§ 6.1. Технологии укрепления оснований

Снижение несущей способности основания фундаментов вызвано несколькими причинами, к которым следует отнести: изменение гидрологического режима площадки вследствие повышения или понижения уровня грунтовых вод; изменение свойств насыпного грунта вследствие временного параметра; воздействие динамических нагрузок от подземного или наземного транспорта, способствующих снижению плотности основания; перераспределение естественного напряженного состояния в результате дополнительных нагрузок от здания и нарушения природного сложения грунтов; нарушения естественного теплового режима и условий аэрации.

§ 6.1.1. Силикатизация грунтов

Основным компонентом для силикатизации является жидкое стекло - коллоидный раствор силиката натрия. В зависимости от состояния грунтов используют:

однорастворную силикатизацию - путем инъецирования в грунт гелеобразующего раствора из двух или трех компонентов (силикатно-фосфорнокислые, силикатно-сернокислые, силикатно-фтористоводородные и другие составы) при закреплении песчаных и лессовых грунтов с коэффициентом фильтрации 0,5-5 м/сут; двухрастворный способ силикатизации - для закрепления песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации до 0,5 м/сут, который заключается в поочередном инъецировании двух растворов (силиката натрия и хлористого кальция). В результате химической реакции образуется гель кремниевой кислоты, придающий фунту в короткие сроки прочность 2-6 МПа.

Электросиликатизация основана на сочетании силикатизации с одновременным воздействием постоянного электрического тока и предназначена для закрепления переувлажненных мелкозернистых песков и супесей с коэффициентом фильтрации до 0,2 м/сут.

Газовая силикатизация впервые разработана и применена в нашей стране. В качестве отвердителя силиката натрия используют углекислый газ, что позволяет закреплять песчаные грунты с коэффициентом фильтрации 0,1-0,2 м/сут, лессовые и грунты с высоким содержанием органических примесей. Прочность закрепленного грунта составляет 0,5-2 МПа и достигается в кратчайшие сроки.

Смолизация - закрепление песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации 0,5-5 м/сут и лессовых грунтов путем инъецирования водных растворов синтетических смол (карбамид-ных, фенольных, фурановых и др.). Время гелеобразования регулируется количеством вводимого отвердителя. Смолизация не только способствует повышению прочности до 1-5 МПа, но и обеспечивает водонепроницаемость грунтов. Закрепление грунтов цементацией

Такой метод закрепления грунтов может быть применен для закрепления скальных, песчаных и гравелистых грунтов при следующих коэффициентах фильтрации: для скальных грунтов - 0,01 м/сут, для песчаных - 50 м/сут. Для цементации применяют смеси цементного раствора с В/Ц = 1-0,8. Для улучшения свойств, а также для связывания химически несвязанной воды в раствор добавляется бетонит в количестве до 10 % массы цемента.

В грунт через инъекторы под давлением 3-6 атм нагнетают раствор. Расстояние между скважинами назначают в зависимости от величины удельного поглощения. Радиус закрепления составляет 0,3-1,5 м.

Цементация грунтов обеспечивает создание монолитности основания и повышает прочность в пределах 1,0-4,0 МПа. При этом повышается водонепроницаемость грунта. Вид и марку цемента принимают в зависимости от наличия и агрессивности вод.

Электрохимическое закрепление грунтов

Достаточно эффективной технологией закрепления водонасыщенных глинистых, пыле-ватых и илистых грунтов является электрохимический метод. В грунт с наружной и внутренней сторон фундамента погружают трубчатые электроды, один из которых служит анодом, а другой - катодом. Расстояние между электродами одного знака 0,8-1,0 м. Через анодный электрод самотеком поступают растворы солей СаС1₂, затем Fe ₂ ( S О₄)₃ или A 1( S О₄)₃. Из катода откачивают поступающую грунтовую воду, тем самым создавая дополнительный градиент скоростей. Под действием напряжения постоянного тока 100-120 В происходит направленное движение солевых растворов от анода к катоду. Тем самым обеспечивается насыщение зоны укрепленного грунта поочередно различными солями, взаимодействие которых позволяет получать плотные структуры грунтов с прочностью 0,4-0,6 МПа.

Технологии восстановления и усиления фундаментов

Важными параметрами, определяющими несущую способность здания, являются состояние и степень износа фундаментов. Косвенным параметром может служить осадка фундаментов. Сама по себе однородная осадка фундаментов не приводит к дополнительным напряжениям в конструктивных элементах, в то время как неоднородная осадка приводит к возникновению концентраций напряжений, превышающих прочностные характеристики стен, перекрытий и других несущих элементов.

Величина возникновения неоднородных осадок является следствием неоднородной потери несущей способности грунта в результате размыва грунтовыми или техногенными водами оснований в локальных зонах, возведения зданий вблизи существующих, нарушения условий их эксплуатации.

