Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТА ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при реконструкции зданий и сооружений, имеющих ленточный фундамент, свайный ростверк или безростверковый свайный фундамент, в связи с увеличением нагрузок на фундамент, когда несущей способности грунтового основания существующего фундамента недостаточно, а суммарное расчетное усилие задавливания свай усиления превышает расчетную нагрузку на фундамент до реконструкции.

Известен способ усиления ленточного фундамента, включающий задавливание домкратом многосекционной сваи, бетонирование ее полости и формирование опорного узла сваи, задавливание осуществляют над фундаментной плитой, при этом в фундаментных блоках цокольной части стены выполняют проем, ограниченный сверху перемычкой, образованной упорным фундаментным блоком, а нижнюю часть проема ограничивают фундаментной плитой, в плите выполняют отверстие под сваю и через него осуществляют задавливание многосекционной сваи из проема с помощью домкрата, опертого в упорный фундаментный блок, расположенный над проемом, а формирование опорного узла многосекционной сваи осуществляют без снятия напряжения с домкрата, при этом используют элементы опорного узла, передающие усилие от сваи на упорный фундаментный блок (Патент на изобретение №2472900, дата приоритета 29.07.2011, дата публикации 20.01.2013, авторы Юрченко А.А., Енджиевский Л.В., RU).

Недостатком известного способа является ограниченная область применения, обусловленная применимостью данного способа только при усилении ленточного фундамента построенного здания, имеющего над плитной частью фундамента стены из фундаментных блоков, в которых возможно образование проемов, верхняя часть которых может служить упором домкрата для задавливания свай.

В качестве прототипа принят способ усиления ленточного фундамента, включающий создание штольни под ленточным фундаментом, задавливание домкратом многосекционной сваи под подошвой фундамента существующего здания, бетонирование полости сваи и формирование опорного узла сваи в виде бетонного свайного оголовка, при этом в качестве упорного элемента используют существующую плиту ленточного фундамента (Инструкция по усилению фундаментов аварийных и реконструируемых зданий многосекционными сваями: ВСН 16-84 Минпромстроя СССР / Э.И. Мулюков, Г.С. Колесник, А.Д. Назаров и др. - Уфа.: НИИпромстрой, 1984. стр. 15).

Недостатком прототипа является ограниченная область применения, обусловленная применимостью данного способа только при усилении ленточного фундамента построенного здания, веса которого будет достаточно для восприятия суммарных усилий распоров при задавливании свай.

Задачей изобретения является расширение сферы использования способа усиления фундамента, в частности в условиях реконструкции, связанной с увеличением нагрузок, действующих на здание, которое устроено или на свайном ростверке, или на ленточном фундаменте, или на безростверковом свайном фундаменте, когда суммарное усилие задавливания свай превышает вес здания до реконструкции.

Для решения поставленной задачи предложен способ усиления фундамента при реконструкции, связанной с увеличением нагрузок, действующих на здание, включающий создание штолен под подошвой фундамента существующего здания и задавливание из штолен домкратами многосекционных свай под подошвой фундамента с упором в существующую плиту фундамента, бетонирование полости сваи и формирование оголовка сваи. Согласно изобретению, способ реализуют в условиях, когда суммарное усилие задавливания свай превышает вес здания до реконструкции, устроенного или на свайном ростверке, или на ленточном фундаменте, или на безростверковом фундаменте, при этом штольни в местах установки свай создают поэтапно, а задавливание свай осуществляют из штолен, устроенных на соответствующем этапе под подошвой ростверка или ленточного фундамента, или под элементами здания, которые используют в качестве опорных элементов при упоре домкратов, причем на начальных этапах усиления используют несущую способность грунтового основания под фундаментом с учетом его ослабления штольнями, а на каждом последующем этапе используют несущую способность свайного ростверка с возведенными на нем конструкциями с учетом ослабления грунтового основания штольнями для свай, залавливаемых на очередном этапе.

Согласно изобретению, устройство штолен в уплотняемых грунтах может выполняться с помощью воздействия на грунт под фундаментом пневмо- или гидродомкратами, которые образуют полости-штольни с уплотненным грунтом, а после снятия давления в пневмо- или гидросистеме и возвращения домкрата в исходное состояние будут извлекаться.

Согласно изобретению, при усилении безростверковых свайных фундаментов в качестве упорных поверхностей для дополнительных вдавливаемых свай используют панели первого этажа, цокольные панели или панели технического подполья.

Согласно изобретению, при усилии задавливания, превышающем вес возведенных строительных конструкций, могут использоваться машины и механизмы, различные строительные конструкции, грунтовые анкера, обеспечивающие неизменяемость положения здания и временно служащие в качестве пригруза.

Согласно изобретению, в случае задавливания стальных полых свай-оболочек после задавливания и формирования узла передачи нагрузки со сваи на ростверк осуществляют установку арматуры и выполняют бетонирование полостей свай.

Согласно изобретению после задавливания свай и формирования узлов передачи давления от свай на ростверк выполняют устройство бетонных оголовков.

На фиг. 1 изображена поэтапная схема усиления фундамента по мере возведения стены при реконструкции, этапы с 1-го по 2-й; на фиг. 2 - то же, этапы с 3-го по 4-й, где 1 - фундамент, например ленточный или ростверк; 2 - стена, возводимая при реконструкции; 3 - сваи усиления, возводимые на начальном этапе; 4 - сваи усиления, возводимые на очередном этапе; 5 - приямки-штольни для расположения домкратов.

Способ усиления фундаментов, используемый при реконструкции, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, состоит из следующих этапов.

