5) Методы усилений оснований и фундаментов.

Основными методами усиления фундаментов являются:

- укрепление кладки фундаментов;

- уширение подошвы фундамента;

- устройство промежуточных опор;

- устройство под зданием фундаментной плиты;

- заглубление фундаментов;

- применение свай.

Выбор метода зависит от типа существующего фундамента, степени физического износа, особенностей инженерно-геологического напластования, уровня подземных вод, конструктивной схемы здания, величины и характера действующих нагрузок.

1. Укрепление кладки фундаментов выполняется, если прочность материала фундамента недостаточна или имеются механические повреждения, трещины, расслоение. В этом случае его укрепляют путем инъекции цементного раствора, синтетических смол и т.п.

При необходимости проведения более капитальных мероприятий прибегают к укреплению фундаментов бетонными или железобетонными обоймами (рис. 13.4.1).

Рис. 13.4.1. Укрепление кладки фундамента: а - цементацией; б - обоймой; 1 - старая кладка фундамента; 2 - инъекторы; 3 - бетонная обойма; 4 - анкерующие стержни

Взятие фундамента в обойму приводит к некоторому увеличению подошвы фундамента. Для связи с фундаментом бетонную обойму анкеруют стержнями. Важной задачей при устройстве обойм является обеспечение прочного сцепления нового бетона со старым.

2. Уширение подошвы фундамента производится при недостаточной несущей способности грунтов основания. Это достигается путем устройства односторонних (при внецентренном приложении нагрузки) и двусторонних (при центральной нагрузке) банкет (рис. 13.4.2).

Рис. 13.4.2. Уширение ленточных фундаментов монолитными банкетами: а - одностороннее уширение; б, в - двустороннее уширение; 1 - упорный уголок; 2 - подкос; 3 - рабочая балка; 4 - щебеночная подготовка; 5 - анкер; 6 - распределительная балка; 7 - зачеканка литым бетоном

Банкеты и существующие фундаменты должны быть соединены жестко. Для этого их примыкание производится с помощью штраб либо специальных металлических или железобетонных разгружающих балок.

Недостающая площадь подошвы фундамента «Ад», которая должна быть добавлена в связи с повышением нагрузок при реконструкции, равна

А_д= (N_о-А_ф*Р)/Р = N_o/Р-А_ф, (13.4.1)

где N_o - вертикальная увеличенная нагрузка на фундамент, кН;

А_ф - площадь подошвы усиливаемого фундамента, м2;

Р - среднее давление по подошве усиливаемого фундамента, кН/м2.

3. Устройство под зданием фундаментной плиты является целесообразным при реконструкции зданий, возводимых на неравномерно сжимаемом основании, сложенном слабыми грунтами, а также при необходимости передачи больших дополнительных нагрузок, которые могут вызвать значительные неравномерные деформации. Подводка под здание фундаментной плиты позволяет снизить давление на грунты и является одним из самых эффективных способов увеличения площади фундамента.

Заглубление фундаментов рекомендуется выполнять при необходимости увеличения глубины подвала, переноса подошвы фундаментов на более прочные слои грунта основания и т.п. На рис. 13.4.3 показана последовательность заглубления ленточных фундаментов.

Рис. 13.4.3. Заглубление ленточных фундаментов: а - монтаж разгружающих балок; б - разборка старого фундамента; в - устройство нового фундамента; 1 - несущая стена; 2 - разгружающие балки; 3 - опоры; 4 - старый фундамент; 5 - новый фундамент

Новый фундамент после устройства его подошвы на более глубокой отметке должен быть включен в совместную работу с несущей стеной путем подклинивания или инъецирования песчано-цементного раствора под давлением.

4. Для усиления фундаментов чаще используют набивные сваи, которые изготавливают в грунте обычно из подвальных помещений с помощью обсадных труб или в предварительно пробуренных скважинах. Такие сваи устраивают как выносные, вне контура существующего фундамента (рис. 13.4.4).

Рис. 13.4.4. Усиление фундаментов набивными сваями: а - ленточный фундамент; б - столбчатый фундамент; 1 - существующий фундамент; 2 - упорная балка; 3 - ростверк или рандбалка; 4 - набивная свая.

5. Закрепление грунтов основания применяется для увеличения несущей способности оснований реконструируемых зданий. Способы закрепления грунтов основаны на нагнетании раствора, состоящего из одного или нескольких компонентов, способных при смешивании образовать гель в порах грунта, придавая ему прочность и водонепроницаемость.

Наиболее распространенными способами закрепления грунтов оснований являются инъекционные, не сопровождаемые динамическими воздействиями. Выбор конкретного способа закрепления зависит от конструктивных особенностей реконструируемого здания и предъявляемых к закрепленному грунту требований по прочности, деформируемости и долговечности, а также производится на основе технико-экономического анализа.

При реконструкции зданий цементацию применяют как для закрепления оснований и усиления контакта «подошва фундамента -грунт», так и для усиления частично разрушенной кладки. Кроме того, в крупнообломочных и песчаных грунтах цементацию применяют и для создания противофильтрационных завес, препятствующих выносу мелких частиц из основания фундаментов существующих зданий при откачках воды из котлована, расположенного рядом.

Наряду с закреплением грунтов основания цементацию часто применяют для заполнения пустот и каверн в закарстованных основаниях.

Силикатизация основания существующих фундаментов предназначена для повышения несущей способности мелких и пылеватых песков, плывунов, лессовидных и насыпных грунтов. В необходимых случаях силикатизация также может быть использована для создания противофильтрационных завес (рис. 13.4.6).

Рис. 13.4.6. Схема силикатизации основания под ленточным фундаментом: 1 - инъектор; 2 - фундамент; 3 - укрепленная зона.