Методы усиления и реконструкции фундаментов предполагают восстановление несущей способности; усиление за счет увеличения площади опирания; подведение под существующие фундаменты таких сборных конструктивных элементов, как плиты, столбы, сваи; усиление буроинъекционными и корневидными сваями и другие приемы. Каждый вариант технического и технологического решения должен быть адаптирован к конкретным условиям реконструируемого здания на основании результатов натурных обследований. Наиболее распространенные дефекты фундаментов, их устранение и усиление выполняются следующими приемами.

1.Усиление кладки фундаментов цементацией. Технология предусматривает при образовании пустот в швах кладки и разрушении материала фундаментов осуществить инъекцию цементного раствора. Для этой цели освобождается поверхность фундамента, устраиваются инъекционные каналы и с помощью инъектора закачиваются цементная суспензия или раствор в тело фундамента.

2.При увеличении нагрузки на фундамент и недостаточной его несущей способности производится устройство обойм с уширением подошвы фундамента. Варианты уширения и технология производства работ зависят от конкретных условий площадки.

Подведение свай под подошву фундамента осуществляется в случаях, когда при небольшой глубине заложения фундамента невозможно осуществить его уширение. Как правило, в этом случае используются составные сваи.

Усиление буронабивными сваями принимается при значительном увеличении нагрузок и большой толще слабых грунтов основания.

3.Устройство корневидных буроинъекционных свай производится при невозможности частичной разборки и усиления фундаментов в стесненных условиях строительства, при значительном увеличении нагрузок и наличии слабых грунтов основания.

4.Восстановление несущей способности ленточных фундаментов методом торкретирования

Достаточно эффективной технологией восстановления несущей способности фундаментов неглубокого заложения является устройство бетонной рубашки. После очистки стен фундаментов на ее поверхность наносятся 2-3 слоя торкрет-бетона. Технологический эффект повышается при использовании пневмонагнетателей с подачей смеси с дисперсным армированием.

На рис. 6.15 приведена технологическая схема производства работ. Процесс восстановления несущей способности включает этапы: механизированной отрывки траншей по периметру здания; ручной подчистки грунта и очистки поверхности фундаментов; увлажнения и промывки; нанесения нескольких слоев торкрет-бетона; устройства гидроизоляции; обратной засыпки пазух с послойным уплотнением; восстановления отмостки.

5.Усиление фундаментов с устройством монолитных плит

Оно основано на использовании анкерных устройств в виде металлических консолей в фундаментных стенах, которые затем объединяются с армокаркасами плит и замоноличиваются.

Конструктивные решения сопряжений фундаментов наружных стен с монолитной фундаментной плитой а - с размещением анкеров в стене фундамента; б - то же, под подошвой фундамента; в - с подведением монолитной плиты под стену фундамента; г - с размещением анкеров в стене фундамента и омоноличиванием с фундаментной плитой: 1 - фундамент наружных стен; 2 - сквозные отверстия в фундаменте; 3 - металлический анкер из прокатной стали; 4 - монолитная железобетонная плита; 5 - бетонная подготовка; 6 - уплотненный грунт; 7 - гидроизоляция

В каждом конкретном случае техническое решение может отличаться как конструктивной схемой, так и технологией производства работ. Наиболее простым вариантом является устройство в основании фундамента штрабы глубиной 0,3-0,5 толщины стены с последующим подведением монолитной армированной плиты. При этом арматурный каркас должен входить в штрабу, тем самым объединяя конструктивные элементы фундамента стены и монолитной плиты.

В местах размещения внутренних стен устраиваются дополнительные ленточные углубления с проектным армированием и омоноличиванием совместно с основным телом плиты (рис. 6.32). При устройстве фундаментов под колонны над поверхностью плиты устраиваются сборные или монолитные стаканы.

Технология усиления кирпичных стен, столбов, простенков

При реконструкции жилых зданий со стенами из кирпичной кладки возникает необходимость восстановления несущей способности или усиления элементов кладки вследствие увеличения нагрузок от надстраиваемых этажей. При длительной эксплуатации зданий наблюдаются признаки разрушения простенков, столбов и кладки стен в результате неравномерных осадок фундаментов, атмосферных воздействий, протечек кровли и др.

Процесс восстановления несущей способности кладки следует начинать с исключения основных причин трещинообразования. Если этому процессу способствует неравномерная осадка здания, то следует исключить это явление известными и описанными ранее методами.

При этом необходимо наиболее полно учитывать факторы, снижающие несущую способность конструкций. К ним относятся трещины, локальные повреждения, отклонения кладки от вертикали, нарушение связей, опирания плит и т.п.

Что касается усиления кирпичной кладки, то накопленный опыт реконструкционных работ позволяет выделить ряд традиционных технологий, основанных на использовании: металлических и железобетонных обойм, каркасов; на инъецировании полимерцементных и других суспензий в тело кладки; на устройстве монолитных поясов по верхней части зданий (в случаях надстройки), предварительно напрягаемых стяжек и др. решений.

На рис. 6.40 приведены характерные конструктивно-технологические решения. Представленные системы направлены на всестороннее обжатие стен с использованием регулируемых натяжных систем. Они выполняются открытого и закрытого типов, при внешнем и внутреннем расположении, обеспечиваются антикоррозионной защитой.

