1. Підсилення колон обоймами (залізобетонних колон)

Одним з найефективніших способів підсилення колон є влаштування залізобетонних або металевих обойм.

Для зв’язку старого і нового бетону колону очищають і роблять на поверхні насічки.

Товщину обойми визначають з умови забезпечення захисного шару нової арматури і не менше 60 мм з умови бетонування, а також не більше 300 мм. Площа робочої арматури визначається розрахунком і приймається діаметром не менше 16 мм для стиснених стрижнів і не менше 12 мм – для розтягнених. Хомути діаметром не менше 6 мм для в’язаних і 8 мм – для зварних каркасів. Крок хомутів “s” не більше 15d, трьох товщин обойми, або 200 мм.

При влаштуванні обойми на окремій пошкодженій ділянці колони для забезпечення сумісної роботи її заводять за межі пошкодженої ділянки не менше, як на 5 товщин обойми, двох більших розмірів поперечного перерізу або 400 мм. Поперечна арматура може бути виконана у вигляді спіральної намотки з кроком 40–100 мм.

Підсилення металевою обоймою виконують із кутників, об’єднаних план­ками.

Площу кутників визначають розрахунком. У разі притиснутих до колони кутників їх розраховують сумісно з колоною. У разі непритиснутих їх розраховують як окремо стоячу колону з 4-х кутників.

Для забезпечення сумісної роботи колони і кутників їх виставляють на цементно-піщаному розчині з попереднім підігрівом планок перед зварюванням до температури ~ 100–120 градусів.

Для ефективного введення кутників у роботу на стиск їх можна виготовляти на Δl більшого розміру ніж довжина колони, з’єднувати попарно планками, надрізати і стягувати болтом, після чого об’єднувати їх планками. Величину Δl визначають розрахунком для досягнення початкових напружень у кутниках σ_s. При цьому колона розвантажується на зусилля  ΔN=σ_s.А_s, де А_s − площа кутників.

Технологія об`ємного підсилення цегляних будівель

Накопичений досвід реконструкційних робіт дозволяє виділити ряд традиційних технологій , заснованих на використанні: металевих і залізобетонних обойм , каркасів ; на ін’єктуванні полімерцементних та інших суспензій в тіло кладки; на влаштуванні монолітних поясів по верхній частині будівель (у випадках надбудови) , попередньо напружуваних стяжок і ін . рішень .

На рисунку 12 наведено характерні конструктивно — технологічні рішення. Представлені системи спрямовані на всебічне обтиснення стін з використанням регульованих натяжних систем . Вони виконуються відкритого і закритого типів , при зовнішньому і внутрішньому розташуванні , забезпечуються антикорозійним захистом .

Для створення необхідного ступеня натягу використовуються стяжні муфти , доступ до яких повинен бути завжди відкритий. Вони дозволяють в міру подовження тяжів у результаті температурних та інших деформацій виробляти додаткове натяг . Обтиснення елементів цегельних стін проводиться в місцях найбільшої жорсткості (кути , сполучення зовнішніх і внутрішніх стін ) через розподільні пластини.

Для рівномірного обтискання кладки стін використовується спеціальна конструкція центрирующей рами , яка має шарнірне обпирання на опорно- розподільні пластини. Таке рішення забезпечує тривалу експлуатацію з досить високою ефективністю.

Місця розташування тяжів і центруючих рам закриваються різного роду поясами і не порушують загальний вигляд фасадних поверхонь.

Для елементів стін , простінків , стовпів , що мають руйнування цегляної кладки , але не втратили стійкість , проводиться місцева заміна кладки. При цьому марка цегли приймається на 1-2 одиниці вище , ніж існуюча.

Технологія виробництва робіт передбачає: улаштування тимчасових розвантажувальних систем , що сприймають навантаження ; розбирання фрагментів порушеною цегляної кладки; пристрій кладки. При цьому необхідно враховувати , що видалення тимчасових розвантажувальних систем повинно здійснюватися після набору міцності кладки не менше 0,7 R КЛ . Як правило , такі відновлювальні роботи ведуться при збереженні конструктивної схеми будинку і фактичних навантажень.

