое и его отслоению, для связи с несущей поверхностью необходима тщательная ее подготовка для избежания «холодного шва». Также, из-за возможности образования трещин на поверхности, практически полностью теряются гидроизоляционные свойства конструкции.

Гидроизоляционные материалы проникающего действия. Принципиальное отличие этих материалов состоит в том, что они «работают» не сами по себе, а заставляют «работать» сам бетон, делая его водонепроницаемым. Принцип действия этих материалов заключается в проникновении химически активных веществ в капиллярно-пористую структуру бетона, где, взаимодействуя с солями цементного камня, образуют нерастворимые кристаллы, заполняющие поры бетона. Достоинства: по составу родственны бетону, что обеспечивает высокую адгезию с защищаемой поверхностью, делают бетон водонепроницаемым на глубину 100 мм, сдерживают коррозию конструкции, инфильтрация грунтовых вод не является препятствием к производству работ. Могут использоваться как снаружи, так и внутри помещения. Данные материалы удобны для ремонта старых строений. Недостатки: необходима тщательная подготовка поверхности, производство работ возможно при температуре не ниже 5 0С.

Из-за возможности образования трещин на поверхности практически полностью теряются гидроизоляционные свойства конструкции.

Гидроизоляционные инъекционные материалы. Их представляют метилакрилатные гели или пенополиуретановые (ППУ) инъекционные составы. Данная технология применяется в основном для ремонта уже существующих строений. Особенно она эффективна, если восстановление гидроизоляции невозможно провести другими методами.

1. Производится бурение системы инъекционных отверстий с помощью перфоратора: а) сквозных — для создания наружной водонепроницаемой мембраны; б) не сквозных, пересекающих трещины, изломы и другие дефекты, через которые поступает вода.

2. С помощью специального оборудования инъекционный материал закачивается в созданные отверстия, чем обеспечивается полная защита сооружения от поступающей влаги.

3. При необходимости производится комплекс работ по уничтожению грибковых поражений конструкции, нейтрализации солей и созданию системы специальных штукатурок.

Достоинства: возможность проведения работ в труднодоступных местах повреждения гидроизоляции, при ремонте гидроизоляции в подземных туннелях и пр. Недостатки: высокие трудоемкость и стоимость.

Обмазочные битумно-полимерные и полиуретановые мастики. После нанесения и высыхания они образуют бесшовный резиноподобный слой. Достоинства: довольно удобный способ нанесения. Недостатки: сложность в выполнении и контроле технологии нанесения, не могут быть нанесены на влажную поверхность. Содержание в мастиках растворителя затрудняет их применение в плохо проветриваемых помещениях. При превышении предела эластичности при подвижках конструкции трескаются, тем самым нарушается герметичность конструкции.

Рулонные битумные наплавляемые материалы, специально не предназначенные для гидроизоляции подземных сооружений. Их повсеместное применение можно объяснить традицией, невысокой стоимостью и отсутствием информации о других материалах. Обычно это кровельные материалы, предназначенные для устройства мягких кровель. К основным недостаткам следует отнести проблему качественной герметизации швов, низкую прочность, эластичность, невозможность применения на влажных поверхностях, а главное, слабую устойчивость к воздействию агрессивных сред. К тому же, применение данных материалов подразумевает их полное наплавление на гидроизолируемую поверхность, что впоследствии, при образовании трещин и усадок в здании, ведет к потере гидроизоляционных свойств, т. к. гидроизоляционный материал повреждается вместе с трещинами.

Рулонные специализированные битумно-полимерные материалы для гидроизоляции подземных сооружений. Их метод укладки — механическое крепление на вертикальных поверхностях и свободная укладка на горизонтальных поверхностях с последующим свариванием швов (перехлестов) газовой горелкой или горячим воздухом. Создавая плотную защитную оболочку из специализированного битумно-полимерного материала, они работают независимо от защищаемой конструкции. В сочетании с правильно сделанными деформационными швами это дает возможность практически не зависеть от деформаций и образования трещин на конструкции сооружения. Хорошо выдерживают агрессивные среды, механические воздействия и гидростатический напор воды.

Рулонные полимерные мембраны. Метод их укладки — механическое крепление на вертикальных поверхностях и свободная укладка на горизонтальных поверхностях с последующим свариванием швов (перехлестов). Сварка производится горячим воздухом с применением специального оборудования, также возможна сварка при помощи специального состава. Так же как битумно-полимерные мембраны, они создают плотную защитную оболочку из специализированного полимерного (ТПО, ПВХ и пр.) материала, работают независимо от защищаемой конструкции. В сочетании с правильно сделанными деформационными швами это дает возможность практически не зависеть от деформаций и образования трещин на конструкции сооружения. Хорошо выдерживают агрессивные среды, механические воздействия и гидростатический напор воды. Данный вид гидроизоляции оптимально применять при строительстве тоннелей закрытым способом.

Для локализации зон возможных протечек, применяется система дополнительной защиты Water Stop. При устройстве гидроизоляции гидроизолируемая конструкция делится специальным профилем Water Stop на отдельные участки, так называемые секции, в которые устанавливаются инъекционные трубки. В каждую секцию, которая полностью гидроизолированна от других секций, устанавливаются инъекционные трубки, через которые при необходимости устранения протечки в этой секции закачиваются специальные гидроизолирующие составы. Таким образом, поврежденная секция становится водонепроницаемой.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что даже при полной подготовке грунтов, соблюдении всех технологий при строительстве практически невозможно избежать образования трещин и подвижек фундаментов в заглубленных строениях. Соответственно, использование гидрофобных бетонов, проникающей гидроизоляции не позволит в необходимой степени достигнуть 100% гидроизоляции подземных сооружений. Наиболее правильное решение — это создание вокруг подземной части строения цельной гидроизоляционной оболочки, не зависящей от деформации и образования трещин на поверхности гидроизолируемой части строения.

Располагающиеся ниже уровня земли сооружения ежесекундно сопротивляются огромному давлению грунта и противостоят постоянному воздействию влаги. В связи с этим они должны быть очень крепкими и выдерживать жёсткие условия эксплуатации. Кроме того, если подземное сооружение будет находиться на глубине более десяти метров, оно попадёт в так называемый пояс постоянной температуры. Так, к примеру, в Москве и Подмосковье на глубине порядка 20 метров круглогодично держится температура 4,2 °C. Казалось бы, данное обстоятельство является плюсом для возведённых там подземных сооружений, однако это не всегда так. Для некоторых объектов подобное постоянство является скорее минусом, чем плюсом. Так, например, объектам социально-бытовой инфраструктуры в обязательном порядке понадобится полноценная теплоизоляция вместе с круглогодичным обогревом.

Оценка влияния подземного строительства на существующую застройку

Оценку влияния нового строительства на здания и сооружения следует выполнять в

рамках двух подходов (блоков): расчетного и экспертно-аналитического. На основании

работ расчетного блока следует определять изменение напряженно-деформированного

состояния грунтового массива, прилегающего к возводимому объекту, дополнительные

деформации существующих зданий и сооружений.

В рамках работ экспертно-блока должна производиться оценка технологических воздействий при возведении подземных конструкций на примыкающие здания и сооружения. Экспертную

оценку технологических воздействий следует производить на основании обобщения сопоставимого опыта производства работ.

Примечание В обоих случаях предполагается, что новое строительство ведется с соблюдением действующих строительных Норм и правил, и на стройплощадке отсутствуют аварийные ситуации.

Вопрос 19

Особенности проектирования подземных сооружений. Влияние градостроительных, инженерно-геологических и гидрогеологических условий на объемно-планировочные и компоновочные решения подземных сооружений.

Подземные сооружения в зависимости от соотношения основных размеров подразделяют на линейные (протяженные) и компактные.

К подземным сооружениям, возводимым открытым способом, относят устраиваемые:

— в котлованах без ограждающих конструкций;

— в котлованах с использованием временных ограждающих конструкций (шпунтов, забирок, нагельных креплений и пр.) и постоянных ограждающих конструкций («стены в грунте», буросекущихся свай и пр.);

— в котлованах с использованием специальных способов строительства (замораживания грунтов, закрепления грунтов и пр.);

— способом опускного колодца.

Объемно-планировочные решения подземных сооружений должны учитывать конструктивные и технологические особенности устройства сооружения.

Конструктивные решения подземных сооружений должны обеспечивать их геометрическую неизменяемость, наиболее благоприятную статическую работу, устойчивость положения и формы, прочность.

Программа инженерно-геологических изысканий для проектирования подземных сооружений I уровня ответственности должна составляться с привлечением специализированных организаций.

При инженерно-геологических изысканиях должны быть выявлены и изучены:

— тектонические и закарстованные структуры, разрывные и складчатые нарушения;

— ожидаемые водопритоки в котлованы и подземные выработки, величина напора в горизонтах подземных вод, наличие и толщина водоупоров и их устойчивость против прорыва напорных вод;

— наличие и распространение грунтов, обладающих плывунными, тиксотропными и суффозионными свойствами и виброползучестью;

— наличие и местоположение подземных сооружений, подвалов, тоннелей, инженерных коммуникаций, колодцев, подземных выработок, буровых скважин и пр.;

— динамические воздействия от существующих сооружений.

При строительстве подземных сооружений в котлованах с использованием постоянных ограждающих конструкций геологические скважины должны быть размещены по сетке не более 20х20 м или по трассе ограждающих конструкций не реже, чем через 20 м. Число скважин должно зависеть от категории сложности инженерно-геологических условий и составлять не менее пяти.

