Рис. 3.16. Способ устройства инъекционной сваи
При вдавливании шпунта Z-профиля используется копровая машина, имеющая специальную навеску, позволяющую выполнять вдавливание шпунта в виде кассет из 4-шпунтовых свай, заранее собранных вместе на стенде.
Японские установки могут создавать усилие вдавливания до 1100 кН и погружать шпунтовые сваи со скоростью от 1,5 до 35 м/мин.
Буроинъекционные сваи
Буроинъекционные сваи преимущественно используются при усилении оснований и фундаментов существующих реконструируемых и реставрируемых зданий и сооружений, в частности памятников архитектуры. Помимо этого, буроинъекционные сваи могут применяться и при строительстве новых сооружений рядом с существующими зданиями.
За рубежом их называют «корневидными сваями» из-за формы ствола, имеющего по длине многочисленные местные уширения, получаемые при нагнетании раствора в скважину под давлением. Буроинъекционные сваи обладают большим относительным заглублением, которое характеризует отношение длины сваи к ее диаметру.
По окончании цементации скважину выдерживают в течение 2–3 суток.
Давление нагнетания при цементации фундаментов не превышает 0,1 МПа, при цементации зоны контакта – 0,2 МПа. Нагнетание прекращают, если расход цементационного раствора в течение 10 мин при давлении 0,2 МПа не превышает 1 л/мин.
Рис. 3.17. Буроинъекционные сваи
Технологический цикл устройства буроинъекционных свай (рис. 3.17): Бурение кладки фундаментов и (в случае необходимости) стен.
♦ Установка трубы-кондуктора.
♦ Бурение скважины в грунте до проектной отметки.
♦ Заполнение скважины раствором.
♦ Установка арматурного каркаса.
♦ Опрессовка скважины.
Глава 4. Защита и усиление сооружений
В настоящее время в эксплуатации находится большое количество различных зданий и сооружений. Многие из этих объектов, особенно эксплуатируемые в условиях повышенной агрессивности внешней среды, приходят в неудовлетворительное состояние через 15–20 лет работы и требуют ремонта. Помимо этого возникает потребность в усилении сооружений при реконструкции, в связи с изменением технологических процессов и нагрузок на конструкции.
В настоящих рекомендациях представлены различные способы ремонта и усиления конструкций инженерных сооружений. Глава содержит общие методы ремонта строительных конструкций, примеры усиления и восстановления конструкций инженерных сооружений.
Укрепление оснований и фундаментов
Метод восстановления трубопроводов
Метод полимерного рукава при ремонте трубопроводов показан на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Метод полимерного рукава при ремонте трубопроводов
Технически метод прост: рукав, изготавливаемый из нескольких слоев полиэфирного волокна, пропитывается полиэфирными или эпоксидными смолами, монтируется бестраншейно в старый трубопровод и полимеризуется на месте, образовывая прочную трубу, вплотную прилегающую к старому трубопроводу.
Примеры:
♦ восстановление канализационных коллекторов сложной формы и большого диаметра (до 2000 мм);
♦ восстановление трубопроводов напорного водоснабжения большого диаметра (до 2000 мм);
♦ восстановление трубопроводов в стесненных условиях городской застройки.
Метод позволяет полностью обойтись без земляных работ или существенно ограничить их объем.
Способ защиты свайного фундамента от морозного пучения
Способ предусматривает вмораживание фундамента в грунтовое основание, которое осуществляют путем искусственного промораживания массива окружающего фундамент грунта ниже глубины сезонного промерзания, причем искусственное промораживание массива грунта начинают при установлении отрицательной среднесуточной температуры окружающего воздуха и промораживают с каждой стороны фундамента массив грунта, равный двойной ширине фундамента, причем глубину зоны промораживания определяют на основании приведенной зависимости. Техническим результатом является упрощение технологии осуществления способа защиты фундамента от морозного пучения, а также снижение трудоемкости и стоимости при повышении эффективности и надежности способа.
Пример 1. Вокруг трубчатой металлической сваи диаметром 325 мм, заглубленной на 8 м, на расстоянии 0,6 м были установлены 4 СОУ парожидкостного типа с термоизолированным соединительным теплопроводом на глубину 3,5 м, что соответствовало середине глубины промораживаемой зоны, мощность которой при глубине сезонного естественного промерзания 2,0 м была принята 3,0 м.
При установлении отрицательной среднесуточной температуры наружного воздуха СОУ автоматически включились в работу, и начался процесс промораживания грунта вокруг сваи. Через 10 суток температура грунта в промораживаемой зоне достигла -3 °С, а за последующие 20 дней составила -6° С. После промерзания грунта в заданном интервале глубины от -2,0 до 5,0 м произошло дальнейшее понижение температуры мерзлого грунта до -8 °С, увеличение прочности его смерзания со сваей и сил, удерживающих сваю от выпучивания. Процесс промораживания контролировался с помощью наблюдательных температурных скважин, пробуренных в зоне промораживания. Как в период искусственного промораживания, так и в течение последующего зимнего сезона перемещения сваи не наблюдалось.
Пример 2. Был применен также физико-химический способ повышения прочности смерзания грунтов основания со сваей. Он заключался во введении в грунтовый массив перед промораживанием водного раствора поливинилового спирта (ПВС) 1 % концентрации. Результаты испытания сваи на выдергивающую нагрузку показали, что удерживающие силы для песков повысились в 4 раза, а для суглинков – в 5 раз.
Предохранение фундамента от морозного пучения описанным способом упрощает, сокращает и ускоряет технологические операции, не требует выполнения большого объема трудоемких земляных работ по замене пучинистых грунтов в основании фундамента.
Предлагаемое техническое решение может быть эффективно использовано при строительстве новых и эксплуатационном обслуживании существующих объектов, при противоаварийных мероприятиях на линиях электропередач в сложных климатических и геокриологических условиях северных районов.
Способ выравнивания сооружений
Способ выравнивания сооружений (рис. 4.2) включает замораживание, оттаивание грунта и его экскавацию. В основании фундамента бурят управляющие и выпускные вертикальные скважины, замораживание и оттаивание грунта осуществляют, опуская в управляющие скважины поочередно замораживающие и нагревательные элементы. Экскавацию грунта осуществляют через выпускные скважины путем выдавливания полученной пасты под действием веса выравниваемого сооружения. В случае бесскважинной технологии замораживание и оттаивание грунта осуществляют при циклическом охлаждении-нагреве фундамента за счет изменения температуры окружающей среды, с утеплением части фундамента в зимний период, а экскавацию грунта осуществляют путем выдавливания полученной пасты под действием веса выравниваемого сооружения. Технический результат состоит в упрощении технологии выравнивания крена при сокращении мокрых технологических процессов.
Рис. 4.2. Способ выравнивания сооружений: 1 – фундамент; 2 – грунт; 3 – скважина; 4 – выпускные скважины; 5 – вентиль; 6 – охлаждающий элемент; 7 – компрессор
Способ исправления положения здания, сооружения, подвергшегося неравномерному морозному пучению
По данному способу поочередное замораживание и оттаивание грунта осуществляют в пределах слоя сезонного промерзания грунта вокруг свай, выпученных на величину, не превышающую разности максимальной и минимальной величин выпучивания свай фундамента. Вокруг свай, выпученных на величину, превышающую вышеупомянутую разность, осуществляют замораживание грунта ниже глубины его сезонного промерзания с защемлением нижних концов этих свай в промороженном грунте для исключения их дальнейшего выпучивания. Причем фиксацию