4.3. Усиление фундаментов в особых условиях (ч. 2)
На практике встречаются случаи, когда усиление фундаментов в особых условиях возможно путем передачи части нагрузки на дополнительные фундаменты. В качестве примера рассмотрим усиление фундаментов главного щита управления центральной электроподстанции Дзержинска, получившего деформацию в результате сдвига горных пород [59]. Здание трехэтажное с неполным каркасом, стены кирпичные, колонны и перекрытия из монолитного железобетона, фундаменты бутобетонные и железобетонные. В результате сдвига на земной поверхности образовался уступ в угловой части пересечения осей Г и 1 (рис. 4.1З). Его развитие сопровождалось горизонтальными деформациями основания. Стена по оси Г и примыкающие конструкции получили значительные повреждения. Попытки предотвратить дальнейшие деформации конструкций с помощью тяжей не привели к желаемому результату.
Для защиты здания было предложено передать нагрузку от перекрытий и покрытия на новую продольную стену, установленную на специальный монолитный железобетонный фундамент. Дополнительный фундамент (см. рис. 4.13) представляет собой ряд поперечных Л-1, Л-6 и продольных Л-7, Л-11 лент, устраиваемых снаружи и внутри здания вне оседающего участка основания, вследствие чего исключалось влияние уступа. Вдоль стены по оси Г на консольных выступах поперечных лент расположена балка Б-1 под новую стену. Кроме восприятия нагрузок от нее, дополнительный фундамент должен предотвратить горизонтальные смещения конструкций. Для исключения крутящих усилий было принято раздельное устройство лент вдоль оси А: нижние ленты Л-8 и Л-10 работали на горизонтальные нагрузки, верхние Л-7 и Л-9 являлись их противовесом и испытывали лишь изгибающие моменты.
Мероприятия по усилению включали также устройство сплошных монолитных железобетонных обойм, в которые заключались существующие фундаменты и стены первого этажа по осям 1; 3 и 7. Обоймы сопрягали с лентами Л-7, Л-9 и балкой Б-1. При устройстве монолитных железобетонных фундаментов особое внимание обращали на аккуратность пробивки отверстий в существующих конструкциях для пропуска поперечных лент и балки Б-1, а также на выполнение рабочих швов при бетонировании. Выполненные мероприятия оказались эффективным и надежным способом предотвращения деформаций аварийного характера.
Усиление в особых условиях конструкций, расположенных выше фундаментов, довольно подробно изложено в работе [60]. К мерам, позволяющим исправлять положение эксплуатируемых зданий в целом, следует отнести следующие методы: подъем зданий или его отдельных частей с помощью гидравлических домкратов, опускание здания путем вдавливания опорных элементов фундамента в грунт основания, опускание здания путем удаления грунта из-под фундамента на менее осевших участках (метод выбуривания), направленное замачивание и др. Наиболее перспективным является метод вдавливания, так как при его применении не требуется принципиальное изменение конструктивных элементов в фундаментно-подвальной части здания. Вдавливание опорных элементов фундамента (подушек) производится поэлементно распорными устройствами, при этом используется вес самого здания. Метод выбуривания заключается в разработке и удалении буровыми инструментами грунта из-под фундамента. Грунт следует удалять послойно (не более 2—3 см) на всей опускаемой части фундамента. Метод направленного замачивания применяется для опускания отдельных частей здания. Этот метод основывается на изменении степени водонасыщения или консистенции грунта основания в зоне замачивания и опускании части здания под действием собственного веса.
Способы усиления фундаментов в условиях развития просадочных деформаций описаны в ряде работ [1, 5, 18, 20, 21, 41, 42, 43, 44, 45, 46 и др.]. Рассмотрим характерный пример усиления фундаментов, совмещенного с выпрямлением крена здания (рис. 4.14). Так, для прекращения деформаций и выправления крена производственного здания арматурного завода в г. Георгиевске Ставропольского края было Запроектировано организованное замачивание лессовидных просадочных грунтов. Основной целью замачивания было устранение просадочных свойств основания. Ввиду того, что существующие фундаменты здания и стены подвала не представляли жестких конструкций, устойчивых к неравномерным осадкам, а были выполнены из сборных блоков (причем с наличием большого перепада в отметках), предусматривалось в первую очередь выполнить уширение фундаментов и усиление стен подвала железобетонной обоймой (рис. 4.14). Согласно выполненным расчетам и исследованиям грунтов основания, уширение существующих фундаментов необходимо было выполнить в среднем на 400—600 мм. При этом напряжения на грунты основания не превышали бы 0,18 МПа.
Замачивание грунта предполагалось осуществлять через дренажные скважины, которые располагали по всему периметру стен здания через 3 м. Прогнозируемые просадки от замачивания составляли от 5 до 15 см. Замачивание здания предполагалось производить по блокам, разделенным осадочными швами, с постоянным геодезическим наблюдением за проявлением просадки. Расход воды на такое замачивание составлял приблизительно 10000 м3.