Рис. 6.40. Конструктивно-технологические варианты усиления кирпичных стен а - схема усиления кирпичных стен здания металлическими тяжами; б , в, г - узлы размещения металлических тяжей;д - схема размещения монолитного железобетонного пояса; е - то же, тяжами с центрирующими элементами: 1 - металлический тяж; 2 - натяжная муфта: 3 - монолитный железобетонный пояс; 4 - плита перекрытий; 5 - анкер; 6 -центрирующая рама; 7 - опорная пластинка с шарниром Технология усиления железобетонных колонн, балок и перекрытий

Основной принцип усиления конструкций заключается во включении в работу дополнительных элементов, увеличивающих сечение и степень армирования, также и за счет изменения расчетной схемы путем введения дополнительных опор.

Усиление железобетонных колонн возможно производить различными методами. Ряд из них подобен способам усиления кирпичных столбов.

Широко используются способ устройства железобетонных и стальных обойм, метод усиления путем приварки металлических уголков к рабочей арматуре, установка предварительно напряженных хомутов, металлических обойм из уголка и листа, предварительно напряженного арматурного каркаса или хомутов.

На рис. 6.45 приведены некоторые варианты усиления колонн.

Рис. 6.45. Технологические схемы усиления железобетонных колонн а - стальными обоймами: 1 - колонна; 2 - металлический лист; 3 - уголки; б - наращиванием железобетонных обойм: 1- железобетонная обойма с отверстием для нагнетания цементно-песчаного раствора; 2 - растворная часть; 3 - дополнительное армирование сеткой; 4 - патрубок; 5 - насос-инъектор; в - усиление рабочей арматуры дополнительными стержнями и обоймой из уголков: 1 - усиливаемая колонна; 2 , 3 - рабочая и наращиваемая арматура; 4 , 5 - уголки; г - усиление рабочей арматуры отдельными стержнями с последующим омоноличиванием: 1- колонна; 2 - рабочая арматура; 3 , 4 - наращиваемая арматура; 5 , 6 - опалубка; 7 - фиксаторы опалубки

При выполнении работ следует руководствоваться следующими положениями технологии строительных процессов.

При усилении методом наращивания сечения в виде железобетонных обойм следует произвести тщательную очистку поверхности колонн; выполнить насечку, обеспечивающую более высокое сцепление с новым бетоном; при нарушении защитного слоя очистить выступающую на поверхность арматуру, произвести антикоррозийную защиту; перед укладкой бетонной смеси поверхность колонн увлажнить. Особый интерес представляет усиление колонн, примыкающих к наружным или внутренним стенам.

1.Наиболее эффективной технологией остается устройство железобетонной рубашки. Такое решение принимается в случае, когда поверхность колонн сильно разрушена, имеют место отслоение защитного слоя бетона, высокая трещиноватость. Производство работ заключается в очистке поверхности колонны, устройстве насечки, установке дополнительного арматурного каркаса, монтаже опалубочных щитов и нагнетании бетонной смеси в полость. Как правило, перед нагнетанием мелкозернистой бетонной смеси производится обильное увлажнение поверхности колонн.

2.Для усиления стены используют наклонные напряженные хомуты, объединяющие колонну со стеной. Для этой цели на поверхности колонн устраивают штрабы, фиксирующие положение хомутов, а в кирпичной стене - наклонные сквозные отверстия. С помощью натяжных устройств обеспечиваются равномерное натяжение хомутов и вовлечение стены в совместную работу с колонной.

При высокой прочности стен такое решение позволяет усилить колонну. В то же время оно может выполнять и противоположную функцию - повысить устойчивость наружных стен. Это решение может быть успешно использовано при реконструкции старого жилого фонда с применением метода встроенных систем, когда имеет место снижение устойчивости кирпичной кладки стен.

УСИЛЕНИЕ БАЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Усиление балочных конструкций осуществляется, как правило, несколькими способами: - -1.наращиванием арматуры растянутой зоны;

2.наращиванием балок снизу с увеличением степени армирования и высоты сечения;

3.установкой железобетонных обойм;

4.устройством шпренгельных систем;

5.устройством затяжек по нижнему поясу балок.

Если по расчету требуется незначительное увеличение сечения арматуры растянутой зоны, то процесс усиления осуществляется следующим образом. С шагом 500-600 мм отбивают защитный слой бетона от боковых стержней, оголяют арматуру. Затем осуществляют приварку z -образных коротышей диаметром 20-40 мм, длиной до 200 мм. Далее приваривают дополнительные стержни продольной арматуры

Усиление и восстановление несущей способности перекрытий являются наиболее распространенными задачами при реконструкции зданий. Конструктивные решения перекрытий для зданий различного периода строительства весьма разнообразны. К наиболее распространенным следует отнести:

1.каменные перекрытия по несущим металлическим балкам;

2.монолитные балочные и безбалочные;

3.сборные из сплошного и многопустотного настилов;

4.сборные по балкам из штучных материалов и др.

