Техническое обслуживание и усиление оснований

Устойчивость оснований является гарантией целости всего здания. Для обеспечения надежной его устойчивости ведутся тщательные изыскания, определяется фактическая несущая способность грунтов основания, их влажность, деформативность, глубина промерзания и др. С учетом этих факторов и нагрузок от здания назначают глубину заложения фундамен­тов и их размеры. В ходе строительства надо строго придер­живаться проектных решений, а при необходимости закреп­лять грунты оснований.

В процессе эксплуатации очень важно сохранять проектные условия оснований, для чего прежде всего их нужно защищать от увлажнения и промерзания. При увлажнении они теряют несущую способность, а при замерзании глинистые грунты, удерживающие влагу, выпучиваются, что приводит к выпира­нию фундаментов и разрушению вышележащих частей здания.

Установлено, что осадка фундаментов, здания, возведенного на песчаных грунтах, практически прекращается с окончанием строительства. У зданий, возведенных на глинистых грунтах, осадка фундаментов продолжается в течение нескольких лет и нарастает пропорционально нагрузке.

При эксплуатации нередко могут сложиться такие условия, когда нужно усилить основания, например из-за повышения уровня грунтовых вод вследствие повреждения водоводов, полива соседних территорий и т. п., возрастания полезной нагрузки на перекрытия, увеличения нагрузки на фундаменты и т. п. При этом создается положение, при котором основания теряют несущую способность, а кроме того, и нагрузки на них возрастают. В зависимости от конкретных условий должен быть принят наиболее целесообразный способ решения возник­шей задачи: осушение территории, закрепление грунтов, уси­ление основания набивными сваями, уширение фундаментов или сочетание перечисленных способов.

При понижении уровня грунтовых вод снижается статиче­ское давление, грунт уплотняется, повышается его несущая способность, но это может сопровождаться и осадкой. Поэтому за сооружениями, построенными в водоносном слое или попадающими в зону водопонижения, должен должен вестись специаль­ный контроль и приняты меры, предотвращающие вымывание грунта (например, устройство шпунтового ряда). В отдельных случаях для понижения уровня грунтовых вод в существующей застройке устраивают горизонтальный, вертикальный или ком­бинированный дренаж.

Таблица 13.1. Основные способы упрочения грунтов оснований

Способ	Характер грунтов и *ф. м/сут	Эффективность н примерная стоимость упрочения 1 м* грунта
Цементация Смолизация Силикатизация Термическое закрепление	Крупнозернистые пески; Мелкозернистые пески; 0,6-5 Пески, лёссы; и,2—80 Лёссы, лёссовые пески, черноземы	Прочность 1,0—3,5 МПа Водонепроницаемость; 10 руб. Прочность 1,5—2,5 МПа Снижение водопроницае­мости; 40—50 руб. Прочность 0,6—3,5 МПа Водонепроницаемость; 10—35 руб. Прочность 1,0—4,0 МПа Водостойкость; 10 руб.

Самая простая дренажная система — открытые канавы-осу­шители с уклоном в сторону водосброса; на их откосы обяза­тельно наносят покрытие, пропускающее грунтовые воды.

Закрытый дренаж содержит фильтрующий слой; наиболее целесообразен такой дренаж с перфорированными трубками для отвода воды, которые периодически можно прочищать. При трубчатом дренаже через 40—50 м, на поворотах и пере­сечениях, устраивают смотровые колодцы для его осмотра и прочистки; их открывают только на время работы в них; их нельзя использовать для сбора поверхностных вод и мусора.

Вертикальныйдренаж состоит из трубчатых и шахтных ко­лодцев-иглофильтров, погруженных в водоносный слой, кото­рыми откачивают грунтовую воду. Для ускорения этого, кроме иглофильтров, используют электроосмос: недалеко от игло­фильтров устанавливают металлические стержни, соединяют их с положительным полюсом — анодом генератора, и под дей­ствием постоянного тока вода движется к иглофильтру — ка­тоду, присоединенному к отрицательному полюсу генератора, и удаляется насосом.

Рис. 13.2. Способы закрепления грунтов основания

а) силикатизация песков и супесей: 1 – насос для откачки воды; 2 – наголовник; 3 – ниппель; 4 – генератор постоянного тока; 5 – бак с раствором; 6 – компрессор; 7 – перфорированная часть инъектора; 8 – наконечник инъектора; 9 – дополнительный инъектор.

б) смолизация песчаных грунтов с k_ф=0,3-0,5 м/сут: 1 – инъектор; 2 – шланг; 3 – манометр; 4 – бачок; 5 – кран; 6 – компрессор.

в) электрохимическое закрепление водонасыщенных грунтов (глинистых, пылеватых, илистых) с к_ф=1∙10^-2-1∙10^-6 м/сут: 1 – фундамент; 2 – катод; 3 – анод; 4 – бак для раствора с барботажным устройством; 5 – генератор постоянного тока; 6 – насос для откачки воды из катода.

г) цементация гравелистых и скальных трещиноватых пород с к_ф=80-200 м/сут: 1 – растворомешалка; 2 – насос для цемента; 3- обратный трубопровод; 4 – напорный трубопровод; 5 – инъекторы.

д) термическое закрепление грунтов (глинистых, лессовых, чернозема) с к_ф=0,1 м/сут: 1 – компрессор; 2 – бак для жидкого топлива; 3 – топливный насос; 4 – форсунки; 5 – скважина; 6 – непросадочный грунт; 7 – просадочный грунт.

Комбинированный дренаж — это сочетание дрен горизон­тального и вертикального типов: трубчатые колодцы соеди­нены горизонтальными закрытыми дренами, отводящими воду.

Упрочение грунтов может достигаться цементацией, смолизацией, силикатизацией, термическим закреплением (табл. 13.1 и рис. 13.2). Цементацию осуществляют для закрепления круп­нозернистых песков, силикатизацию – песков и лёссов, смолизацию—мелкозернистых песков, термическое закрепление — лессов, чернозема и лёссовых песков. Сущность этих способов закрепления — упрочения грунтов заключается в том, что на­гнетаемое вещество, отверждаясь, скрепляет их.

В зависимости от характера грунтов применяют разные тампонажные вещества: при цементации — цемент; при смолизации — синтетические смолы, например мочевиноформальдегидную, и отвердитель — 4 %-ный раствор щавелевой кислоты; при силикатизации — силикат натрия и хлористый кальций.

Можно ускорить закрепление грунтов путем электрохими­ческого воздействия на них, основанного на физико-химиче­ских процессах, происходящих при пропускании через увлаж­ненный глинистый грунт тока. При этом происходит необ­ратимая коагуляция глинистых частиц и их закрепление, а осушение грунта приводит к дополнительному его уплотне­нию. На 1 м³ закрепляемого грунта расходуется от 50 до 200 кВт электроэнергии при силе тока 5—15 А и напряжении 110-500 В.

Применяют также электросиликатизацию, которая отлича­ется от силикатизации тем, что через грунт пропускают ток, способствующий перемещению в нем тампонажного раствора.

Упрочение грунтов — сложный и дорогостоящий процесс. Поэтому необходимо выполнить технико-экономическое обос­нование выбранного варианта и сравнить его с вариантом уси­ления фундаментов.