Лекции 3(1 часть). Устройство оснований и фундаментов.

Лекции 3(1 часть). Устройство оснований и фундаментов.

План лекций:

1.Устройство монолитных фундаментов мелкого заложения.

2.Технология выполнения работ при устройстве монолитных железобетонных плит под гражданские здания.

3. Устройство забивных свайных фундаментов.

4.Устройство буронабивных свайных фундаментов.

Устройство монолитных фундаментов мелкого заложения.

Устройство монолитных фундаментов есть комплексный процесс и состоит из установки опалубки (формы, в которой бетон приобретает прочность), укладки арматуры, бетонирования, ухода за бетоном и распалубки конструкции.

Рассмотрим процесс устройства монолитных фундаментов под цех одноэтажного промышленного здания. Наиболее распространенными опалубками являются сборно-разборная мелкощитовая, крупнощитовая, блочная и др.

Для случая применения мелкощитовой опалубки состав работ следующий: погрузочно-разгрузочные работы, работы по укрупнительной сборке и сварке арматуры, подача укрупненных панелей к месту монтажа и их монтаж, подача сеток и каркасов к месту монтажа и их установка, прием бетонной смеси, подача к месту укладки и укладка в конструкцию.

До начала устройства фундаментов должны быть выполнены следующие работы: организован отвод поверхностных вод от площадки, устроены подъезные пути, обозначены пути движения механизмов, места складировния, подготовлена монтажная оснастка, завезены арматурные сетки, каркасы, комплекты опалубки, выполнена подготовка под фундаменты, произведена геодезическая разбивка осей, нанесены риски, составлен акт на скрытые работы по приемке основания.

Щиты опалубки складируют в штабели высотой не более 1, 2 м в зоне работы крана. Мелкощитовая опалубка конструкции, например АОЗТ ЦНИИОМТП, состоит из щитов, схваток, уголков монтажных, крюков натяжных и других соединительных элементов. Из зарубежных опалубок можно применять “Домино”- легкую рамную опалубку для стен и фундаментов фирмы PERI.

До начала монтажа производят укрупнительную сборку щитов в панели, последовательно устанавливая и закрепляя каждую ступень и подколонник, принимают по акту на скрытые работы.

Демонтаж опалубки производят только после достижения бетоном требуемой прочности (см.СНиП 3.03.01-87). После снятия опалубки производят ее осмотр, очищают от бетона, производят ее смазку.

Арматуру собирают на площадках арматурной сборки. Сетки башмака укладывают на фиксаторы для обеспечения защитного слоя. Приемка арматуры производится до установки опалубки и оформляется актом.

Доставка бетонной смеси предусматривается автобетоносмесителями, подача – кранами в поворотных бункерах или при помощи автобетононасоса. Состав работ по бетонированию: прием и подача бетонной смеси, укладка и уплотнение, уход за бетоном. Бетонную смесь укладывают горизонтальными слоями толщиной 0, 3-0, 5 м.Каждый слой уплотняют глубинными вибраторами. Шаг перестановки вибратора не должен превышать 1, 5 радиуса его действия. Перерыв в бетонировании – не более 2 час. Численно-квалификационный состав звеньев: машинист крана 5р.-1, такелажники 2р. – 2, слесари строительные 4р-1, 2р-1, арматурщики 3р-1, 2р-2, электросварщик 3р-1, бетонщики 4р-1, 2р-1.

Выработка на одного рабочего в смену порядка 2 м³/чел-дн.

Методы зимнего бетонирования: способ термоса, применение бетонов с противоморозными добавками, предварительный разогрев, электропрогрев, обогрев в термоактивной опалубке, обогрев бетона с применением греющих проводов, обогрев бетона горячим воздухом.

Требования к качеству и приемке работ: соответствие арматуры проекту, диаметр и расстояние между рабочими стержнями, отклонение от проектных размеров осей каркасов, наличие комплектов опалубки, маркировка элементов, монтаж опалубки, укладка бетонной смеси (подвижность, состав смеси), распалубка.

Рис.1 Фрагмент технологической карты на устройство монолитных фундаментов.

Технология выполнения работ при устройстве монолитных железобетонных плит под гражданские здания.

Состав работ: установка и вязка арматуры отдельными стержнями, сварка узлов соединений арматуры, подача бетонной смеси к месту укладки автобетононасосом, укладка бетонной смеси, уход за бетонной поверхностью, демонтаж опалубки.

Рис.2 Схема производства работ при устройстве монолитной плиты 17-ти этажного жилого дома.

Лекция 3 (2 часть).

