книги из ГПНТБ / Пилягин А.В. Пути повышения качества проектирования и возведения фундаментов в Марийской АССР
.pdfповерхности 'наносится несколько ударов молотком и замеряется qpeffljn«u диаметр углубления. Пользуясь тарнровочиъш графиком зависимости диаметра углуб
ления от прочности матзрнала фундамента, |
находится |
|
его прочность в испытуемом месте. |
|
|
•В последнее время для оценки |
прочности |
материа |
ла в конструкциях широко внедряются неразрушающие методы контроля радиотехническими приборами. В ос нову их положена зависимость скорости распростране ния звуковых волн, частоты собственных колебаний пли ослабления проникающей радиации от прочности мате риалов. Укаваиные методы .позволяют определить прочность -материалов фундаментов, положение арма туры 'пли закладных частей и наличие различных де фектов (трещин, раковин) непосредственно в кон струкциях, не доводя их до разрушения [22].
При обследовании фундаментов здания, получивших деформации вследствие морозного пучения грунтов, не обходимо дополнительно к выше оказанному выявить размеры слоя мерзлого грунта. Эти данные позволят правильно организовать процесс равномерного оттаи вания грунтов.
При появлении трещин на стенах и других несу щих конструкциях необходимо организовать системати ческие наблюдения за их раскрытием и развитием оса
док фундаментов |
с целью |
выяснения |
степени |
опаснос |
|
ти для нормальной эксплуатации зданий. |
|
||||
Для 'Наблюдения за раскрытием трещин устанавли |
|||||
ваются маяки в |
места'Х |
.их |
наибольшего |
раскрытия |
|
(рис. 16). Маяк представляет |
собой гипсовую |
или але |
|||
бастровую плитку толщиной около 10 мм и |
шириной |
||||
50—80 MiM, перекрывающую |
трещину. |
Разрыв маяка |
оющетельствует о развитии трещин. Для определения величины раскрытия трещин используются различной конструкции щелсмеры. Основным средством опреде ления характера развития осадок фундаментов служит периодическая нивелировка марок, устанавливаемых примерно ,на уровне обреза фундамента.
В качестве марок можно использовать дюбеля с шаровым болтом, железнодорожные костыли с обрабо танной под полусферу головкой, сталь углового профи ля и марки специальным конструкций (потайные марки или в виде отрезка шкалы инварной рейки и др.) Схе-
50
|
|
Рис. |
16. Схема |
маяка. |
ма |
размещения |
марок |
зависит |
от геологических усло |
вий |
площадей, |
конструкции [фундаментов, ожидаемой |
величины осадки и ее неравномерности. При этом обя зательно марки должны быть поставлены на углах зда ния, по обе стороны осадочного шва и в местах при мыкания продольных и поперечн-Ы'Х стен.
Ожидаемое знамение осадок фундаментов в любой момент времени можно определить расчетом. Однако изменение сроков строительства или темпа приложения нагрузки может исказить полученные результаты.
Ошибка при определении скорости развития осадок может иметь место из-за неточности оценки граничных условий дренирования, кроме случаев, когда для уско рения консолидации используются песчаные дрены, где условия дренирования известны.
Например, тонкие песчаные прослойки, обеспечива ющие хорошее дренирование, могут быть не обнару жены бурением или иметь локальное распространение. Еще большую погрешность вносит неопределенность з
выяснении |
|
способности |
к поперечному |
дренированию |
||||||||
ленточных |
глин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Задача |
определения |
характера |
развития |
осадок |
во |
||||||
времени становится |
более сложной |
при |
слоистом |
на |
||||||||
пластовании |
слабых |
грунтов. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Таким |
образом, |
вследствие |
большого |
количества |
|||||||
факторов, |
влияющих |
на |
развитие |
осадок |
фундаментов |
|||||||
во |
времени, |
трудно |
получить |
достаточное |
совпадение |
|||||||
расчетных и наблюдаем-ых значений |
осадок. |
|
|
|
||||||||
|
Поэтому |
развитие осадок |
фундаментов |
во |
време |
|||||||
ни |
гораздо |
точнее можно предсказать, |
используя |
дан |
||||||||
ные краткосрочных |
геодезических |
наблюдений. |
Учиты- |
51
Рис. 17. Развитие осадок фундамен тов IBO времени.
