16.2. Усиление строительных конструкций.

Зачастую при ремонте и реконструкции возникает необходимость не в полной замене конструктивных элементов (что сказывается на стоимости работ), а в усилении существующих конструкций при их достаточно удовлетворительном состоянии.

Усиление конструкций зданий и сооружений в процессе реконструкции может быть временным – на период производства реконструктивных работ и постоянным – на весь расчетный период эксплуатации после реконструкции.

Необходимость постоянного усиления конструкций здания и сооружения при реконструкции вызывается изменением технологических процессов и установкой в связи с этим более мощного и тяжелого оборудования, увеличением динамического и вибрационного воздействия на конструкции от оборудования большей единичной мощности и т.п. В отдельных случаях усиление конструкций определяется такими причинами, как эксплуатационный износ или приобретенные в процессе эксплуатации конструктивные дефекты, случайные повреждения и др. Постоянное усиление строительных конструкций может быть осуществлено различными методами повышения их несущей способности, основанными на увеличении поперечного сечения элементов, изменения напряженного состояния или конструктивной схемы работы здания.

При ремонте и реконструкции усиливают основания и фундаменты, стены, элементы каркаса и другие несущие конструкции здания.

16.2.1. Усиление оснований и фундаментов.

При усилении оснований и фундаментов используются следующие методы:

• подводка набивных свай;

• усиление вдавливаемыми сваями;

• усиление буроинъекционными сваями;

• усиление сваями, выполненные по разрядно-импульсной технологии (РИТ);

• устройство свай с применением пневмопробойников.

Набивные сваи выполняются по технологиям, изложенным в главе 6. На рис.16.1. приведены схемы соединения набивных свай с существующими фундаментами.

Следует отметить, что бурение скважин под сваи из-за стесненности условий работ производится преимущественно не бурильно-крановыми установками, а станками вращательного бурения, которые работают без вибрации и ударов, что позволяет выполнять скважины непосредственно через тело существующих фундаментов и стены подвалов.

Рис.16.1. Способы соединения свай с существующими фундаментами:

а), б), в) – для ленточных фундаментов; г) и д) – для одиночных фундаментов; 1 – существующий фундамент; 2 – металлическая или железобетонная рандбалка; 3 – свайный ростверк; 4 – набивная свая; 5 – дополнительное бетонирование фундамента.

Вдавливаемые сваи.

Достаточно широко применяются вдавливаемые сваи типа Мега (рис.16.2.). Изготавливают из сборных железобетонных элементов, длиной 80-100 см, квадратных или круглых в сечении, со сквозным каналом по оси элемента диаметром 75-100 мм. Глубина погружения может достигать 25-30 м.

Рис.16.2. Последовательность работ при устройстве вдавливаемых свай:

а) – отрывка траншеи, подведение распределительной балки, установка оборудования и первого элемента сваи; б) – установка очередных элементов сваи; в) – установка головного элемента и временной стальной стойки; г) – устройство ростверка, разборка оборудования и засыпка траншеи; 1 – несущая стена; 2 – распределительная балка (металлическая или железобетонная); 3 – домкрат; 4 – насосная станция; 5 – первый элемент сваи; 6 – очередной элемент сваи; 7 – стальные стойки; 8 – головной элемент; 9 – ростверк.

Последовательность работ при устройстве буроинъекционных свай:

• бурение скважин (вертикальных или наклонных) диаметром 80-250 мм станками вращательного бурения под глинистым раствором;

• установка армокаркаса (секциями по 3 м со сваркой);

• установка инъекционной трубы и заполнение скважины цементно-песчаным раствором или мелкозернистым бетоном с вытеснением глинистого раствора;

• опрессовка скважины сжатым воздухом под давлением 0,3-0,5 МПа;

• тампонирование устья скважины цементно-песчаным раствором (рис.16.3.).

Рис.16.3. Последовательность работ при устройстве буроинъекционных свай:

а) – бурение скважины; б) – установка армокаркаса; в) – заполнение скважины бетоном; г) – опрессовка скважины; д) – тампонирование устья скважины; 1 – скважина; 2 – существующий фундамент; 3 – буровой инструмент; 4 – подача глинистого раствора; 5 – скважина, заполненная глинистым раствором; 6 – армокаркас; 7 – устьевой лоток; 8 – инъекционная труба; 9 – подача цементно-песчаного раствора; 10 – отведение глинистого раствора; 11 – заглушка скважины; 12 – подача воздуха; 13 – уширение скважины; 14 – тампон из высокомарочного цементно-песчаного раствора; 15 – готовая свая.

Сваи, выполненные по разрядно-импульсной технологии (РИТ).

Сущность этого метода состоит в том, что бетон, уложенный в скважину постоянного диаметра, подвергается обработке электрическими разрядами высокой частоты, что приводит к расширению бетона в скважине (бетон постоянно добавляют и уплотняют) в разных слоях грунтов в разной степени (рис.16.4.). В результате свая значительно увеличивает свою боковую поверхность, что приводит к увеличению ее несущей способности.

Последовательность выполнения свай РИТ:

• бурение лидерной скважины диаметром 130-300 мм;

• заполнение скважины бетонной смесью;

• обработка скважины электрическими импульсами, приводящая к увеличению диаметра сваи в 2 и более раза;

• установка армокаркаса.

Рис.16.4. Пример формирования сваи РИТ в слоях различных грунтов:

а) – разрез грунтов; б) – разрез сваи; 1 – суглинок; 2 – песок с примесью гальки; 3 – песок мелкий глинистый; 4 – песок средней крупности, средней плотности; 180 – первоначальный диаметр сваи; 230; 320; 280; 430; 600; 430; 325 – диаметры сваи, обработанной электрическими импульсами, мм.

Сваи, устраиваемые с помощью пневмопробойников.

Устройство таких свай осуществляется с помощью реверсивных пневмопробойников (рис.16.5.).

Технологическая последовательность:

• пневмопробойником пробивается лидерная скважина;

• скважина заполняется полусухой бетонной смесью или мелким щебнем;

• скважина снова пробивается пневмопробойником с вдавливанием бетона в стены скважины;

• образовавшуюся вновь скважину заполняют литым бетоном;

• в литой бетон погружается арматура.

Рис.16.5. Схема усиления основания под существующим фундаментом сваями, устроенные с помощью пневмопробойников:

1 – существующий фундамент; 2 – пневмопробойник; 3 – выполняемая скважина; 4 – полусухая бетонная смесь или щебень; 5 – зона уплотнения грунта; 6 – выполненная скважина; 7 – литой бетон.