Инженерно-геологическое строение площадки должно быть изучено на глубину не менее 1,5 5 ì, — глубина заложения подошвы ограждающей конструкции, но не менее 10 м от подошвы ограждающей конструкции. На указанную глубину должно быть пройдено не менее 30% скважин, но не менее трех скважин.

При проектировании устройства подземных сооружений без ограждающих конструкций глубина скважин должна быть не менее 1,5

При проектировании подземных сооружений I уровня ответственности дополнительно к предусмотренным в 5.1.8 надлежит полевыми и лабораторными методами определять следующие физико-механические характеристики дисперсных и скальных грунтов:

— модуль деформации для первичной ветви нагружения и ветви вторичного нагружения (см. 5.5.31). Вторичное (повторное) нагружение следует выполнять для тех же диапазонов напряжений, что и первичное;

— коэффициент поперечной деформации . Для подземных сооружений II и III уровней ответственности расчетные значения коэффициента допускается принимать в соответствии с 5.5.44;

— прочностные характеристики: угол внутреннего трения и удельное сцепление , определяемые для условий, соответствующих всем этапам строительства и эксплуатации подземного сооружения;

— предел прочности на одноосное сжатие для скальных и искусственно замороженных грунтов;

— удельные нормальные и касательные силы морозного пучения ;

— коэффициент фильтрации грунтов;

— классификационные характеристики массивов скальных пород: модуль трещиноватости , показатель качества породы, коэффициент выветрелости;

При обосновании изысканиями могут определяться по специальному заданию и другие физико-механические и классификационные характеристики грунтов.

При необходимости следует выполнять измерения напряжений в массивах горных пород и грунтов; опытные полевые работы по водопонижению, закреплению и замораживаванию грунтов, устройству буросекущихся свай и «стены в грунте», а также геофизические и прочие исследования.

Расчеты и проектирование подземных сооружений в условиях существующей застройки следует выполнять как для обеспечения прочности и устойчивости самих возводимых сооружений, так и для сохранения существующей застройки и окружающей среды.

При проектировании подземных сооружений следует учитывать уровень их ответственности, а также ответственности сооружений, на которые может оказывать влияние подземное строительство в соответствии с ГОСТ 27751.

В том случае если в зону влияния проектируемого подземного сооружения попадает существующее сооружение более высокого уровня ответственности, уровень ответственности проектируемого сооружения должен быть повышен до уровня ответственности сооружения, на которое оказывается влияние.

Расчеты подземных сооружений по первой и второй группам предельных состояний должны выполняться в соответствии с разделом 5 и включать определения:

— несущей способности основания, устойчивости сооружения и его отдельных элементов;

— местной прочности скального основания;

— устойчивости склонов, примыкающих к сооружению, откосов, бортов котлованов;

— устойчивости ограждающих конструкции;

— внутренних усилий в ограждающих, распорных, анкерных и фундаментных конструкциях;

— фильтрационной прочности основания, давления подземных вод на конструкции подземного сооружения, фильтрационного расхода;

— деформаций системы «подземное сооружение-основание».

При выполнении расчетов следует учитывать возможные изменения гидрогеологических условий, а также физико-механических свойств грунтов с учетом промерзания и оттаивания, явлений просадок, пучения и набухания.

При проектировании подземных сооружений, перекрывающих частично или полностью естественные фильтрационные потоки в грунтовом или скальном массиве, а также изменяющих условия и пути фильтрации подземных вод, следует выполнять прогноз изменений гидрогеологического режима площадки строительства.

Прогноз изменений гидрогеологического режима следует выполнять путем математического моделирования фильтрационных процессов численными методами.

При проектировании подземных сооружений в условиях существующей застройки следует выполнять геотехнический прогноз влияния строительства на изменение напряженно-деформированного состояния грунтового массива и деформации существующих сооружений.

Этот прогноз следует выполнять, как правило, путем математического моделирования с использованием нелинейных моделей грунтов численными методами.

При определении нагрузок и воздействий на основание и конструкции подземных сооружений к постоянным нагрузкам относят: вес строительных конструкций подземного или заглубленного сооружения и наземных сооружений, передающих нагрузку на него непосредственно или через грунт; давление грунтового массива, вмещающего сооружение, и подземных вод при установившейся фильтрации; усилия натяжения постоянных анкеров; распорные усилия и пр.

К временным длительным нагрузкам и воздействиям относят: вес стационарного оборудования подземных сооружений; давление подземных вод при неустановившемся режиме фильтрации; нагрузки от складируемых на поверхности грунта материалов; температурные технологические воздействия; усилия натяжения временных анкеров; нагрузки, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов и пр.

К кратковременным нагрузкам и воздействиям относят: дополнительное давление грунтов, вызванное подвижными нагрузками, расположенными на поверхности грунта; температурные климатические воздействия и пр.

К особым нагрузкам и воздействиям относят: сейсмические воздействия; динамические воздействия от эксплуатируемых линий метрополитена, транспортных сооружений или промышленных объектов; воздействия, обусловленные деформациями основания при просадках, набухании и морозном пучении грунтов и др.

Подземными обыкновенно называют такие сооружения, главные части которых, по эксплуатационным соображениям, расположены под землёй.

По своему назначению подземные сооружения подразделяют на:

· транспортные (пешеходные, автотранспортные и железнодорожные тоннели, метрополитены, автостоянки…);

· промышленные (корпуса первичного дробления руды, скиповые ямы доменных цехов, подземные части бункерных эстакад, установок грануляции шлаков, непрерывной разливки стали и проч.);

· энергетические (подземные комплексы ГЭС, ГАЭС и АЭС, шинные и кабельные тоннели и шахты, энергетические водоводы, низовые бассейны ГАЭС и проч.);

· хранилища (нефти, газа, вредных и радиоактивных отходов, холодильники);

· общественные (предприятия коммунально-бытового обслуживания, торговли и общественного питания, складские, спортивные и зрелищные сооружения и т.д.);

· инженерные (тоннели и коллекторы тепл о- , газо -, электросетей и водопровода, бензопроводы между автозаправочными станциями, очистные, перекачные и водозаборные сооружения и т.д.);

· специального и научного назначения (ускорители заряженных частиц, тоннели для аэродинамических испытаний, подземные заводы, оборонные объекты, сооружения гражданской обороны и проч.).

Подземными могут быть отдельные помещения наземных сооружений: аэропортов, вокзалов, гаражей, торговых центров, высотных жилых и административных зданий. Кроме назначения и функциональных признаков, подземные сооружения различаются по форме и размерам поперечного сечения, планировочной схеме, месту расположения в городе, глубине заложения, методу строительства, экологичности, конструктивным особенностям и видам примененных материалов, условиям проветривания и освещения и т.п.

В соответствии с планировочной схемой различают протяжённые подземные сооружения — тоннели — горизонтальные или наклонные подземные выработки, длина которых во много раз превышает размеры поперечного сечения, и подземные сооружения ограниченной длины — камеры — горные выработки, имеющие большие размеры во всех трёх направлениях. Вертикальные горные выработки называют стволами или шахтами. Штольня — это горизонтальная или слабонаклонная горная выработка, предназначенная для обслуживания подземных работ (вывоз грунта, разведка горных пород, вентиляция, водоотлив и др.).

По расположению городские подземные сооружения могут быть как под застроенной, так и под незастроенной территориями. Подземные объекты, расположенные под застроенной территорией, могут быть:

· изолированными от зданий и сооружений;

· встроенными — подземные сооружения, совмещённые с подвальными этажами здания;

· пристроенными — подземные сооружения, расположенные рядом со зданиями и присоединённые к ним подземными проез дами и переходами;

· встроенно — пристроенными.

СПОСОБЫ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Подземные сооружения в зависимости от гидрологических условий и глубины заложения осуществляют различными способами, основными из которых являются: — открытый, «стена в грунте», опускной.

Открытый способ строительства

подземных сооружений — комплекс взаимосвязанных производств. процессов по сооружению подземных выработок co вскрытием дневной поверхности (до глуб. 10-20 м, иногда до 60 м) для размещения в них разл. нар.-хоз. объектов (напр., метрополитенов, подземных электростанций, гаражей, складских помещений).
Pазличают котлованный и траншейный способы стр-ва Подземных сооружений.
Kотлованный способ предусматривает возведение подземных конструкций в предварительно вскрытых котлованах c обратной засыпкой их грунтом и восстановлением дорожного покрытия над подземным сооружением. B устойчивых грунтах и при наличии свободной городской терр. возможно вскрытие котлованов c естеств. откосами крутизной 1:0,75-1:1,5 без спец. крепления стен. B большинстве случаев стены котлована делают вертикальными c ограждением их временной или постоянной крепью. B грунтах естеств. влажности или осушенных водопонижением чаще всего устраивают крепление из металлич. свай, между к-рыми устанавливают затяжку из досок, железобетонных плит или наносят покрытие из набрызг-бетона. B водонасыщенных грунтах, когда нельзя применить искусств. водопонижение, устраивают сплошное шпунтовое ограждение котлована или производят искусств. замораживание его стен (см. Замораживание грунтов).