вая, что деформации зданий могут развиваться десяти летиями, а значения ожидаемых осадок часто надо знать
в период строительства или в первые годы |
эксплуата |
||
ции, необходимо уметь определять расчетную |
осадку |
||
на любой промежуток |
времени. |
|
|
Для определенМ'Я |
осадки, развивающейся |
в |
после- |
строительный период и конечной, известны ряд зависи мостей (Покровский Г. П., Мариупольский Г. М., Дал-
матов Б. И.), ••позволяющих |
вычислить осадку |
только |
||||
после приложения всей строительной нагрузки. |
|
|||||
Методика |
[11] прогнозирования |
затухающих |
осадок |
|||
сооружений на ближайшие 2—3 года требует |
проведе |
|||||
ния геодезических намерений |
на |
протяжении |
4—5 лет |
|||
при общем числе циклов порядка |
7-^8. |
|
|
|||
К сожалению, наблюдать за осадками часто начи |
||||||
нают после возведения части |
здания |
(первого |
или |
даже |
||
второго—третьего этажей), а |
иногда |
после окон чан u si |
||||
строительства. |
Часть осадки |
пли |
полная ее |
величина, |
накопившаяся за время строительства, в таком случае остается неизвестной («упущенная осадка»). Определе ние ее по проектным отметкам связано с большими по грешностями.
При определении конечные и «упущенных» осадок по данным краткосрочных геодезических наблюдений с ис
пользованием разработанной |
нами методики |
[12, 35] |
||
следует различать два случая (рис. 17): |
|
|||
1) |
наблюдения |
за осадками |
фундаментов |
начаты |
после |
возведения |
здания; |
|
|
52
2) наблюдения начаты после возведения части зда ния, т. е. в строительный период.
В первом случае .конечная осадка (SK ) и осадка, на'кошшш'аяоя до начала наблюдший (S,,,,) с использо ванием данных трех циклов .геодезических намерении могут быть найдены из выражений:
S;c = |
— (S,j |
S„n ) е |
, |
|
о |
|
|
|
|
|
(8) |
Sim = |
S K ^1 |
~ р |
j |
Значение (SK — S,In ) определяется методом после довательного приближения по формуле:
1щ — 1цп |
In ( S K S ( l n ) In [(S K SH I 1 ) - Sn l —ц„] |
'из— 'ni |
In [(S K — S m l ) — S n i - „ n ] — In [ ( S K — S1IM) — S l i a - K I 1 ] |
|
(9) |
а коэффициент J, зависящий от свойств грунта основа ния, толщины сжимаемого слоя и условий'фильтраты, из выражения:
е _ . I" (SK S„ri) In [(SK S m i 1 $щ - mi] (10)
где: SK; SHn; Sn l ; Sn 2 — соответственно конечная осадка и осадка за время от момента приложения 50°/о
нагрузки в период строительства до |
соответствующей |
|
даты наблюдения t,m ; t n l ; tn 2 ; |
логарифмов. |
|
е—• основание натуральных |
||
Рассмотрим теперь второй случай, |
когда наблюдения |
|
за осадками начаты в период |
строительства. Увеличе |
ние -нагрузки на фундаменты можно разбить на несколь
ко равных частей (п =-5-МО |
частей) пли число |
этажей. |
|||
Тогда конечная осадка Sa K |
от |
принятой |
доли |
нагрузки |
|
(Р : п) будет равна SUK = SK : n |
период |
строительства |
|||
При |
наличии наблюдений в |
||||
(точней |
не; Ci; Со; С3 ) конечная |
осадка S,; |
и осадка, на- |
53
коловшаяся до 'начала 'Наблюдетни S,IC, определяются соответственно из выражении:
|
|
|
|
|
|
|
|
S „ = |
S,K • n |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Sue |
= |
SM |
( m - i E e " S |
' j . |
|
|
|
(11) |
|||||
Значения |
S4 K , |
I определяются |
из выражений: |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
•п — SAK — In (S д к — SC |-„C ) |
|
|
|
|
|||||||
|
|
'ci |
|
|
^ |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
I -i |
~~ |
|
S |
|
— |