Досить ефективні прийоми відновлення необштукатуреної цегляної кладки , коли потрібно зберегти колишній вигляд фасадів. У цьому випадку дуже ретельно підбираються цегла за колірною гамою і розмірами , а також матеріал швів. Після відновлення кладки виробляється піскоструминне очищення , що дозволяє отримувати оновлені поверхні , де нові ділянки кладки не виділяються з основного масиву.

У зв’язку з тим що кам’яні конструкції сприймають в основному стискаючі зусилля , то найбільш ефективним способом їх посилення є пристрій сталевих , залізобетонних та армоцементних обойм . При цьому цегляна кладка в обоймі працює в умовах всебічного стиснення , коли поперечні деформації значно зменшуються і , як наслідок , збільшується опір поздовжньої силі.

Для забезпечення нормальної роботи цегляних стін і запобігання подальшого розкриття тріщин початковим етапом є відновлення несучої здатності фундаментів методами посилення , що виключає появу нерівномірних осад.

На рисунку 13 наведені найбільш поширені варіанти підсилення кам’яних стовпів і простінків сталевими , залізобетонними і армоцементні обоймами.

Сталева обойма складається з поздовжніх куточків на всю висоту конструкції, що підсилюється і поперечних планок ( хомутів ) з плоскою або круглої сталі . Крок хомутів приймається не більше меншого розміру перерізу , але не більше 500 мм. Для включення обойми в роботу слід ін’єктувати зазори між сталевими елементами і кладкою . Монолітність конструкції досягається шляхом штукатурення високоміцними цементно- піщаними розчинами з добавкою пластифікаторів , що сприяють більшій адгезії з кладкою і металоконструкціями .

Для більш ефективного захисту на сталеву обойму встановлюється металева або полімерна сітка , по якій здійснюється нанесення розчину товщиною 25-30 мм. При незначних обсягах робіт розчин наноситься вручну за допомогою штукатурного інструменту. Великі обсяги робіт виконуються механізованим шляхом з подачею матеріалу розчинонасосами . Для отримання високоміцного захисного шару використовуються установки торкретування і пнев- мобетонірованія . Через високу щільність захисного шару і великий адгезії з елементами кладки досягається спільна робота конструкції і підвищується її несуча здатність.

Пристрій залізобетонної сорочки здійснюється шляхом установки арматурних сіток по периметру конструкції, що підсилюється з кріпленням її через фіксатори до цегляної кладки . Кріплення здійснюється шляхом використання анкерів або дюбелів. Залізобетонна обойма виконується з дрібнозернистої бетонної суміші не нижче класу В10 з поздовжньою арматурою класів А240 — А400 і поперечної — А240 . Крок поперечної арматури приймається не більше 15 см. Товщина обойми визначається розрахунком і становить 4-12 см. Залежно від товщини обойми істотно змінюється технологія виробництва робіт . Для обойм товщиною до 4 см використовуються методи нанесення бетону торкретуванням і пневмобетонірованіем . Остаточна обробка поверхонь досягається пристроєм штукатурного накривочного шару.

Для обойм товщиною до 12 см по периметру конструкції, що підсилюється встановлюється інвентарна опалубка. В її щитах встановлюються ін’єкційні трубки , через які дрібнозерниста бетонна суміш нагнітається під тиском 0,2-0,6 МПа в порожнині . Для підвищення адгезійних властивостей і заповнення всього простору бетонні суміші пластифицируются шляхом введення суперпластифікаторів в обсязі 1,0-1,2 % маси цементу. Зниження в’язкості суміші і підвищення її проникності досягаються додатковим впливом високочастотної вібрації шляхом контакту вібратора з опалубкою сорочки. Досить хороший ефект дає імпульсний режим подачі суміші , коли короткочасні впливу підвищеного тиску забезпечують більш високий градієнт швидкостей і високу проникність .

На рисунку 13 г приведена технологічна схема виробництва робіт шляхом ін’єктування залізобетонної обойми. Установка опалубки проводиться на всю висоту конструкції із забезпеченням захисного шару арматурного заповнення. Нагнітання бетону здійснюється по ярусах (3-4 яруси) . Процес закінчення подачі бетону фіксується по контрольних отворам з протилежного боку від місця нагнітання. Для прискореного твердіння бетону використовуються системи термоактивних опалубок , гріючих проводів та інші прийоми підвищення температури бетону, що твердіє . Демонтаж опалубки здійснюється по ярусах при досягненні бетоном розпалубної міцності.