В перечисленные типы перекрытий не вошли деревянные, так как срок их эксплуатации и физический износ многократно превышают допустимые нормы.

Каменные перекрытия по металлическим балкам, как правило, выполнялись в подвальных этажах жилых зданий. Они представляют собой арочное перекрытие из кирпича по несущим металлическим балкам из двутавра или рельса. В зависимости от степени физического износа кирпичной кладки возможны следующие варианты усиления:

установка затяжек для восприятия распора с частичным восстановлением кладки; устройство железобетонного наращивания сверху;

устройство железобетонного наращивания снизу в виде арочной плиты;

замена кирпичного арочного перекрытия на железобетонные.

Способы усиления монолитных перекрытий достаточно разнообразны и приведены на рис. 6.47. Основой усиления является увеличение степени армирования растянутой или сжатой зоны с одновременным наращиванием сечения.

Рис. 6.47. Конструктивно-технологические схемы усиления монолитных перекрытий а - путем наращивания арматуры растянутой зоны и торкретирования поверхностей; б , в - устройством дополнительного армирования плиты с наращиванием верхнего железобетонного слоя; г - установкой звуко- и виброизоляционных плит и наращиванием верхнего железобетонного слоя; 1 - железобетонное перекрытие; 2 -наращиваемая арматура; 3 - дополнительный слой бетона; 4 - штрабы; 5 - подвесная опалубка; 6 - шумо- и виброзащитные плиты

Наиболее сложным и достаточно трудоемким является вариант усиления, основанный на установке дополнительных стержней арматуры в растянутой зоне. В этом случае с интервалом 60-120 см по длине вскрывается рабочая арматура на участках длиной 2-12 см, к которой с помощью Z -образных кронштейнов приваривается дополнительная арматура. Затем осуществляется торкретирование поверхности для обеспечения требуемой адгезии и защитного слоя.

Рассматриваемый способ целесообразно использовать, когда нижняя поверхность перекрытия имеет существенные дефекты в виде разрушения бетона, при утрате защитного слоя арматуры, высокой трещиноватости поверхности и в других случаях.

Перед выполнением работ по наращиванию дополнительной арматуры осуществляют очистку поверхности с помощью пескоструйных аппаратов, обеспечивающих также очистку арматуры от коррозии.

Процесс торкретирования осуществляется по известной технологии путем нанесения 3-4 слоев. Как правило, работы по торкретированию потолочных поверхностей весьма трудоемки, требуют использования специальных составов бетона и методов пооперационного контроля. Особое внимание при этом должно уделяться соблюдению режимов тепловлажностной обработки и уходу за поверхностью торкрет-слоев, чтобы не допустить высыхания.

Более простыми и эффективными являются методы, основанные на поверхностном наращивании железобетонных слоев, а также устройстве дополнительных балочных систем.

По данной технологии в плите перекрытия вырезаются сквозные продольные штрабы параллельно расположению рабочей арматуры. Затем устанавливаются подвесная опалубка, арматурный каркас, после чего производят укладку бетонной смеси. Одновременно производят работы по армированию наращиваемого поверхностного слоя. До укладки бетонной смеси необходимо выполнить работы по насечке бетонной поверхности, а перед непосредственной укладкой смеси - увлажнение.

Укладку смеси производят за один прием с использованием виброреек и маячных досок с соблюдением известного технологического регламента. Особое внимание уделяется вибрационной проработке густоармированной области штраб, где используются глубинные вибраторы с гибким валом. Предотвращение смещения арматуры от проектного положения должно обеспечиваться использованием фиксаторов. Более простым технологическим решением является усиление перекрытий путем наращивания слоя железобетона. В этой связи следует отметить, что для повышения адгезии старого бетона с вновь укладываемым целесообразно на предварительно очищенную поверхность осуществить наклейку полимерной или металлической сетки на бентонитовом растворе. Помимо высокой адгезии при этом исключается весьма трудоемкий и экологически неблагоприятный процесс устройства насечек на старой поверхности бетона. Процесс бетонирования производится через 6-8 ч после наклейки сетки.

На рис. 6.47, г приведена конструктивно-технологическая схема, направленная на повышение не только несущей способности перекрытия, но и на повышение его вибро-, шумоизолирующих свойств. В качестве изоляционного материала могут использоваться плитный пенополистирол толщиной 2-4 см, жесткие минераловатные плиты, прессованный картон и другие материалы. Они наклеиваются на заранее подготовленную поверхность перекрытия таким образом, чтобы оставалось свободное пространство для армирования и устройства ребра наращиваемого перекрытия. После выполнения работ по армированию производят подачу и укладку бетонной смеси одним из приемлемых способов.

Конструктивное решение такого метода усиления позволяет без дополнительного расхода бетона увеличить высоту сжатой зоны, тем самым повысив несущую способность перекрытия.