In |
|
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
In -^SRK |
(SJI, — S C 2 _ C L ) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
T.- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
In — SaK |
|
ln(S,1K |
— SC|_1IC) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
= |
— |
^ |
|
|
- |
|
|
|
, |
|
|
|
(12) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•el |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
m—число |
paianbiix |
ступеней нагрузок |
|
(пли |
число |
|||||||||||
|
|
этажей), |
приложенных |
до |
начала |
наблюдении; |
|||||||||||
|
t„c |
— время |
откачал а |
строительства |
до |
начала |
на |
||||||||||
|
|
блюдений за осадками, |
под; |
|
|
|
|
|
|||||||||
S c i - п с ; S c 2 - c J — п р и р а щ е н и е |
осадки между |
двумя |
на |
||||||||||||||
блюдениями |
с |
одинаковыми |
интервалами |
|
времени |
||||||||||||
tt -i |
tH C ; t r 2 |
|
t c l . |
|
|
осадок |
могут |
быть |
получены |
||||||||
Более |
точные значения |
||||||||||||||||
с учетом |
ползучести скелета |
грунта и сжимаемости |
но |
||||||||||||||
ровой воды [35]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Поверочные расчеты определения осадок фундамен |
||||||||||||||||
тов |
по |
данным |
краткоерочиЫ'Х |
геодезических |
наблюде |
||||||||||||
ний |
указывают |
на |
хорошую |
сходимость |
с |
результата |
|||||||||||
ми натурных наблюдений и возможность |
использования |
||||||||||||||||
данной |
методики при |
разработке |
мероприятий |
по |
ре |
||||||||||||
монту |
зданий, |
получивших |
чрезмерные |
деформации |
|||||||||||||
[19, |
29, |
30]. Данная |
методика использовалась |
для |
ана |
лиза развития осадок бетоносмесительного цеха и скла да цемента промбазы в г. Йошкар-Оле.
По результатам обследования фундаментов и ха рактера развития их осадок составляется заключение, на основании которого разрабатывается проект усиле ния оснований и реконструкции фундаментов.
§ 2. ВЫБОР СПОСОБА УСИЛЕНИЯ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ
В .настоящее время нет какого-либо руководства по выбору наиболее рационального способа усиления ос новании и фундаментов, в особенности с целью предогвращения дальнейшего развития деформаций зданий и
сооружений. Выбор метода усиления зависит |
прежде |
|
всего от причин, вызывающих необходимость |
подобно |
|
го усиления. Такими причинами могут быть: |
|
|
а) разрушение фундаментов или снижение их проч |
||
ности в результате воздействия |
анресеивных |
вод или |
вибрации, затмивание деревянных |
свай и т. |
д.; |
•б) увеличение нагрузок на фундаменты, |
например, |
при замене технологического оборудования, смене пере
крытий, надстройке зданий, изменении назначения |
зда |
||
ния и т. д.; |
|
|
|
в) закладка соседних фундаментов ниже подошвы |
|||
фундаментов существующих зданий; |
|
|
|
г) изменение |
прочностных и деформативных |
харак |
|
теристик грунта |
вследствие изменения положения |
уров |
|
ня грунтовых вод, динамических воздействий и |
т. д.; |
||
д) ошибки в |
проектировании и возведении |
фунда |
|
ментов; |
|
|
|
е) просадка |
лессовых грунтов; |
|
|
ж) пучение грунтов при промерзании и просадка — |
|||
при оттаивании. |
|
|
|
Намеченный |
способ усиления фундаментов |
должен |
быть экономически оправдан и технически лепко осуще ствим. Поэтому в каждом конкретном случае необхо димо наметить несколько возможные вариантов усиле ния оснований и фундаментов и сравнить стоимость их выполнения.
