15Технико-экономическая целесообразность усиления оснований и фундаментов при реконструкции зданий
Преснов Олег Михайлович
кандидат технических наук, доцент, Сибирский федеральный университет, [email protected] Чернова Дарья Дмитриевна
студент, Сибирский федеральный университет, [email protected] Литвиненко Алла Вадимовна
студент, Сибирский федеральный университет, [email protected] Асанашвили Илья Андреевич
студент, Сибирский федеральный университет, [email protected]
Данная статья посвящена современным методам укрепления оснований и усиления фундаментов. В работе рассмотрены причины, по которым могут возникать деформации в фундаментах и основаниях. Приведены изобретения, полезные модели и статьи, в которых описаны способы усиления подземных конструкций, сохраняющие долговечность зданий и сооружений.
Рассмотрены причины деформации оснований и фундаментов, а также предложены методы их усиления. Спектр способов повышения прочности оснований и фундаментов достаточно велик, главная задача состоит в правильном его подборе. Благодаря многообразию патентов и рекомендаций, выбор способа укрепление оснований и усиления фундаментов является вариантным и следует выбирать наиболее эффективный из всех возможных.
Ключевые слова: агрессивная среда, буроинъекционные сваи, долговечность зданий, методы защиты оснований, осадка, способы усиления фундаментов, увеличение несущей способности, уширение подошвы фундамента.
Во второй половине двадцатого века ощущалась нехватка объектов производственного и непроизводственного назначения, поэтому перед многими государствами, в том числе и перед нашим, стояли задачи их восстановления, что повлекло за собой период экстенсивного развития.
Строили в большом количестве, но постройки имели низкое качество, так как бюджет был ограничен. Использовались некачественные материалы, инженерно-геологические изыскания практически не проводились, не всегда верно и качественно оценивались грунтовые условия, поэтому принимались неэффективные типы фундаментов, чаще всего мелкого заложения.
Помимо неправильного проектирования ошибки допускали и на стадии строительства при некачественном выполнении самих строительных работ. Например, к возникновению деформаций подземных конструкций привело некачественное выполнение строительных работ. В ходе длительной эксплуатации объектов грунт оснований испытывал различные воздействия, которые неблагоприятно сказались на их несущей способности. Повышение уровня грунтовых вод или аварии систем водоснабжения и канализации вызвало размыв грунтового основания. Кроме этого, надстройки к
существующим зданиям и сооружениям, которые увеличивают нагрузку на сам фундамент и грунт его основания, спровоцировали появление деформаций. По этим причинам многие здания признали аварийными. Некоторые из них после обследования были переданы на реконструкцию, а остальные снесены [1-4].
Внешние дефекты здания, такие как, трещины на стенах, оконных проемах, перекосы и заклинивания дверей и окон, чаще всего говорят о том, что подземные конструкции испытывают деформации и требуют укрепления [5].
Но, прежде чем приступить к реконструкции здания, необходимо выполнить комплекс работ по обследованию подземных конструкций в три этапа [6]:
1. Детальное изучение сведений по строительству и эксплуатации здания;
2. Обследование окружающей местности и надземных конструкций здания. Проводят внешний осмотр конструкций, производят замеры и отбирают образцы на определение прочности.
3. Проведение инженерно-геологических изысканий и обследование фундаментов.
После обследования определяется вид работ по укреплению оснований и усилению фундаментов.
Существует три группы способов упрочнения фундаментов [6]:
- восстановление несущей способности;
- увеличение несущей способности;
- разгрузка конструкций.
Для восстановления несущей способности фундаментов используют способы закрепления цементными растворами, смолами и иными химическими реагентами. Инъекцирование смолами отличается высокой скоростью проведения строительных работ, не меняет размеры конструкции и не наносит вреда окружающей среде. Смола быстро затвердевает, обеспечивая надежную защиту основания от воздействия грунтовых вод. Такой эффективный метод укрепления фундаментов широко востребован в условиях стесненной городской застройки, в гидротехническом строительстве, а также при реконструкции уже существующих сооружений гражданского и промышленного назначения [7].
Распространенным решением проблемы недостаточной прочности фундаментов являются инъекции цементного раствора, вводимого с внутренней и наружной стороны сооружения. Увеличение несущей способности фундаментов достигается установкой монолитных участков уширения их подошвы, предотвращая осадку и уменьшая удельное давление на грунт. Такую полезную модель предлагают авторы работы [8]. Преимуществом является сокращение материалоемкости и трудозатрат при осуществлении работ по укреплению.
Другое решение проблемы описывают авторы изобретения [9]. В грунт под фундамент бурят наклонную скважину, которая заполняется полусухой цементно-песчаной смесью. Ударным воздействием смесь трамбуется, образуя уширение и уплотненную оболочку из грунта. После изготовления всех свай укладывается арматурная сетка, которая заливается цементно-песчаным раствором. Идея заключается в создании усиливающих элементов и зоны уплотнения, которые воздействуют на основание, распределяя давление от сооружения на большую площадь, а значит, снижая осадку фундамента.
Укрепить подземные конструкции, путем увеличения их несущей способности, можно с помощью буронабивных и буроинъекционных свай. Отличием свайных технологий является необходимость применения малогабаритной техники, приспособленной для работы в низких помещениях [10].