Залізобетонні обойми можуть виконуватися у вигляді елементів незнімної опалубки ( рис. 14 ) . При цьому зовнішні поверхні можуть мати невеликий або глибокий рельєф або гладку поверхню. Після установки незнімної опалубки та кріплення її елементів забезпечується замонолічіваніе простору між підсилюваної і огороджувальної конструкцією. Використання незнімної опалубки має значний технологічний ефект , так як відпадає необхідність у розбиранні опалубки , а головне — виключається оздоблювальний цикл робіт.

Найбільш ефективними незнімної опалубки слід вважати тонкостінні елементи (1,5-2 см) , виготовлені з дисперсно — армованого бетону. Для залучення опалубки в роботу вона забезпечується виступаючими анкерами , істотно підвищують адгезію з укладається бетоном.

Пристрій розчинних обойм відрізняється від залізобетонних товщиною наносного шару і складом. Як правило , для захисту арматурної сітки та забезпечення її адгезії з цегляною кладкою використовуються штукатурні цементно- піщані розчини з добавкою пластифікаторів , що підвищують фізико -механічні характеристики . Технологія будівельних процесів практично не відрізняється від виконання штукатурних робіт.

Для забезпечення спільної роботи елементів обойми по її довжині , що перевищує в 2 і більше разів товщину , необхідна установка додаткових поперечних зв’язків через перетин кладки. Посилення цегляної кладки може бути вироблено методом ін’єктування . Воно здійснюється шляхом нагнітання через заздалегідь пробурені шпури цементного або полимерцементного розчину. У результаті досягається монолітність кладки і підвищуються її фізико -механічні характеристики.

До ін’єкційних розчинів пред’являються досить жорсткі вимоги. Вони повинні володіти малим водовідділенням , низькою в’язкістю , високою адгезією і достатніми характеристиками міцності. Розчин нагнітається під тиском до 0,6 МПа , що забезпечує досить велику зону проникнення. Параметри ін’єкції : розташування ін’єкторів , їх глибина , тиск , склад розчину в кожному конкретному випадку підбираються індивідуально з урахуванням тріщинуватості кладки , стану швів та інших показників.

Посилення і підвищення стійкості цегляних стін. Технологія посилення базується на створенні додаткової залізобетонної сорочки з одного або двох сторін стіни ( рис. 15 ) . Технологія виробництва робіт включає процеси підготовки та очищення поверхні стін , свердління отворів під анкери , установки анкерів , кріплення до анкерів арматурних стрижнів або сіток , замонолічення . Як правило , при досить великих обсягах робіт використовується механізований метод нанесення цементно -піщаного розчину: пневмобетонірованіем або торкретуванням і рідше ручним способом. Потім для вирівнювання поверхонь наноситься Затирочний шар і виконуються наступні операції, пов’язані з обробкою поверхонь стін.

Ефективним прийомом посилення цегляних стін є влаштування залізобетонних одно- і двосторонніх стійок в штрабах і пілястр.

Технологія пристрою двосторонніх залізобетонних стійок передбачає утворення штраб на глибину 5-6 см , висвердлювання наскрізних отворів по висоті стіни , кріплення за допомогою тяжів арматурного каркаса і подальше замонолічення утворилася порожнини . Для омоноличивания використовують цементно- піщані розчини з пластифицирующими добавками. Високий ефект досягається при використанні розчинів і дрібнозернистих бетонів з попередніми домол цементу, піску і суперпластифікатора . Такі суміші окрім великої адгезії мають властивість прискореного твердіння і високими фізико- механічними характеристиками.

3. Сучасні технології влаштування буроін’єкційних паль.

Буроін’єкційні палі за характером роботи відносять до висячим сваям ( « shaft bearing » pile ) , так як внесок п’яти в несучу здатність палі , як правило , малий. Тому несучу здатність Буроін’єкційні палі набирають за рахунок збільшення її бічній поверхні (довжини ) і поліпшення контакту « паля — грунт ».