Технологические схемы производства работ по усилению перекрытий реконструируемого здания базируются на механизированных процессах транспортирования композиционных смесей к месту укладки. Кроме широко распространенного бетононасосного транспорта используются пневмонагнетатели, цемент-пушки, растворонасосы. Они обеспечивают шланговую подачу смесей на высоту до 30 м и до 200 м по горизонтали. Как правило, для сохранения стабильных физико-механических и технологических свойств смеси приготавливаются в сухом состоянии с заданными пропорциями. На строительную площадку они доставляются в упакованной таре, и достаточно внести указанное количество воды, чтобы получить требуемую консистенцию.

Отличительными особенностями использования транспортных средств для доставки композиционных смесей являются их высокая производительность (до 5 м³/ч), малочисленность обслуживающего персонала и надежность в работе. Эти обстоятельства позволяют довести выработку на одного рабочего в пределах 150-200 м² в смену.

Усиление перекрытий из многопустотного настила осуществляется технологическими приемами, приведенными на рис. 6.48, путем верхнего наращивания слоя железобетона; установки дополнительной арматуры нижнего пояса и использования пустот. Последний вариант является наиболее эффективным, так как позволяет значительно увеличить несущую способность конструкции без заметного увеличения ее высоты при дополнительном армировании зоны пустот. Технология производства работ мало отличается от ранее рассмотренных и ведется традиционными приемами.

Рис. 6.48. Технологические схемы усиления перекрытий из многопустотного настила а - методом наращивания железобетонного поверхностного слоя: 1 - многопустотная плита перекрытия; 2 -металлическая сетка; 3 - слой наращиваемого бетона; б - дополнительным армированием нижнего пояса: 1 - многопустотная плита перекрытия; 2 - дополнительная арматура, устанавливаемая в пазы; 3 - омоноличивание арматуры; в , г - путем армирования и бетонирования пустот: 1 - многопустотная плита перекрытия; 2 - продольные и поперечные сетки; 3 - слой наращиваемого бетона; 4 - арматура в виде двутавров; д , е - схемы дополнительного армирования зон опирания на стены

Метод верхнего наращивания плит перекрытий железобетоном кроме увеличения несущей способности способствует образованию горизонтальных дисков жесткости, что в значительной степени приводит к повышению пространственной жесткости реконструируемых зданий.

Локальные приемы и технологии повышения монолитности перекрытий (рис. 6.49) могут быть достигнуты путем анкеровки железобетонных плит с наружными стенами, установкой анкерных связей в виде стержней и каркасов, устройством шпонок, монолитного обвязочного пояса, объединенного с плитами, и др. приемами.

ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАМЕНЫ ПЕРЕКРЫТИЙ

Конструктивно-технологические решения замены междуэтажных перекрытий

В большинстве случаев основной причиной проведения реконструкции жилых и гражданских зданий старой постройки является повышенный износ конструкций междуэтажных перекрытий, лестничных маршей и площадок. Замена таких конструктивных элементов не только является дорогостоящим и трудоемким видом работ, но и вносит значительные изменения в нагрузки на стеновые конструкции и фундаменты. Поэтому процессу принятия решения о материале и конструкции заменяемых перекрытий предшествуют расчеты несущей способности стен и фундаментов.

Повышение капитальности и огнестойкости реконструируемых зданий достигается путем замены перекрытий из сборных, монолитных и сборно-монолитных железобетонных элементов.

Анализ конструктивных решений при сборном варианте показывает, что серьезными препятствиями на пути осуществления общей технической политики в области проектирования реконструкции жилых зданий являются большая номенклатура конструкций и их высокая себестоимость.

Тенденции использования эффективных сборных конструкций шли по пути моделирования старых технологических схем перекрытий по деревянным или металлическим балкам с адаптацией их к железобетонным конструкциям. Это привело к их разнотипности, мелко-штучности и нетехнологичности как в процессе изготовления, так и монтажа.

При замене перекрытий целесообразно выделить несколько конструктивных решений, отличающихся более высокими индустриальностью и технологичностью. К ним следует отнести: использование балочных систем с заполнением пустотелыми керамическими или керамзитобетонными блоками; сборно-монолитные перекрытия по металлическим балкам с заполнением мелкоштучными плитами-вкладышами; сборно-монолитные перекрытия с применением несъемной опалубки из железобетонных плит-скорлуп, профнастила, пенополистирольных плит; монолитные балочные и безбалочные перекрытия; перекрытия из железобетонных плит многопустотного настила по металлическим балкам.

Область применения конструктивных решений зависит от степени износа несущих стен, изменившихся нагрузок и условий механизации технологических процессов.

