Технологии усиления оснований и фундаментов

1. Технологии усиления оснований и фундаментов

Лекция 4
по дисциплине «Проектирование реконструкции
зданий и сооружений»

2. Критерии выбора вариантов усиления

(в порядке предпочтения):
продолжительность работ,
приведенные удельные затраты,
трудоемкость,
стоимость и др.

3. Химические способы закрепления грунтов

одно- и двухрастворную силикатизация,
электро- и газосиликатизация,
термическое закрепление,
смолизация и др.

4. Электрохимическое закрепление слабых грунтов

1- насос для откачки воды из катода; 2 – наголовник; 3 – ниппель;
4 – генератор постоянного тока; 5 – бак с раствором; 6- баллон с
сжатым воздухом; 7 - перфорированная часть инъектора;
8 – наконечник инъектора; 9 – дополнительный инъектор

5.

1—6— номера захваток

6. Смолизация грунтов

1 - инъектор; 2 - рабочий шланг; 3 - манометр; 4 - рабочий бачок;
5 - пробковый кран; 6 - компрессор или баллон со сжатым воздухом

7. Термическое закрепление грунтов

1 - компрессор; 2 - бак для жидкого топлива; 5 - топливный насос;
4-форсунки; 5-скважина; 6-непросадочный грунт; 7-просадочный грунт

8. Цементация грунта

1- растворомешалка; 2 – насос для подачи цемента; 3 – обратный
трубопровод; 4 – напорный трубопровод; 5 – инъекторы.

9. Методы усиления существующих фундаментов

Укрепление тела фундамента;
Увеличение размеров фундаментов мелкого заложения и
подводка под них новых конструктивных элементов;
Ограничение бокового распора грунта вокруг столбчатых
фундаментов путем погружения круглого (из двух
полуколец) или квадратного и прямоугольного (из двух
коробчатых элементов) опускных колодцев ниже отметки
подошвы;
Усиление фундаментов с передачей нагрузок на
дополнительные фундаментные конструкции глубокого
заложения (сваи и др.);
Повышение прочности фундаментов на продавливание за
счет закачки под их подошвы цементного раствора через
просверленные в кладке отверстия и создание жестких
цементно-каменных опорных элементов.

10. Закрепление бетонных (железобетонных фундаментов, имеющих трещины синтетическими смолами

1- существующий фундамент, имеющий вертикальные и горизонтальные трещины;
- трещины; 3 - кирпичная стена; 4 - инъектор для нагнетания компаунда из
синтетических смол под давлением 0,6-1,2 МПа; 5 - борозда шириной 35-40 мм,
выполненная дисковой пилой или отбойным молотком; 6- отверстие, пробуренное
перфоратором на глубину 100-150 мм.
2

11. Закрепление бутовой кладки фундамента цементацией

1 - усиливаемый фундамент;
2 - инъекторы для нагнетания подвижного (жидкого) цементного раствора
3 - наплывы раствора;
4 - кирпичная стена.

12. Закрепление кирпичной и бутовой кладки торкрет-бетоном

1.
2.
3.
4.
5.
-
существующий фундамент, имеющий расслоение кладки;
кирпичная стена с разрушенным поверхностным слоем;
набрызг бетонной смеси под высоким давлением;
цемент-пушка (или бетон-шприц-машина);
торкретируемая поверхность.

13.

Увеличение размеров фундаментов мелкого заложения
и подводка под них новых конструктивных элементов
а) без изменения глубины заложения
а - прикладкой вперевязку; б, г - бетонными обоймами; в – железобетонными
обоймами; 1 - стена; 2 - новая кладка вперевязку со старой; 3 - старая кладка; 4
- металлические штыри; 5 - бетонная обойма; 6 - железобетонная обойма; 7 щебеночная подготовка; 8 - бетонные банкеты; 9 - рабочая балка; 10 распределительная балка; 11 - зачеканка литым бетоном

14.

Примеры усиления ленточных
фундаментов
1 существующие
фундаменты;
2 бетон усиления класса
В15;
3 двутавры или швеллеры
№ 16 с шагом до 2 м в
шахматном порядке;
4 уголки 100х10 длиной 0,5
м;
5 уплотненный щебнем
грунт;
6 штрабы 150х150 в
шахматном порядке;
7,8 распределительная или
опорная балка в виде
швеллера № 16;
9 сетка из стержней
диаметром 8 мм с ячейкой
150х150;
10 стержни 10 АI;
11 штыри-связи в
шахматном порядке

15. Увеличение размеров фундаментов мелкого заложения и подводка под них новых конструктивных элементов б) с увеличением глубины заложения

16. Схема разбивки на участки усиливаемого ленточного фундамента при его перезаглублении подбетонкой

1 участок
2 м
3 участок
5 участок
2 участок
2 м
2 м
2 м
Существующий фундамент
4 участок
2 м

17. Схема разбивки фундаментов здания на захватки

а - осадочный колодец; 1, 2, 3 - захватки 1-го участка;
1, 2, 3 - захватки 2-го участка; I, II, III, IV - захватки 3-го участка.

