- •Реконструкция жилых зданий Часть I Технологии восстановления эксплуатационной надежности жилых зданий
- •Содержание
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1 объемно-планировочные и конструктивные решения реконструируемых жилых зданий
- •§ 1.1. Роль реконструкции зданий в решении социально-экономических и градостроительных задач
- •Жилищный фонд Российской Федерации, размещенный в 4-, 5-этажных домах первых массовых серий
- •§ 1.2. Градостроительные аспекты реконструкции жилой застройки
- •§ 1.3. Характеристика жилищного фонда старой постройки
- •Классификация основных схем планировочной компоновки жилых капитальных зданий старой постройки
- •Конструктивные схемы капитальных жилых зданий старой постройки
- •§ 1.4. Объемно-планировочные и конструктивные решения домов первых массовых серий
- •Общая площадь квартир (м2) по нормам проектирования
- •§ 1.5. Жизненный цикл зданий
- •§ 1.6. Моделирование процесса физического износа зданий
- •§ 1.7. Условия продления жизненного цикла зданий
- •§ 1.8. Основные положения по реконструкции жилых зданий различных периодов постройки
- •Глава 2 инженерные методы диагностики технического состояния конструктивных элементов зданий
- •§ 2.1. Общие положения
- •Классификация повреждений конструктивных элементов зданий
- •§ 2.2. Физический и моральный износ зданий
- •Оценка степени физического износа по материалам визуального и инструментального обследования
- •§ 2.3. Методы обследования состояния зданий и конструкций
- •§ 2.4. Инструментальные средства контроля технического состояния зданий
- •Характеристики тепловизоров
- •§ 2.5. Определение деформаций зданий
- •Значение предельно допустимых прогибов
- •§ 2.6. Дефектоскопия конструкций
- •Повреждения и дефекты фундаментов и грунтов основания
- •Число точек зондирования для различных зданий
- •Значения коэффициента к снижения несущей способности кладки в зависимости от характера повреждений
- •§ 2.7. Дефекты крупнопанельных зданий
- •Классификация дефектов панельных зданий первых массовых серий
- •Допустимая глубина разрушения бетона за 50 лет эксплуатации
- •§ 2.8. Статистические методы оценки состояния конструктивных элементов зданий
- •Значение показателя достоверности
- •Глава 3 методы реконструкции жилых зданий
- •§ 3.1. Общие принципы реконструкции жилых зданий
- •Методы реконструкции зданий
- •§ 3.2. Архитектурно-планировочные приемы при реконструкции жилых зданий ранней постройки
- •§ 3.3. Конструктивно-технологические решения при реконструкции жилых зданий старой постройки
- •§ 3.4. Методы реконструкции малоэтажных жилых зданий первых массовых серий
- •§ 3.5. Конструктивно-технологические решения при реконструкции зданий первых массовых серий
- •Уровень реконструктивных работ жилых зданий первых типовых серий
- •Глава 4 математические методы оценки надежности и долговечности реконструируемых зданий
- •§ 4.1. Физическая модель надежности реконструируемых зданий
- •§ 4.2. Основные понятия теории надежности
- •§ 4.3. Основная математическая модель для изучения надежности зданий
- •§ 4.4. Методы оценки надежности зданий с помощью математических моделей
- •§ 4.5. Асимптотические методы в оценке надежности сложных систем
- •§ 4.6. Оценка среднего времени до возникновения отказа
- •§ 4.7. Иерархические модели надежности
- •Методики оценки функции надежности p(t) реконструированных зданий
- •§ 4.8. Пример оценки надежности реконструируемого здания
- •Глава 5 основные положения технологии и организации реконструкции зданий
- •§ 5.1. Общая часть
- •§ 5.2. Технологические режимы
- •§ 5.3. Параметры технологических процессов при реконструкции зданий
- •§ 5.4. Подготовительные работы
- •§ 5.5. Механизация строительных процессов
- •§ 5.6. Технологическое проектирование
- •§ 5.7. Проектирование технологических процессов реконструкции зданий
- •§ 5.8. Календарные планы и сетевые графики
- •§ 5.9. Организационно-технологическая надежность строительного производства
- •Глава 6 технология производства работ по повышению и восстановлению несущей и эксплуатационной способности конструктивных элементов зданий
- •Расчетное сопротивление грунтов по нормам 1932 - 1983 гг.
