Реконструкция (усиление) фундаментов винтовыми сваями
Сегодня все большее распространение получает реконструкция (усиление) фундаментов винтовыми сваями. Это связано с тем, что эта технология может быть использована как в малоэтажном строительстве, так и для крупных гражданских/промышленных объектов.
Причины реконструкции
Основные причины реконструкции:
- усиление поврежденных фундаментов и их оснований;
- реконструкция зданий/модернизация оборудования.
В первом случае необходимо восстановить или заменить морально или физически изношенные (разрушенные) конструктивные элементы.
Во втором – изменения связаны с переменой функционального назначения строения или заменой типа/вида устанавливаемого оборудования или надземных строений. Как правило, не является следствием разрушения (износа) самого основания.
Способы реконструкции
В зависимости от причин могут использоваться разные способы реконструкции. К ним относятся:
- усиление фундамента, его элементов/соединений;
- замена фундаментных конструкций (полная или частичная);
- восстановление эксплуатационных свойств основания, его элементов/соединений.
Усиление фундамента – комплекс мероприятий, обеспечивающих повышение несущей способности или снижение напряжений. В результате усиливаемый фундамент должен перейти как минимум в рабочее состояние. Чтобы убедиться, что цель достигнута, нужно провести проверку конструкции на соответствие требованиям к прочности, жесткости, устойчивости и др.
Усиление необходимо, если:
- произошло разрушение фундамента в результате: коррозии, нарушения режима эксплуатации, перегрузки, динамических воздействий;
- произошла деформация грунтового основания в результате: изменения свойств основания, недостаточности несущей способности, нарушения устойчивости склонов.
Замена фундамента – совокупность мероприятий, предполагающих полную замену существующей конструкции.
Замена необходима, если:
- в ходе эксплуатации здания основание пришло в негодность (постепенное разрушение);
- происходят недопустимые перемещения конструкций;
- грунтовое основание под подошвой фундамента имеет разные характеристики, вследствие чего усадка в ходе эксплуатации стала неравномерной.
Восстановление фундамента – мероприятия, обеспечивающие доведение эксплуатационных качеств до уровня первоначального состояния, определяемого нормативными документами на момент разработки проекта объекта.
Восстановление необходимо, когда:
- несущая способность грунтового основания ухудшилась;
- произошло ухудшение условий устойчивости фундамента.
Независимо от способа переустройство оснований зданий всегда предполагает проведение комплекса строительных работ и организационно-технических мероприятий, которые позволяют скорректировать основные технико-экономические показатели для последующего изменения условий эксплуатации, максимального восполнения утраты от физического и морального износа, достижения новых целей эксплуатации. Эти работы условно делятся на несколько этапов:
- технико-экономическое обоснование реконструкции;
- детальное обследование фундамента, определение технического состояния. По результатам обследования даются оценка физического и морального износа, рекомендации по дальнейшему использованию;
- определение резерва несущей способности, расчет конструкций на новые нагрузки с учетом результатов обследования, выявление элементов, требующих усиления или замены;
- разработка проекта усиления (восстановления, замены);
- разработка проекта производства работ.
Определение технического состояния фундамента
Прежде чем приступать к реконструкции основания, необходимо определить его техническое состояние.
Этап предполагает составление акта или заключения о техническом состоянии фундамента на основании информации, полученной в ходе предварительного (визуального) или детального (инструментального) обследования. Они включают:
- схемы и ведомости дефектов/повреждений с фиксацией их мест, характера;
- описания, фотографии дефектных участков;
- результаты проверки наличия характерных деформаций здания (сооружения), его отдельных элементов (прогибы, крены, выгибы, перекосы, разломы и т.п.);
- установление аварийных участков (при наличии);
- уточненную конструктивную схему здания (сооружения);
- уточненную схему мест выработок, вскрытий, зондирования;
- особенности близлежащих участков территории, вертикальной планировки, организации отвода поверхностных вод;
- предварительную оценку технического состояния строительных конструкций, инженерного оборудования, электрических сетей и средств связи (при необходимости), определяемая по степени повреждений, характерным признакам дефектов.