Методы строительства на просадочных грунтах.

Ростовская область и районы Северного Кавказа отличаются многообразием свойств грунтов, залегающих в основании зданий и сооружений. Значительная часть застраиваемых территорий сложена лессовыми грунтами I и II типа по просадочности, различающихся по своим структурным особенностям, минералогическому составу, гранулометрическим и фильтрационным характеристикам.

“Лесс” в переводе с немецкого означает “растворяться”. Внешне – от светло-палевого до темно-бурого цвета, глинистый, с характерной высокой пористостью (до 60%), но макропористый. Будучи достаточно прочным в сухом состоянии, при замачивании (аварийное замачивание, подъем горизонта подземных вод) дает дополнительную деформацию – просадку. Просадочные грунты характеризуются высоким содержанием пылеватых частиц, пористостью n> 42-45%, плотностью < 1, 5-1, 6 т/м³, быстрое размокание в воду, степень влажности S_r≤ 0, 8, относительная просадочность ξ _sl≥ 0, 01. Суммарная величина деформации (сумма осадки и просадки) не должна быть долее 12-15 см для зданий. Суммарная деформация лессовых грунтов порядка 50-100 см, что значительно превышает допустимую.

Выбор того или иного способа противопросадочных мероприятий зависит от типа грунтовых условий по просадочности, от действующих нагрузок, наличия у строителей соответствующей базы и должен приниматься после тщательного расчета и технико-экономического обоснования проекта.

К комплексу мероприятий при строительстве на лессовых грунтах относятся: водозащитные, конструктивные, применение методов поверхностного и глубинного уплотнения, устройство свайных фундаментов (забивных свай 30x30-40x40 см, длиной 8-10м и стыковые на штырях и буронабивных диаметром 500-1200 мм длиной до 22-25 м) с прорезкой просадочной толщи и заглублением в непросадочные грунты.

К методам поверхностного уплотнения относятся: уплотнение трамбованием (3-3, 5 м), вытрамбовывание котлованов и траншей, замена просадочного грунта грунтовой или песчаной подушкой, упрочнение грунта грунтоцементом (микросваи).

Разрабатываются и усиленно внедряются в производство методы химического закрепления, основанные на механическом перемешивании цементных растворов с грунтовой смесью оптимального гранулометрического состава, которая при затворении водой превращается в грунтоцемент. Буросмесительный способ для илистых и лессовых просадочных грунтов - для набивных свай без извлечения или с частичным извлечением грунта из скважины (диаметр скважины до 1 м и глубина – до 20 м).

Устройство буроинъекционных свай – цементные растворы закачиваются в предварительно пробуренные скважины диаметром 150 мм, длиной 13-15 м под давлением 0, 1-0, 2 мПа, если необходимо, то под защитой обсадных труб или глинистых растворов.

Струйная технология – основана на применении высоконапорных струй, разрушающих грунт и одновременно перемешивающих его с закрепляющим раствором. Этот метод применяется традиционно для устройства противофильтрационных завес, фундаментных стен.

Во многих городах, расположенных на лессовых просадочных грунтах, наблюдается постепенное повышение уровня грунтовых вод при скорости подъема 0, 4-6 м/ год для г.Ростова-на-Дону. Утечки из водонесущих коммуникаций достигают 30% общего объема водоподачи и отведения. Наблюдаются оползневые явления. В условиях стесненной застройки г.Ростова-на-Дону возможны сейсмические воздействия. Существуют программы администрации города, в которых предусмотрены мероприятия по понижению уровня грунтовых вод, ремонту подвалов и техподпольев.

До начала работ: разместить на площадке материалы и оборудование, смонтировать коммуникации; произвести разметку мест бурения скважин. Состав работ: бурение скважин на проектную глубину, приготовление закрепляющего раствора заданной плотности, нагнетание раствора в грунт (скважины), тампонирование скважин. К производству работ приступают после получения результатов опытного закрепления.

Оборудование: буровая установка или буровой станок для шнекового бурения скважин диаметром 60-130 мм ( УГБ-50М…); нагнетающая установка непрерывного действия, состоящая из 1-2 баков емкостью 3-5 м³ каждый, насос производительностью 6-12 м³/час; инъектор-тампон марки ИТГ-124 в количестве 3 шт; емкость объемом 3-15 м³ для приготовления раствора; лебедка грузоподъемностью 0, 5 т для опускания и подъема инъектора-тампона; шланги напорные длиной 60-100 мм; измерительная аппаратура; растворонасос производительностью 3-6 м³/час.

