Процедуры восстановления поврежденных или установленных солей в существующих фондах

Понимание ущерба и урегулирования в существующих фондах

Сваи являются глубокими элементами фундамента, которые передают структурные нагрузки через слабые или сжимаемые слои почвы в более сильные, более компетентные несущие слои. Со временем сваи могут повреждаться или оседать из-за множества факторов, включая консолидацию почвы, строительные дефекты, смежные раскопки, изменения грунтовых вод, сейсмические события или химическую атаку на материал сваи. Признание первопричины проблемы имеет важное значение до начала любых ремонтных работ, поскольку стратегия ремонта должна учитывать как симптом (поселение или повреждение), так и основное состояние (например, мягкий грунт, цингу или коррозию).

Общие типы повреждения свай включают растрескивание или разбрызгивание бетонных свай, пристегнутые или коррозионные стальные H-сваи, а также расщепление или износ деревянных свай. Поселение может быть однородным или дифференциальным; дифференциальное урегулирование особенно опасно, поскольку оно может вызывать дополнительные напряжения в надстройке. В этой статье представлен всеобъемлющий обзор процедур, используемых инженерами-строителями и геотехниками для ремонта и восстановления несущей способности скомпрометированных свай.

Комплексная оценка и инспекция

Тщательная оценка является основой любого успешного проекта ремонта. Расследование обычно проходит в несколько этапов:

Визуальный и физический осмотр

Детальный визуальный осмотр всех доступных свай, кусков и балок сортировки является отправной точкой. Инженеры ищут трещины, брызги, экспонированное усиление, ржавчину или признаки биологического роста. Для свай, которые частично подвергаются воздействию из-за раскопок или эрозии, для обнаружения расслоения или полых участков используются ручные инструменты и звуковые молотки. Для свай в морской или речной среде могут потребоваться подводные осмотры, часто с использованием водолазов с видеооборудованием.

Геотехническое расследование

Понимание профиля почвы вокруг свай имеет решающее значение. Буровые скважины пробурены рядом с поврежденными участками для сбора образцов почвы. Лабораторные испытания определяют прочность почвы, сжимаемость и химический состав (например, сульфаты, хлориды), которые могли способствовать ухудшению. Если первоначальные параметры конструкции фундамента неизвестны, стандартные испытания на проникновение и помогают переоценить несущую способность и потенциал расселения подземных слоев.

Неразрушающее тестирование (NDT)

Методы NDT широко используются для оценки внутренней целостности свай без дальнейшего повреждения свай.

  • Тест на целостность профиля (PIT) — тест на воздействие с низким напряжением, который посылает волну напряжения вниз по валу; отражения указывают на изменения в поперечном сечении или трещинах.
  • Сквозная звуковая логография (CSL) — выполняется на сверленных валах или сваях на месте путем передачи ультразвуковых сигналов между трубами доступа.
  • Профилирование тепловой целостности — измеряет тепло, выделяемое во время бетонного отверждения, для обнаружения аномалий.
  • Наземный проникающий радар (GPR) — полезен для обнаружения встроенной стали или пустот в бетонных сваях.

Эти тесты предоставляют критически важные данные о местоположении и степени повреждения, определяя, возможен ли ремонт или необходимо ли заменить сваи.

Испытание и мониторинг нагрузки

Статические или динамические испытания нагрузки проводятся для проверки остаточной емкости поврежденных свай. Для оседлых свай может быть выполнено статическое испытание на сжатие , при котором происходит сжатие реакционной рамы. Альтернативно, высокодеформированное динамическое тестирование с использованием анализатора свайного привода может оценить емкость и устойчивость почвы. Мониторинг поселений с точными оптическими уровнями или наклонными счетчиками в течение нескольких недель также помогает определить, движется ли свай, что повлияет на подход к ремонту.

Подготовка и безопасность сайта

Перед началом ремонтных работ сайт должен быть безопасным и доступным. Это часто включает в себя:

  • Раскопки и опорожнения — удаление почвы вокруг головки свай для обеспечения рабочего пространства при защите смежных структур от обрушения почвы.Обычны временные сваи листа или солдатские сваи с отставанием.
  • Обезвоживание — опускание грунтовых вод, если ремонт находится ниже уровня грунтовых вод. Могут потребоваться точки скважин или глубокие скважины; однако необходимо соблюдать осторожность, чтобы не вызвать дополнительного урегулирования путем извлечения штрафов.
  • Временная поддержка — установка гидравлических домкратов или колясок для снятия нагрузки с поврежденной сваи, чтобы ремонт мог продолжаться без дальнейшей деформации.Конструкционные нагрузки временно переносятся на соседние сваи или на временные подшипники.
  • Меры безопасности — обеспечение стабильности всех наклонов раскопок, атмосферные испытания для ограниченных пространств и предоставление средств индивидуальной защиты для работников, занимающихся химическими веществами (например, эпоксидные смолы, затирка).