18. Общая схема организации работ по усилению бутовых ленточных фундаментов с увеличением площади подошвы

1 - ленточный
транспортер;
2 - окученный грунт для
обратной засыпки;
3 - временные
крепления стенок
котлована;
4 - площадка для
приемки бетона;
5 - экскаватор;
6 - котлован с откосами
без креплений

19.

20. Схема уширения подошвы фундамента (с эпюрами давления в плоскости подошвы) по Б.И.Далматову

1 - существующий фундамент; 2 - конструкция уширения;
3 - арматура; 4 - эпюра давления до уширения; 5 - эпюра
давления после уширения и догрузки фундамента

21. Возможный выпор грунта при откопке траншеи до подошвы существующего фундамента (при усилении с использованием традиционных технологий)

22. Усиление фундаментов дополнительными блоками, обжимающими грунты оснований при их повороте ( по Н. И. Страбахину):

1 - существующий фундамент; 2 - щель, раскрываемая при
повороте блоков; 3 - железобетонный блок; 4 - анкерное
крепление; 5 - отверстия для анкеров

23. Схема временного крепления стены или колонны при разработке грунта вокруг фундамента

1
2
3
4

24. Способ одновременного обжатия бетона усиления вокруг фундамента и грунта (по авторскому свидетельству № 628233)

1 существующий фундамент;
2 гибкая опалубка из плетеной
сетки с ячейками 1 2 см;
3 поперечная балка;
4 распределительная балка;
5 прокладка;
6 обжимной щит;
7 стяжной болт;
8 уплотненный грунт основания

25. Усиление фундаментов опускными колодцами: а  положение колодца до погружения; б  то же, после погружения

Усиление фундаментов опускными колодцами:
а положение колодца до погружения;
б то же, после погружения
а)
1
2
1
1
2
300
3
б)
1
2
4
5
1 существующий фундамент; 2 опускной железобетонный
колодец; 3 нож; 4 кольцевая траншея; 5 маловлажный песок

26. Усиление столбчатых фундаментов с передачей нагрузки на сваи

1
5
L
1200-2000
200
4
2
3
6
7
1 существующий фундамент; 2 свая; 3 арматурный каркас;
4 стальные балки; 5 тяжи; 6, 7 слабый и прочный грунты

27. Пробивка отверстий

28.

Увеличение опорной площади с помощью
монолитной железобетонной плиты
а - с опрессовкой грунта; б - с подведением многосекционных свай вдавливания;
1 - существующий фундамент; 2 - железобетонная плита; 3 - труба для
инъекции расширяющегося цементного раствора; 4 - цементный раствор
между плитой и грунтом; 5 - сгнившие деревянные сваи; 6 - домкрат; 7 опорное коромысло; 8 - вдавливаемые сваи

29. Усовершенствованные методы усиления фундаментов на основе традиционных

а - устройство сборных либо монолитных рам в подвале; б, в - выносные консоли и
плиты

30. Устройство короткой сваи-шпоры и железобетонной плиты

1 - стена; 2 - железобетонная плита; 3 - инъецированный
цементный раствор; 4 - свая в кондукторе; 5 - уширенная
часть сваи; 6 - деревянный лежень; 7 - бутовый фундамент

31. Усиление фундаментов с использованием свай

а - многосекционные сваи вдавливания с двухсторонней
балкой-упором;

32. Конструкции свай «МЕГА»: а  сваи железобетонные; б  сваи из металлических труб

Конструкции свай «МЕГА»:
а сваи железобетонные;
б сваи из металлических труб
1 железобетонный распределительный элемент; 2 подпорка; 3 головной элемент;
4 рядовой элемент; 5 нижний элемент; 6 заглушка; 7 фрезеруемые торцы;
8 сварка по контуру; 9 снимаемая по контуру трубы фаска

33. Этапы (13) работ по усилению фундаментов сваями типа «МЕГА»