В состав предварительного (визуального) обследования рекомендуется включать следующие работы:
- ознакомление с проектной, исполнительной, технологической и эксплуатационной документацией;
- визуальный осмотр и выявление необходимости устройства временных креплений/усиления несущих конструкций для предотвращения возможных обрушений и проведения работ по созданию условий для предварительного обследования;
- выявление повреждений/дефектов, отступлений от проектных или нормативных значений эксплуатационных характеристик зданий/сооружений;
- выявление отступлений от проектных геометрических конструктивных и расчетных схем зданий/сооружений, отклонений фактических нагрузок/ воздействий от проектных или нормативных значений;
- проведение измерений параметров, характеризующих дефекты/повреждения, а также эксплуатационных характеристик построек;
- фиксация выявленных дефектов/повреждений путем фотографирования, составления карт и ведомостей;
- оценка технического состояния строений по характерных признакам повреждений;
- составление заключения о техническом состоянии зданий и их строительных конструкций.
Детальное (инструментальное) обследование технического состояния здания (сооружения) включает:
- измерение необходимых для выполнения целей обследования геометрических параметров зданий (сооружений), их элементов/узлов;
- инженерно-геологические изыскания (при необходимости);
- инструментальное определение параметров дефектов/повреждений, в том числе динамических параметров, например, геофизические исследования с применением георадара;
- определение фактических характеристик материалов основных несущих конструкций и их элементов;
- измерение параметров эксплуатационной среды, присущей технологическому процессу в здании/сооружении;
- определение реальных эксплуатационных нагрузок/воздействий, воспринимаемых обследуемыми конструкциями с учетом влияния деформаций грунтов основания;
- определение реальной расчетной схемы здания или сооружения, его отдельных конструкций;
- определение расчетных усилий в несущих конструкциях, воспринимающих эксплуатационные нагрузки;
- поверочный расчет несущей способности по результатам обследования;
- анализ причин появления дефектов/повреждений;
- составление итогового документа (заключения) с выводами по результатам обследования.
Определение резерва несущей способности фундамента
После обследования (т.е. выполнения предварительного (визуального) или детального (инструментального) обследования), нужно выявить резервы несущей способности или возможности снижения действующих нагрузок (как постоянных, так и временных). Они будут учитываться на этапе разработки проекта, необходимого для переустройства.
Проект реконструкции
Разрабатывая проект реконструкции необходимо, во-первых, стремиться к максимальному сохранению существующих зданий, сооружений, а также минимизировать экономические потери.
Во-вторых, выбор способа переустройства будет зависеть от технического задания, которое включает:
- необходимые (возможные) изменения объемно-планировочных решений;
- изменение нагрузок;
- изменение условий эксплуатации.
В-третьих, проверочные расчеты реконструируемых элементов должны производиться с учетом уже имеющихся проектных данных, данных по изготовлению конструкций и их натурных обследований.
Усиление фундамента винтовыми сваями
Реконструкция (усиление) винтовыми сваями отличается от традиционных технологий, которые сводятся в основном к увеличению площади опирания существующих фундаментов, уменьшению давления на грунты основания или искусственному улучшению свойств грунтов введением разных химических реагентов. То есть выполняется ряд типовых операций, которые могут негативно отразиться, к примеру, на уже существующих постройках.
Усиление винтовыми сваями или замена основания на винтовые сваи обеспечивают повышение несущей способности и эксплуатационных свойств строительной конструкции, включая грунт основания, винтовыми сваями.
Усиление винтовыми сваями может также осуществляться за счет возведения новых разгружающих конструкций, которые полностью или частично воспринимают существующие и дополнительные нагрузки. При замене тот же эффект достигается возведением заменяющих конструкций.
Преимущества реконструкции винтовыми сваями по отношению к традиционным методам:
- отсутствие вибраций, которые могут отрицательно повлиять на существующую часть здания;
- отсутствие земляных работ;
- возможность монтажа без использования тяжелой техники.
Этапы реконструкции фундамента винтовыми сваями
После обследования технического состояния здания производится поверочный расчет, по результатам которого определяется фактическая нагрузка на сваю, их количество.
При реконструкции железобетонных оснований крупных гражданских и промышленных объектов винтовыми сваями, как правило, выполняется усиление. Оно может быть осуществлено с одной стороны или с двух; выбор зависит от конструктивной схемы здания.
При одностороннем усилении винтовыми сваями балка жестко фиксируется в существующем основании и приваривается к свае.
При двухстороннем усилении балку пропускают сквозь заготовленное отверстие в бетонном фундаменте, укладывают на сваи и замоноличивают раствором.