Обсяг застосування буроін’єкційних та інших бурових паль малого діаметру за минулі роки зріс у десятки разів. Істотно збагатився досвід вирішення з їх допомогою складних завдань фундаментобудування. Розроблено нові технологічні схеми пристрою паль , створено нове вітчизняне та закордонне обладнання , що дозволило кардинально змінити ряд технологічних операцій і на цій базі різко підвищити несучу здатність паль.

Будь технологічна схема влаштування паль передбачає наступні операції:

— Буріння ,

— Армування ,

— Ін’єкція розчину.

Необхідність вдосконалення технологій викликана необхідністю сприйняття постійно зростаючих навантажень , зниження вартості СМР , збільшення темпів будівництва , технології повинні бути універсальні для виготовлення паль.

В останніх зарубіжних розробках в області технологій пристрою буроін’єкційних паль проглядається прагнення до об’єднання зазначених технологічних операцій в одну із забезпеченням необхідного рівня якості та надійності. Для цього, наприклад фірма « Ischebeck Gmbh » використовує одноразові бурові колони , що залишаються в свердловині в якості трубчастої арматури (рисунок 16).

Фірма « Dywidag » застосовує високоміцну арматуру гвинтового профілю для спрощення армування палі (рисунок 18).

Для підвищення несучої здатності палі застосовують вторинну опресовування через ін’єкційні трубки з клапанами.

Для забезпечення надійного результату і забезпечення якісної опресування на одній ін’єкційної трубці розташовують порядку 3 -х клапанів (так як заздалегідь невідомо який з клапанів « спрацює »).

Тієї ж фірмою розроблена конструкція для багаторазової вторинної ін’єкції , яка здійснюється через що промиваються ін’єкційні.

Описані технології влаштування паль мають переваги і недоліки. Наприклад , армування паль одиночним стрижнем менш ефективно , ніж армування просторовим каркасом. Виконання багаторазової ін’єкції через трубки високого тиску ускладнене тим , що після чергової ін’єкції можна взагалі не промити трубки. На жаль , в Росії не налагоджено випуск високоміцної порожнистої арматури гвинтового профілю. Крім того , що втрачається долото з економічної точки зору менш вигідно.

Основні переваги технологічних схем , наведених на рис. 16, 18 — скорочення термінів влаштування паль ( за рахунок спрощення технологічної схеми ), простота стикування арматурного каркаса. Одним з позитивних моментів є те , що для зменшення величини захисного шару і підвищення корозійної стійкості конструкції можна використовувати пластмасові гофровані труби. Армування одиночним стрижнем на муфтових з’єднань дозволяє відмовитися від зварювальних робіт (що досить актуально для підвальних приміщень), скоротити час стикування.

Фірма « Soilex » розробила свою конструкцію і технологію пристрою буроін’єкційних паль і анкерів. Суть технології полягає в бурінні свердловини будь-яким способом, що забезпечує стійкість стінок свердловини. Далі проводиться установка труби з розширюється металевим мішком на кінці , виконаним з дуже тонкого металевого листа . Потім проводиться подача під тиском тверднучого розчину в трубу (рисунок 19 ).

Дана технологія має ряд недоліків. Для розширення металевого мішка виробники змушені використовувати чисто цементний розчин. До відставляти металевому мішку потрібна установка каркаса. Паля , виконана за даною технологією , працює тільки по п’яті . Однак , якщо по геології немає достатньо хорошого несучого шару , який може служити підставою для п’яти палі , то застосування такого типу паль недоцільно.

Як альтернатива закордонним технологіям в Московському будівництві з 1990 р. застосовується електророзрядними геотехнічна технологія ( ЕРГТ ) для влаштування буроін’єкційних паль. Технологія заснована на використанні енергії електричних розрядів в свердловинах , заповнених дрібнозернистим бетоном (рисунок 20).