При решении вопроса об усилении .фундаментов в
связи с увеличением |
на них нагрузок необходимо иметь |
в виду, что грунты |
основания уплотнились. Поэтому |
в ряде случаев при хорошем состоянии надземных кон струкций и фундаментов их усиление можно не прово дить., Величина нормативного давления на грунты осно вания при этом назначается в зависимости от следую щих условий:
а) степени изучения геологических условий площад-
55
кн ii |
использования |
прочностных |
п |
деформатнвных |
||
свойств |
грунтов основания; |
|
|
|
||
б) величины действующих нагрузок и предполагае |
||||||
мого |
их |
увеличения; |
|
|
|
|
в) |
размеров фундаментов in nix основания; |
|
||||
г) |
длительности |
эксплуатации здания, а следов.з- |
||||
тельно, |
степени завершенности развития |
ос адоне |
фунда |
|||
ментов |
и уплотнения |
грунтов; |
|
|
|
|
д) |
конструктивных |
особенностей |
здания и его |
чув |
ствительности к неравномерным осадкам. Перечисленные вопросы должны быть выяснены при
обследовании фундаментов. Положительный опыт над
строек здания в Москве, Ленинграде и в |
других |
горо |
|||||
дах показывает, |
что давление на |
грунты |
оснований, |
||||
находящихся |
под |
длительно действующей |
нагрузкой, |
||||
может быть |
повышено |
в сравнении с существующим. |
|||||
Следовательно, в |
таких |
случаях |
отпадает необходи |
||||
мость |
в увеличении! размеров фундаментов. |
|
|
||||
В |
литературе |
[42] приводятся примеры |
двух и |
трех |
|||
кратных надстроек зданий общим |
числом |
увеличения |
этажей до шести. Причем, допускалось повышение дав-i лення по подошве фундаментов при возрасте .зданий не
менее 5—10 лет: для крупнозернистых песков |
до 100°/о, |
|
среднезериистых — 40—60%, |
глинистых грантов — 20— |
|
30 о/о. |
|
|
Возможность такого увеличения давления по подош |
||
ве фундаментов объясняется |
значительным |
уплотне |
нием грунта весом зданий и сооружений, а также не
доиспользованием их |
несущей способности |
при |
|
перзо- |
||||||
н ач а л ьном з агруж ен ии. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Величина нормативного давления на грунты |
осно |
|||||||||
вания в таком случае может быть |
определена |
расчетом |
||||||||
[22]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
этом |
деформации |
фундаментов |
(абсолютная и |
||||||
относительная |
осадки) |
не |
должны |
превышать |
установ |
|||||
ленные |
нормами величины. |
|
|
|
|
|
|
|||
Основным методом усиления фундаментов является |
||||||||||
увеличение площади подошвы и |
глубины |
заложенля. |
||||||||
Выбор |
метода |
усиления |
должен |
решаться |
в |
|
каждом |
|||
случае |
отдельно, исходя |
из конкретных |
устезнй |
с уче |
том состояния конструкций здания и техстко-экономи- ческого обоснования.
При увеличении глубины заложения или площади
56
подошвы |
|
фундамента |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
в еличин а |
|
норматагомо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
по давления |
|
на |
грунты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
основания |
|
|
зозр астает |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
и |
зависит |
з |
большей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
степени |
от.глубины за |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ложения |
подошвы фун |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
дамента. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Поэтому |
|
при |
изме |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
нении |
размеров |
фун |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
даментов |
с |
целью |
уве- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
л ичещля |
|
нор м а гиви ого |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
давления |
|
на |
грунты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
основания |
наиболее це |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
лесообразно, |
особенно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
в слабых |
.грунтах, уве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
личить |
таубину |
|
зало |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
жения |
фундамента, а |
ние. |
/5. |
Схема |
распределения |
|||||||||||
не |
ш.ирину |
его |
подош |
|||||||||||||
зертмкалышх |
.напряжений |
под |
||||||||||||||
вы. |
Однако |
|
и |
это мо |
|
подошвой |
фундамента: |
|
||||||||
жет не |
избавить |
от до |
I — до |
реконструкции |
фундамен |
|||||||||||
полнительного |
разви |
та. |
2—после |
реконструкции |
фун |
|||||||||||
тая |
осадки |
здания, ес |
дамента |
и |
уменьшения |
давления |
||||||||||
по подошве, |
3—то |
ж е с |
сохране |
|||||||||||||
ли давление по |
подош |
нием |
давления |
по |
подошве |
фун |
||||||||||
|
|
|
дамента. |
|
|
|||||||||||
ве |
остается |
прежним |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
или |
уменьшается |
не |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
значительно. Теоретически |
увеличением |
глубины |
зало |
|||||||||||||
жения |
подошвы |
фундамента |
можно |
добиться |
тако |
|||||||||||
го |
снижения |
напряженного |
состояния |
грунтов |
основа |
ния, при котором дополнительные осадки будут практи чески равны нулю. Но подобное заглубление фундамен тов будет технически трудно выполнимым и экономиче ски неоправданным. Поэтому в большинстве случаев при
усилении фундаментов прибегают |
к увеличению |
его |
размеров. |
|
|
Давление по подошве уширенного фундамента |
мо |
|
жет быть прежним или несколько |
меньшим. В там |
и |
другом случае увеличение ширины |
подошвы фундамен |
та и незначительное заглубление на высоту блока по душки приведет к перемещению эпюры дополнительных напряжений вниз (рис. 18). Поэтому грунт основания, находящийся на (Некоторой глубине ниже подошвы фун дамента, будет испытывать дополнительные напряже
57
нил, которые приведут к развитию осадок фундаментов. Уменьшить величину дополнительных осадок можно предварительным обжатием /грунта. Последнее наиболее эффективно в быстро уплотняющихся грунтах (.песок, гравий, твердые глины).