При использовании средств механизации в виде подъемников, тельферов и кранов малой грузоподъемности широко применяются балочные системы с заполнением керамзитобетонными пустотелыми балками (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Сборные и сборно-монолитные перекрытия из мелкоразмерных блоков по балкам а - сборное перекрытие из керамических блоков по стальным балкам; б - сборно-монолитное перекрытие из керамических блоков «Симплекс»; в - сборное перекрытие по железобетонным тавровым балкам с заполнением керамзитобетонными блоками; г - сборно-монолитное перекрытие системы Omnia (Великобритания): 1 - балки; 2 - блоки и вкладыши; 3 - монолитный участок; 4 - арматурный каркас; 5 - арматурная сетка; 6 - поддерживающие балки;7 - телескопические стойки

Основные нагрузки воспринимаются балками, которые располагаются с шагом, соответствующим ширине проемов, а их концы заделываются в несущие стены. Используются металлические балки в виде двутавров, таврового и прямоугольного сечений из преднапряженного железобетона или монолитные балки, образуемые пространством между продольными рядами блоков, устанавливаемых на временные поддерживающие балки и телескопические стойки.

После установки в проектное положение блоков их наружная поверхность омоноличивается легкобетонной смесью с предварительным сетчатым армированием. Источник:http://www.znaytovar.ru/gost/2/Rekonstrukciya_zhilyx_zdanij_C.html

Рис. 6.49. Конструктивно-технологические решения включения в совместную работу железобетонных плит перекрытия а - усиление анкеровки железобетонных плит; б - установка анкерных связей в виде стержней; в - то же, армокаркасами; г - устройство обвязочного монолитного пояса; д , е - устройство шпонок и железобетонного наращивания

Совместная работа плит перекрытий позволяет перераспределить постоянные и временные нагрузки, снизить величину прогибов и исключить случаи нарушения сцепления материала шва между плитами.

Усиление конструкций композитными материалами из углеродных волокон

Данный метод является наиболее прогрессивным, менее трудоемким и более надежным. Его использование достаточно универсально, не вызывает дополнительных нагрузок.

Углеродные композитные материалы обладают высокой прочностью на растяжение, модулем линейной упругости, коррозийной стойкостью.

Они успешно используются при выполнении ремонтно-восстановительных работ с целью повышения несущей способности различных конструктивных элементов колонн, балок, плит перекрытий, выполненных из железобетона, металла, кирпича, дерева и др. материалов.

Разработаны три типа графитопластиковых лент с расчетным сопротивлением растяжению 2800, 2400 и 1300 МПа.

Ленты поставляются в бухтах с общей длиной до 250 м, шириной от 50 до 120 мм и толщиной 1,2-1,4 мм.

Основной способ усиления состоит в наклейке лент или полотнищ из углеродистых волокон на усиливаемые конструкции (рис. 6.50). В качестве клеящего материала используют специальные составы эпоксидных клеев, а также ремонтные растворы. Качество усиления конструктивных элементов зависит от подготовки основания и соблюдения технологического регламента.

Рис. 6.50. Усиление несущих конструкций композитными материалами в виде лент из углеродистых волокон а - колонн; 6 - балок; в - плит перекрытий; г - графики набора прочности клея на сжатие ( I) и растяжение ( II ); 1 - наклеиваемые ленты; 2 - защитные покрытия

Основание усиливаемой конструкции должно быть ровным, обезжиренным, обеспыленным и чистым. При наличии раковин и выколов основание шпатлюется ремонтным полимерным раствором.

Технология производства работ состоит в нанесении на подготовленную поверхность и ленту клеящего состава толщиной прослойки в пределах 3-5 мм. Затем осуществляется наклейка ленты с прижатием с помощью ролика таким образом, чтобы избыток клеящей массы был выдавлен за пределы кромок.

Усиление колонн цилиндрической или прямоугольной формы осуществляется наклейкой ленты с расположением по спирали с расчетным шагом, а также путем наклейки полотнищ по периметру колонн.

Балочные конструкции получают дополнительное усиление путем размещения лент в растянутой зоне, а для восприятия поперечных сил - по периметру. Плиты перекрытия могут усиливаться путем наклейки лент в продольном и поперечном направлениях. При усилении конструкций целесообразно осуществлять небольшую тепловую обработку составов. Это позволяет за 8-12 ч достигать требуемой адгезии с поверхностью усиливаемой конструкции.

Простота технологии наклейки, малая масса и коррозионная стойкость позволяют широко использовать данную технологию для усиления конструкций реконструируемых зданий при наличии дефектов, трещинообразования, а также при возросших нагрузках.

Технология замены перекрытий из мелкоштучных бетонных и железобетонных элементов

Весьма распространенным решением при замене перекрытий является устройство междуэтажных перекрытий из несущих сборных железобетонных балок разного сечения и различного рода вкладышей. По своим конструктивным решениям железобетонные балки подразделяются на несколько типов: балки цельного сечения (тавровые и прямоугольные с выпусками арматуры); балки составного сечения (швеллерные, Г-образные).

Балками таврового сечения перекрывают пролеты до 7 м. Эти балки изготавливаются преднапряженными на специальных длинных стендах с последующей разрезкой на требуемые размеры. Основным видом вкладышей в междуэтажных перекрытиях такой конструкции являются пустотелые железобетонные, керамзитобетонные и керамические блоки.

Недостатком данной технологии является необходимость частого расположения балок (через каждые 60-80 см), что влечет за собой потребность вырубки в несущих стенах проемов для их опирания.

