Данная работа затрагивает одну из основных разновидностей строительства — реконструкцию. В частности, статья касается мероприятий по усилению фундаментов существующих зданий. В работе рассмотрены основные методы по усилению оснований и фундаментов зданий, изучены их организационно-технологические особенности, проанализированы достоинства и недостатки каждого из методов производства работ, а также выявлены основные сложности в организации рассмотренных методов.
Следует отметить степень важности поднимаемой темы в данный период. В рамках современного мегаполиса эта тема имеет особую актуальность. В быстроразвивающемся городе имеет место быть колоссальное количество факторов, влияющих на несущую способность грунтов оснований, а также являющихся причиной высокого износа фундаментов существующих зданий: строительство новых станций метрополитена, возведение зданий в условиях плотной городской застройки, увеличение эксплуатационных нагрузок на существующие здания, ошибки, допущенные на стадии проектирования и производства работ по возведению здания, изменение геологических условий грунтов основания. Эти факторы так или иначе приводят к необходимости своевременно выполнить работы по усилению фундаментов существующих зданий. Вследствие этого появляется необходимость выбора наиболее оптимального метода, требующего наименьших затрат материально-технических и финансовых ресурсов, обеспечивающего возможность проведения работ в условиях плотной городской застройки в эксплуатируемых зданиях, а также, несомненно, обеспечивающий фундаменты здания необходимыми прочностными характеристиками. Исходя из описанного выше, можно сделать вывод, что данная тема особо актуальна в рамках города с высокими темпами развития.
Манжетная цементация
Главной составляющей технологии манжетной цементации является манжетная колонна, погружаемая в предварительно пробуренную скважину. Эта колонна оборудована специальными клапанами, позволяющими производить цементацию грунтов позонно, с применением избыточного давления. Также существенным преимуществом является возможность использовать манжетную колонну для многократных повторов инъекции.
Традиционно манжетная колонна погружается в скважину, заполненную малопрочным цементно-бентонитовым или специализированным составом — обойменным раствором, который не позволяет инъецируемому раствору свободно распространяться вдоль скважины, а направляет его непосредственно в инъектируемый горизонт грунта.
В зависимости от консистенции, состава раствора и давления инъекции манжетная цементация может производиться в режиме пропитки, в режиме заполнения полостей, в режиме уплотнения грунта и в режиме гидроразрывов. Применение манжетной цементации возможно в песчаных, суглинистых, глинистых, насыпных грунтах, лёссах и других грунтах. Метод манжетной цементации позволяет исключить трудоемкие работы по устройству котлованов.
Недостатком данной технологии является невозможность проконтролировать полученный результат, а также выдавливание раствора на поверхность через соседние манжетные колонны или в цокольный этаж здания через каменную кладку фундамента, что является причиной загрязнения окружающей среды, а также является риском попадания цементного раствора в подземные коммуникации. При производстве работ данным методом необходимо предусмотреть мероприятия по предотвращению распространения вытекающего раствора на близлежащие территории.
Частичная иполная разгрузка фундаментов
Частичную разгрузку выполняют путем установки временных деревянных опор и деревянных и металлических подкосов. С этой целью в подвале или на первом этаже укладывают опорные подушки, на которые укладывают опорный брус с последующей установкой на него деревянных стойках. С помощью скоб на стойках закрепляют деревянные прогоны. После между стойками и нижним опорным брусом забивают клинья, таким образом стойки включаются в работу. Тем самым нагрузка от перекрытий частично перераспределяется на временные опоры, снимаясь со стен здания. Чтобы стойки максимально включались в работу, их необходимо устанавливать строго друг над другом на каждом этаже.
Полную разгрузку осуществляют путем заделывания поперечных металлических или железобетонных балок в каменную кладку стены. Для этого в нижней части стены вблизи верхнего обреза фундамента через 2–3 м пробивают сквозные отверстия, в которые заводят поперечные балки. Под каждой поперечной балкой устраивают две опорные подушки на уплотненном основании. Передача нагрузки на опорные подушки осуществляется через продольные балки с помощью клиньев или домкратов. При неудовлетворительном состоянии стены ее предварительно усиливают путем установки рандбалок, которые располагаются выше пробиваемых отверстий.
Достоинством метода частичной или полной разгрузки фундаментов является отсутствие необходимости в специализированных механизмах и относительная простота производства работ. Однако недостаток затронутого метода в том, что он не повышает несущую способность грунтов основания, а соответственно, не обеспечивает прочность здания при осадке грунтов. Недостатком данного метода также является затрудненность производства работ в стесненных условиях при малой высоте цокольного этажа, либо при наличии в нем различных коммуникаций.
Метод укрепления вдавливаемыми сваями
Укрепление фундамента данным методом производится путем вдавливания составных свай под основание фундамента с помощью домкрата. Так как работы проводятся частично в подвале здания, ввиду стесненности помещений используют многосекционные сваи. Применение вдавливаемых свай позволяет существенно упростить работу и ускорить процесс. Данный метод позволяет снизить вибрации, динамическое воздействие, шум при производстве работ, а также уменьшает трудозатраты. На сваи передается нагрузка от стены посредством анкеров, заведенных через отверстие в стене. При использовании свай вдавливания необходимы надежные упоры, в качестве которых может служить железобетонная балка. Наращивание сборных стыковых элементов производят до тех пор, пока острие не достигнет плотных грунтов, что обеспечит необходимую несущую способность системы в целом.
Недостатком технологических приемов усиления оснований фундаментов вдавливаемыми сваями является большой объем земляных работ. При этом вскрытие шурфом или траншеей перегруженного фундамента до его подошвы опасно. Кроме этого, вдавливание свай может привести к расструктуриванию (перемятию) слабого глинистого грунта.
Было проанализировано несколько основных методов усиления фундаментов существующих зданий и определены недостатки каждого из них. Производство данного вида работ существенно затрудняется стесненностью условий и опасностью дальнейшего разрушения здания во время производства работ. Соответственно, в дальнейшем необходимо разработать мероприятия, снижающие стесненность производства работ, и в то же время обеспечивающие надежность проводимых мероприятий.
Литература:
- Колесник Г. С., Каранаева Р. З. Усиление несущих конструкций жилого 5-этажного кирпичного дома, получившего значительные деформации на слабых просадочных грунтах / Г. С. Колесник, Р. З. Каранаева // Предотвращение аварий зданий и сооружений. — 2009–09–21.
- Антонова Ю. В., Раенко А. В., Борчев К. С., Саралиндзе З. У., Соколов С. В., Гудовичев В. В. К вопросу оценки старых зданий при их реконструкции (на примере малоэтажной застройки 1930–50-х гг. г. Магнитогорска) / Ю. В. Антонова, А. В. Раенко, К. С. Борчев, З. У. Саралиндзе, С. В. Соколов, В. В. Гудовичев // Предотвращение аварий зданий и сооружений. — 2016–1-27.
- Нагаева З. Реконструкция и реставрация объектов культурного наследия / З. Нагаева, В. Сидорова, В. Живица — М.: Бук, 2018. — 160 с.
- Радионов Т. В. Стратегическая реконструкция объектов типовой застройки в крупных городах / Т. В. Радионов // Предотвращение аварий зданий и сооружений. — 2014–02–10.