При увеличении размеров шдонлвы фундаментов не обходимо стремиться к уменьшению их соотношения, что .приведет к .более быстрому звгасанню напряжений в основании фундаментов, а следовательно, к уменьшению
ожидаемых осадков. При прочих равных |
условиях |
наи |
большая осадка 'будет у ленточного фундамента, |
мень |
|
ше— у прямоугольного и наименьшая — у |
квадратного |
и круглого.
При разработке метода усиления фундамента обяза
тельным является проверка |
ожидаемой осадки |
здании |
||
и |
сооружений. |
|
|
|
|
Ниже рассматриваются методы реконструкции фун |
|||
даментов и усиления их оснований, |
а также границы |
|||
их |
применения. |
|
|
|
;' |
§ 3. РЕКОНСТРУКЦИЯ |
ФУНДАМЕНТОВ |
|
|
|
Необходимость усиления |
кладки |
фундаментов мо |
|
жет быть вызвана не только |
при реконструкции |
здания, |
||
но |
и при недостаточной ее прочности. Усиление |
буто |
вой кладки лучше всего провести цементацией раство
ром |
консиотенции 1 : 1 |
(цемент: вода) под давлением |
|
2—5 |
атм. через трубки |
диаметром |
20—40 мм, заделан |
ные |
в тело фундамента |
(рис. 19). |
Расстояние между |
инъекторами принимается 50—100 см. Укрепление фун даментов цементацией производится при марке мате риала фундамента более 100. При этом используется цемент мэрии 300—400. Расход цементного раствора составляет примерно 30% от объема закрепляемого фундамента.
Усиление бутовой кладки стен подвала цементацией лучше вести с одновременным устройством железобе тонных обойм. Обоймы будут препятствовать просачи ванию раствора внутрь помещения, способствовать луч шему проникновению в пустоты кладки. Они могут устраиваться с одной или двух сторон стен подвала при минимальной толщине 8—il0 ом.
58
з: |
|
Призначительном |
на |
||||||
|
рушении |
прочности клад- |
|||||||
|
|
ми может |
оказаться |
эко |
|||||
|
|
ном нч есии |
|
цел ееообр аз- |
|||||
|
|
ным ее |
|
замена. |
|
|
|||
|
|
•Замена |
кладки |
фун |
|||||
|
|
дамента |
проводится |
от |
|||||
|
|
дельными |
участками |
дли |
|||||
|
|
ной 1—6 м. Для обеспе |
|||||||
|
|
чения |
минимального |
ос |
|||||
|
|
лабления |
|
|
фундаментов |
||||
|
|
запрещается |
проводить |
||||||
|
|
отрывку |
|
кладки |
фунда |
||||
Рис. 19. Схема цементации |
ментов |
сразу |
на |
всю дли |
|||||
ну стены. |
|
|
|
|
|||||
жгадки |
фундамента: |
|
|
|
|
||||
Увеличение |
площади |
||||||||
\ — ннъекторы; |
2—существующий |
||||||||
фундамент. |
подошвы |
|
|
фундаментов |
|||||
|
|
проводится |
|
в |
любых |
||||
|
|
грунтах |
|
путем |
устрой |
ства по периметру фундамента охватывающих бетонных башма'ков, соединяющихся с существующим фундамен том металлическими балками, или подведением фунда ментных подушек. Уширение ленточных фундаментов необходимо вести не по всей длине стены, а отдельными участками. При уширемни подошвы отдельно стоящих фундаментов подводкой блоков-подушек следует пре дусмотреть временные опоры в виде подкосов или го ризонтам ьиых балок.
Учитывая, что грунты основания существующей ча сти фундамента уплотнились, необходимо под уширен ной частью фундаментов провести предварительное об жатие грунтов с помощью гидравлических домкратов. Только в этом случае уширение подошвы будет эффек тивным.
Усиление бутовых ленточных фундаментов путем увеличения размера подошвы для предотвращения де формаций было выполнено в Марийской АССР для двух спаренных двухэтажный домов серии 1—25 М—1, опи санных в главе П. Усиление проводилось путем бето нирования с двух сторон стенок из бетона марки 150. Для обеспечения совместной работы в теле существую щих фундаментов пробивались отверстия и ставилась
59