Этапы (1 3) работ по усилению фундаментов
сваями типа «МЕГА»
1 существующий фундамент; 2 распределительный элемент;
3, 4, 5 головной, нижний и рядовой элементы сваи; 6 домкрат;
7 стальные пластины; 8 подкладки; 9 подпорки;
10 распределительная балка; 11 гидронасос

34. Усиление ленточных фундаментов двумя рядами свай типа «МЕГА»

1
200 150
1
300
550
1
3
2
300
550
3
2
4
25
2
1 существующий фундамент; 2 впрессовываемые сваи типа «МЕГА»;
3 железобетонные балки-ростверки; 4 стяжные болты

35. Инъекционное закрепление грунта под подошвами существующих фундаментов возле ограждения

1 фундамент; 2 буроинъекционные сваи; 3 защитная
стенка

36. Устройство наклонных буроинъекционных свай с двух сторон фундамента

37. Устройство буроинъекционных свай при одностороннем бурении скважин для усиления фундамента

38. Буроинъекционный комплекс в процессе изготовления сваи

1 - емкость для цементного раствора; 2 - глиномешалка; 3 - мерный бак; 4 растворный насос; 5 - промывочный насос; 6 - нагнетательный трубопровод;
7 - емкость для глиняного раствора; 8 - шламоотделитель; 9 - буровой
станок; 10 - кондуктор; 11- буровой инструмент; 12 - бурильная труба

39. График испытаний буроинъекционных свай на опытной площадке

1 - без опрессовки; 2,3 - с опрессовкой, соответственно, 0,2 и 0,4 МПа;
4 - с опрессовкой высоковольтными разрядами; 5 - двух наклонных
свай

40. Усиление оснований зданий и сооружений с использованием струйной технологии

а - подпорная стена берегового устоя моста через Дунай; б - памятник военной
архитектуры в Вене (казармы Россауэр); 1 - буровой станок SC-1 (Кеller); 2 существующий фундамент; 3 - деревянные сваи; 4 - укрепленные массивы
грунта; 5 - ступени спуска; 6 - подпорная стена канала

41. Системы струйной технологии

Простая система предусматривает использование
монитора также и для инъецирования. Инъекционная смесь
подается через одно сопло или через несколько, причем
струя выполняет одновременно функции разработки грунта и
его упрочнения при заполнении полости.
Двойная система включает в составе монитора две
коаксиальные трубы, по которым раздельно
транспортируются к соплам инъекционная смесь и воздух.
Струя при этом защищается рубашкой из сжатого воздуха,
что повышает эффективность метода.
Тройная система является более сложной, но самой
эффективной. В нижнюю часть монитора по
самостоятельным трубкам подаются вода, воздух и
инъекционная суспензия. Струя воды защищается воздухом и
разрушает грунт, а в создаваемую полость инъекционная
смесь подается при более низком давлении через отдельное
сопло.

42. Системы струйной технологии

Фирма
Система
простая
двойная
тройная
TREVI
T1
T2
T3
TREVI
HDI-1
HDI-2
HDI-3
KELLER
SOILCRETE-S
SOILCRETE-D
SOILCRETE-T
INSOND
RODINJET-1
RODINJET-2
RODINJET-3
HORLESSBERGE
R
GROUTJETTING
-
-
SONDERBAU
JET-GROUTING
-
-

43. Типы опор, выполняемых при помощи струйной технологии

а)
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
з)
а круглого поперечного сечения; б то же, с уширениями;
в трехлопастная; г четырехлопастная (крестообразное
сечение); д то же, с наклонными лопастями;
е трехлопастная с поперечными дисками;
ж с винтообразными лопастями; з корневидная

44. Схема пересадки фундаментов Малого театра в Москве

1 деревянные сваи; 2 выполненные по струйной
технологии опоры; 3 насыпной грунт; 4 песок;
5 глина; 6 известняк

45. Пример сложной реконструкции зданий на слабых грунтах

1 - существующее здание на
слабом грунте;
2 - стальная решетка;
3 - трубобетонные сваи;
4 - набивные сваи;
5 - подпорные стенки;
6 - грунтовые инъекционные
анкера

46. Комплексное усиление несущих конструкций, включая фундаменты (памятники архитектуры в Риме)

47. Усиление оснований и фундаментов костела Св. Екатерины в Петербурге (Невский пр., 32 - 34)

1 - бутовые фундаменты; 2 - буроинъекционные (корневидные сваи); 3 деревянные бревна - лежни; 4 - бетонный слой на контакте фундамент грунт