ЕРГТ дозволяє ущільнити грунти в стінках і на вибої свердловини ударними хвилями, що виникають при високовольтних розрядах в рухомий бетонної суміші і що супроводжуються кількома пульсаціями утворюється парогазової порожнини. Грунти поблизу стінки свердловини при цьому відчувають високі гідродинамічні тиску імпульсного типу , швидко спадають з відстанню від джерела. При електророзрядної обробці використовується серія імпульсів з інтервалом у кілька секунд , тим самим , обумовлюючи багаторазове динамічний вплив на грунтовий масив.

Для реалізації ЕРГТ застосовуються установки УЕГ — 30 ( 50 ) (установка електророзрядними для геотехнічних робіт з енергозапаси 30 ( 50 ) кДж) .

Електророзрядними установка являє собою генератор потужних високовольтних імпульсів з кабельної системою транспортування енергії та енерговиделяющім пристроєм ( електродна система з розрядним проміжком для формування робочого каналу розряду).

До складу установки УЕГ — 30 входять електророзрядний генератор ( конденсаторні батареї , системи зарядки , управління і безпеки ) , система транспортування енергії (кабелі , комутуючі елементи), енерговиделяющіе вузли ( випромінювач) , автономне електроживлення.

Застосування ЕРГТ в кожному конкретному випадку має базуватися на коректній оцінці реакції грунтів основи на таке навантаження.

Для водонасичених пісків у даній технологічній схемі використовується ефект розрідження ( повна втрата міцності ) шару на контакті « паля -грунт » ударною хвилею , породжується в твердне бетоні. Для глин використовується механізм динамічного ущільнення розпушеного бурінням шару на контакті « паля -грунт ».

Як правило , при ЕРГТ обробці тіла паль в зв’язкових грунтах значних доглядів бетону не спостерігається. Дане поведінка пояснюється високою амплітудою імпульсу і малим інтервалом його дії ( час вимірюється мікросекундами ).

Необхідно відзначити , що можна за допомогою ЕРГТ обробки можна отримати і зворотні ефекти . Наприклад , багаторазове динамічний вплив для пісків може призвести до часткового розущільнення, для глин — до зниження

Основна перевага даної технології полягає в тому , що опресовування свердловини проводиться на тому горизонті , де вона найбільш ефективна, і в тій кількості , яка необхідна для отримання заданого результату . Дана технологія знижує вплив технології пристрою свердловини на несучу здатність палі (наприклад , ліквідація бентонітової кірки при бурінні під бентонітових розчином , ущільнення контактного шару , розпушує при бурінні , ліквідація « шийок » і т.д.). З особливою обережністю дану технологію необхідно застосовувати для посилення існуючих фундаментів , підставою яких служать незв’язні грунти , схильні до динамічного доуплотненіе . У зв’язку з цим , ЕРГТ обробку рекомендується застосовувати поза активної зони усиляющих фундаменту для зниження ризику доуплотненіе підстави будівлі і як наслідок збільшення додаткової опади.

Подальшим розвитком ЕРГТ для влаштування паль стало застосування електрохімічного вибуху ( ЕХВ ) . Відмінною особливістю ЕХВ є введення в зону розрядного проміжку спеціальних хімскладу , які збільшують у кілька разів виділяється енергію розряду , змінюють форму імпульсу ударної хвилі. Склади , що застосовуються при ЕХВ , не є вибуховими речовинами. Застосування ЕХВ дозволяє отримувати камуфлетного уширения кінців паль (рис. 14 камуфлетного уширение палі діаметром 300 мм , виконане із застосуванням ЕХВ ).

ЕРГТ обробка та ЕХВ обробка за рахунок ущільнення вибою свердловини знижує загальну осадку пальового фундаменту.

Патентний пошук показав , що існує одна з різновидів електророзрядної технології (рисунок 22 разрядноімпульсная технологія , патент 2087617 С1 , 6Е02Д5/34 )

Литература

1. А.А. Афанасьев, Е.П. Матвеев РЕКОНСТРУКЦИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ Часть I Технологии восстановления эксплуатационной надежности жилых зданий Москва 2008
2. Эффективные современные технологии устройства буроинъекционных свай и грунтовых инъекционных анкеров С.А. РЫТОВ, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова http://www.znaytovar.ru/gost/2/Effektivnye_sovremennye_texnol.html
3. http://lvivbudakademia.com.ua/2013/05/pidsilennya-kolon/