Выбор методологии ремонта

Выбор метода ремонта зависит от нескольких факторов: вида и степени повреждения, причины заселения, ограничений доступа, условий грунта и требуемых конструктивных характеристик. Наиболее распространенные методики описаны ниже.

Подкрепление микропилами или управляемыми сосудами

Подпорные устройства включают установку новых свай, прилегающих к существующему элементу фундамента или через него, для передачи нагрузки на более глубокие, более компетентные слои. Микропилы часто используются, потому что они могут быть установлены в узких помещениях с оборудованием с низкой кладкой. Микропилы пробурены через существующую свайную крышку или опору и затираются на место, а затем соединены со структурой с железобетонной свайной крышкой. Альтернативно, традиционные приводные сваи (стальные H-пилы или сборные бетонные сваи) могут быть установлены, если позволяет пространство. Подпорная установка особенно эффективна, когда поселение происходит из-за глубокой консолидации почвы или когда исходный свайный палец не имеет твердых слоев.

Стабилизация почвы и стабилизация почвы

Методы выкачивания используются для заполнения пустот вокруг свай, укрепления ослабленной почвы или восстановления контакта между свай и землей. Общие методы включают:

  • Граутинг давления — впрыск цементной или химической затирки в кольцевое пространство между сваей и почвой (для загнанных свай) или в трещины в бетонных сваях.
  • Схема обработки композиций — закачивание жесткого, низкоспадающего раствора в почву для уплотнения рыхлых песков или илов и уменьшения будущего поселения.
  • Жет-маршрутизация — использование жидкости высокого давления для размывания и смешивания почвы с затиркой, создание колонн улучшенного грунта, которые могут передавать нагрузки непосредственно на более сильный слой.
  • Инъекция смолы — расширяющиеся полиуретановые смолы иногда используются для очень небольших населенных пунктов, но их долгосрочные характеристики менее надежны для капитального ремонта конструкций.

Выкатывание может наноситься с головки сваи или через рукава, установленные вдоль свайного вала. Часто используется в сочетании с подпорным материалом для улучшения жесткости почвы и уменьшения дальнейшего движения.

Скриншоты из игры Pile Jacking and Realignment

Когда свая оседает из-за сжатия подстилающей почвы, возможно, удастся убрать свай обратно к его первоначальному возвышению. Этот метод наиболее применим к конечным сваям, которые не имеют структурных повреждений. Гидравлические сваи размещаются между головкой свая и надстройкой, и сваи поднимаются постепенно при мониторинге подъема и нагрузки. После достижения желаемого уровня пустота под наконечником свая заполняется затиркой или уплотненной почвой для предотвращения переселения. Угон свая также используется для коррекции дифференциального расселения в фундаментах с несколькими сваями, хотя он требует тщательного секвенирования, чтобы избежать перенапряжения соседних свай.

Замена поврежденных солей

Если куча сильно повреждена, например, полностью сломана из-за землетрясения или повреждена без ремонта, может потребоваться удалить и заменить кучу.

  • Срезают и удаляют — поврежденная часть отрезается, а оставшаяся заглушка извлекается или оставляется на месте.Строится новая куча, прилегающая к старой.
  • Секционное сплайсирование — для стальных свай поврежденную секцию можно вырезать и заменить сваркой нового сегмента, затем армированием сплайса с помощью крытых пластин. Для бетонных свай вокруг разрыва помещается обшивка и заполняется высокопрочным бетоном.
  • Полная замена — старая куча полностью удалена и на её месте новая куча, приводимая в движение или сверлящаяся.Это самый дорогостоящий и разрушительный вариант, но иногда единственный безопасный выбор.

Замена часто сочетается с подпоркой оставшихся свай для перераспределения нагрузок во время операции.

Подробные процедуры ремонта

В следующих разделах излагаются пошаговые методы выполнения наиболее распространенных ремонтных работ.

