4.3. Усиление фундаментов в особых условиях (ч. 1)
В особых условиях деформации земной поверхности проявляются в виде провалов (проседаний), уступов и трещин, а также плавных оседаний земной поверхности. Необходимость усиления и реконструкции фундаментов эксплуатируемых зданий в указанных условиях встречается на подрабатываемых территориях, когда в результате процесса сдвижения горных пород на земной поверхности образуется чашеобразная впадина, называемая мульдой сдвижения. Здания и сооружения, попадающие в мульду сдвижения, испытывают особые воздействия (особые нагрузки), вызываемые деформацией основания. К случаям деформаций фундаментов в особых условиях относятся также и деформации, наблюдающиеся при просадках основания. Несмотря на различие в характере проявления деформаций зданий и сооружений, находящихся на подрабатываемых территориях и на просадочных грунтах, применяемые способы усиления их фундаментов во многом одинаковы.
При анализе влияния на здания и сооружения деформаций земной поверхности при подработке рассматривают перемещения и наклоны земной поверхности, вызванные вертикальными и горизонтальными сдвижениями [57]. Характер этих перемещений зависит от ряда горногеологических и горнотехнических факторов: толщины вынимаемого пласта, глубины его разработки, геометрических размеров выработки, угла падения, физико-механических свойств пород и др.
Характер повреждения фундаментов при подработке территории зависит от конструктивной схемы здания. В зависимости от этого фактора при одних и тех же параметрах деформаций земной поверхности в одних случаях определяющими являются вертикальные деформации основания, в других — горизонтальные деформации основания или его наклоны. Усиления конструктивных элементов, в том числе и фундаментов, проводятся в основном для зданий старой постройки, в которых комплекс защитных мероприятий, предусмотренный нормативами [57, 58], не проводился. Одним из важных моментов при назначении метода усиления фундамента эксплуатируемого здания является определение конкретных деформаций земной поверхности в любой точке площадки, на которой оно расположено. Это позволяет установить наиболее неблагоприятные сочетания деформаций земной поверхности для различных частей здания и его конструктивных элементов, а также оптимизировать объем работ по их усилению.
Для уменьшения силовых воздействий на фундаменты со стороны смещающегося в результате горных выработок основания применяют следующие меры: разделение зданий на отсеки с устройством деформационных швов, устройство компенсационных траншей вокруг фундаментов зданий, локализация деформаций смещающегося грунтового массива с помощью скважин глубокого бурения.
Деформационные швы выполняют по всей высоте здания, включая фундаменты и кровлю, ширина зазора деформационного шва регламентируется [58]. Деформационные швы устраивают, высверливая отверстия в кладке и удаляя ее между отверстиями, отбойным молотком. При выполнении этого мероприятия без постановки парных стен следует предусматривать устройство связей-распорок по каждому этажу рядом с деформационным швом.
Компенсационные траншеи применяют для уменьшения влияния горизонтальных деформаций сжатия на фундаменты здания. Траншеи разрабатывают на 15—20 см ниже подошвы фундамента на расстоянии не более 3 м от здания под углом 20° к направлению действия горизонтальных деформаций и заполняют легкосжимаемым материалом. Метод обуривания глубокими скважинами площадки, на которой находится здание, в практике используется весьма редко.
К мерам, предохраняющим конструкции и фундаменты эксплуатируемых зданий от повреждения, относятся: усиление фундаментов железобетонными поясами и обоймами, усиление стен, опорных сечений балок и колонн, увеличение площади опирания плит, балок, прогонов и ферм, а также усиление узлов их сопряжения с опорными и пролетными конструкциями.
Ленточные фундаменты усиливают с помощью рассмотренных в п. 4.2 железобетонных обойм и железобетонных поясов, подводимых под фундаменты (рис. 4.11). Совместность работы обоймы и фундамента обеспечивается в этом случае монолитными железобетонными шпонками и поперечными металлическими связями. Шпонки и связи располагают через 0,5—1 м по высоте и 1—2 м по длине ленточного фундамента. Усиленный таким образом фундамент способен воспринимать горизонтальные деформации земной поверхности, воздействие которых направлено вдоль фундамента.

В случае если воздействие горизонтальных деформаций направлено из плоскости стены здания, устраивают гибкие связи-распорки между фундаментами на уровне их подошвы (рис. 4.12). Эти элементы рассчитываются на центральное растяжение или сжатие.

Для усиления фундаментов каркасных зданий с целью восприятия горизонтальных деформаций и поворотов основания рекомендуется устройство железобетонных обойм с постановкой связей-распорок на одном или двух уровнях. Соединение связей-распорок с фундаментами выполняется шарнирным. Обоймы армируются горизонтальной арматурой и вертикальными стержнями, устанавливаемыми у вертикальных плоскостей существующего фундамента. Обойма фундамента должна быть жестко соединена с обоймой усиления колонны. Если колонны не усиливаются, то обойму фундамента следует продлить на колонну на высоту 1—1,2 м от обреза фундамента.
Железобетонные пояса, подводимые под фундаменты, выполняют монолитными и сборно-монолитными. В случае сборно-монолитного пояса элементы пояса стыкуют один с другим сваркой арматуры с последующим замоноличиванием. При этом способе усиления следует ограничивать длину провисания фундамента при выемке грунта под ним, которая не должна превышать 1 м.