4.6. Применение корневидных свай, опускных колодцев и фундаментов, возводимых способом "стена в грунте" (ч. 1)

Применение для усиления фундаментов корневидных свай, называемых в нашей стране буроинъекционными, позволяет производить работы без разработки котлованов, обнажения фундаментов и нарушения структуры грунта в основании [48, 64].

Сущность способа усиления корневидными сваями заключается в устройстве под зданием своего рода подпорок — жестких корней в грунте, которые переносят большую часть нагрузки на более плотные слои грунта. При усилении корневидными сваями может предусматриваться создание единой конструкции в ростверковом и безростверковом вариантах. Корневидные сваи выполняют вертикальными или наклонными с помощью установок вращательного бурения, которые позволяют пробуривать скважины через расположенные выше стены и фундаменты. Диаметр буров изменяется от 80 до 250 мм. При бурении для обеспечения устойчивости стенок скважин могут использоваться обсадные трубы, вода, глинистая суспензия или сжатый воздух.

Корневидные сваи обладают высоким сопротивлением трению вдоль боковой поверхности, что обеспечивается путем частичной цементации грунта, находящегося в контакте со сваей. Благодаря прохождению сквозь существующие конструкции корневидные сваи оказываются связанными с сооружением, поэтому не требуется дополнительное их сопряжение с существующими фундаментами. Корневидные сваи имеют значительную прочность на растяжение, вследствие чего их иногда используют в качестве анкеров в конструкциях, подверженных воздействию горизонтальных усилий, и в конструкциях, воспринимающих внецентренные нагрузки.

После бурения в скважину устанавливают арматурные каркасы, состоящие из отдельных секций, стыкуемых с помощью сварки. Длина секций обычно не превышает 3 м и лимитируется высотой помещения, в котором производят работы. Каркас оборудуют фиксаторами, которые предупреждают отклонение от оси скважины. После установки арматурного каркаса или одновременно с этой операцией в скважину опускают инъекционную трубу диаметром 25—50 мм, через которую нагнетают цементно-песчаный раствор, обжимающий стенки скважины и образующий небольшие местные выступы. После извлечения инъекционных труб верхняя часть скважины опрессовывается сжатым воздухом.

Усиление оснований и фундаментов буроинъекционными сваями успешно применено для сохранения ряда архитектурно-исторических памятников [64]. В качестве примера можно рассмотреть укрепление кирпичного четырехэтажного административного здания, возведенного в конце XIX в. на фундаменте из деревянных забивных свай. Под всем зданием имеется подвал, стены которого выполнены из бутового камня и красного кирпича. Вследствие гниения и разрушения голов деревянных свай, а также неравномерного сжатия подстилающих их слабых грунтов в кирпичной кладке стен и сводов подвала здания постепенно стали развиваться деформации осадочного характера, к 1973 г. ширина раскрытия трещин достигла 5 см. Проектом усиления предусматривалось устройство наклонных буроинъекционных свай с обеих сторон несущих стен длиной до 25 м с заделкой нижних концов свай в известняки (рис. 4.22). Общее число свай составляло 768. Буровые работы вели с пола первого этажа и с наружной части здания через кирпичную кладку стен. Скважины в стенах крепили обсадными трубами диаметром 146 и 168 мм, а скважины ниже разбуриваемой кладки — бентонитовым раствором. Бурение скважин выполнялось станком СБА-500.

За рубежом [48] корневидные сваи применяют также при необходимости устройства глубоких выемок в непосредственной близости от существующих зданий. Сооружаемая "решетчатая" подпорная стенка удерживает от обрушения откос вместе с фундаментом. В отдельных случаях корневидные сваи органически связаны с существующим фундаментом как единое целое.

Зарубежный и отечественный опыт показал, что во многих случаях способ усиления фундаментов и их оснований корневидными сваями является более рациональным и экономичным, чем усиление фундаментов вдавливаемыми и буронабивными сваями, цементация или химическое закрепление грунта. Например, способ усиления корневидными сваями в 2—2,5 раза дешевле химического закрепления грунтов основания и применим в любых грунтовых условиях. Применение системы корневидных свай для усиления существующих фундаментов и их оснований особенно эффективно при реконструкции производственных зданий с заменой устаревшего оборудования. Такое усиление проводится, как правило, с минимальной остановкой производства, а в некоторых случаях и без нарушения эксплуатации.