книги / Организация и технология ремонта зданий и сооружений

и зависит от размеров сечения свай, вида грунтов и необходимой степени их уплотнения. Деревянные сваи для защиты от гниения предварительно пропитывают креозотовыми составами под давле­ нием. Из железобетонных наиболее предпочтительны конические пустотелые сваи, обладающие меньшей массой и меньшим сопро­ тивлением погружению в грунт.

Эффективным и индустриальным методом глубинного уплотне­ ния грунтов в основании существующих зданий является устрой­ ство с обеих сторон фундамента шпунтовых рядов из набивных бетонных или железобетонных свай малого диаметра (рис. 7.8.а). Несущая способность грунта основания в этом случае увеличива­ ется за счет уплотнения и защемления между сплошными рядами набивных свай.

Глубинное уплотнение грунтов оснований может быть произ­ ведено и с помощью набивных песчаных свай. Песчаные сваи погружают с расчетным шагом с двух сторон фундамента с мак­ симально возможным приближением свайного ряда к фундаменту. Технологический процесс устройства набивных песчаных свай состоит из вскрытия фундаментов на глубину менее глубины заложения на 0,3—0,5 м, бурения скважин с опусканием обсадной трубы и заполнения скважины песком, с уплотнением песка и постепенным извлечением обсадной трубы. В результате грунт

а)

Рис. 7.8. Уплотнение грунтов оснований с помощью набивных свай.

а) Устройство набивных бетонных или железобетонных свай: 1 — перекрытие; 2 — существующая стена здания; 3 — гидроизоляция; 4 — уплотненный грунт; 5 — буронабивная свая; 6 — пол подвала; 7 — существующий фундамент.

171

основания фундамента уплотняется и его несущая способность уве­ личивается. Этот метод усиления оснований наиболее эффективен, когда на отдельном небольшом участке по длине фундамента установлено наличие слабых грунтов.

Уплотнение слабых грунтов в аналогичной ситуации возможно с помощью раскатчика грунта, представляющего собой эксцентри­ ковый вал с установленными на его шейках коническими катками (рис. 7.8.6).

Шейки вала и оси катков развернуты на угол <р, для того чтобы при вращении вала траектория движения катков образовывала спи­ раль, центром которой является продольная ось раскатчика. При этом вектор линейной скорости движения каждого катка относи­ тельно продольной оси раскатчика У| можно разложить на вектор скорости и вектор, характеризующий скорость подачи раскатчика в грунт за один оборот вала. Угол ср определяет шаг катка, равный перемещению его по вертикали за один оборот вала. При вращении вала катки ввинчиваются в грунт, образуя скважину с уплотненны­ ми стенками. Зона уплотнения грунта составляет 3—4 диаметра сква­ жины. С двух сторон фундамента, по мере их изготовления, вплот­ ную друг к другу, при расстоянии между осями рядов 1,8 м, весь массив грунта под фундаментом шириной подошвы 1,6 м будет уп­ лотнен в 4—5 раз на глубину погружения набивных бетонных свай.

Рис. 7.8.

б) Устройство скважин для коротких монолитных свай раскатчиком грунта (/ — принципиальная схема раскатчика грунта; II — схема образования скважины): 1 — приводной вал; 2 — конический каток; 3 — скважина; 4 — уплотненная зона грунта.

172

7.4.Уплотнение грунтов электрохимическим способом, укаткой

итрамбованием.

Электрохимический метод уплотнения грунтов с малой фильтра­ ционной способностью (0,001—0,00003 м/сут) заключается в про­ пуске постоянного электрического тока через закрепляемый массив грунта с одновременным введением в него электролита из мономе­ ров карбамидной смолы (рис. 7.9.а).

