Способы усиления, связанные с увеличением размеров подошвы фундаментов

При росте нагрузок, недостаточной несущей способности грунтов основания, а также при существенном повреждении фундаментов в процессе эксплуатации производственных зданий применяют способы усиления, связанные с увеличением размеров подошвы фундаментов, при котором часть нагрузки с существующего фундамента передается на элемент усиления в виде железобетонной плиты, монолитно связанной с усиливаемым фундаментом с помощью арматурного каркаса (рис.12).

Рис.12. Усиление ленточного фундамента наращиванием:

1 – усиливаемый фундамент; 2 - каркас наращивания; 3- металлические трубы; 4 - шпуры

Технология усиления ленточного фундамента наращиванием заключается в том, что сначала в теле фундамента бурят в шахматном порядке шпуры, в которые устанавливают металлические трубы. К трубам приваривают арматурный каркас усиления, устанавливают опалубку и осуществляют бетонирование консольной плиты наращивания. В фундаментах средних стен шпуры пробуривают сквозными для пропуска металлических труб, обеспечивая тем самым расчетную ширину усиления с обеих сторон фундамента и равномерную передачу нагрузки на консольные плиты наращивания.

При значительных дополнительных нагрузках на ленточный фундамент рекомендуется переоборудовать его в плитный (рис.13). При этом возможны два варианта устройства плиты:

- с пробивкой сквозных отверстий в ленточных фундаментах;

- без пробивки сквозных отверстий в ленточных фундаментах.

Рис.13. Переоборудование ленточного фундамента в плитный с пробивкой сквозных отверстий в ленточных фундаментах:

1- ленточный фундамент; 2- сквозные отверстия в ленточном фундаменте; 3- арматурный каркас; 4- пропуски арматуры в ленточном фундаменте; 5- отгибы арматуры

По первому варианту между ленточными фундаментами отрывают траншею, на дно которой укладывают щебеночную подготовку толщиной 15-20 см с послойной трамбовкой щебня в грунт, устанавливают арматурные каркасы и бетонируют железобетону плиту на всю длину фундаментов. Минимальная толщина плиты 25 см. Плиты заводят с обеих сторон под подушки ленточных фундаментов. В фундаментах пробивают сквозные отверстия, в которые вставляют арматурные каркасы, соединяя их с основным каркасом плиты, и затем отверстия заделывают бетоном.

По второму варианту монолитную железобетонную плиту бетонируют ниже фундаментных подушек (рис.14, а) или в уровне с фундаментными подушками с устройством шпоночных связей в виде горизонтальных штраб глубиной 15-20 см, пробитых в ленточных фундаментах выше верхней отметки монолитной железобетонной плиты (14, б).

Рис.13. Варианты переустройства ленточного фундамента в плитный без пробивки сквозных отверстий в ленточных фундаментах:

1 – усиливаемый ленточный фундамент; 2 – сплошная монолитная железобетонная плита;

3 – горизонтальные штрабы в фундаментной ленте для устройства шпоночных связей с плитой;

4 – уплотненный крупный песок; 5 –рабочая арматура плиты; 6– поверхность фундамента, подготовленная к бетонированию

В настоящее время для усиления фундаментов применяются принципиально новые технологии, в основу которых положена высокая степень механизации работ.

Так, например, для уширения подошвы фундамента предлагается на уровне подвала устройство железобетонной плиты с закреплением ее в теле фундамента (рис.15).

Рис.15. Увеличение опорной площади фундамента с помощью монолитной железобетонной плиты с опрессовкой грунта (а) или подведением многосекционных свай вдавливания (б)

1 – существующий фундамент; 2 – железобетонная плита; 3 – труба для инъекции расширяющегося цементного раствора; 4 – цементный раствор между плитой и грунтом; 5 –деревянные сваи; 6 – домкрат; 7 – опорное коромысло; 8 – вдавливаемые сваи

Для включения монолитной железобетонной плиты в работу с существующими ленточными фундаментами рекомендуется перед бетонированием закладывать в плиту инъекционные трубки диаметром ½ дюйма, нижний конец которых располагается в толще щебеночной подготовки. После набора бетоном прочности через инъекционные трубки в щебеночную подготовку закачивают цементный или цементно-глинистый раствор под давлением 0,2-0,3 МПа, что уплотняет щебеночную подготовку и обеспечивает лучший контакт плиты с грунтом.

Возможен вариант, когда в плите оставляют отверстия для свай с последующим их задавливанием до плотных грунтов и передачей нагрузки от плиты на эти сваи (рис.15, б).

Работы при устройстве фундаментной плиты ведутся по захваткам протяженностью 3-4 м. Захватки рекомендуется чередовать так, чтобы штрабы в фундаментах пробивались не ранее, через трое суток после бетонирования соседних предыдущих захваток.

В тех случаях, когда кладка ленточного фундамента сильно разрушена и не может больше служить, она не усиливается и не заменяется, а выключается из работы, как это показано на рис.16.

Рис.16. Усиление ленточного фундамента с подведением столбов и железобетонных рандбалок

1 – железобетонная плита; 2 – столб из железобетона, заполняемый бетоном; 3 – ригель;

4 – рандбалка; 5 – бетон омоноличивания

Размеры железобетонных плит и расстояния между ними устанавливаются расчетом. Далее на плиты опирают бетонные столбы (пилястры) или железобетонные кольца, на которые монтируют в поперечном направлении железобетонные балки. Для передачи нагрузки от стены в горизонтальном направлении пробивают штрабы на уровне поперечных балок, в которые устанавливают горизонтальные ригели.

При значительной мощности слабого слоя грунта усиление фундамента выполняется путем передачи возрастающей нагрузки на плотные слои с помощью буронабивных свай, прорезающих слабый грунт. В этом случае на участке рабочей захватки бурятся скважины как можно ближе к фундаменту и бетонируются сваи, которые выводятся до верха нижней ступени фундамента, а затем бетонируются ростверки. После набора ростверками необходимой прочности, на них устанавливают деревянные брусья для уменьшения смятия бетона под домкратами. После этого на брусья устанавливают гидравлические домкраты, которые в верхней части упираются в металлические ригели. Затем на участке между домкратами (около 2м) разбирается фундамент и бетонируется новый фундамент, объединяющий оба ряда ростверков (рис.17).

а) б)

Рис.17. Усиления ленточного фундамента с полной заменой его свайным фундаментом

а)- местная разборка нижней ступени фундамента; б) - бетонная ступень фундамента; 1- ростверк; 2- домкрат; 3- ригель; 4- деревянный брус; 5- новый фундамент