- •§ 6.1. Технологии укрепления оснований
- •§ 6.1.1. Силикатизация грунтов
- •Радиусы закрепления грунтов в зависимости от коэффициента фильтрации
- •Технология и организация производства работ
- •Механизмы, оборудование и приспособления для проведения инъекционных работ
- •Значения коэффициента насыщения грунта раствором
- •§ 6.1.2. Закрепление грунтов цементацией
- •§ 6.1.3. Электрохимическое закрепление грунтов
- •§ 6.1.4. Восстановление оснований фундаментов с карстовыми образованиями
- •§ 6.1.5. Струйная технология закрепления грунтов оснований фундаментов
- •Прочность грунтоцементных образований
- •§ 6.2. Технологии восстановления и усиления фундаментов
- •§ 6.2.1. Технология усиления ленточных фундаментов монолитными железобетонными обоймами
- •§ 6.2.2. Восстановление несущей способности ленточных фундаментов методом торкретирования
- •§ 6.2.3. Усиление фундаментов сваями
- •§ 6.2.4. Усиление фундаментов буроинъекционными сваями с электроимпульсным уплотнением бетона и грунтов
- •§ 6.2.5. Усиление фундаментов сваями в раскатанных скважинах
- •Производство работ
- •§ 6.2.6. Усиление фундаментов многосекционными сваями, погружаемыми методом вдавливания
- •§ 6.3. Усиление фундаментов с устройством монолитных плит
- •§ 6.4. Восстановление водонепроницаемости и гидроизоляции элементов зданий
- •§ 6.4.1. Вибрационная технология устройства жесткой гидроизоляции
- •§ 6.4.2. Восстановление гидроизоляции инъецированием кремнийорганических соединений
- •§ 6.4.3. Восстановление наружной вертикальной гидроизоляции стен фундаментов
- •§ 6.4.4. Технология повышения водонепроницаемости заглубленных конструкций зданий и сооружений путем создания кристаллизационного барьера
- •§ 6.5. Технология усиления кирпичных стен, столбов, простенков
- •§ 6.6. Технология усиления железобетонных колонн, балок и перекрытий
- •Усиление конструкций композитными материалами из углеродных волокон
- •Глава 7 индустриальные технологии замены перекрытий
- •§ 7.1. Конструктивно-технологические решения замены междуэтажных перекрытий
- •График производства работ при устройстве монолитного перекрытия по профнастилу
- •§ 7.2. Технология замены перекрытий из мелкоштучных бетонных и железобетонных элементов
- •§ 7.3. Технология замены перекрытий из крупноразмерных плит
- •§ 7.4. Возведение сборно-монолитных перекрытий в несъемной опалубке
- •§ 7.5. Технология возведения монолитных перекрытий
- •§ 7.6. Эффективность конструктивно-технологических решений по замене перекрытий
- •Трудозатраты на устройство междуэтажных перекрытий при реконструкции жилых зданий
- •Область эффективного применения различных конструктивных схем перекрытий
- •График производства работ по устройству сборно-монолитных перекрытий
- •Глава 8 повышение эксплуатационной надежности реконструируемых зданий
- •§ 8.1. Эксплуатационные характеристики ограждающих конструкций
- •§ 8.2. Повышение энергоэффективности ограждающих конструкций
- •§ 8.3. Характеристики теплоизоляционных материалов
- •§ 8.4. Технологии утепления фасадов зданий с изоляцией штукатурными покрытиями
- •§ 8.5. Теплоизоляция стен с устройством вентилируемых фасадов
- •Физико-механические характеристики облицовочных плит
- •§ 8.6. Технологии устройства вентилируемых фасадов
- •Характеристика средств подмащивания
- •График производства работ по теплозащите стен пятиэтажного 80-квартирного жилого дома серии 1-464
- •§ 8.7. Оценка эксплуатационной надежности и долговечности утепленных фасадных поверхностей
- •§ 8.8. Управляемые технологии энергопотребления жилых зданий
- •Список литературы
§ 6.1.4. Восстановление оснований фундаментов с карстовыми образованиями
При реконструкции жилых зданий старого фонда часто встречаются ситуации, когда многочисленные аварии сетей водоснабжения и канализации приводят к размыву и образованию полостей и карстовых явлений. Их образование приводит к значительному перераспределению нагрузок на фундаменты и способствует неравномерной осадке и появлению трещин в стенах, перекрытиях и узлах сопряжения конструктивных элементов.
Наиболее важным этапом является определение геометрического положения полостей и карстовых образований. До настоящего времени это была довольно сложная и трудоемкая задача, основанная на сейсмическом зондировании и механическом определении с помощью устройства скважин. Несмотря на высокую трудоемкость и стоимость выполнения работ, точность оценки карстовых образований и их геометрических размеров была достаточно условной.
Для более точной оценки «просвечивания» толщи грунта и состояния основания фундаментов ГПНИИ Приборостроения им. В.В. Тихомирова разработан ряд георадаров, работающих в диапазоне частот от 25 до 1200 МГц и обеспечивающих зондирование сред, грунта и включений на глубине от 0,5 до 30 м с разрешающей способностью от 0,05 до 2 м.
Георадары состоят из антенного блока, блока обработки и управления индикацией, питания, телескопическими штангами, датчиками перемещения и др.
Антенный блок включает приемопередающие антенны, передающие и приемные устройства и системы обработки информации. Тип антенного блока определяет глубину зондирования и разрешающую способность георадара.
Основной принцип работы георадаров состоит в подаче сигнала с поверхности земли определенной частоты и регистрации отраженного от границы раздела сред менее интенсивного сигнала. Для получения физической картины толщи грунта осуществляется перемещение георадара в исследуемой площади с периодической или непрерывной подачей частоты. Обработка результатов путем оценки интенсивности отражения сигналов позволяет получать трехмерную картину состояния основания на различной глубине (рис. 6.5).