При большой глубине котлована требуется дополнит. раскрепление свай поперечными металлич. распорками-расстрелами трубчатого или прокатного профиля в один или неск. ярусов по высоте. Bзамен распорной системы крепления в отд. случаях применяют предварительно напряжённые анкеры (грунтовые, буровые, инъекционные, цилиндрические и др.). Для ограждения стен котлованов взамен забивных металлич. свай и шпунта могут применяться бетонные буронабивные сваи или опущенные в заранее пробуренные скважины железобетонные сваи-стойки разл. поперечного сечения. Mежду железобетонными стойками устраивают ограждение из стеновых панелей или монолитного железобетона, к-poe включают в состав постоянной конструкции подземного сооружения.
Pаботы по стр-ву подземных сооружений котлованным способом ведут по поточной технологии: забивка свай, разработка грунта в котловане c помощью экскаватора, устройство затяжки, установка распорной или анкерной крепи, возведение конструкции и её гидроизоляция (или установка блоков цельносекционной обделки тоннелей), засыпка её грунтом и извлечение свай или шпунта. При стр-ве городских тоннелей мелкого заложения O. c. c. применяют подвижную металлич. крепь (механизир. комплекс co щитом открытого профиля), перемещающуюся c использованием гидравлич. домкратов путём отталкивания от опускаемой сзади щита секции цельнозамкнутой обделки тоннеля (см. Щит проходческий). Pаботы c применением подвижной крепи ведут в любых нескальных грунтах, за исключением плывунных и илистых, при глубине котлована до 10-12 м и площади его поперечного сечения до 100 м2.
Tраншейный способ работ («стена в грунте») используют чаще всего при расположении подземных сооружений в непосредств. близости от зданий или их фундаментов, a также в условиях интенсивного уличного движения. Принцип его заключается в разработке по контуру будущего сооружения траншей, в к-рых возводят конструкции стен, a затем ведут разработку грунтового ядра. Для разработки траншей шир. 0,5-0,8 м применяют бурофрезерные механизир. траншеекопатели (глуб. до 50 м), буровые агрегаты (глуб. до 60 м), спец. штанговые экскаваторы и траншейные драглайны (глуб. до 20 м), грейферы разл. типов, подвешенные на стрелах или телескопич. мачте к экскаватору (глуб. до 30 м). Для крепления траншей используют глинистый раствор (бентонитовую суспензию), плотность к-рого определяют из условия, чтобы давление раствора на стенки траншеи превышало активное давление грунта и воды. B закреплённую глинистым раствором траншею опускают арматурные каркасы и бетонируют конструкции стен, вытесняя глинистый раствор бетонной смесью. Tехнология укладки бетонной смеси такая же, как и при подводном бетонировании c применением трубы и c использованием вибробункера, башенного крана, ковша-бункера, укладчика c телескопич. стрелой. B ряде случаев применяют также сборные железобетонные панели, опуская их в заполненные глинистым раствором траншеи. При траншейном способе стены являются одновременно крепью и конструктивным элементом подземного сооружения.

При стр-ве одноярусных сооружений (тоннели) разработку грунта производят экскаватором в один приём после окончания возведения стен, при многоярусных сооружениях (гаражи и др.) грунтовое ядро разрабатывают последовательно сверху вниз. Oдновременно c разработкой грунта производят крепление траншейных стен в осн. анкерами или в каждом ярусе подземного сооружения возводят межъярусные перекрытия, выполняющие роль распорок между стенами.

 Способ «стена в грунте»

Сущность этого способа состоит в том, что в грунте сначала возводят из монолитного бетона (железобетона) или сборных железобетонных элементов конструкции ограждающих стен подземного сооружения, а затем под их защитой разрабатывают грунтовое ядро, устраивают днище и строят внутренние конструкции. Обычно ограждающие стены выполняют роль и фундамента (опоры) подземного сооружения.

Применяют два типа стен, возводимых способом «стена в грунте»: свайные — образуемые из сплошного ряда вертикальных буронабивных свай и траншейные — образуемые сплошной стеной из монолитного, бетона (железобетона) или сборных железобетонных панелей.

В зависимости от свойств грунта и его влажности применяют два вида возведения стен способом «стена в грунте» — мокрый и сухой. Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншеи от обрушения грунта в «процессе его разработки, а также при укладке бетонной смеси. Траншею в процессе ее разработки и возведения стен заполняют глинистым раствором, предотвращающим обрушение грунта. Это позволяет отказаться от выполнения таких работ, как забивка шпунта, водопонижение и замораживание.

При возведении стен в маловлажных устойчивых грунтах применяют сухой способ, при котором не требуется глинистый раствор При мокром способе существенное влияние на ведение и качество работ оказывает технологическая характеристика глинистого раствора —его способность кольматировать, т. е. отлагать на поверхности и в порах грунта принесенные частицы глины, образуя на ней практически водонепроницаемую пленку толщиной 2…5 мм. Такие свойства присущи бентонитовым глинам Кавказских место рождений.

Свайные стены возводят последовательным бурением и бетонированием свай. При этом работы ведут насухо в малоувлажненных устойчивых грунтах или с применением глинистого раствора в водонасыщенных неустойчивых грунтах.

Монолитные железобетонные стены при их возведении разбивают на захватки длиной 4…6 м, которые отделяют друг от друга железобетонными сваями или инвентарной перегородкой. Затем грунт извлекают из этой захватки траншеи под слоем глинистого раствора, устанавливают арматурные каркасы и укладывают бетонную смесь методом ВПТ по аналогии с сооружением буронабивных свай. При бетонировании соблюдают очередность: сначала бетонируют четные, а затем нечетные захватки траншей, которые стыкуют между собой.

Для разработки траншей под защитой глинистого раствора применяют землеройные машины общего назначения (грейферы, драглайны, обратные лопаты), буровые станки вращательного и ударного бурения и специальные ковшовые и фрезерные установки.

Для снижения трудоемкости работ, выполняемых на строительной площадке по устройству ограждающих конструкций подземных сооружений способом «стена в грунте», начали использовать сборные железобетонные панели. Панели устанавливают в открытую траншею, соединяют их между собой и заполняют пазухи (застенные пространства) и полости под подошвой панели в направлении снизу вверх методом ВПТ тампонажными растворами, имеющими хорошую подвижность.

Так как все работы по устройству подземных сооружений методом «стена в грунте» являются скрытыми и их качество можно установить только после выемки грунта из котлована, по контролю за выполнением каждого процесса уделяют большое внимание.

В проекте сооружения требования по контролю качества должны включать проверку характеристик глинистого раствора, траншеи и зачистки дна перед установкой армо-каркасов и укладкой бетонной смеси или установкой сборных панелей, правильности установки ограничителей между захватками, которые должны удерживать бетонную смесь от попадания в смежную захватку.

Опускной способ

На строительстве опускным способом (рис. 2) сооружений диаметром более 20 м используют одноковшовые экскаваторы, которыми внутри опускного колодца разрабатывают грунт и грузят его в бадьи вместимостью 1,5…2 м³. Бадьи поднимают на поверхность башенными или козловыми кранами и разгружают в отвал или в автотранспорт. Учитывая значительную массу экскаватора, его опускают в котлован в разобранном виде.

При работе во влажных грунтах для стоянки экскаватора в котловане создают земляные островки или устраивают деревянный настил.

Во избежание неравномерной осадки сооружения грунт по периметру ножевой части разрабатывают вручную, затем с помощью экскаватора грузят в бадьи и также поднимают краном на поверхность.

При незначительном притоке грунтовых вод и отсутствии вблизи сооружений, чувствительных к осадкам, разработку грунта ведут с водоотливом.

Если в котлован интенсивно поступает вода через днище, грунт можно разрабатывать гидромеханическим способом с помощью эжекторов и реже — эрлифтов с дополнительным подмывом.

При погружении сооружения в грунт необходимо следить за тем, чтобы его масса превышала силы бокового трения не менее чем на 25%. В ориентировочных расчетах удельную силу трения, принимают 10…30 кН/м² в зависимости от характера грунта.

Преодоление таких значительных сил трения, затрудняющих опускание, а иногда» делающих его невозможным, достигается различными способами (утяжеление нижней части колодцев или использование массы предусмотренных проектом наземных сооружений над колодцем; вибрация, подмыв, устранение шероховатости наружной поверхности колодца за счет покрытия ее специальными составами). Для уменьшения сил трения между грунтом и опускным колодцем используют также тиксотропную рубашку. В этом случае ножевую часть колодца изготовляют на 5…10 см шире толщины стены и в образовавшуюся полость между грунтом и наружной поверхностью сооружения нагнетают коллоидный (например, глинистый) раствор, образующий рубашку, снимающую силы трения по боковой поверхности колодца (рис.3). Силы трения остаются только в пределах поверхности ножа, которая составляет около 10…12% всей поверхности опускного колодца.

Метод погружения опускных колодцев в тиксотропной рубашке позволяет по сравнению с традиционным методом сооружения опускных колодцев снизить затраты труда почти на 35%, а стоимость работ — на 15…20%.

В процессе опускания колодца необходимо организовать постоянное геодезическое наблюдение за его вертикальностью и скоростью погружения. Когда в колодце обнаружено зависание в его верхней части, необходимо выбирать грунт у ножа отстающей стороны или размывать водой, подаваемой по трубам, установленным с внешней стороны стены.

После достижения ножом колодца проектной отметки бетонируют днище, изолирующее подземное помещение от грунтовых вод.

В колодцах, погружаемых с водоотливом, бетонную смесь укладывают на осушенное основание с принятием мер против омывания его фильтрующимися грунтовыми водами.

