Усиление фундаментов при помощи свай

Усиление фундаментов при помощи свай производится за счет устройства дополнительных свайных фундаментов, опирающихся на более прочные подстилающие слои грунта и позволяет значительно повысить его несущую способность основания и снизить деформативность.

При усилении фундаментов реконструируемых зданий, как правило, используются:

- вдавливаемые многосекционные сваи;

- буронабивные сваи;

- буроинъекционные.

Многосекционные сваи выполняются из сборных железобетонных или сталежелезобетонных элементов, соединяемых по мере погружения свай в грунт. Для погружения многосекционных свай не требуется громоздкого оборудования. Вдавливание свай производят при помощи гидравлических домкратов, упираемых в выше расположенные конструкции реконструируемого здания.

Буронабивные сваи различных типов обладают высокой несущей способностью и могут применяться в любых грунтовых условиях. Из-за громоздкости оборудования, применяемого при устройстве буронабивных свай, область их применения ограничена. Буронабивные сваи применяются при усилении фундаментов по внешнему периметру реконструируемого здания, могут устраиваться под наклоном к оси фундамента. Угол отклонения свай от вертикали не должен превышать 30°.

Буроинъекционные сваи также применяются в любых грунтовых условиях, позволяют проводить работы в стесненных условиях. Рекомендуется использовать при увеличении как вертикальных, так и горизонтальных нагрузок на фундамент, для стабилизации неравномерных складок.

При обеспечении совместной работы свай усиления с усиливаемым фундаментом возможны случаи:

- устройство свай за контуром подошвы фундамента,

- устройство свай непосредственно под фундаментом.

Устройство свай за контуром фундамента требует дополнительных конструктивных элементов, передающих нагрузку с усиливаемого фундамента на сваи.

В качестве конструктивных элементов используются:

- поперечные балки;

- монолитные ростверки, заделываемые в тело усиливаемого фундамента;

- ростверки, подводимые под существующий фундамент.

Усиление сваями с применением поперечных металлических и железобетонных балок (рис. 17.14), подводимых под несущие конструкции здания у поверхности земли, применяют при высоком уровне грунтовых вод. Опирание балок производится через монолитный железобетонный ростверк, объединяющий сваи по боковым сторонам ленточного фундамента или по периметру столбчатого фундамента.

Рис. 17.14. Усиление фундаментов сваями с применением стальных и железобетонных поперечных балок: а – ленточного фундамента; б – столбчатого фундамента;
в – усиление многосекционными сваями: г – с применением железобетонной балки:
1 – существующий фундамент; 2 – сваи усиления; 3 – железобетонный ростверк;
4 – стальная балка; 5 – железобетонная балка; 6 – домкраты

При неудовлетворительном состоянии кирпичных стен, низкой прочности кирпичной кладки нижняя часть стены может быть усилена продольными металлическими балками, устанавливаемыми с двух сторон в горизонтальных штрабах.

Метод усиления сваями с монолитным ростверком и обеспечением его совместной работы с усиливаемым фундаментом за счет железобетонных шпонок (рис. 17.15) применяют при удовлетворительном состоянии фундамента. Размеры углублений в фундаменте подбираются таким образом, чтобы усилие от ростверка передавалось на фундамент по перевязанному шву.

Рис. 17.15. Усиление фундаментов сваями с монолитным ростверком:
а – заходящим в углубление фундамента, б – то же в углубление стен, в – то же
в углубление фундамента и сваркой рабочей арматуры фундамента и ростверка:
1 – существующий фундамент, 2 – сваи усиления, 3 – монолитный железобетонный ростверк

Монолитные ростверки армируют сетками, поперечные стержни которых пропускают через тело фундамента. Диаметр поперечных стержней определяется расчетом и принимается не менее 12 мм. Шаг поперечных стержней – не более 500 мм.

Включение в работу свай при помощи ростверков, подводимых под существующий фундамент, производится при усилении свайных фундаментов (рис. 17.16, а, б). При устройстве нового ростверка вынимают грунт из-под подошвы усиливаемого фундамента и оголяют верхнюю часть существующих свай.