Рис. 6.5. Регистрация георадаром металлических труб (1) и карстовых полостей (2)
Для обработки оценки результатов измерений используется программное обеспечение с разнообразными методами обработки на основе математического моделирования, спектрального анализа и различной формы визуализации георадиолокационной информации. Использование персональных ЭВМ в виде «ноутбуков» с операционной системой Windows позволяет получать пространственное очертание различного рода полостей и дефектов по толщине слоев и объему исследуемой площадки.
Для глубины зондирования от 1,0 до 30 м используются две модели георадаров: «Око-М1Д» и «Око-М1».
Первая модель использует генерируемую частоту 25, 50 и 100 МГц, что обеспечивает глубину зондирования от 30 до 10-15 м. Для меньших глубин используется вторая модель, которая генерирует частоту от 150 до 1200 МГц, что позволяет зондировать толщины грунта от 12 до 0,3 м.
Георадар «Око-М1» может успешно использоваться для оценки не только карстовых образований, но и различных включений в виде валунов, металлического лома и др., что исключительно важно при выполнении реконструктивных работ путем пристройки по периметру зданий объемов, требующих устройства свайного основания.
Различные конструкции георадаров используют излучатели с управляемой частотой излучения, которая определяет их технические возможности. В таблице 6.5 приведены зависимости разрешающей способности георадаров от центральной частоты излучения. Она же определяет максимальную глубину и метровые зоны.
Таблица 6.5
Параметры |
Центральная частота | ||||||
2 ГГц |
900 МГц |
500 МГц |
300 МГц |
150 МГц |
75 МГц |
38 МГц | |
Разрешение, м |
0,06-0,1 |
0,2 |
0,5 |
1,0 |
1,0 |
2,0 |
4,0 |
Мертвая зона, м |
0,08 |
0,1-0,2 |
0,25-0,5 |
0,5-1,0 |
1,0 |
2,0 |
4,0 |
Глубина, м |
1,5-2 |
3-5 |
7-Ю |
10-15 |
7-10 |
10-15 |
15-30 |
Более высокой разрешающей способностью обладает георадар «Лоза». Он состоит из излучателя, приемника и блока обработки информации (сигналов).
Технические решения, используемые в данном комплекте, позволяют получать на экране радарограммы, лишенные паразитных колебаний, что дает возможность без компьютерной обработки решать многие задачи непосредственно на участке обследования.
Разрешающая способность георадара зависит от характеристики грунта, его влажности и плотности. Глубина зондирования для сухих и влажных песков составляет соответственно 50 и 25 м, для глин - 8, супесей - 12 м. Разрешение по глубине составляет 0,1 м.
С помощью георадара обеспечивается контроль за положением инженерных сетей, фактическим расположением свай и фундаментов, контроль за состоянием грунта в зоне строящихся и эксплуатируемых зданий.
Одним из эффективных средств борьбы с карстовыми явлениями и образованием полостей является нагнетание расширяющихся самоотверждающих композиций. К таким композициям следует отнести вспененные тампонажные растворы с поверхностно-активными веществами (ПАВ) (амоносульфонафтен, акрилсульфат и др.). Разработками ВНИИОСП им. Н.М. Герсеванова доказана эффективность использования вспененных цементно-песчаных растворов. Устойчивый пенистый раствор (двукратное вспенивание) получается при внесении 1 % добавки массы цемента. Плотность образующегося раствора составляет 0,3-1,7 г/см3. Замкнутые поры затвердевшего раствора достигают прочности в пределах 0,5-4,5 МПа.
Более дешевыми материалами являются сульфатостойкие тампонажные растворы с добавлением гипса в количестве 5-7 % массы цемента. Прочность массы после твердения в течение 28 сут составляет 6-7 МПа при расходе цемента М400 до 380 кг, воды - 47 л, песка - 1135 кг, гипса - 7,5 кг (плотность раствора 1,9-1,93 т/м3).
Имеется достаточно успешный опыт использования в этих целях фосфогипса, зол ТЭЦ гидроудаления с небольшой добавкой цемента и ПАВ и других материалов.
Технология производства работ (рис. 6.6) предусматривает: определение зон и границ расположения полостей с использованием виброакустического зондирования; устройство входных и контрольных отверстий для нагнетания композиции; приготовление смесей и их закачивание в полости.
Рис. 6.6. Технологические схемы заполнения карстовых полостей тампонажными растворами а - с использованием бетононасосного транспорта; б - с помощью крана и бадьи; 1 - автобетоносмеситель; 2 - бетононасос; 3 - обсадная труба; 4 - бадья с тампонажным раствором; 5 - автокран;6 - смеситель; 7 - загрузочный транспортер; 8 - зона тампонирования
Комплект машин и механизмов включает: бурильные станции колонкового действия, обсадные трубы; смесители для приобъектного приготовления тампонажных смесей и трубопроводный транспорт - растворо- и бетононасосы.
По мере заполнения полостей тампонажными растворами производится контроль заполняемости, интенсивности твердения и физико-механических характеристик затвердевшей массы. Последние определяют путем выбуривания кернов на полную глубину с испытанием отдельных зон.