Когда грунт из колодца удаляют без водоотлива и его нижняя часть находится под слоем воды, бетонную смесь укладывают в плиту днища колодца методом подводного бетонирования. После достижения бетоном достаточной прочности воду из колодца откачивают, плиту покрывают водоизолирующей пленкой и пригружают ее слоем бетона.

Способ кессона применяют в сильнообводненных, крупнообломочных или скальных грунтах, когда нежелательны осадки расположенных вблизи сооружений или имеется опасность наплыва грунта в колодец. Последовательность производства кессонных работ заключается в том, что сначала сооружают кессонную камеру (рис. 4), на потолке которой монтируют шахтную трубу и шлюзовый аппарат. От компрессорной станции в камеру нагнетают сжатый воздух, вытесняющий из нее воду. Грунт в кессоне разрабатывают гидромеханическим способом или вручную. По мере погружения на потолочной части камеры возводят надкессонное строение.

Понятие мониторинга

Задача контроля за ходом строительства с целью предотвращения возникновения аварийных ситуаций, формируется уже на первых его этапах, начиная с разработки котлована и заканчивая сдачей построенного объекта и его дальнейшей эксплуатацией.

Целью мониторинга являлось осуществление долговременного периодического контроля нагрузок, воздействий, усилий, перемещений, деформаций конструкций, напряжений в их сечениях; установление соответствия фактического напряженно-деформированного состояния конструкций расчетным данным и рабочему проекту для оценки технического состояния объекта и упреждающего обнаружения критических и предаварийных состояний.

При проведении геотехнического мониторинга применяются методы, указанные в п.12.3 СП 22.13330 (визуально-инструментальные, геодезические, параметрические, виброметрические, геофизические), а также гидрогеологический и температурный методы.

Многообразие решаемых при мониторинге вопросов позволяет выделить три основных направления его проведения:

o геотехнический мониторинг — наблюдение за состоянием грунта в районе площадки строительства, включая геодезические измерения, наблюдения за режимом грунтовых вод, наблюдение за откосами котлована, контроль соответствия геологических и проектных данных реальному состоянию дел на площадке строительства, контроль технического состояния зданий и сооружения, попадающих в зону влияния нового строительства;

o строительный мониторинг — непрерывный контроль в реальном времени изменений состояния инженерных (несущих) конструкций строящихся объектов на этапе строительства с целью предотвращения самой возможности возникновения аварийных ситуаций;

o мониторинг после окончания строительства — наблюдение за техническим состоянием здания в процессе его эксплуатации с целью своевременного предотвращения выхода из строя элементов его конструкций, защиты работающих в здании людей и разработки мероприятий по ликвидации последствий аварийных ситуаций.

Проведение инструментальных наблюдений во время строительства и эксплуатации позволяет своевременно выявлять и контролировать такие нежелательные процессы, как:

— пространственные перемещения элементов сооружения (наклоны, кручение);

— относительные смещения элементов конструкции друг относительно друга, возникновение трещин;
— относительные деформации (сжатия, растяжения) конструкций и возникающие при этом в них напряжения (нагрузки);
— избыточное давление грунта на конструкции фундаментов, устоев, подпорных стенок;
— формирование полостей и развитие оползневых процессов в окружающем здание грунте.

Мониторинг проводится в строгом соответствии с нормативными документами и программой (проектом), которая разрабатывается до начала строительных работ совместно с проектировщиками и при непосредственном участии организации, осуществляющей научно-техническое сопровождение строительства (НТСС).

Для проведения мониторинга применяется оборудование различного типа и назначения, включающее в себя датчики и коммуникационную аппаратуру:

o ДАТЧИКИ ДЕФОРМАЦИИ (ТЕНЗОМЕТРЫ) используются для определения напряжений, возникающих в металлических и бетонных элементах конструкций (в том числе в сваях). Монтируются на поверхности или внутри элементов конструкций на арматурном каркасе до укладки бетона. Тензометры компактны, легки, герметичны и работоспособны в диапазоне температур от -50 до 105 градусов. В зависимости от решаемых задач монтаж тензометров может производиться, как с использование электросварки, так и без нее.

o ДАТЧИКИ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ регистрируют взаимные прямолинейные перемещения сопряженных элементов конструкций. Датчики предназначены для мониторинга температурных швов, контроля раскрытия трещин. Регистрируются перемещения до 100 мм с точностью до 0,0125 мм.

o ДАТЧИКИ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (ИНКЛИНОМЕТРЫ) регистрируют угловые перемещения в горизонтальной и (или) вертикальной плоскостях до 30 градусов с точностью 0,01 градус. Монтируются на поверхностях опор, подпорных стенах, рампах, кровлях и т.д.

o СКВАЖИННЫЕ ИНКЛИНОМЕТРЫ предназначены для наблюдений за наклоном и смещением откосов котлована и подпорных стен, контроля оползневых процессов. Измерения проводятся в специально оборудованных скважинах.

o ПЬЕЗОМЕТРЫ предназначены для контроля за режимом грунтовых вод, измерения порового давления пластовой воды. Стационарно монтируются в специальных скважинах на заданной проектной глубине.

o ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ служат для определения давления на грунт под фундаментной плитой.

o ДАТЧИКИ АКСЕЛЕРОМЕТРЫ предназначены для контроля за колебаниями конструкций зданий и сооружений, регистрации ускорений, приобретаемых этими конструкциями (элементами конструкций) под воздействием природных и техногенных факторов.

o СЕЙСМОГРАФ (ГЕОФОН) датчик, который позволяет оценить влияние и измерить уровень возникающих в конструкциях здания вибраций, создаваемых, как ударными воздействиями, так и образующимся в результате работы в непосредственной близости от здания тяжелой строительной техники. В комплект применяемого для этих целей оборудования, как правило, входит высокочувствительный микрофон, позволяющий измерить уровень шума.

Обратный анализ — определение поздних сроков завершения операций? (ХЗ чё такое)

Скад, Лира, Мономах, MicroFe 2006 (ТЕХСОФТ)
Практически любая программа для расчёта и проектирования зданий.

SCAD Office включает следующие программы:

· SCAD — вычислительный комплекс для прочностного анализа конструкций методом конечных элементов

· КРИСТАЛЛ — расчет элементов стальных конструкций

· АРБАТ — подбор арматуры и экспертиза элементов железобетонных конструкций

· КАМИН — расчет каменных и армокаменных конструкций

· ДЕКОР — расчет деревянных конструкций

· ЗАПРОС — расчет элементов оснований и фундаментов

· ОТКОС — анализ устойчивости откосов и склонов

· ВЕСТ — расчет нагрузок по СНиП «Нагрузки и воздействия» и ДБН

· МОНОЛИТ — проектирование монолитных ребристых перекрытий

· КОМЕТА-2 — расчет и проектирование узлов стальных конструкций

· КРОСС — расчет коэффициентов постели зданий и сооружений на упругом основании

· КОНСТРУКТОР СЕЧЕНИЙ — формирование и расчет геометрических характеристик сечений из проката

· КОНСУЛ — построение произвольных сечений и расчет их геометрических характеристик на основе теории сплошных стержней

· ТОНУС — построение произвольных сечений и расчет их геометрических характеристик на основе теории тонкостенных стержней

· СЕЗАМ — поиск эквивалентных сечений

ПК ЛИРА — многофункциональный программный комплекс для проектирования и расчета строительных конструкций различного назначения. Реализованный метод расчета — метод конечных элементов (МКЭ). Выполняется расчет на статические (силовые и деформационные) и динамические воздействия. Производится подбор или проверка сечений стальных конструкций и(или) армирование сечений железобетонных конструкций. Специализированные системы, позволяют моделировать работу массивов грунта, рассчитывать мостовые сооружения, моделировать работу сооружения в процессе монтажа, исследовать поведение конструкции под динамическими воздействиями во времени и многое другое.

МОНОМАХ

ПК МОНОМАХ представляет собой универсальный программный комплекс, позволяющий решать большой класс задач расчета и проектирования железобетонных, каменных и армокаменных конструкций.

Есть возможность расчета сооружений совместно с грунтовым основанием на базе создаваемой 3D-модели грунтового массива по имеющимся инженерно-геологическим данным. ПК МОНОМАХ предоставляет пользователю возможность задания фундаментов как на естественном, так и на свайном основании, причем с различными вариантами описания жесткостных характеристик свай.

В состав ПК МОНОМАХ входят следующие программы: КОМПОНОВКА, БАЛКА, КОЛОННА, ФУНДАМЕНТ, ПОДПОРНАЯ СТЕНА, ПЛИТА, РАЗРЕЗ (СТЕНА), КИРПИЧ и ГРУНТ. Данные программы связаны информативно, но в то же время могут работать в автономном режиме. Рассмотрим основные возможности этих программ.

Программа ФУНДАМЕНТ позволяет спроектировать монолитный столбчатый фундамент под колонны и короткие участки стен для заданных инженерно-геологических условий. Программа выполняет расчет основания и фундамента, определяет необходимую площадь сечения арматуры и производит конструирование фундамента. Впрограмме учитывается просадочность грунтов. Есть возможность импорта в программу данных по арматурным выпускам. Выполняется чертеж спроектированного фундамента.

Программа ПОДПОРНАЯ СТЕНА проектирует монолитную уголковую подпорную стену и выполняет проверку массивной подпорной стены для заданных инженерно-геологических условий. Схема формируется в автономном режиме. Программа выполняет расчет устойчивости основания, расчет и конструирование подпорной стены. Выполняется чертеж, и выводится расход материалов на погонный метр спроектированной подпорной стены.

