Проектирование и устройство оснований, фундаментов и подземных сооружений при реконструкции зданий

В настоящем разделе сайта приведены рекомендации по проектированию и устройству оснований, фундаментов и подземных сооружений при реконструкции зданий. Рекомендации развивают выпущенные МГСН 2.07-97 "Основания, фундаменты и подземные сооружения", в которых отмечены естественные и антропогенные процессы, приводящие к деформациям зданий и сооружений, резкому ухудшению экологической обстановки, увеличению риска возникновения чрезвычайных ситуаций. Учтены "Рекомендации по расчету, проектированию и устройству свайных фундаментов нового типа в г. Москве".

Решаемая в настоящее время задача совершенствования архитектурного облика города, особенно его центральной части, вызывает в ряде случаев необходимость реконструкции существующих зданий с надстройкой 2-4 и более этажей. Отмеченные выше ухудшения экологической обстановки также приводят часто к необходимости проведения работ по реконструкции зданий и сооружений. В последние годы возникают работы по подведению под существующие здания нескольких подземных этажей. В этих условиях рекомендации по проектированию и осуществлению реконструкции оснований, фундаментов и подземных сооружений являются весьма актуальными, тем более, что в действующих в настоящее время нормативных документах вопросы реконструкции зданий практически не отражены.

Основные положения проектирования и устройства оснований, фундаментов и подземных сооружений

Настоящие Рекомендации составлены в развитие МГСН 2.07-97 "Основания, фундаменты и подземные сооружения", "Рекомендаций по расчету, проектированию и устройству свайных фундаментов нового типа в Москве", СНиП 2.02.01-83*, СНиП 2.02.09-85, других нормативных документов, отмечаемых в тексте. Далее в тексте эти Рекомендации называются Рекомендации.

Целью настоящих Рекомендаций, является обеспечение надежности и экономичности выполнения работ по основаниям, фундаментам и подземным частям гражданских зданий и объектов исторической застройки при их реконструкции.

Настоящими Рекомендациями следует руководствоваться организациям, независимо от формы собственности и принадлежности, осуществляющим изыскания, проектирование и выполнение работ по реконструкции гражданских зданий и объектов исторической застройки в г. Москве и ЛПЗП.

Настоящие рекомендации по реконструкции должны соблюдаться при проведении инженерно-геологических, гидрогеологических и экологических изысканий; обследовании конструкций реконструируемого и окружающих зданий; проектировании, производстве, контроле качества и приемке работ.

Под реконструкцией понимается выполнение работ, проводимых в связи с изменением геометрических размеров зданий, возрастанием постоянных или временных нагрузок, устройством подземных сооружений в пределах пятна застройки, а также восстановлением несущей способности оснований и фундаментов, утраченной вследствие суффозии, колебания уровня подземных вод и др., а также возникшими деформациями конструкций и их износом.

Работы по реконструкции должны выполняться с учетом требований настоящих "Рекомендаций" и производиться только специализированными организациями по лицензиям, получаемым на основе заключений соответствующих базовых центров.

Работы по проектированию, а также производство работ по усилению оснований и фундаментов реконструируемых зданий являются объектами сертификации и должны получать соответствующие подтверждения.

Надежность работы реконструируемых зданий обеспечивается совместной работой системы "основание - фундамент - надземные конструкции". Отказы в работе сооружений возникают вследствие полного или частичного нарушения надежной работы элементов данной системы - pppa.ru. Поэтому при проектировании возможно осуществлять усиление всех элементов этой системы или отдельных ее частей.

Отказы оснований возникают за счет проявления природных и техногенных процессов, а также за счет отклонений от нормативных документов, допускаемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации. Основными причинами отказов являются:

- суффозионные процессы, а также колебания УПВ, вызванные изменением гидрогеологических условий в районе расположения здания, атмосферными водами, аварийными и систематическими утечками из коммуникаций;
- проявление карстовых деформаций;
- снижение прочностных и деформационных свойств грунтов при увлажнении, и также проявление процесса набухания грунта, морозное пучение;
- проведение земляных работ в пределах или вблизи застройки, плывунность грунтов и др.;
- прокладка коммуникаций;
- увеличение нагрузок на основание, особенно сопровождаемое появлением эксцентриситета их приложения или изгибом здания;
- вибрационные или динамические воздействия от авто- и железнодорожного транспорта, линий метрополитена, оборудования, установленного в сооружениях, и промышленных установок, расположенных вблизи.

Особенностями работ по реконструкции являются их выполнение в условиях крайне стесненной обстановки, обычно при продолжающейся эксплуатации зданий, что требует для их выполнения специальной технологии и организации работ, соответствующего технического оснащения.

При реконструкции фундаментов отсутствует возможность разработки типовых схем усиления. Схемы усиления должны приниматься в каждом конкретном случае в зависимости от нагрузок на фундаменты, наличия подвала и других подземных сооружений, инженерно-геологических и гидрогеологических условий и др.

Реконструкция зданий - памятников архитектуры выполняется, как правило, без изменения архитектурно-планировочных решений и конструктивных элементов и согласовывается с организациями по охране памятников.

Применяемые методы усиления оснований и фундаментов должны обеспечивать их совместную работу с основанием и существующими фундаментами.

Следует учитывать, что любые работы по усилению оснований и изменению конструкций фундаментов неизбежно вызывают при их осуществлении деформации оснований и осадки фундаментов.

Работы по усилению фундаментов и подземных сооружений в сложных условиях должны проводиться при научном сопровождении специализированной научно-исследовательской организации.

Оценка влияния реконструкции здания на окружающую застройку проводится согласно "Рекомендациям по проектированию и устройству оснований и фундаментов при возведении зданий вблизи существующих в условиях плотной застройки в г. Москве".