После нагнетания в скважину проектного объема раствора инъектор-тампон извлекается и устанавливается в другую скважину. Расстояние между скважинами – не менее 4-х радиусов. В конце каждой смены все оборудование тщательно промывается водой, а шланги продуваются сжатым воздухом. Для тампонирования скважин готовится цементно-грунтовый раствор в соотношении цемент, грунт, вода 1: 8: 4.

При производстве работ оформляются журнал работ, результаты лабораторных испытаний химически закрепленного грунта, фактический план расположения инъекционных скважин, акты приемки основания. В процессе контролируется качество исходных химических материалов, рабочего раствора, прочность, водостойкость, монолитность закрепленного грунта.

Пример 1. Усиление грунтов методом цементации (на примере здания жилого дома N129 по 16-ой улице в г.Ростове-на-Дону).

Здание имеет незатухающие сверхнормативные деформации. Преимущество цементации перед силикатизацией заключается в том, закрепляются более слабые водонасыщенные участки основания. Закрепление основания на глубину 13-16 м выполняется в виде устройства вертикальных щелей, заполняемых цементным раствором по ширине ленточного фундамента. Грунты – глинистые.

До начала работ: согласовать привязку скважин, разместить закрепляющие материалы, смонтировать оборудование, выполнить разметку мест бурения. Работы по усилению основания состоят из: бурения скважин на проектную глубину, приготовление цементирующего раствора, тампонаж верхней части скважин, промывка оборудования.

Оборудование: буровая установка или буровой станок для шнекового бурения скважин диаметром 68-72 мм (например УКБ-12/25), пневманагнетатель производительностью 6-9 м³/ мин (СОМ-242), пневматический молоток, шланги напорные диаметром 38-50 мм, запорные вентили, манометр.

Пример2.Укрепление грунтов основания фундаментов здания методом цементации через направленные разрывы (на примере школы-интерната N 28 по ул.Ченцова, 69 в гюРостове-на-Дону).

Здание имеет размеры в плане 16, 6x71, 1 м, 4-x эт., кирпичное. Площадка I типа по просадочности. Для усиления и стабилизации неравномерных осадок грунтов основания применяется их укрепление и армирование элементами повышенной жесткости при нагнетании в плоскости разрыва цементно-грунтовых смесей.

До начала работ следует произвести подготовку и планировку площадки, ее обустройство, разметку мест установки инъекторов и бурения скважин. Состав работ: бурение лидер-скважин (через три в плане); погружение инъекторов; устанавка пакера с целью герметизации устья скважины; приготавление вспененного цементногрунтового раствора; нагнетание рабочего раствора с последующим извлечением инъекторов и промывкой оборудования; тампонирование скважин; выполнение пропущенных инъекций.

Готовится раствор следующим образом: сначала в одной емкости смешивается вода, ПАВ и цемент, затем в другой – вода и суглинок до получения плотности 1, 43 г/см³ с просеиванием через вибросито с ячейками 2-3 мм.

Оборудование: компрессор (1 шт.), установка для приготовления и нагнетания раствора (СО-152-1 шт.), пневматический молоток(2 шт), буровой станок с комплектом шнеков УКБ 12/25 (2 шт), инъектор с резцом(8 компл), инъектор переменного сечения (1 компл), монометр(1 шт), запорные вентили(5 шт), гребенка, ареометр(для измерения плотности раствора).

Рис.1. Cхема организации работ методом цементации.

Пример 3.Усиление грунтов основания по технологии “Геокомпозит” (на примере 10-эт.жилого дома по улюДуменко в г.Ростове-на-Дону МКР Темерник).

Рассматривается проект усиления ленточного фундамента 10-эт.жилого дома путем уплотнения просадочного грунта армированием методом “Геокомпозит”. Грунты в основании – просадочные суглинки (II типа по просадочности) на глубину до 32 м. Подземные воды – на глубине 13 м.

“Геокомпозит” – усиленный грунтовый массив, образованный в процессе внедрения в грунт водоцементного или песчано-цементного раствора под давлением.

Подготовительные работы: монтаж оборудования, подготовка металлических инъекторов для нагнетания раствора, прокладка разводящих технологических трубопроводов и их соединение с инъекторами, временного ограждения, отработка режимов нагнетания и проверка параметров армированного грунта.

Предусмотрено применение неизвлекаемых инъекторов (из труб 32x48x4 мм с высотой перфорированной части до 2 м) по сетке с шагом 1-1, 5 м в предварительно пробуренные скважины диаметром до 60 мм станком УКБ 12/25. Инъекторы погружаются в грунт с помощью пневмоударного инструмента на всю глубину инъекцирования.