В программе ПЛИТА проектируются монолитная железобетонная плита перекрытия и фундаментная плита. Фундаментная плита рассматривается на естественном основании или на свайном поле произвольного очертания. Учитывается переменная толщина плиты и наличие отверстий. Сведения о грунтовом основании задаются или импортируются из программы ГРУНТ. После статического расчета программа выполняет построение полей перемещений и усилий, определяет расчетную площадь арматуры.

Программа ГРУНТ формирует пространственную модель грунтового основания по заданным инженерно-геологическим условиям. Для описания задается база характеристик слоев грунта, указывается расположение и отметки устья скважин, слои грунта, составляющие ту или иную скважину. Для произвольных штампов нагрузок от проектируемых или существующих зданий определяется поле осадок; по нескольким методикам выполняется расчет и определение жесткости упругого основания на сжатие и на сдвиг (так называемых коэффициентов постели), а для свайного основания — характеристик каждой сваи (несущая способность и осадки).

Потребность укрепления котлованов шпунтовыми ограждениями обуславливается требованиями техники безопасности и нормативами СНиП, согласно положениям которых укреплению шпунтовыми стенками подлежат следующие виды котлованов:

· все котлованы глубиной более 1 м. в песчаной почве;

· котлованы глубиной от 1.25 м в супесях;

· котлованы глубиной от 1.5 м в глинистом грунте и суглинке;

· котлованы глубиной от 2 м. в грунтах высокой плотности.

Функциональное назначение шпунтового ограждения — защита стенок котлована от обрушения, которое может произойти при проведении на строительной площадке работ по забивке свай (на свайных фундаментах стоит свыше 80% многоэтажных зданий).

Технология шпунтового ограждения также может рассматриваться в качестве альтернативы водопонижающим работам. Используемый для монтажа ограждения шпунт имеет пазовые замки, посредством которых отдельные шпунтины соединяются в герметичную, не пропускающую воду стенку, что сводит к минимуму риск затопления котлована грунтовыми водами.

В современной строительной практике для ограждения котлованов применяется два вида шпунтового металлопроката — шпунт Ларсена и трубопшунт. Деревянный и железобетонный шпунт практически не используется ввиду финансовой нецелесообразности.

Шпунт Ларсена представляет собой корытообразный профиль, длина которого может доходить до 35 метров, а ширина до 80 см. Существует несколько модификаций шпунта Ларсена, отличающихся в плане габаритных характеристик:

· шпунт Л4; шпунт Л5; шпунт Л5-УМ; шпунт Ларсена «Омега»;шпунт Л5.

Чаще всего используется шпунт Л5, изготовленный из сталей марок СТ3КП либо 16 ХГ. Ширина профиля Л5 составляет 42 см, вес 1 п.м. — 100 кг, вес 1 м² — 217 кг. Нормативная прочность шпунтового ограждения из профиля Л5 составляет 800 кНм/м.

Ограждения из шпунтовых труб применяются в условиях нестабильных, склонных к горизонтальным сдвигам грунтов, в которых стенки из корытообразного профиля не имеют требуемой устойчивости. За счет большего сечения труб, которое дает увеличенную площадь защемления шпунта грунтовыми массами, момент сопротивления и прочность стенки из труб значительно выше.

Диаметр шпунтовых труб варьируется в пределах 530-1420 мм. Трубы, используемые для ограждения котлованов, имеют унифицированную в соответствии с нормативами СНиП маркировку типа Т1420×12, в которой:

· Т — трубчатый шпунт; 1420 — диаметр (мм);2 — толщина стенки (мм).

Как и шпунт Ларсена, трубошпунт имеет пазовые замки, расположенные на боковых контурах труб, посредством которых конструкции соединяются в сплошную стенку. При монтаже ограждений дополнительно используются стальные поворотные элементы, посредством которых стенке придается требуемая пространственная конфигурация.

Широкое распространение в строительной практике стального шпунта обуславливается возможностью его повторного использования, которому не подлежат железобетонные и деревянные конструкции. Строительная организация получает возможность сделать временное шпунтовое ограждение и по завершению фундаментных работ демонтировать шпунт и реализовать его на вторичном рынке, возместив тем самым часть финансовых затрат. Согласно нормам СНиП, оборачиваемость шпунтовых труб и шпунта Ларсена может доходить до 20 циклов.

Расчет шпунтовых ограждений выполняется профильными специалистами в соответствии с требованиями СНиП № 2.09.03 «Проектирование подпорных стен». Целью расчетов ограждения является:

· определения требуемого типоразмера шпунта;

· определение глубины погружения шпунта исходя из соответствия расчетной устойчивости и сопротивлению стенки нормативным данным;

· проектирование дополнительных мер по укреплению шпунтовой стенки.

ФОРМУЛЫ РАСЧЕТА ПО ШПУНТАМ

Длярасчета устойчивости стены на опрокидывание

,

в которой Mz и Mu — соответствующие расчетные моменты удерживающих и опрокидывающихся нагрузок, m – коэффициент для вязких грунтов, Yn — коэффициент надежности.

,

где Мр – расчетный момент в сечении шпунтовой стены, Wcm – момент сопротивления шпунтовой стенки (берется из справочников для данного типа шпунта), Rу – расчетные параметры сопротивления материала обвязки, m – коэффициент условий работы.

Глубина погружения определяется по формуле: T = t0 , в свою очередь высчитывается по формуле: , где:

· En — нормативная эпюра давления на стенку;

· qt0 — максимальный момент давления почвы на ограждение;

· p, a — коэффициенты пассивного и активного воздействия почвы на шпунт.

Анкерные шпунтовые ограждения классицируются исходя из жескости конструкции на свободно опирающиеся и заделанные в грунт стенки. Схема работы свободно опирающихся ограждений приведена на изображении:

Рис: а) фактическая схема нагрузок на шпунтовое ограждение; б) расчетная эпюра давления почвы на укрепленную анкерами стенку.

В заделанных в грунт ограждениях основная нагрузка от давления грунта приходится на центральную часть конструкции, что можно увидеть на следующей схеме

Рис: а) фактическая схема нагрузок на стеку; б) расчетная эпюра давления почвы.

Конкретный способ крепления шпунтового ограждения анкерами определяется исходя из глубины разрабатываемого котлована: в выемках до 3-ех метров включительно дополнительная фиксация может не использоваться, в котлованах до 8 метров применяется одноанкеркое крепления, в более глубоких выемках применяется несколько ярусов анкеров.

Совет эксперта! Наибольший эффект дает крепление стенки анкерами, размещенными на 0.4 Н ниже верхнего контура ограждения. При таком способе фиксации за счет увеличения натяжения анкерной сваи значительно уменьшается действующий на стенку сгибающий момент.

Виды шпунтовых сооружений

В зависимости от условий работы, их назначений, размеров котлована и свойств грунта используют различные схемы шпунтовых рядов. Сооружают их из деревянных, металлических и железобетонных свай. Каждый из видов шпунтового ограждения имеет свои плюсы и минусы.

Шпунты из дерева делают либо составными, сбитыми гвоздями из досок, либо изготовляют из брусков, используя соединение паз-гребень. Деревянные шпунтовые ограждения можно эксплуатировать лишь однократно, так как извлечь их из грунта без повреждений невозможно. Такое однократное использование удорожает строительство. Поэтому наиболее эффективно использование металлических шпунтов.

Металлические шпунты выпускают различных профилей из углеродистой стали – двутавров, труб. Обычно шпунтовое ограждение выполняется из труб диаметром от 219 до 530 мм. Тип шпунта зависит от глубины котлована, чем он глубже, тем больше подбирается момент инерции сечения. Металлические шпунты можно использовать неоднократно, проверяя после извлечения из грунта на соответствие эксплуатационных норм. После устранения дефектов сваи готовы к дальнейшей эксплуатации.

Железобетонные сваи погружают в грунт при помощи молота с большой энергией удара. При погружении вокруг шпунта грунт уплотняется, что является препятствием для погружения соседних свай. Так как железобетонные шпунты надо погружать вплотную друг к другу, процесс отличается повышенной трудоемкостью. Поэтому применяют их только в тех случаях, когда ограждение делают постоянным, используя железобетонные изделия в качестве составной части фундамента. Чаще всего такие ограждения используются при проведении работ по укреплению берегов или возведении мостов.

Влияние градостроительных, инженерно-геологических и гидрогеологических условий на объёмно-планировочные и компоновочные решения подземных сооружений.

СП 248.1325800.2022 Сооружения подземные. Правила проектирования – более полную информацию читай тут!

6.1 Проектирование подземных сооружений следует осуществлять на основании технического задания на проектирование. Разработку геотехнических и конструктивных разделов проекта осуществляют на основании следующей исходной документации:
— отчеты об инженерных изысканиях (инженерно-геодезических, инженерно-геологических, инженерно-геотехнических, инженерно-экологических);
— инженерная цифровая модель местности с отображением подземных и надземных сооружений и коммуникаций;
— отчеты о техническом обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений окружающей застройки в зоне влияния строительства;
— проекты строящихся зданий и сооружений в зоне влияния строительства;
— результаты стационарных наблюдений и мониторинга (при строительстве на территориях с проявлениями опасных геологических и инженерно-геологических процессов);
— технические условия, разработанные всеми уполномоченными заинтересованными организациями.
6.2 Исходные данные для разработки проектов должны быть актуальными на момент выполнения проектирования. Необходимость актуализации исходных данных следует проверять до начала проектирования.
Результаты инженерных изысканий и ИЦММ допускается применять без актуализации при сроке давности их выполнения, не превышающем трех лет. Для подземных сооружений мелкого заложения рекомендуется применять цифровую модель ситуации, являющуюся составной частью ИЦММ, без ее актуализации, сроком давности не более одного года.
Результаты технического обследования зданий и сооружений допускается применять при сроке давности выполнения обследования, не превышающем трех лет для сооружений с категорией технического состояния I (нормальное или нормативное) или II (удовлетворительное или работоспособное) и не превышающем двух лет для сооружений категории III (неудовлетворительное или ограниченно-работоспособное) или IV (предаварийное или аварийное). Для актуализации ранее выполненных результатов обследований следует повторно определять категорию технического состояния сооружений.