Грунт может быть закреплен от подошвы фундамента до глу­ бины 6 м. Ширина полосы закрепления грунта обычно превышает ширину фундамента на 1—1,5 м. Электроды изготовляют из сталь­ ных бесшовных газо-, водопроводных труб ё=70 мм секциями длиной по 2 м. Рабочую часть электродов перфорируют. В ранее пробу­ ренные скважины снаружи здания электроды опускают под по­ дошву фундамента. В подвале здания электроды погружают с по­ мощью пневмоперфораторов. При установке электродов в предва­ рительно пробуренные скважины при необходимости их добивают ручным инструментом. Секции соединяют по длине на резьбе или сварке. Растворы мономеров карбамидной смолы приготовляют в емкостях объемом 0,2 м3, установленных на высоте 0,5—1 м над уровнем поверхности пола или грунта. Электролит подают в анод­ ные электроды с помощью шланга с регулирующим краном. Из катодных электродов воду откачивают по системе шлангов элек­ трическим или ручным насосом. После завершения работ элект­ роды из скважин извлекают, а скважины тампонируют цементным раствором. Работы ведут по захваткам. Длина захватки 30—35 м при ширине 3 м. В зависимости от конкретных целей производства работ электроды размещают по однорядной или двухрядной пря­ мой системе с шагом 1 м, по двухрядной системе со смешанными рядами на у 2 межэлектродного расстояния, по шахматной двух­ рядной системе или по многорядной системе со сдвоенными анодными рядами (рис. 7.9.6).

Электроды погружают вертикально или наклонно. Предельный угол наклона от вертикали 45—50°. Анодные электроды заполняют раствором формалина плотностью 1,05 г/см, уровень которого под­ держивают четверо суток. Через анодный электрод непрерывно по­ дают в грунт постоянный электрический ток силой 420 А, который движется к катодному электроду, увлекая за собой раствор электро­ лита. Следующие пять суток в анодные электроды подают раствор карбамида той же плотности и поддерживают его на заданном уров­ не. Последние сутки грунт выдерживают под воздействием электри­ ческого тока без доливки электролита в анодные электроды. Грунты основания перед упрочнением и после него испытывают на размокание, одноосное сжатие, пучинистость. Определяют также объем­ ную массу, влажность и гранулометрический состав. В результате электрохимической обработки грунта его прочностные характери­ стики увеличиваются в 2—4 раза.

На захватке сначала наполняют электролитом наружные анод­ ные электроды, и электролит в грунте перемещается к катодным

173

о • • о

Рис. 7.9.

а) Схема уплотнения грунта электрохимическим способом: 1 — фундамент; 2 — инъектор-катод; 3 — инъектор-анод; 4 — электрические сети постоянного тока.

б) Схемы возможного расположения электродов при уплотнении грунта электро­ химическим способом: 7 — однорядная прямая; 2 — однорядная со сдвоенными ано­ дами; 3 — прямая двухрядная; 4 — поперечная двухрядная; 5 — продольная двухряд­ ная; 6 — шахматная прямая двухрядная; 7 — шахматная поперечная двухрядная; 8 — четырехрядная со сдвоенными анодными рядами.

Условные обозначения: а — расстояние между рядами электродов; Ь— шаг элек­ тродов; с — расстояние между анодами при их вдавливании.

174

электродам, установленным с внутренней стороны фундамента зда­ ния, а затем наполняют электролитом анодные электроды, находя­ щиеся с внутренней стороны фундамента, и свежий электролит дви­ жется в обратном направлении. При этом электроэнергия подается соответствующей процессу группе электродов. Изменение направ­ ления движения электролита обеспечивает равномерность закрепле­ ния грунта по всей площади основания.