При усилении столбчатого фундамента сваями с монолитным ростверком совместная работа обеспечивается за счет соединения арматуры ростверка и оголенной арматуры фундамента (рис. 17.16, в).

Рис. 17.16. Усиление фундаментов сваями: а – с подводкой нового ростверка
под ленточный фундамент; б – то же под столбчатый фундамент; в – наклонными
сваями; г – сваями с одной стороны: 1 – существующий фундамент,
2 – сваи усиления, 3 – монолитный ростверк, 4 – существующие сваи,
5 – свая с винтовым наконечником, стальная балка

В стесненных условиях реконструкции при невозможности устройства свай с двух сторон фундамента применяют консольные металлические балки, опирающиеся на пару свай, одна из которых работает на выдергивание (рис. 17.16, г). В качестве свай, работающих на выдергивание, рекомендуется применять винтовые и буронабивные сваи с уширением пяты. Сваи, воспринимающие вдавливающую нагрузку, выполняют буронабивными. Нижняя часть стены усиливается продольными балками, заведенными в горизонтальные штрабы стены. Шаг консольных балок определяется расчетом и принимается не менее трех диаметров свай и не более 3 м.

Сваи под подошвой столбчатого железобетонного фундамента могут устраиваться через выполненные в нижней ступени отверстия (рис. 17.17, а). Для усиления могут применяться буроинъекционные, многосекционные трубобетонные и буронабивные сваи. Диаметр свай принимается не более 200 мм при вылете ступени 300 мм и не более 300 мм при вылете ступени 450 мм.

Рис. 17.17. Усиление фундамента сваями: а – устраиваемыми под подошвой
столбчатого фундамента; б – наклонными буроинъекционными:
1 – существующий фундамент; 2 – сваи усиления; 3 – арматура сваи; 4 – сварка

Сваи под подошвой ленточного или столбчатого фундамента, материал которого характеризуется низкой прочностью, устраивают непосредственно с поверхности строительной площадки через отверстия, пробитые в фундаменте под углом к его вертикальной оси (рис. 17.17, б).

Для усиления применяют буроинъекционные сваи диаметром 80…250 мм. Отверстия в фундаменте и скважины для свай выполняют при помощи малогабаритных станков вращательного бурения, оснащенных шарошечным долотом, шнеками. Заполнение скважин производится цементно-песчаным раствором, нагнетаемым под давлением.

Одновременно с устройством буроинъекционных свай может производиться укрепительная цементация фундамента. Для этого устраивают в пределах фундамента скважину, не доводя до его подошвы на 0,5 м, и нагнетают в основание под давлением 0,1…0,2 МПа цементный раствор, цементируя зону контакта с подошвой фундамента.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите наиболее распространенные методы упрочнения грунтов.

2. Какими способами производится усиление оснований изменением условий деформирования грунта?

3. Какими методами, в общем случае, производится усиление фундаментов?

4. Какими мероприятиями обеспечивается совместная работа элементов уширения подошвы с усиливаемым фундаментом?

5. Приведите примеры усиления ленточных фундаментов уширением подошвы.

6. Приведите примеры усиления столбчатых фундаментов уширением подошвы.

7. Как производится уширение подошвы железобетонного фундамента под колонну?

8. Какова конструкция одностороннего уширения подошвы ленточного фундамента?

9. Для чего при уширении подошвы фундамента применяются поперечные балки и какова их конструкция?

10. С какой целью при уширении подошвы фундамента выполняется предварительное обжатие грунта под ней?

11. Приведите примеры уширения подошвы фундамента с предварительным обжатием грунтов.

12. В каких случаях применяется увеличение глубины заложения фундамента?

13. Как производится увеличение глубины заложения подошвы ленточного фундамента?

14. Как производится увеличение глубины заложения подошвы столбчатого фундамента?

15. Изложите принципы расчета фундамента с уширением подошвы.

16. В каких случаях для усиления фундаментов используют сваи?

17. Какие типы свай рекомендуется использовать при усилении фундаментов?

18. Приведите примеры усиления ленточных фундаментов с применением свай.

19. Приведите примеры усиления столбчатых фундаментов с применением свай.

20. Приведите примеры усиления фундаментов с применением буроинъекционных свай.