6.3 Инженерные изыскания для проектирования подземных сооружений следует проводить в соответствии с СП 47.13330, ГОСТ 30416, ГОСТ 30672. Они должны удовлетворять требованиям настоящего свода правил.

Наименование грунтов и их классификационные характеристики, приводимые в отчетах об инженерно-геологических и инженерно-геотехнических изысканиях, следует принимать по ГОСТ 25100.
Техническое задание и программу инженерно-геологических и инженерно-геотехнических изысканий следует составлять с учетом СП 22.13330, СП 23.13330, СП 24.13330, СП 91.13330, СП 102.13330, СП 120.13330, СП 122.13330.
6.4 Инженерные изыскания следует планировать с учетом требований строительства и эксплуатации проектируемого подземного сооружения. Объем инженерных изысканий допускается пересматривать по мере поступления новой информации в процессе проведения изысканий.
6.5 До начала выполнения изысканий следует изучить историю применения площадки проектируемого строительства и прилегающей территории, выявить возможные формы техногенного воздействия на геологическую среду: погребенный рельеф, техногенные включения, области загрязнения, эксплуатируемые и заброшенные подземные сооружения и коммуникации и пр.
6.6 Программу инженерных изысканий следует планировать на основании технического задания, в соответствии с которым она разрабатывается.
При составлении программы и проведении изысканий необходимо учитывать геотехническую категорию объекта строительства, в зависимости от которой следует назначать объемы и методы исследований.
6.7 При планировании инженерно-геологических и инженерно-геотехнических изысканий следует учитывать в ряде случаев необходимость выполнения изысканий вне границ площадки строительства в соответствии с СП 22.13330.
6.8 К составлению технического задания и согласованию программы инженерно-геологических и инженерно-геотехнических изысканий для проектирования подземных сооружений 2-й геотехнической категории рекомендуется, а 3-й геотехнической категории — следует привлекать специалистов, ответственных за геотехнические разделы проекта.
Примечание — Выбор методов полевых и лабораторных методов исследования свойств грунтов должен во многом определяться применяемыми геотехническими моделями и методами расчета и в силу этого оставаться в компетенции проектировщика.
6.9 Для проектирования объектов 1-й геотехнической категории характеристики грунтов допустимо назначать на основании материалов изысканий прошлых лет, по таблицам СП 22.13330, результатам зондирования, а также в соответствии с имеющимся сопоставимым опытом.
6.10 Для проектирования сооружений 2-й геотехнической категории характеристики грунтов следует устанавливать на основании непосредственных испытаний грунтов в полевых и лабораторных условиях.
6.11 Для проектирования сооружений 3-й геотехнической категории дополнительно к требованиям 6.10 должны быть определены состав и свойства специфических грунтов, проведены все необходимые исследования, связанные с развитием опасных геологических и инженерно-геологических процессов. Должны быть выполнены опытно-фильтрационные работы, стационарные наблюдения и другие специальные работы и исследования в соответствии с техническим заданием и программой изысканий.
Для подземных сооружений в зависимости от их особенностей при полевых и лабораторных исследованиях физико-механических свойств грунтов и скальных массивов по специальному заданию целесообразно определять дополнительные специфические характеристики, необходимые для расчетов оснований сооружений и их конструкций, и комплексно применять геофизические и другие методы.
6.12 Для определения и выбора расчетных значений механических характеристик свойств грунтов для сооружений 2-й и 3-й геотехнических категорий при изысканиях следует предусматривать сочетание полевых и лабораторных методов определения, а также различных лабораторных методов.
Статистическую обработку результатов определений следует выполнять в соответствии с ГОСТ 20522 раздельно для каждого метода испытаний. В отчете об изысканиях должно быть обязательно указано, каким способом получены те или иные значения.
Примечание — Следует учитывать, что различные методы испытаний позволяют получить различные значения механических характеристик грунта в зависимости от вида напряженно-деформированного состояния и уровня напряжений. В связи с этим окончательный выбор значений характеристик грунта должен осуществлять проектировщик в зависимости от применяемых моделей и методов расчета.
6.13 При наличии сопоставимого опыта изысканий для сооружений 1-й и 2-й геотехнических категорий допускается применять региональные рекомендации и таблицы характеристик грунтов, типичных для данного региона.
6.14 В процессе изысканий для глинистых грунтов должны быть получены значения прочностных характеристик, соответствующих как дренированному, так и недренированному характеру их разрушения, если иное не указано в техническом задании.
6.15 Для трещиноватых скальных и полускальных грунтов в процессе изысканий должны быть получены количественные и качественные характеристики физико-механических свойств, характеризующие как основной материал грунта массива (образец), так и массив в целом. Определяемые характеристики следует устанавливать в программе изысканий в соответствии с СП 47.13330, ГОСТ 25100, СП 22.13330, СП 23.13330, СП 120.13330.
Примечание — При оценке качества и свойств скальных и полускальных грунтов необходимо проводить различие между поведением грунта при испытаниях ненарушенных образцов и поведением значительно больших по размерам скальных массивов, которые включают в себя структурные разрывы сплошности, напластования, трещины, зоны сдвигов и пустоты выщелачивания и в силу этого могут характеризоваться значительно более низкими интегральными механическими свойствами.
6.16 При определении свойств грунтов следует учитывать их чувствительность по отношению к различным факторам: изменениям климатических условий или напряженного состояния, замачиванию, химическим воздействиям и пр.

Методы улучшения характеристик грунтов основания­­

Согласно статистике, основная причина возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации зданий и сооружений — это нарушение работы оснований и фундаментов. Обычно это связано с отсутствием достоверной информации о геологических условиях и характеристиках грунтов площадки размещения объекта, принятием неправильных решений на стадии проектирования и не качественным выполнением строительных работ.

Характерными признаками несоответствия конструкций основания и фундаментов здания требуемым параметрам являются трещины в наружных стенах, цоколе, перекосы дверных и оконных проемов, неравномерная осадка и другие. Своевременно выполненные работы по выявлению повреждений в конструкциях и усилению дефектных элементов, в том числе — грунтов основания, являются условием надежной и безаварийной эксплуатации зданий.

Причины возникновения необходимости в улучшении качества оснований

Усиление грунтов основания может выполняться как для восстановления эксплуатационных характеристик существующих сооружений, так и при строительстве новых. В первом случае точные причины нарушения работы строительных конструкций определяются в процессе выполнения технического обследования. Наиболее распространенными среди них являются следующие:

· ухудшение геологических условий площадки с течением времени;

· увеличение нагрузок, передаваемых зданием на фундамент, при выполнении реконструкции, надстройки этажей, установке дополнительного оборудования;

· появление ранее не учтенных нагрузок от возведения нового здания рядом с существующим;

· проявление просадочных свойств грунта основания при его замачивании грунтовыми и поверхностными водами природного и техногенного происхождения;

· вымывание и выпирание грунта основания при разработке рядом с существующим фундаментом котлована под новое здание;

· динамические и вибрационные нагрузки, возникающие при выполнении строительно-монтажных работ рядом с существующим зданием;

· промерзание грунта в зимний период;

· неравномерная осадка фундаментных конструкций;

· деформация фундаментов с появлением трещин, сколов, нарушением защитного слоя бетона, оголением и коррозией арматуры.

Оценка состояния оснований и фундаментов

Комплексное обследование и оценка технического состояния конструкций здания (в том числе, оснований и фундаментов) выполняется для выявления нарушений в их работе, обоснования причин и определения возможных последствий деформаций. По результатам оценки производится выбор наиболее надежных и экономичных компенсирующих мероприятий, исключающих дальнейшее развитие деформаций. Работы включают в себя несколько этапов.

Вначале производится изучение и анализ имеющейся изыскательской и проектной документации, данных предыдущих обследований (если таковые были). Затем выполняется визуальный осмотр наземной части здания для определения характера деформаций (фасады, несущие стены, колонны). Во внимание принимается окружающая обстановка: наличие рядом с обследуемыми конструкциями других сооружений, котлованов, автомобильных и железных дорог.

В подземной части здания обследованию подлежат непосредственно конструкции фундаментов и несущее основание. Для осмотра фундаментов и инструментального анализа материалов в контрольных точках по периметру здания отрываются шурфы. Глубина шурфа принимается на 0,5 м ниже подошвы фундамента. В результате осмотра и инструментальных замеров определяются геометрические параметры фундамента, качество материалов, состояние гидроизоляционной защиты, наличие повреждений.

Обследование грунта выполняется методом бурения скважин с отбором и анализом образцов. Определяются остаточные физико-механические свойства основания. По итогам выполненных работ производятся поверочные расчеты с определением реальной несущей способности грунтов и фундаментных конструкций, выдается заключение о ее достаточности.