Высокая степень поверхностного уплотнения грунтов при уст­ ройстве оснований является обязательным условием долговечности полов по грунту, отмосток зданий, тротуаров, проездов и других ви­ дов инженерных сооружений благоустройства. Грунты с коэффици­ ентом уплотнения до 0,95—0,98 не дают осадок, вызывающих по­ вреждение инженерных сооружений благоустройства. Оптимальная влажность уплотняемых песчаных и супесчаных грунтов составляет 8—12%, глинистых и суглинистых — 18—24%. Средства уплотнения выбирают в зависимости от объемов работ, видов земляных соору­ жений и оснащенности площадок производства ремонтных работ. Уплотнение грунтов производят послойно. Наиболее широко в ре­ монтно-строительном производстве применяют для уплотнения грун­ тов укатку кулачковыми катками, груженым автотранспортом, уп­ лотнение вибротрамбовочными плитами, электрическими, пневма­ тическими и ручными трамбовками. Толщина уплотняемых слоев грунта при укатке автотранспортом составляет 20 см, при уплотне­ нии ручными и пневматическими трамбовками — 10—15 см, кулач­ ковыми катками или вибротрамбовочными плитами — до 40 см.

При уплотнении несвязных грунтов хорошие результаты дает до­ полнительная поливка водой. Уплотнение слоя грунта незначитель­ ной толщины успешно достигается втрамбовыванием щебня. Каче­ ство уплотнения грунтов контролируют взятием проб на различных участках производства работ или с помощью приборов, основанных на измерении снижения слоем грунта интенсивности радиоактивно­ го излучения.

7.5. Разработка траншей и котлованов.

При выполнении ремонтно-строительных работ грунт разраба­ тывают как механизированным способом, так и вручную.

Разработка грунта вручную весьма трудоемка, но избежать ее в местах пересечения подземных коммуникаций, вблизи и под суще­ ствующими зданиями и сооружениями зачастую не представляется возможным.

При разработке грунта механизированным способом наиболее широкое применение получили пневмоколесные одноковшовые экс­ каваторы — обратная лопата, котлованокопатели, бульдозеры, ямобуры и буровые установки. Значительные затраты труда при произ­ водстве земляных работ требуются для вскрытия твердых дорожных покрытий. Для этих целей применяют буровые установки, рыхлите­ ли на базе тракторов и экскаваторов, отбойные молотки и другие виды машин и механизмов.

175

Устройство траншей и котлованов механизированным способом включает следующие операции:

1.Изучение проектной документации.

2.Получение разрешения на производство земляных работ у организаций, эксплуатирующих подземные коммуникации.

3.Разработку проекта производства работ.

4.Разбивку земляного сооружения на местности.

5.Доставку к месту производства работ землеройной техники.

6.Вскрытие дорожных и тротуарных покрытий.

7.Разработку грунта механизированным способом с креплени­ ем или без крепления стенок.

8.Выполнение земляных работ вручную на участках, недоступ­ ных для землеройных машин, и в местах пересечения под­ земных коммуникаций.

9.Ручную доработку грунта.

10.Контроль по ходу работ соответствия сооружения проекту.

11.Инструментальную съемку земляного сооружения после за­ вершения работ с составлением исполнительной схемы.

12.Сдачу земляного сооружения контролирующим органам и за­ казчику с подписанием акта на скрытые работы.

13.Засыпку земляного сооружения с уплотнением и отвозкой излишнего грунта.

14.Восстановление дорожных, тротуарных покрытий и зеленых насаждений.

15.Отправку техники после сдачи выполненных работ заказчику, наведение чистоты и порядка на участке производства работ.

При механизированной разработке траншей экскаваторами с же­ стким креплением ковша для обеспечения вертикальности стенок необходимо следить, чтобы экскаватор не имел уклона в направле­ нии, перпендикулярном оси траншеи. Соответствие траншей проек­ ту в плане обеспечивается установкой маячных колышков по оси земляного сооружения через 2—3 м по длине. Глубину траншей конт­ ролируют по визиркам, установленным по нивелиру через 30—50 м по длине траншей. Стесненность ремонтно-строительных площадок иногда требует отвозки разрабатываемого грунта во временный от­ вал. В этих случаях разработку траншей производят комплексно-ме­ ханизированным способом. В механизированный комплекс включа­ ются машины для разработки, транспортировки, разравнивания и уплотнения грунта. Для земляных работ в условиях ремонтно-строи­ тельного производства экскаваторы подбирают по нескольким пара­ метрам, основными из которых являются объем и ширина ковша, глубина копания, высота погрузки и внешние габариты экскаватора.

