Рекомендуемая область применения усиления грунтов основания и фундаментов реставрируемых и реконструируемых объектов инъекционными методами.

2.1.1. Целесообразность применения усиления грунтов основания и фундаментов инъекционными методами должна определяться конкретными условиями работ и обоснована технико-экономическим сравнением вариантов проектных решений.

2.1.2. Необходимость усиления грунтов основания и фундаментов зданий и сооружений вызывается:

- потерей прочности или устойчивости, частичной или полной, конструкций существующих фундаментов;

- развитием недопустимых по величине и неравномерности осадок сооружения или отдельных его частей, вызываемых потерей прочности грунтов основания и, как следствие, разрушением конструкций фундаментов;

- увеличением эксплуатационных нагрузок, связанным с изменениями в конструктивной схеме усиляемого объекта за счет замены несущих элементов при производстве работ, заменой оборудования на более тяжелое, изменением этажности, устройством заглубленных помещений под существующим зданием или сооружением и т.п.

2.1.3. Укрепительная цементация рекомендуется к применению в следующих основных случаях:

- усиление грунтов основания на контакте "фундамент-грунт" при недостаточной природной прочности грунтов основания в этой зоне, либо в случае разру3ения зоны контакта (гниение лежней, суффозия);

- усиление конструкций существующих фундаментов при потере прочности материала кладки фундаментов или связующего раствора, а также увеличении действующих на фундаменты нагрузок;

2.1.4. Буроинъекционные сваи рекомендуется применять в следующих случаях:

- усиление грунтов основания для стабилизации осадок существующих зданий и сооружений;

- усиление грунтов основания и фундаментов существующих зданий и сооружений при изменении в процессе реставрации или реконструкции конструктивной схемы объекта усиления;

- реставрация, реконструкция или строительство в сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях;

- реставрация, реконструкция или строительство в отдаленных или труднодоступных районах;

- при использовании свай в качестве анкеров при строительстве подземных сооружений типа подпорных стен, включая так называемые "сетчатые".

Основные принципы проектирования

2.2.1. Проектирование укрепительной цементации существующих фундаментов и контакта "фундамент-грунт" должно предшествовать проектированию буроинъекционных свай и включает, в зависимости от вида и состояния существующего фундамента, расчет количества, диаметра, длины и угла наклона цементационных скважин, определение планового положения скважин, а также подбор составов инъекционных растворов, разработку технологической схемы цементации и определение объемов работ.

2.2.2. Стадийность проектирования и состав проекта усиления определяется заданием на проектирование в соответствии с СН.

2.2.3. Предварительные размеры (диаметр и длина) буроинъекционных свай назначаются с учетом инженерно-геологических условий площадки, нагрузки, которую должны воспринимать сваи, вида и состояния усиляемого фундамента, а также несущей способности свай, прогнозируемой в соответствии с опытом проектировщика или определяемой в соответствии с требованиями нормативной литературы (5, 16).

2.2.4. Расчет буроинъекционных свай по прочности материала ствола выполняется в соответствии с требованиями СНиП (15).

2.2.5. При расчете буроинъекционных свай по прочности материала ствола сваю следует рассматривать как упругий стержень с начальным прогибом, жестко защемленный в грунт в сечении, где модуль деформации грунта Е > 5 Мпа.

Учет продольного изгиба производится по методу, предполагающему потерю устойчивости сваи в слабом грунте при Е < 5 Мпа, по нескольким полуволнам, причем число полуволн зависит от соотношения жесткостей сваи и окружающего грунта и практически не зависит от вида заделки сваи в ростверк (5).

Рис. 6

2.2.6. При проектировании усиления фундамента, на который действуют одновременно вертикальные и горизонтальные нагрузки, необходимо стремиться к тому, чтобы центр тяжести сечения свай в любом разрезе, перпендикулярном к линии равнодействующей, находился на этой линии (рис. 6).

2.2.7. Армирование буроинъекционных свай выполняется по расчету или назначается конструктивно. Сваи армируются одиночными арматурными стержнями, сварными каркасами, жесткой арматурой в виде проката черных металлов или металлическими трубами. Арматура сваи может быть однородной по длине и комбинированной, например, труба или прокат в зоне действия изгибающего момента и каркас или одиночный стержень на остальной длине сваи. В отдельных случаях армирование сваи может производиться нержавеющими металлами или другими, не подвергающимися коррозии материалами.