Обширное распространение приобрело укрепление подземных конструкций выносными буронабивными сваями, которые передают нагрузку с сооружения на лежащие ниже прочные грунты. Их можно применять при укреплении ленточных и столбчатых фундаментов, при этом располагают их относительно существующего фундамента
Отличие буроинъекционные сваи от буровых в том, что в ствол скважины строительный раствор подается под давлением, при этом грунт, окружающий сваю, уплотняется. Растворы, нагнетаемые в грунт, заполняют полости или зоны ослабленного грунта. С течением времени растворы отвердевают, благодаря этому происходит уширение подошвы фундаментов и увеличение глубины заложения, то есть происходит повышение несущей способности подземных конструкций и уменьшение его деформируемости.
В некоторых случаях усиления фундаментов происходит путем разгрузки конструкций фундаментов при помощи подводки новых фундаментов. В основном подводку новых подземных конструкций производится путем пересадки существующих поземных конструкций на сваи. Для этого вдавливают звенья железобетонных или металлических свай в грунт при помощи домкратов и благодаря этому передают нагрузку от здания на свайный фундамент. Такой способ используется при разработке грунта ниже подошвы существующих фундаментов.
Рассмотрены причины деформации оснований и фундаментов, а также предложены методы их усиления. Спектр способов повышения прочности оснований и фундаментов достаточно велик, главная задача состоит в правильном его подборе. Благодаря многообразию патентов и рекомендаций, выбор способа укрепление оснований и усиления фундаментов является вариантным и следует выбирать наиболее эффективный из всех возможных.
Литература
1. Коннов А.В. Исследование и прогноз деформаций оснований зданий и сооружений при устройстве защитных мероприятий с учетом технологии производства работ / А.В. Коннов : дис. канд. техн. наук : Москва, 2020. - 180 с.
2. Клешнин А.П. Исследование устойчивости грунтов в основаниях фундаментов зданий плотной городской застройкой / А.П. Клешнин : дис. канд. техн. наук: Тольятти, 2016. - 114 с.
3. Новицкий О.В. Ремонт и усиление фундаментов / О.В. Новицкий. - Текст : непосредственный // Молодой ученый. - 2019. - № 49. - с. 227-230.
4. Голубев К.В. Усиление оснований фундаментов нагнетаемыми несущими элементами / К.В. Голубев : дис. канд. техн. наук : Пермь, 2006. - 220 с.
5. Баркан, Д. Д. Динамика оснований и фундаментов / Д. Д. Баркан. — М.: Строй-военмориздат, 2015. — 412 с.
6. Полищук А.И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий / И.А. Полищук - Нортхэмнтон : Томск, 2004. - 476 с.
7. Братан Ф.И., Данилова Е.А., Хотулева Е.И., Окольникова Г.Э. Современные методы усиления // Системные технологии. 2020. №4. С. 22
8. Патент RU 194669 Ш, дата приоритета 15.10.2019, дата публикации 18.12.2019, авторы: Преснов О.М., Алиев С.О.
9. Патент РФ №2708929, дата приоритета 08.04.2019, дата публикации 12.12.2019, автор: Щербаков В.В.
10. Лосева Ю.В. Особенности современных методов усиления фундаментов и условия их применения // Инновационный центр развития образования и науки. Новочеркасск, 2015.
Technical and economic feasibility of strengthening the foundations and foundations during the reconstruction of the buildings
Presnov O.M., Chernova D.D., Litvinenko A.V., Asanashvili I.A.
Siberian Federal University
This article is devoted to modern methods of strengthening foundations and strengthening foundations. The paper considers the reasons why deformations can occur in foundations and foundations. Inventions, utility models and articles are presented that describe methods for strengthening underground structures that preserve the durability of buildings and structures.
The reasons for the deformation of bases and foundations are considered, and methods for their strengthening are proposed. The range of ways to increase the strength of foundations and foundations is quite large, the main task is to select it correctly. Due to the variety of patents and recommendations, the choice of method for strengthening foundations and strengthening foundations is variant and the most effective of all possible should be chosen.
Keywords: aggressive environment, drilling piles, durability of buildings, methods of protection of foundations, sediment, ways to strengthen foundations, increase load-bearing capacity, broadening of the foundation sole.
References
1. Konnov A.V. Research and forecast of deformations of the foundations of buildings and structures during the device of protective measures taking into account the technology of work / A.V. Konnov: dis. Candidate of Technical Sciences : Moscow, 2020. - 180 p.
2. Kleshnin A.P. Investigation of soil stability in the foundations of buildings with dense urban development / A.P. Kleshnin : dis. Candidate of Technical Sciences: Togliatti, 2016. - 114 p.
3. Novitsky O.V. Repair and strengthening of foundations / O.V. Novitsky. - Text : direct // Young scientist. - 2019. - N. 49. - pp. 227-230.
4. Golubev K.V. Strengthening of the foundations of foundations by injected load-bearing elements / K.V. Golubev : dis. Candidate of Technical Sciences : Perm, 2006. - 220 p.
5. Barkan, D.D. Dynamics of foundations and foundations / D. D. Barkan. - M.: Stroyvoenmorizdat, 2015 - 412 p.
6. Polishchuk A.I. Fundamentals of design and installation of foundations of reconstructed buildings / I.A. Polishchuk - North-amnton : Tomsk, 2004. - 476 p.
7. Bratan F.I., Danilova E.A., Khotuleva E.I., Okolnikova G.E. Modern methods of reinforcement // System technologies. 2020. №4. p. 22
8. Patent of the Russian Federation № 194669, priority date 15.10.2019, publication date 18.12.2019, authors: Presnov O.M. and Aliyev S.O.
9. Patent of the Russian Federation № 2708929, priority date 08.04.2019, publication date 12.12.2019, author: Shcherbakov V.V.
10. Loseva Yu.V. Features of modern methods of strengthening foundations and conditions of their application // Innovative Center for the Development of Education and Science. Novocherkassk, 2015.