При производстве земляных работ вручную содержание опера­ ций не меняется. Грунт из траншей глубиной более 1,5 м выб­ расывают лопатами с перекидкой по полкам. Высота перекидки не должна превышать 1,5 м. Полки для перекидки грунта надежно крепят к стойкам и снабжают бортиками для предотвращения осыпания грунта. Бровки траншей очищают от грунта на ширину не менее 0,5 м.

176

При заглублении траншей или котлованов ниже отметки фунда­ ментов или действующих коммуникаций принимают меры по обес­ печению устойчивости грунтов в основании существующих зданий и сооружений. В этом случае на опасном участке рядом с существую­ щим фундаментом или действующей коммуникацией забивают ог­ радительную шпунтовую стенку. Забивку шпунтовых свай выполня­ ют до начала производства земляных работ или после вскрытия кот­ лована или траншеи до отметки, на 20—40 см превышающей отмет­ ку заложения существующих фундаментов или коммуникаций.

Если забивка шпунта невозможна, ограждающая стенка может быть выполнена из буронабивных свай или металлических труб. В этом случае по периметру защищаемого фундамента или вдоль коммуникации бурят скважины, в которых устраивают набивные же­ лезобетонные сваи или в которые опускают металлические трубы.

Меры по защите грунтов основания существующих зданий опре­ деляются проектом производства работ. Земляные работы в местах сопряжения с действующими коммуникациями, вблизи от них, а также в местах примыкания к существующим зданиям должны вестись в кратчайшие сроки. В необходимых случаях должны быть приняты меры против переувлажнения или замерзания грунтов в основании существующих зданий. Невыполнение мер защиты грунта основа­ ний существующих зданий, сооружений или коммуникаций может иметь тяжелейшие последствия, вплоть до обрушения зданий, со­ оружений и выхода из строя действующих коммуникаций.

На весь период работы в открытых котлованах и траншеях вбли­ зи существующих зданий, сооружений и коммуникаций за их состо­ янием должен быть установлен геодезический контроль. В случае возникновения деформаций в существующих сооружениях работы должны быть немедленно прекращены до выяснения причин изме­ нения свойств грунтов основания и принятия мер, обеспечивающих сохранность существующих зданий и сооружений. При отсутствии отступлений от проекта производства работ и явных причин возник­ новения деформаций в существующих зданиях и сооружениях меры по обеспечению прочности и устойчивости существующих зданий и сооружений устанавливает проектная организация.

Подчистку траншей и котлованов в местах сопряжения фунда­ ментов производят вручную. При рытье траншей и котлованов в местах пересечений с существующими коммуникациями первона­ чально вручную вскрывают действующую коммуникацию. Трубопро­ воды или кабели вывешивают и предохраняют от возможных по­ вреждений. Работу осуществляют под надзором представителей орга­ низаций, эксплуатирующих коммуникации. После надежной защи­ ты сетей от повреждений приступают к завершению земляных работ, которые ведут механизированно, начиная от места пересечения с подземными коммуникациями.

Устройство траншей в городских условиях связано с необходи­ мостью прекращения движения транспорта, разрушения дорожных покрытий, газонов и других элементов благоустройства, что создает для жителей города неудобства, а иногда и условия повышенной

177

опасности. Поэтому в ремонтно-строительном производстве все боль­ шее распространение при прокладке и замене сетей водо- и энерго­ снабжения получают подземные способы производства земляных работ, к которым относятся прокалывание грунта, продавливание труб и горизонтальное бурение грунта.

Прокалывание грунта применяется для прокладки труб д=100-Н00 мм. Для этих целей отрывают котлован на глубину, не­ сколько большую глубины прокладки трубопровода. Длина котлова­ на определяется размерами домкрата и звеньев трубы.