Нагнетание раствора производят с помощью насоса НБ3-120/40 под давлением 5-20 атм. До начала нагнетания скважины смачивают водой. Для приготовления раствора применяют сульфатостойкий цемент марки не менее 400, используют растворомешалку РМ-0, 7. Объем инъецируемого раствора, его рецептура, технологический режим нагнетания и количество заходок определяют с учетом грунтовых услой. Контролируют разбивку мест размещения скважин (±5 см), погружение инъекторов на глубину (до 1%), дозирование материалов (3%).

Пример 4. Усиление грунтов методом однорастворной силикатизации с применением забивных инъекторов.

(на примере корпуса РЭБ Азовского РЭС).

Согласно инженерно-геологических изысканий в основании фундаментов залегают лессовидные просадочные суглинки I типа по просадочности до глубины 8 м. Рекомендована однорастворная силикатизация. Массивы закрепленного грунта проектируются в виде лент сплошного закрепления из перехлестывающихся инъекций с шагом 1000-1100 мм. Радиус закрепления массивов – 0, 6 м. От боковых граней инъекции располагаются на расстоянии 0, 1 м. Химический реагент – жидкое стекло натриевое с плотностью 1, 2-1, 4 г/см³. Основному закреплению предшествует контрольное.

Состав работ: горизонтальная и вертикальная привязка мест инъекций; пробивка отверстий в асфальтобетонных покрытиях с подготовкой; заделка отверстий в асфальто-бетонных покрытиях; забивка и извлечение инъекторов на глубину до 15 м; однорастворная силикатизация; тампонаж скважин цементно-грунтовым раствором (1: 8); проходка шурфов вручную; отбор монолитов; заполнение выработок шурфов глиной с трамбованием; перевозка оборудование и емкостей; разбивка бетонного пола; ремонт пола.

Раствор нагнетается по заходкам сверху вниз. В верхнюю заходку радиусом 0, 6 м и высотой 1, 6 м нагнетается 540 л раствора плотностью 1, 2 г/см³, во вторую и третью – по 450 л плотностью 1, 15 г/см³.

Рис.2 Схема организации работ методом силикатизации: 1-место складирование химреагентов; 2 – пневмоустановка; 3 – верстак; 4 – емкость с водой; 5 – компрессор; 6 – емкость для приготовления раствора; 7 – насос; 8 – инъекторы; 9 – нагнетение закрепляющих растворов; 10 – закрепленный грунт; B –вода; РС – закрепляющие растворы или смеси.

На одну комплексную бригаду требуется следующее оборудование: пневмотические молотки; перфоратор; пневмотическая нагнетательная установка емкостью 2-3 м³; центробежный насос 3К-6; инъекторы переменного сечения с длиной перфорированной части 1 м – 10 комплектов; баки емкостью 2-5 м³; насос производительностью 15-20 м³/час; компрессор; гидравлический домкрат; шланги напорные; верстак; растворомешалка (80 л); растворонасос емкостью 3-6 м³/час; измерительная аппаратура.

Струйная технология.

В прбуренную скважину опускают специальный монитор, имеющий цилиндрическую форму. Через боковое отверстие под давлением подают водовоздушную струю, прорезающую грунт на длину 2-4 м и начинают подниматьмонитор с одновременной подачей раствора. Растаор может быть глинистым, глиноцементным; цементно-песчаным.

Комплекс оборудования: буровой станок (УГБ-50) с насосным оборудованием; растворно-насосный узел; компрессор; кран грузоподъемностью 5 т; насосы; шланги высокого давления; быстроразъемные соединения; струйный гидромонитор; растворосмеситель.

Производительность струйного комплекса – до1000 м² в смену.

В качестве примера можно привести строительство противофильтрационной завесы в поселке Внуково в 1986 г. глубиной 8 м.

Другие примеры: создание грунтобетонных свай, устройство подпорных стенок; буроинъекционных свай; устройство ограждающей конструкции методом “стена в грунте”.

Нормокомплект оборудования: буровой станок (ПБУ-50); буровой инструмент (шнеки); насос для мешков с цементом; насос для глинистого раствора; бетонононасос в комплекте со шлангами диаметром 65 мм и длиной 50 м; компрессор; емкость для воды; глиномешалка; штанги с излучателями; генератор импульсных токов; сварочный аппарат; цементный силос.

Рис.3 Схема производства работ по изготовлению буроинъекционных свай методом ЭРСТ.