На первом этапе под существующим ростверком 1, на котором возведены стены 2 (высотой h1) в местах будущего расположения свай 3, залавливаемых на данном этапе, устраивают приямки-штольни 5 и осуществляют задавливание домкратами многосекционных свай 3 с упором в существующий ростверк 1. При задавливании необходимо, чтобы суммарное усилие задавливания свай 3 не превышало суммы веса ростверка, конструкций и пригруза, находящихся в грузовой площади ростверка. Далее формируют железобетонные оголовки, удаляют домкраты и при необходимости производят обратную засыпку приямков-штолен с послойным уплотнением. Расстояние между сваями при первом и последующих этапах задавливания подбирается так, чтобы в любой момент времени производства работ несущая способность ростверка, грунтового основания ростверка и задавленных свай была бы обеспечена. Размеры горизонтальных приямков-штолен 5 подбираются как можно меньше, но из условия безопасного и качественного обеспечения задавливания свай, а также удобства размещения конструкций свай и распорного устройства.

На втором и последующих этапах осуществляют возведение стен (высотой до h2, h3…h), перекрытий и других строительных конструкций над существующей до реконструкции части здания до такой высоты, при которой несущая способность ростверка и грунтового основания ростверка с учетом отрываемых на этом и последующих этапах приямков-штолен под ростверком будет обеспечена. Затем отрываются следующие приямки-штольни 5 под ростверком в местах расположения свай, залавливаемых на данном этапе, и осуществляют задавливание многосекционных свай-труб 4 с упором в существующий ростверк (фиг. 2). При задавливании также необходимо, чтобы суммарное расчетное усилие задавливания свай не превышало соответствующего расчетного веса ростверка и конструкций, опираемых на него. Формируют железобетонные оголовки задавленных свай 4 и при необходимости производят обратную засыпку приямков-штолен с послойным уплотнением.

При проведении строительных работ на первом этапе суммарный расчетный вес возводимых конструкций, устраиваемых на ростверке с коэффициентами надежности по нагрузке γ₁ (значение коэффициентов должно быть принято более единицы) должен быть таким, чтобы несущая способность грунтового основания балки-ростверка с учетом устраиваемых на 2-м этапе приямков-штолен была бы обеспечена.

На третьем этапе суммарное расчетное усилие задавливания свай на участке стены с коэффициентами надежности по нагрузке γ₂ (значение коэффициентов должно быть принято более единицы) не должно превысить суммарный расчетный вес этого участка стены с ростверком с коэффициентами надежности по нагрузке γ₃ (значение коэффициентов должно быть принято менее единицы). При этом также должна обеспечиваться несущая способность неразрезной балки-ростверка от усилий задавливания свай и возведенной части здания. После задавливания свай на первом этапе производится возведение участка стены и перекрытий или, например, устанавливают тяжелое оборудование. При возведении стены на втором этапе суммарный расчетный вес возводимого участка стены и перекрытий, устраиваемый на монолитной балке-ростверке с коэффициентами надежности по нагрузке γ₄ (значение коэффициентов должно быть принято более единицы), должен быть таким, чтобы несущая способность грунтового основания с учетом устраиваемых на четвертом этапе приямков-штолен была обеспечена.

Этапы 3-й и 4-й устраиваются аналогично первому и второму этапам. Проверку несущей способности балки, грунтового основания и вычисление максимального усилия задавливания также производят по подобию 1-го и 2-го этапа.

Способ усиления фундаментов при реконструкции, связанной с увеличением нагрузок, действующих на здание, которое устроено или на свайном ростверке, или на ленточном фундаменте, или на безростверковом свайном фундаменте, реализуется когда несущей способности грунтового основания после увеличения нагрузок будет недостаточно, а суммарное усилие задавливания свай усиления превышает нагрузку на основание фундамента здания до реконструкции. При задавливании свай используют или свайный ростверк, или существующую плиту ленточного фундамента, а для дополнительных вдавливаемых свай при усилении безростверковых свайных фундаментов в качестве опорных поверхностей могут быть использованы панели первого этажа, цокольные панели или панели технического подполья. При этом задавливание свай осуществляют из штолен, располагаемых под подошвой ростверка или ленточного фундамента, или под другими упомянутыми элементами здания, которые используют в качестве опорных элементов при упоре домкратов.

Устройство штолен в хорошо уплотняемых грунтах может выполняться с помощью воздействия на грунт под ростверком пневмо- или гидродомкратов, находящихся под ростверком, которые образуют полости-штольни с уплотненным грунтом, а затем после снятия давления в пневмо- или гидросистеме и возвращения домкрата в исходное состояние будут извлекаться.

В тех случаях, когда усилие задавливания превышает вес возведенных строительных конструкций, могут использоваться машины и механизмы, различные строительные конструкции, грунтовые анкера, обеспечивающие неизменяемость положения ростверка и временно служащие в качестве пригруза.

В случае задавливания стальных полых свай-оболочек, после задавливания и формирования узла передачи нагрузки со сваи на ростверк осуществляют установку арматуры и выполняют бетонирование полостей свай.

После задавливания всех или группы свай и формирования у них узлов передачи давления от свай на ростверк выполняют устройство бетонных оголовков.

Преимущество заявляемого способа усиления фундамента при реконструкции по сравнению с прототипом позволяет достичь более высокий технический результат, который заключается в расширении сферы использования способа, в частности в условиях реконструкции, когда суммарное усилие задавливания свай усиления превышает вес здания до реконструкции. Указанное преимущество обусловлено отличающейся от прототипа технологией поэтапного задавливания свай, осуществляемого из штолен, располагаемых под подошвой существующего ростверка, ленточного фундамента или под элементами здания с безростверковым свайным фундаментом, которые используют в качестве опорных элементов при упоре домкратов.