Методы реконструкции и усиления оснований и фундаментов

Повышение несущей способности оснований и фундаментов при реконструкции может быть обеспечено за счет:

- усиления и изменения конструкции или размера фундамента;
- закрепления грунтов основания инъектированием;
- механического уплотнения;
- армирования.

Укрепление и усиление фундаментов проводят в следующих случаях:

- при снижении прочности материала фундамента в результате его разрушения, физического и химического выветривания или износа;
- при реконструкции здания, вызывающей увеличение нагрузок или появление дополнительных воздействий, например, вибрации от оборудования;
- при новом строительстве рядом расположенного здания, подземного сооружения, прокладке коммуникаций и т.д.
- при появлении деформаций в конструкциях, общем крене здания.

Используют следующие методы усиления фундаментов:

- укрепление тела фундамента путем инъекций, которое применяется при небольших разрушениях материала фундамента и незначительном повышении нагрузок на фундаменты;
- устройство обойм без уширения или с уширением подошвы фундамента;
- подведение конструктивных элементов под существующие фундаменты - плит, столбов, стен, осуществляемое при необходимости повышения несущей способности основания или углубления фундаментов - pppa.ru;
- подведение новых фундаментов с использованием, главным образом, свай различных видов - вдавливаемых, буронабивных, буроинъекционных, бурозавинчивающихся и др., которое осуществляется при значительном увеличении нагрузок и значительной глубине залегания несущего слоя грунта;
- переустройство столбчатых фундаментов в ленточные и ленточных в плитные;
- устройство щелевых (шлицевых) фундаментов.

Укрепление оснований зданий и подземных сооружений проводится в следующих случаях:

- при ослаблении оснований в период их эксплуатации, в результате чего происходят значительные общие и неравномерные осадки, а также крены зданий;
- при реконструкции зданий и подземных сооружений, когда происходит увеличение нагрузок и (или) перераспределение их между несущими конструкциями.

Инъекционное закрепление грунтов различными растворами применяют для:

- усиления оснований при углублении фундаментов;
- устройства плиты под зданием из закрепленного грунта;
- цементации зоны контакта подошвы фундамента с грунтом;
- устройства противофильтрационных завес и пристенной наружной гидроизоляции подземных конструкций.

Проектирование инъекционного закрепления грунтов осуществляется на основании материалов специальных инженерно-геологических исследований, а также рекомендаций научно-исследовательских и специализированных организаций по способу закрепления, составу растворов, прочностным и фильтрационным свойствам закрепленных грунтов.

Производство работ по химическому закреплению допускается только по утвержденному проекту, разработанному специализированной организацией или подразделением, имеющим специалистов по химзакреплению грунтов и опыт проектирования таких мероприятий.

При организации и производстве работ по химзакреплению грунтов необходимо применять мероприятия, исключающие загрязнение почвы, подземных вод и атмосферного воздуха.

В настоящее время в Москве широко применяются инъекционные методы укрепления грунтов, а также подземных и надземных конструкций, в том числе с применением силикатизации, особо тонкодисперсного вяжущего и др. Это позволяет технологично выполнить усиление с более низкими затратами, чем у традиционных методов. В то же время такие работы имеют скрытый характер, и контроль качества их исполнения затруднителен и производится, в основном, по косвенным параметрам (контроль давления инъекций, расход растворов и т.п.).

Для повышения достоверности результатов контроля качества инъекционных работ нами применены прямые методы, в т.ч.: · проходка шурфов со вскрытием закрепленных массивов и их освидетельствованием; · бурение в укрепленных грунтах основания с отбором образцов-кернов грунтобетонных массивов; · бурение в теле укрепленных конструкций (в бутовой и кирпичной кладке фундаментов, стен подвалов и в надземных стенах) с отбором кернов — образцов кладки; · визуально-инструментальное обследование отобранных образцов с оценкой качества распространения инъектируемых растворов, · определение прочности грунтобетона и укрепленной кладки прямым методом — испытанием сжатием до разрушения образцов, изготовленных из кернов. Данный комплекс работ обычно сочетается с общеизвестными неразрушающими методами контроля в массиве укрепленных конструкций — ультразвуковым методом (при определении сплошности) и методом пластической деформации (при определении прочности). Работы по контролю качества укрепления грунтов основания и конструкций в комплексе неразрушающих и прямых методов нами проводились на ряде объектов, в т.ч.: · при укреплении опорного контура административных зданий (основания и фундаментов) инъекционным методом (Трехпрудный пер., ул. Самотечная и др.); · при выборе метода укрепления каменных конструкций (надземных стен и сводов) здания Московской средней специальной музыкальной школы им. Гнесиных (ул. Знаменка), при укреплении инъекционным методом фундаментов и стен административного здания (Трехпрудный пер.). Кроме этого, нами выполнялись отдельные виды из вышеперечисленных работ по контролю качества инъекционных работ на объектах культурного наследия, в т.ч. при укреплении основания и фундаментов в здании Театра «Гонзаго» и в Малом дворце Государственного музея-усадьбы «Архангельское».

Тяговое усилие (ТС)
Крутящий момент (НМ)
Производительность НВД (Л\МИН)
Мощность двигателя(Л\С)
Длинна буровой штанги (М)	6,1
Диаметр прокладываемой коммуникации (ММ)
Частота вращения шпинделя (ОБ\МИН)	62\123
Рекомендуемая длинна бестраншейного участка (М)	до 1600

Габаритно-весовые характеристики:

Длинна (М)	12,34
Ширина (М)	2,54
Высота (М)	2,92
Масса (ТОНН)