В отличие от усиления различных конструктивных элементов здания (таких как стены, колонны, фундаменты), типовые решения по улучшению характеристик грунтов основания отсутствуют. Закрепление производится по индивидуально разработанному проекту с применением принципов конкретного метода. К основным методам усиления грунтов относятся: физико-химические, механические (уплотнение) и конструктивные.

Физико-химические методы

Наиболее современными и высокоэффективными считаются физико-химические методы усиления грунтов. Среди них выделяют следующие.

Силикатизация — инъецирование грунтов основания растворами жидкого стекла. Раствор подается под давлением до 0,6 МПа в предварительно пробуренные скважины через перфорированные трубы. Метод используется для повышения прочности песков различной крупности, насыпных грунтов. В процессе силикатизации вокруг каждой скважины создается столб упрочненного основания диаметром до 2 м.

Цементация применяется для закрепления грунтов просадочного типа, водопроницаемых, трещиноватых скальных пород, лессов, крупного песка. Инъецирование грунтов производится водоцементным раствором (иногда с добавлением песка) под давлением до 10 МПа. В результате цементации раствор заполняет поры грунта, образуя новое, высокопрочное основание.

Смолизация предполагает инъецирование в грунты основания синтетических смол с отвердителями. Метод используется для усиления пылеватых, мелких песков, супесей и суглинков. Применяются вертикальный, горизонтальный и наклонный способы установки инъекторов.

Глинизация, или нагнетание глинистой суспензии, производится с целью снижения фильтрующих свойств песчаного основания. В результате проникновения глинистых частиц в поры грунта происходит его заиливание и тампонаж с созданием водоупорной зоны. Метод используется при небольшой скорости течения грунтовых вод, так как частицы глины могут выноситься потоком.

Битумизация также является способом снижения фильтрационных свойств грунта и применяется при высоких скоростях движения грунтовых вод. Существуют методы горячей и холодной битумизации. В первом случае в предварительно пробуренные скважины подается расплавленный битум, а во втором — битумная эмульсия. В обоих случаях результатом является создание водонепроницаемой зоны вокруг инъектора.

Термический способ используется для усиления грунтов, обладающих просадочными свойствами. Суть метода состоит в сжигании топлива в предварительно пробуренной скважине. Для возможности горения топлива на глубине в скважину подается воздух. Устранение просадочных свойств грунта происходит под воздействием температуры от 400 до 800 градусов Цельсия. Каждая скважина позволяет произвести закрепление массива грунта диаметром до 2,5 м.

Усиление грунтов основания конструктивными элементами

Основными конструктивными методами усиления являются следующие:

грунтовые подушки. Метод заключается в замене слабонесущего грунта, расположенного под фундаментом на малосжимаемый. В качестве последнего используют песок, щебень, некоторые виды шлаков. При укладке грунт подвергается уплотнению во избежание его последующей осадки;

· шпунтовые ограждения. Метод используется для предотвращения выпирания слабонесущего основания из-под фундамента. В этом случае по периметру фундамента на минимальном от него расстоянии монтируется ограждение из свайных конструкций. Сваи забиваются в слой плотного грунта, проходя насквозь через слабонесущий.

· армирование. Способ позволяет повысить прочностные характеристики грунта и устранить просадочность. Армирование подразумевает внедрение в грунт дополнительных высокопрочных элементов, которые при совместной с ним работе обеспечат требуемые характеристики основания. В качестве армирующих элементов используются бетон, железобетон, грунтоцемент, цементно-песчаный раствор и другие.

· противофильтрационные завесы. Метод применяется для предотвращения фильтрации подземных вод через грунт основания. Мероприятие осуществляется путем заливки тиксотропной суспензии в предварительно подготовленные скважины. Суспензия готовится на основе бетонитовой глины, которая способна поглощать воду в больших количествах, а после загустевания создавать водонепроницаемый экран.

Механические способы

Механические способы усиления грунтовых оснований представляют собой различные варианты их уплотнения. Различают два основных способа уплотнения: поверхностное и глубинное.

Поверхностное уплотнение производится при помощи трамбовок, катков, грузоуплотняющих машин, вибраторов. Данный способ, как правило используется при необходимости выполнить уплотнение на глубину до 1,5-2 м. Однако, применение тяжелых трамбовок и трамбующих машин позволяет уплотнять основание глубиной до 10 м. Существуют также методы вытрамбовывания котлована под фундамент трамбовками, имеющими форму самого фундамента.

Глубинное уплотнение грунтов осуществляется такими способами:

· устройство грунтовых и песчаных свай в насыпных грунтах, лессах, обладающих просадочными свойствами. Метод предполагает забивку в основание трубы, в процессе чего происходит уплотнение окружающего грунта. После забивки труба заполняется песком с послойным уплотнением. По мере засыпки песка труба постепенно извлекается из грунта. Сваи располагаются в шахматном порядке так, чтобы усиленные зоны грунта перекрывали друг друга;

· виброуплотнение с использованием специального оборудования — вибраторов, вибробулавы. Метод используется для усиления песчаных водонасыщенных грунтов и заключается в погружении вибрационного снаряда в толщу грунта;

· предварительное замачивание позволяет устранить просадочность грунта основания. Метод, как правило, используется при новом строительстве на достаточном удалении от существующих зданий и сооружений, так как существует опасность замочить их основания.

Еще одним способом механического уплотнения является предварительное обжатие грунтов. Обжатие производится путем нагружения насыщенного водой слабого основания временной насыпью, в результате чего вода выдавливается из пор грунта с последующим его уплотнением. При этом давление, создаваемое насыпью должно превышать давление от проектируемой конструкции. Обжатие можно произвести и путем понижения уровня грунтовых вод с откачкой их через скважины или при помощи организации дренажа.

Выводы

Усиление грунтов основания выполняется в следующих случаях:

· при необходимости восстановления корректной работы несущих элементов существующего здания;

· при новом строительстве на площадке с плохими инженерно-геологическими условиями.

В первом случае работы, как правило выполняются в комплексе с усилением и ремонтом фундаментов и имеют ограничения в выборе методов (во избежание воздействия на рядом расположенные здания). При усилении грунтов на новой площадке выбор метода определяется только техническим и экономическим обоснованием.

Усиление грунтов позволяет использовать для нового строительства земельные участки, имеющие заведомо низкие инженерно-геологические показатели, а также территории, не подходящие для ведения сельского хозяйства (болота, насыпные грунты и прочие) и других видов деятельности. Современные высокотехнологичные способы повышения несущей способности оснований позволяют более рационально подходить к использованию застройщиком трудовых, территориальных и экономических ресурсов.

Если при проектировании не удается устранить неравномерные деформации, то их возможное возникновение может быть значительно снижено введением специальных конструктивных мероприятий:

1. Строительный подъем сооружения. При больших ожидаемых осадках сооружения его фундаменты устраивают выше на расчетную величину осадки (рис.Ф.10.25,а).

2. Увеличение гибкости сооружения. Если здание протяженное в плане или сложное по конфигурации, то, разрезав его на отдельные прямоугольные секции при помощи осадочных швов, можно Рис.Ф.10.25. Мероприятия, уменьшающие неравномерность осадок: а — устройство строительного подъема; б,в,г — введение осадочных швов; д — конструкция осадочного шва; е — перекрытия-подвески в каркасном здании: 1 — деформационный шов; 2 — участок здания первого года возведения; 3 — участок здания второго года возведения; 4 — упругая прокладка; 5 — перекрытия-подвески. Размещение поясов армирования: ж — по высоте стены; з — деталь железобетонного пояса; и — деталь армированного шва; к — армирование сборного фундамента: 1 — пояса в стене; 2 — пояса в фундаментедобиться почти равномерной осадки отдельных секций здания (рис.Ф.10.25,б,в,г).

Осадочные швы разрезают здание по высоте снизу доверху, в том числе и при необходимости они разрезают фундаменты. В кирпичных стенах осадочные швы заполняются легко сжимаемым материалом. Ширина шва определяется расчетом в зависимости от ожидаемого крена соседних фундаментов.

В зданиях каркасного типа осадочный шов устраивают с помощью шарнирных «подвесок» (рис.Ф.10.25,е), которые допускают вертикальное и горизонтальное смещения одного отсека относительно другого. Таким образом, роль осадочного шва выполняет целый пролет здания.

В местах устройства осадочных швов обычно делаются парные стены или колонны.

Расстояние между осадочными швами назначается по расчету конструкции на изгиб и ориентировочно принимается равным для жилых, гражданских и промышленных многоэтажных зданий 20-40 м, а для промышленных одноэтажных зданий — 40-80 м.

3. Повышение прочности и пространственной жесткости зданий и сооружений. При возникновении неравномерных осадок в надземных конструкциях возникают дополнительные усилия растяжения, что приводит к образованию трещин не только в кирпичных стенах, но и в железобетонных элементах.

С целью увеличения прочности стен к растягивающим усилиям и общей жесткости зданий устраивают железобетонные пояса и армированные швы (рис.Ф.10.25,ж-к). В кирпичных стенах пояса армирования устраивают по верху фундаментных подушек, а также верхнему обрезу фундаментов и в уровне перекрытий. Над оконными и дверными проемами вводятся армированные швы из арматуры диаметром 8-10 мм. Пояса должны быть непрерывными по всем несущим стенам в пределах здания илисекции, отрезанной осадочными швами. Пояса армируются изгибаемой в нижней и верхней зонах арматурой диаметром 16-18 мм. Толщина пояса назначается конструктивно 200-300 мм.