2.2.8. Арматура буроинъекционных свай должна иметь фиксирующие элементы, центрирующие ее в скважине (рис. 7) и обеспечивающие требуемую толщину защитного слоя бетона. Расстояние между фиксаторами по длине каркаса должно быть не более 6 диаметров скважины, а толщина защитного слоя - не менее 2.5 см.

2.2.9. Конструкция сварного стыка рабочей арматуры каркасов должна обеспечивать его равнопрочность и удобство производства работ по инъектированию бетона в скважину.

2.2.10. Совместная работа свай усиления и ростверка должна быть обеспечена надежной заделкой сваи, величина которой определяется расчетом и не должна быть менее пяти диаметров сваи при бурении с глинистой промывкой и не менее четырех диаметров при бурении с продувкой воздухом независимо от наличия трубы-кондуктора.

2.2.11. При невозможности выполнения требований п.2.2.10. должно быть предусмотрено усиленное армирование или уширение ствола сваи в месте примыкания сваи к подошве ростверка. Отношение диаметра уширенной части к диаметру скважины в пределах фундамента должно составлять не менее 1,15. Диаметр скважины может быть увеличен промывочной жидкостью при бурении и опрессовкой свежеуложенного раствора.

2.2.12. Проектирование усиления оснований и фундаментов буроинъекционными сваями включает разработку следующих вариантов передачи нагрузок от сооружения на вновь устраиваемый фундамент: безростверковый, ростверковый, подведение нового фундамента под усиливаемый и комбинированный (рис. 8).

Рис. 7

2.2.13. При усилении существующих фундаментов следует максимально использовать несущую способность усиливаемого фундамента. Расчет по 1 и 2 группам предельных состояний необходимо производить с учетом совместной работы усиляемого фундамента и буроинъекционных свай.

Рис. 8

2.2.14. При проектировании усиления углы наклона буроинъекционных свай и схему их расстановки следует принимать, стремясь к передаче на сваи осевых нагрузок, исключая по возможности моментные и горизонтальные нагрузки.

2.2.15. При проектировании усиления необходимо учитывать возможное изменение статической схемы работы конструкций, например, фундаментной плиты, в связи с переносом части нагрузки на буроинъекционные сваи (рис. 9).

Рис. 9

2.2.16. При проектировании усиления принцип размещения свай в плане усиляемого объекта должен учитывать тип применяемого для производства работ оборудования.

2.2.17. В отдельных, наиболее сложных, случаях, определяемых проектной организацией, для уточнения несущей способности буроинъекционных свай усиления в конкретных условиях следует назначить проведение статических испытаний опытных буроинъекционных свай в соответствии с требованиями ГОСТ (16) и разделом 3.4 настоящих "Методических рекомендаций".

В результате испытаний должны быть установлены:

- начальный коэффициент жесткости С, кН/м;

- предельная нагрузка на сваю Р, кН;

- расчетная нагрузка, допускаемая на сваю Р, кН;

- осадка при расчетной нагрузке S, мм.

2.2.18. Рабочая документация по усилению оснований и фундаментов с помощью буроинъекционных свай должна включать:

- заглавный лист проекта с ситуационным планом участка работ, таблицу состава проекта, ведомостями объемов работ и потребных материалов, пояснениями к проекту;

- план цементационных скважин при цементации существующих фундаментов и контакта "фундамент-грунт";

- сечения (разрезы) фундаментов с цементационными скважинами;

- технологические схемы цементации (по усмотрению проектной организации);

- план свайного поля при усилении оснований и фундаментов буроинъекционными сваями;

- разрезы (сечения) по усиляемым фундаментам с буроинъекционными сваями;

- конструкции буроинъекционных свай усиления, чертежи арматурных каркасов;

- технологические схемы устройства свай усиления (по усмотрению проектной организации);

- технологические схемы линий подачи растворов;

- технологические схемы коммуникаций;

- рабочую документацию на устройство растворных узлов со схемами размещения рабочего оборудования.