В зависимости от принятой технологии и подъемно-транспортных механизмов производство работ осуществляется снизу вверх или сверху вниз. Преимуществом замены перекрытий начиная с верхнего этажа является возможность сохранения пространственной жесткости и геометрической неизменяемости несущих и ограждающих конструкций стен. При этом в качестве подъемно-транспортных средств используются приставные подъемники и консольные краны, которые обеспечивают подачу конструктивных элементов через оконные проемы.

Недостатком этой технологической схемы является то обстоятельство, что процессы замены перекрытий и демонтажа нижележащих конструкций должны производиться параллельно. Это требует дополнительных мер по технике безопасности и специальных мероприятий по исключению запыленности рабочих мест. Такое решение возможно при выполнении малых объемов работ в зданиях небольшой этажности.

Рис. 7.4. Технологическая схема замены перекрытий из мелкоштучных блоков по железобетонным балкам 1 - подъем балок на этаж; 2 - подъем блоков системой Lift; 3 - подача бетонной смеси автобетононасосом; 4 - распределительные стойки; 5 - подмости

На рис. 7.4 приведена организационно-технологическая схема производства работ по устройству междуэтажных перекрытий из пустотных вкладышей по железобетонным балкам с последующим омоноличиванием бетоном или пенобетоном.

Работа по замене перекрытий ведется по захваткам с применением башенного крана. До начала работ по устройству перекрытия должны быть выполнены: разборка, демонтаж и удаление элементов конструкций, пришедших в негодность; ремонт, перекладка или усиление несущих и ограждающих кирпичных стен; пробивка и заделка проемов в перекрываемом этаже в соответствии с проектом; подача на возведенное перекрытие нижележащего этажа материалов и изделий для послемонтажных работ.

Для укладки балок в стенах пробивают гнезда глубиной в 1,5 кирпича, высотой 4-5 рядов и шириной в 1 кирпич. По нижней грани гнезд, соответствующей проектной отметке, устраивается основание для опор балок. Оно может выполняться из бетонных подушек или цементно-песчаной стяжки. Монтируемую балку подают в наклонном положении, обеспечивающем заведение ее концов в опорные гнезда. При монтаже балок обязательно соблюдаются единый монтажный горизонт и фиксированное расстояние между осями балок. Последнее обеспечивается путем использования шаблонов.

После установки и выверки балок осуществляются их анкеровка к стене и заделка гнезд бетоном или кирпичом на цементно-песчаном растворе. При выполнении работ по установке балок используют монтажные подмости и инструмент для выверки в проектное положение. Затем производят укладку плит-вкладышей межбалочного заполнения, пустотелых блоков и других элементов, предусмотренных проектом.

Для обеспечения монолитности перекрытия на верхний слой блоков укладывается арматурная сетка и осуществляется бетонирование. Толщина укладываемого слоя не превышает 10 см. Используются высокопластичные и литые бетонные смеси, что позволяет с минимальным вибрационным воздействием получать достаточно высокую плотность бетона и горизонтальность поверхности. После приобретения бетоном прочности 1,5-2,0 МПа осуществляются его затирка и последующая шлифовка. Это позволяет получать поверхности, готовые к укладке чистых полов. Эффективно использование бетонов на легких заполнителях, а также пенобетона.

Последние достижения в области технологии приготовления и транспортирования пенобетона показывают, что использование мобильной установки обеспечивает приготовление и перекачивание смесей на высоту до 30 м и до 300 м по горизонтали. При этом возможно получать поризованные смеси различной плотности - от 300 до 1800 кг/м³ и прочностью от 0,5 до 20,0 МПа. Пенобетон плотностью 300-400 кг/м³ возможно использовать в виде изоляционного слоя при возведении перекрытий из железобетонных плит по металлическим или железобетонным балкам таврового сечения.

Организация работ по замене перекрытий предусматривает использование звена рабочих в количестве 5 человек: монтажники 4-го разряда - 1, 2-го разряда - 1, каменщики-бетонщики 4-го разряда - 2, такелажники 2-го разряда - 1.

Монтаж балок и заделку гнезд выполняет звено в полном составе, пробивку гнезд и подготовку опорных площадок производят каменщики 2-го и 4-го разрядов, укладку арматурной сетки и бетонной смеси - бетонщики (2 человека). При использовании высокопроизводительного бетононасосного транспорта или пенобетонной установки площадь захваток должна быть увеличена из условия сменной производительности механизмов подачи смеси. Поэтому размер захваток при бетонировании может достигать 400-500 м², что соответствует площади одного или двух этажей.

При производстве работ необходимо соблюдать правила техники безопасности: запрещается хождение по уложенным плитам; для передвижения рабочих по балкам должны использоваться временные настилы из досок или щитов; запрещается перегружать балки сосредоточенными нагрузками от штабелей строительных материалов и деталей; не разрешается устанавливать монтажные столики или подмости на балки без дополнительного настила.