4. Применение фундаментов, выравнивающих неравномерные осадки основания. Если расчетная разность осадок соседних фундаментов оказывается недопустимой и введение поясов армирования не увеличивает прочности здания, то в качестве фундаментов применяются сплошные железобетонные плиты или фундаменты из перекрестных лент. Эти фундаментыперераспределяют контактные давления на грунт основания и, вследствие большой жесткости, «гасят» растягивающие усилия в своей конструкции. В некоторых случаях даже при равномерной осадке вследствие прогиба железобетонной плиты в кирпичных стенах возникают растягивающие усилия. В этом случае в несущих стенах также устраиваются пояса армирования.

Примыкание сооружений к существующим зданиям. Причины развития дополнительных осадок здания при возведении возле них зданий и сооружений. Проектирование вблизи существующих зданий.

Уплотнение городской и промышленной застройки, строительство новых зданий около существующих, особенно в пределах территорий со слабыми грунтами, является сложной проблемой фундаментостроения, поскольку конструкции старых домов в результате строительной деятельности на соседних с ними участках всегда получают повреждения, имеющие иногда аварийные последствия.

Причины развития дополнительных осадок зданий при возведении возле них зданий и сооружений

При уплотнении городской и промышленной застройки существующие здания получают осадку, которую принято называть «дополнительной». Эта осадка (в отличие от «собственной» осадки) возникает в результате трех главных причин:

1) строительно-технологических воздействий на грунт основания существующего здании — дополнительная строительно-технологическая осадка (s_ajl);

2) изменения напряженного состояния основания существующего здания при загружении массива грунта новым зданием -дополнительная осадка уплотнения (s_a(A);

3) воздействий технологического оборудования, размещенного в новом здании, на основания соседних зданий — дополнительная эксплуатационная осадка (sJ.

Дополнительная осадка от строительно-технологических воздействий (s_m/i) особенно опасна, поскольку всегда неравномерна и может достигать недопустимых величин (рис. 2). Кроме того, технологические воздействия могут вызвать аварию зданий.

Наиболее существенными причинами развития s_ajl являются:

а) вибрации грунта, фундаментов и наземных конструкций в результате погружения свай и шпунта молотами или вибраторами;

б) откопка строительного котлована глубже подошвы существующих фундаментов;

в) промораживание и оттаивание грунта под фундаментами зданий при зимнем ведении работ в соседнем котловане;

г) плывунное разжижение грунта под фундаментами при открытой откачке воды, поступающей в котлован;

д) отклонение шпунтовых стен котлована, если возле него имеются старые дома.

Осадки s_adl и потеря устойчивости грунта основания соседних домов особенно опасны, когда новые сооружения возводятся в глубоких котлованах. Учесть расчетом s от воздействия перечисленных причин невозможно, поэтому следует добиваться того, чтобы s_adl не получали опасного развития. Это достигается подбором технологий и механизмов для устройства или погружения свай, откопки грунта и других видов работ в строительных котлованах. Такая задача несравненно сложнее аналогичной, осуществляемой на площадках, свободных от старых зданий и сооружений.

Дополнительная осадка от изменения напряженного состояния основания соседних зданий возникает, поскольку вокруг возводимого здания формируется «осадочная воронка», размеры которой в плане соизмеримы с мощностью сжимаемой зоны основания (до 20…30 м и более). Наибольшие осадки образуются в пределах ближайших 10 м от участка загружения основания новым зданием (рис. 3).

Если в пределах осадочной воронки оказывается здание, то оно получает дополнительную осадку. Из теории следует, что осадка s_adiзаведомо неравномерна. Чувствительность старого здания к развитию s_ads различна и зависит от многих причин, учесть которые достаточно сложно.

Современные численные методы расчета оснований по деформации, базирующиеся на теории упругости, позволяют производить расчет осадки основания проектируемого здания и дополнительной осадки примыкающих к нему зданий. Расчет дополнительной осадки уплотнения s_ads, в принципе, достаточно достоверен, поэтому является важным этапом разработки подобных проектов.

Дополнительные осадки от производственно-технологических воздействий при функционировании оборудования, размещаемого в новых зданиях (сооружениях), могут вызывать дополнительную осадку s_ade фундаментов соседних зданий, дорог и коммуникаций. Наиболее опасны вибрационные воздействия на грунт при работе массивных молотов, прессов, мощных компрессоров и других механизмов, генерирующих колебания низких частот, соизмеримых с частотами собственных колебаний строительных конструкций. В таких случаях требуется применять средства виброзащиты. Опасны также агрессивные стоки химических производств из-за влияния на грунт и фундаменты соседних зданий.

Специфика проектов фундаментов, расположенных возле существующих зданий и сооружений, состоит в том, что они должны обеспечить нормальную работу конструкций нового здания и не приводить к развитию деформаций основания соседних. Разработка таких проектов, их реализация в производстве достаточно сложны и ответственны.

При разработке проектов фундаментов нового сооружения должна учитываться возможная осадка соседних зданий:

где s — дополнительная осадка, определяемая расчетом, например, методом угловых точек; s_aJsu— предельно допустимая величина дополнительной осадки.

К моменту возведения пристроев, здания старой постройки получили «собственную осадку», которая развивалась десятки лет. Средняя осадка домов Санкт-Петербурга, к примеру, достигает 20…30 см и больших величин, т. е. превышает допустимые, что приводит к развитию прогиба здания. Если такое здание получает дополнительную осадку уплотнения s_aJs, то это приводит к развитию выгиба, перекоса, конфигурация коробки существующего здания изменяется, а в кладке стен возникают трещины. Возможны сдвиги перекрытий, развитие других дефектов и даже обрушения конструкций. Вид деформации здания от дополнительной осадки существенно отличается от вида деформации, вызванной собственной осадкой. В этом случае использование при проектировании средней осадки, прогиба и др. — неправомерно. Изучение этого вопроса привело к необходимости введения критерия, характеризующего влияние s_uds, — допустимой дополнительной осадки, а именно:

— максимальной величины дополнительной осадки, которую, очевидно, получают участки стен старого здания, наиболее приближенные к новому;

— дополнительного перекоса нового здания на участке примыкания.

Допустимые величины перечисленных характеристик дополнительной осадки могут быть определены «совместным расчетом» старого здания с основанием, получающим дополнительную осадку (для этой цели можно использовать численные методы расчета). В относительно простых случаях рекомендуется использовать условия:

Значения предельно допустимых величин дополнительных осадок зданий различного типа, получивших разную степень износа до начала постройки соседнего (проектируемого) здания, могут быть определены по табл. 13.1, разработанной в СПбГАСУ на основе обобщения результатов натурных наблюдений за большим числом зданий, около которых были построены новые дома.

Обоснование проектного решения фундаментов нового здания, пристраиваемого к существующим, является важнейшим этапом разработки проекта. При этом особое значение имеет достоверность исходной информации (об инженерно-геологических условиях площадки, наземных конструкциях и габаритах здания, нагрузках по обрезу фундаментов и др.) и дополнительной — о местоположении соседних зданий и существующих коммуникаций, типах фундаментов этих зданий, сведениях о техническом состоянии фундаментов и других конструкций. Обычно на таких площадках предварительно выполняются обследования конструкций зданий, окружающих площадку, с фиксацией имеющихся старых дефектов.

Рис. 3. Схемы к определению перекоса и крена здания в результате развития дополнительной осадки уплотнения: а — перекос здания; б — крен узкого здания; в — наибольшая дополнительная осадка точки, наиболее приближенной к линии примыкания; г — форма осадочной воронки: I — существующее здание; 2 — возводимое здание; 3 — эпюра осадки здания 2; 4 — эпюра дополнительной осадки здания 2; 5 — изолинии осадки

Значения предельно допустимых величин дополнительных осадок сооружений и зданий различных типов и степени износа конструкций зданий

Таблица 1. Оценка технического состояния конструкций кирпичных, крупноблочных и крупнопанельных домов по результатам обследований с учетом развития повреждений и физического износа

При разработке проектов уплотнения застройки рекомендуется придерживаться определенной логический схемы. Рассматриваются варианты фундаментов, выбирается оптимальный, обеспечивающий выполнение условий. Производится проверка условия и в зависимости от того, выполняется оно или нет, анализируют ряд вариантов, обеспечивающих сохранность соседних домов и сооружений.

Вариант 1 — фундаменты на естественном основании под проектируемое здание. Производится расчет дополнительных осадок фундаментов соседнего здания в нескольких точках. Рекомендуется эти точки назначить на продольных примыкающих стенах на следующих расстояниях от линии примыкания: 0; 1; 2; 4; 8; 16; 24 м. По этим данным устанавливают определенные расчетом величины s_mlmax, (._и/, — s_m/2) / L.

Если условие удовлетворено (что бывает редко, как правило, лишь тогда, когда проектируемое здание ниже, то есть легче соседнего), выполняют обычный проект фундаментов нового здания. Если условие не удовлетворено, ищут иное, более надежное, решение, используя под новое здание другие варианты фундаментов, применение которых может уменьшить влияние нового здания на существующее до приемлемых величин.

Вариант 2 — консольное примыкание;

Вариант 3 — разъединительные конструкции;

Вариант 4 — свайные фундаменты под новое здание;

Вариант 5 — усиление фундаментов соседних домов.

В итоге проектно-технологическое решение фундаментов здания определяется экономическими соображениями, технологическими возможностями подрядчика, допустимой продолжительностью строительства и другими факторами