Підсилення фундаментів вдавлюваними палями

На основі досвіду реконструкції будівель і споруд зроблений висновок не на користь динамічних і вібраційних способів заглиблення паль або шпунта в ґрунти як всередині будівлі, яка реконструюється, так і в безпосередній близькості від неї. Встановлено що статичні способи заглиблення паль або шпунта, інакше кажучи, вдавлювання, володіють великими перевагами. До найбільш суттєвих із них відносяться наступні. Завдяки відсутності динамічних і вібраційних впливів в конструкціях будівлі, яка реконструюється виключаються нерівномірні осадки, тріщини, руйнування і т.п. та відпадає необхідність в підсиленому армуванні ствола палі, особливо її головної частини. При цьому марка бетону для вдавлюваних паль може назначатися нижча. Безумовно, при вдавлюванні гарантується висока точність заглиблення. Вдавлювання дозволяє виключити динамічні впливи, небезпечні вібрації, шум, забруднення середовища, які виникають при роботі дизель-молотів, і значно знизити енергозатрати.

Однак в технології вдавлювання паль є серйозні недоліки. В першу чергу слід відмітити низьку продуктивність існуючих вдавлюючих установок. Так деякі установки вдавлювали залізобетонні палі перерізом 25×25 см і 30×30 см в лідерні свердловини зі швидкістю 1,5−3 м/хв. Лідерні свердловини діаметром 20−25 см для коротких паль довжиною 6−7 м пробурювались в суглинках тугопластичної і напівтвердої консистенції глибиною на 0,5 м менше проектної відмітки загострення палі.

Установки для вдавлювання можна було б розділити на два класи. В перший слід було б включити ті установки, які можуть вдавлювати палі для нового будівництва поблизу експлуатуючих будівель і споруд або всередині об'єктів, які реконструюються, але там нема великої стисненості; в другій — всі малогабаритні мобільні вдавлюючі пристрої, з допомогою яких можна працювати в стиснених умовах, в тому числі під стіною споруди, в підвалі, на палевому ростверку, фундаменті і т.п.

Інколи замість монтажу тяжких завантажуючих пристроїв зручно використовувати для сприйняття реактивних зусиль стіни саму будівлю, яка реконструюється. На цьому принципі основане вдавлювання збірних залізобетонних паль типу Мега окремими елементами. Цей метод добре відомий в нашій країні, а також вдало застосований на відновлювальних роботах за кордоном. Такі палі забезпечують не тільки розвантаження слабких шарів ґрунту, які знаходяться в верхній зоні основи, але і передачу навантаження від будівлі на глибоко залягаючі міцні ґрунти (довжина таких паль досягає 25−30 м). Палі типу Мега виготовляють із збірних залізобетонних елементів довжиною 80−100 см квадратними з поперечним перерізом 20×20 і 30×30см або круглими масою 100 кг з наскрізним каналом по осі елемента діаметром 75−100 мм. Круглі елементи в стиснених умовах роботи легше перекочувати. Послідовність робіт по влаштуванню вдавлю вальної палі показана на рис. 2.6.

Рис. 2.6 Послідовність робіт по влаштуванню паль типу Мега

а — г — етапи виконання робіт; 1 — несуча стіна; 2 — домкрат; 3 — насосна станція; 4 — нижній елемент; 5 — рядовий елемент палі; 6 — стійка; 7 — розподілююча балка; 8 — головний елемент.

Під несучою стіною розробляють траншею шириною 1 м і глибиною не менше 1,5 м і влаштовують в стіні вирівнюючу розподілюючу балку із металу або залізобетону, яка рівномірно розподіляє навантаження від домкрату при навантаженні палі. Нижній (перший) елемент палі з загостренням встановлюють на дно котловану під вирівнюючу балку і вдавлюють строго вертикально в ґрунт основи за допомогою гідравлічного домкрата. Домкрат розміщують між елементом палі і вирівнюючою балкою.

Коли нижній елемент палі вдавлений, домкрат і підкладки забирають і на торець першого елементу встановлюють черговий елемент палі. На торцеві поверхні елементів, які дотикаються укладають вирівнюючий цементний або вапняний розчин, а замість стиковки монтують з'єднуючу гільзу. Стиковка і заглиблення елементів паль проводиться до того часу, коли паля не досягне необхідної несучою здатності, що може візуально встановитися по манометру.

Останнім встановлюють головний елемент палі, розміри якого значно збільшені з розмірами рядових елементів. При цьому навантаження на домкраті повинно перевищувати розрахункове в 1,8 рази. Після цього досягнуте навантаження фіксують з допомогою стальних балок або спеціальних підпорок. Згідно фінським технічним умовам, за п’ять обтисків сумарна осадка палі не повинна перевищувати 10 мм [2, 4, 14].

Коли головний елемент буде повністю заклинений, домкрат демонтують. В отвори, які знаходяться в центрі вдавлюваних елементів, опускають арматуру, а потім ін'єктують розчин цементу. Простір між підпорками або стальними балками замонолічують бетоном марки 50. Дослідні дані свідчать про те, що допустиме навантаження на висячі палі перерізом 30×30 см складає 400 кН, а на палі перерізом 20×20 см — близько 200 кН. Відстань між осями паль під стіною переважно складає 1,3−2,0 м.

Використання паль Мега дозволяє не тільки призупинити подальший розвиток осадок будівлі, але і збільшити об'єм її підвальної частини. Разом з тим процес вдавлювання паль Мега довготривалий і трудоємкий. Наприклад, на одному семи поверховому будинку, який реконструювався в м. Турку (Фінляндія) проводилась заміна дерев’яних паль, які зігнили палями Мега. Загальна довжина вдавлюваної палі складала 10 — 12 м. Всього заглиблювалось 160 паль. На підсиленні фундаменту працювала бригада із 20 чоловік. Над підвальним приміщенням був змонтований легкий кран для опускання елементів і насосна станція. Домкрат і елементи встановлювались вручну. За день кваліфікована бригада задавлювала всього дві палі [2].

Вдавлюванні окремими елементами палі типу Мега можуть бути ефективно використані для підсилення фундаментів будівлі, яка реконструюється з підвищенням навантаження. Переважно це виявляється зручно в тих випадках, коли влаштування траншей під стінами будівлі для підведення з них паль не спряжено з пониженням рівня підземних вод. В протилежному випадку технологія робіт по підсиленню фундаментів будівлі палями типу Мега може виглядати наступним чином. В стінах підвалу на рівні його підлоги вирубують штраби, в які заводять арматурний каркас плити .Після укладки каркасу плиту бетонують. Для включення цієї плити в роботу будівля повинна перетерпіти значні осадки, може бути навіть набагато перевищуючі гранично допустимі для неї. Але це рівносильне тому, що будівля завідомо обрікається на руйнування. Тому попередньо в плиті, згідно проекту підсилення, по кількості вдавлюваних паль залишають вікна, через які будуть заглиблюватися палі, і закладні стальні анкери для монтажу упорної конструкції.

Послідовно через ці вікна ведеться заглиблення паль до досягнення ними проектної несучої здатності. Потім голова паль повинна бути замоноліченна з плитою. Залізобетонна плита в даному випадку буде відігравати роль палевого ростверку, не включеного в сумісну роботу з ґрунтом основи.