Установка для прокалывания грунта состоит из гидравлического домкрата и шомпола, вставляемого в трубу. В шомполе, на рас­ стоянии, равном ходу поршня гидравлического домкрата, имеются отверстия, в которые по мере движения трубы переставляется шток, передающий на трубу усилие от домкрата. Перед началом прока­ лывания в трубу устанавливается шомпол, на конец трубы наде­ вается конусообразный наконечник. Подготовленную таким обра­ зом трубу устанавливают в рабочее положение на подкладки, упирая концом, снабженным наконечником, в грунт. Поршень домкрата соединяют с шомполом, а в отверстие на шомполе вставляют шток. Затем домкрат включают. Поршень, двигаясь, вдавливает трубу в грунт на расстояние, равное ходу поршня. Затем поршень возвра­ щается в исходное положение и вытягивает шомпол из трубы.

Рис. 7.10.

Схема продавливания труб: 1 — ножевое кольцо; 2 — продавливаемая труба; 3 — нажимный фланец; 4 — гидравлические домкраты; 5 — рабочая камера со шпунтовым креплением.

178

Шток переставляется в следующее отверстие на шомполе, и цикл прокалывания повторяется. После того как труба будет вдавлена почти на всю длину, к ней приваривается следующее звено трубы, и прокалывание продолжается. Скорость прокалывания грунта около 1,5 м/час.

Продавливание труб 6>500 мм осуществляется мощными домк­ ратами (рис. 7.10). В отличие от прокалывания, при продавливании конец трубы со стороны домкрата снабжается нажимным флан­ цем, через который домкратом передается усилие на трубу. К проти­ воположному концу трубы приваривается ножевое кольцо несколь­ ко большего диаметра, чем продавливаемая труба. При возвращении поршня домкрата в исходное положение между поршнем и продав­ ливаемой трубой устанавливается патрубок, и процесс продавливания продолжается. После завершения продавливания грунт из трубы убирается. Трубы большого диаметра, проложенные методом про­ давливания, можно использовать для прокладки электрических ка­ белей, линий связи, трубопроводов водо- и энергоснабжения и т. п.

В песчаных и глинистых грунтах прокладку трубопроводов 6=100^-600 мм можно производить с помощью специальных агрега­ тов, осуществляющих горизонтальное бурение с проталкиванием тру­ бопровода в пробуриваемую скважину. Бурение осуществляется вра­ щением прокладываемой трубы, на конец которой установлена ре­ жущая кромка. Труба по мере бурения скважины проталкивается с помощью реечных домкратов. Грунт из трубы удаляется по мере бу­ рения размывом водой, подаваемой по трубе, с последующей откач­ кой пульпы.

7.6. Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод.

При устройстве траншей и котлованов в насыщенных водой грунтах принимают меры по осушению выемки. Наиболее простым методом является открытый водоотлив, который заключается в сбо­ ре воды в специальные приямки с последующим откачиванием. Водоотлив применяется в грунтах, обладающих достаточной водо­ проницаемостью. Дно выемки планируют для создания соответ­ ствующих уклонов в сторону водосборных приямков. Стенки во­ досборных приямков крепят с устройством дренирующей засыпки. Откачивание воды из приямков производят насосами, которые под­ бирают по расчету, в соответствии с притоком воды. Для устрой­ ства приямков при осушении траншей водоотливом устраивают специальные отростки (рис. 7.11.а).

На каждый приямок устанавливают по два насоса, один из которых запасной. С помощью пробкового включателя обеспечи­ вают автоматическое включение насосов при наполнении и опо­ рожнении приямка водой до соответствующего уровня. Схема авто­ матического включения и выключения насосов приведена на рис. 7.11.6.

При значительных водопритоках и коэффициенте фильтрации грунта свыше 2 м/сут понижение уровня грунтовых вод осуществля-

179

б)

180