Общие требования к усилению оснований и фундаментов под сооружением

29.06.2016

Дефекты в основаниях или фундаментной части зданий, проявившиеся при эксплуатации, особенно опасны в сейсмических районах. Так, ослабление основания, как показывает опыт обследования последствий землетрясений, резко снижает сейсмостойкость зданий, а зачастую, например в Ниигате, приводит опрокидыванию здания. Необходимость проведения работ по усилению оснований и фундаментов связана с увеличением нагрузок на фундаменты или устройством новых подземных сооружений рядом со старыми фундаментами в результате работ по реконструкции.
В результате землетрясений в конструкциях возникают деформации, особенно при строительстве в сложных инженерно-геологических условиях (лессовые просадочные грунты, торфы, пески-плавуны, набухающие грунты и др.), усугубляемые ошибками, допущенными при изысканиях, неправильной эксплуатацией зданий и сооружений, а также влиянием агрессивных вод. Значения характеристик грунтов основания должны вычисляться по результатам непосредственного определения для каждого усиливаемого фундамента.
Методика обследования оснований и фундаментов, определение остаточных деформаций. Как уже отмечалось, проекту восстановления, усиления или ремонта здания и сооружения, в том числе в условиях реконструкции, должны предшествовать выявление причин, вызвавших в них деформации, количественная и качественная их оценка и применительно к основаниям и фундаментам роль и значение их как составной, взаимосвязанной части всего здания. Такой подход позволяет в некоторых случаях, например при неравномерной осадке основания, отказаться от закрепления и уплотнения основания или усиления фундамента, ограничиваясь только восстановлением стен.
Объемы работ по обследованию оснований и фундаментов зависят от размеров и назначения здания, наличия и количества признаков происхождения деформации, степени изученности грунтов. Возможны следующие способы обследования оснований и фундаментов.
Устройство шурфов. Шурфы для обследования отрывают вблизи несущих стен, в которых обнаружены деформации в результате неравномерных осадок и других признаков. Размер сторон шурфа 1...1,5 м. По мере отрывки шурфа берут пробы грунта и фундамента, уточняют размеры фундамента и крепят стенки шурфа в слабых грунтах сплошной обшивкой, в других отдельными распорами. Граничные уровни различных слоев грунта и грунтовых вод фиксируют отметками. Ширину подошвы фундамента определяют подкопом под фундамент, который устраивают из шурфа. По окончании работ шурфы засыпают и предусматривают меры, не допускающие попадания в них поверхностных вод. При отрытии шурфы фундамента подвергаются тщательному обследованию. По характеру деформаций устанавливают причины потери несущей способности и намечают способы усиления фундаментов.
При определении несущей способности фундаментов их испытания могут быть упрощены: на месте простукивают фундаменты молотком, делают попытки выломать отдельные камни ломом, пробивают шлямбуром. При постукивании молотком прочные фундаменты дают чистый звук высокого тона, у слабых фундаментов звук глухой, более низкого тона. Если отдельные камни легко выламываются, то прочность фундамента низкая. При пробивке шлямбуром определяется прочность в толще фундаментов. При слабых фундаментах шлямбур идет легко, отдельные камни фундамента при этом сдвигаются или образуются трещины, расходящиеся от места пробивки в стороны.
В лабораторных условиях испытывается прочность отдельных камней, из которых сложены фундаменты, и раствор, или испытывают целые образцы, вырезанные из тела фундамента без нарушения прочности растворных швов.
Бурение. Для бурения скважин глубиной до 2 м применяют забивной щуп — металлический стержень 2,5 м с выступами, при извлечении которого на выступах остается грунт. Для бурения скважин на глубину до 30 м применяются буры из наголовника, наконечников и штанг, состоящих из отдельных трубчатых звеньев диаметром 19...25 мм и длиной 1...1,5 м. В зависимости от вида грунта в качестве наконечника используются ’’ложки”, ’’желонки”, пирамидальные и коронные буры.
В результате лабораторных исследований грунта устанавливают: геологические разрезы, мощность напластований, уровень грунтовых вод; физико-механические свойства оснований и фундаментов; характеристику и свойства грунтовых вод. При обследовании уточняют размеры фундаментов и тем самым получают необходимый исходный материал для поверочных расчетов.
Определение несущей способности оснований в натурных условиях с помощью штампа. Штамп применяют квадратной формы площадью 0,5 м2 из металла, железобетона или дерева. Перед испытанием его устанавливают посередине отрытого шурфа на расстоянии от стенок не менее 0,7 м. В буровых скважинах их минимальный диаметр 32,5 см, а площадь штампа 600 см2. Для слабых грунтов первая нагрузка составляет 10 H на 1 см2 площади штампа с последующим 25%-м увеличением, которое для каждой партии добавляется равномерно в течение 2 ч. Для прочных грунтов первоначальная нагрузка принимается в 3 раза больше с нарастанием на последующих ступенях 20%. Между ступенями замеряется величина осадки, которая определяется до тех пор, пока рост ее практически прекратится (не превышает 0,1 мм за 2 ч или 1 мм за 20 ч).
Разрушение грунта характеризуется либо появлением видимых на глаз трещин, холмиков от выпирания, либо длительной осадкой практически без увеличения нагрузки и соответствует временному сопротивлению. Допускаемое напряжение принимается с 8... 10-кратным запасом прочности.
Установка контрольных маяков на капитальных стенах или в местах примыкания перегородок к стенам. Маяки представляют собой простейшие датчики в виде алебастровой накладки, установленной перпендикулярно направлению трещин и надежно закрепленной по обеим сторонам трещин. Маяки устанавливают вдоль трещин в местах, где можно наблюдать за их поведением на расстоянии 2...3 м один от другого. Длина маяка 25...30 см, каждый конец плотно соединен со стеной на протяжении не менее 10 см, толщина 3...5 и ширина 6...8 см.
Для определения величины нарастания деформации одновременно с устройством маяков на трещину ставят простейшие рычажные указатели в виде шарнирно закрепляемой деревянной или металлической стрелки длиной 0,5...1 м. Стрелка шарнирно закрепляется на двух краях трещины, а ее свободный конец помещается над нулевой точкой мерной шкалы (рис.1.2). Для измерения фактических величин, например осадки стены, необходимо проводить нивелировку.
Общие требования к усилению оснований и фундаментов под сооружением