Оценка качества работ должна производиться пооперационно. Смещение осей балок и расстояния между ними должны отличаться от проектных размеров не более 15 мм.

Отклонение нижних горизонтальных поверхностей потолка на 1 м длины должно быть не более 2 мм и не более 10 мм на всю длину помещений или его части, ограниченной балками.

Технология замены перекрытий из крупноразмерных плит

Замена перекрытий из крупноразмерных плит является наиболее индустриальным и высокопроизводительным методом ведения реконструктивных работ. При этом используют технологические схемы с опиранием консольных выпусков плит на стены, металлические балки или железобетонные ригели. В связи со значительным увеличением массы перекрытия такое решение допустимо при достаточной несущей способности стен и фундаментов.

Обязательным условием технологии и организации работ является наличие подъемно-транспортных механизмов - башенных, стрелковых или кранов на пневмоходу.

До начала монтажа перекрытий из многопустотных плит с консольными выпусками выполняется комплекс работ, включающий: разборку конструкций на захватке; монтаж перекрытий нижележащих этажей; ремонт и перекладку отдельных участков стен; пробивку и заделку проемов в перекрываемом этаже; подачу на смонтированное перекрытие материалов и изделий для послемонтажных работ.

Для укладки плит при двухпролетной схеме здания (рис. 7.5) пробиваются гнезда во внутренней продольной стене и борозды (штрабы) глубиной 0,5 кирпича в наружной или противоположной стене. Пробивку борозд и гнезд осуществляют с подмостей по предварительной разметке. На нижнюю поверхность гнезд и борозд укладывается цементно-песчаная подготовка, обеспечивающая единую отметку монтажного горизонта. В целях обеспечения устойчивости стен пробивку гнезд и борозд производят участками длиной, равной ширине 5-6 плит.

Рис. 7.5. Технология замены перекрытий из крупноразмерных железобетонных плит а - план участка перекрытий из железобетонного пустотного настила; б - монтаж с подачей настила в наклонном положении; в - монтаж с поворотом настила в горизонтальной плоскости; I, II , III - этапы монтажа

Работы по монтажу плит перекрытий производят снизу вверх на участках, ограниченных капитальными стенами. Железобетонные плиты подают в наклонном положении, для чего используют четырехветвевой строп с различной длиной ветвей, обеспечивающий наклон в пределах 20-30°. Монтаж элементов осуществляется с инвентарных подмостей. Последние 2-3 плиты захватки монтируют с установленных плит.

После установки 4-5 плит производят их анкеровку, заделку гнезд и борозд кирпичной кладкой или цементно-песчаным раствором. Должное внимание уделяется устройству теплоизоляции торцов плит, опирающихся на наружные стены, с целью исключения мостиков холода. Швы между плитами заделываются цементно-песчаным раствором с уплотнением вибратором, оснащенным штырьевой насадкой.

На участках недоборов в промежутках между выпусками консолей плит производится омоноличивание. Для этой цели используют подвесную инвентарную опалубку, армирование сетками или каркасами и бетонирование подвижными смесями. Разборка опалубки производится после достижения 70 %-ной прочности бетона.

Основные требования к качеству работ включают: обеспечение плотного примыкания плит перекрытий; обязательное замоноличивание швов; разница в отметках опорных частей плит не должна превышать 4 мм, а в отметке верхней поверхности - 8 мм; отклонение от горизонтали (разность отметок опирания плит) не должно превышать 8 мм.

Особое внимание в производстве работ должно уделяться вопросам техники безопасности при пробивке гнезд и борозд, своевременному обнаружению деформаций стен, предотвращению потери их устойчивости. При подаче в монтажную зону плит перекрытия должны быть исключены раскачивание и удары о стены.

Замена перекрытий из крупноразмерных плит выполняется звеном в составе 5 человек, из них: монтажники конструкций 4-го разряда - 1, 2-го разряда - 1, каменщики 3-го разряда - 1, 2-го разряда - 1. В звено входит также такелажник 3-го разряда.

При частом расположении внутренних несущих стен используется технология замены перекрытий большеразмерными плитами по металлическим балкам.

На рис. 7.6 приведена организационно-технологическая схема производства работ по замене перекрытий. Из-за частого расположения поперечных стен, различного пролета требуется большое число типоразмеров плит и балок. Это требует использования башенного крана грузоподъемностью до 8 т для обеспечения монтажного процесса наиболее тяжелых и удаленных плит.

Рис. 7.6. Технологическая схема и план площадки по замене перекрытий многопустотным настилом по металлическим балкам 1 - металлическая балка; 2 - многопустотный настил; 3 - бетонная опорная площадка; 4 - штраба омоноличенная

Снижение себестоимости работ из-за большой номенклатуры изделий достигается путем использования преднапряженных плит перекрытий, изготовляемых по экструзионной технологии безопалубочного формирования. Резательная технология позволяет получать практически любую номенклатуру изделий в соответствии с принятым планом перекрытия. При этом используются специальные захваты для беспетлевого монтажа плит.