Обсуждение Micropiles: Step-by-Step

  1. Снять нагрузку — Установить временную опорную и разъемы для переноса нагрузки надстройки от пораженного свайного колпачка.
  2. Микропиль дрилла — Используя поворотную или ударную дрель, проделали отверстие через крышку свай и в подшипниковый слой. Диаметр отверстия обычно составляет от 100 до 300 мм.
  3. Установить арматуру — Вставить в отверстие высокопрочный стальной стержень или резьбовый стержень. Централизаторы обеспечивают концентрическое расположение стержня.
  4. Грута — Насосная цементная затирка в отверстие под низким давлением, заполняющая аннулус.Круть связывает сталь с окружающей почвой и кусковой крышкой.
  5. Подключается к крышке — После затирки микропиля механически подключается к существующей крышке свай с использованием бетонного натяжного колпачка или стального кронштейна.
  6. Перенос нагрузки — Постепенно высвободите временные домкраты, позволяющие весу конструкции нестись на новых микропилях.

Напорные вырезы бетонных трещин

  1. Подготовка поверхности — Очистите область трещины, удалив рыхлый бетон и мусор. V-образные канавки могут быть прорезаны вдоль трещины для улучшения связи.
  2. Установите упаковщики — пробурите отверстия вдоль трещины и вставьте упаковщики для впрыска с интервалом 150-300 мм. Запечатайте поверхность между упаковщиками пастой на основе эпоксидной кислоты.
  3. Впрыскивайте эпоксидную или затирку — Используя двухкомпонентный инжекторный насос, заставьте материал в трещины, начиная с самого низкого упаковщика.
  4. Cure — Разрешить материалу затвердевать согласно спецификациям производителя. Для эпоксидной смолы это обычно требует 24-48 часов в зависимости от температуры.
  5. Тест — Для проверки проникновения могут быть взяты образцы ядра. Последующий тест на целостность гарантирует эффективность ремонта.

Процедура разграбления кулака

  1. Раскопать доступ — Разоблачить головку свай и создать платформу для разгона. Для бетонных свай голова может быть одета в плоскую форму.
  2. Установить разъемы — поместить гидравлические разъемы между головкой свай и поддерживаемой структурой (или реакционной рамой). Нагрузочная ячейка контролирует приложенную силу.
  3. Начните подъем — Применяйте нагрузку небольшими приращениями (например, 10-20% от предполагаемой мертвой нагрузки). Используйте циферблаты или лазерные уровни для измерения движения свай на каждом шаге.
  4. Держите и затирайте — После того, как сваи подняты до целевого возвышения, поддерживайте давление разъема, заполняя пустоту под наконечником быстрой затиркой.
  5. Заблокируйте — После того, как затирка достигает достаточной прочности (обычно 24 часа), высвободите домкраты постепенно.
  6. Окончательная проверка — Проверьте наличие любого поселения с отскоком. При необходимости повторите процесс разгона до тех пор, пока сваи не станут стабильными.

Оценка после ремонта и долгосрочный мониторинг

Завершение ремонтных работ не означает окончания проекта. строгая оценка после ремонта необходима для подтверждения того, что фундамент работает так, как задумано. Этот этап включает в себя:

  • Тестирование нагрузки — Проведение статических или высокодеформированных динамических испытаний на репрезентативных отремонтированных сваях для проверки того, что проектная мощность восстановлена. Испытательная нагрузка должна достигать по меньшей мере в два раза рабочей нагрузки.
  • Визуальная и NDT повторная проверка — повторное исследование свайного вала и колпачка для любых новых трещин или аномалий. Подводные сваи могут потребовать второго обследования дайвера.
  • Мониторинг поселений — Установите постоянные точки мониторинга на конструкции и крышках свай. Принимайте показания ежедневно в течение первой недели, затем еженедельно в течение первых нескольких месяцев, а затем ежегодно в течение как минимум двух лет. Допустимое остаточное урегулирование обычно составляет менее 6 мм.
  • Документация — Составьте всеобъемлющий отчет, включающий первоначальную оценку ущерба, методологию ремонта, используемые материалы, результаты испытаний и график мониторинга.

Если мониторинг показывает продолжение движения, может потребоваться дополнительный ремонт или более фундаментальная реконструкция фундамента. Часто используется комбинация методов - например, микропилы плюс затирка почвы - для устранения как структурных, так и геотехнических недостатков.

Заключение

Поврежденные или улаженные сваи в существующих фундаментах представляют собой сложную инженерную задачу, которая требует систематического подхода: тщательная оценка, соответствующая подготовка участка, тщательный выбор метода ремонта, точное выполнение и тщательная последующая оценка. Подкрепление микропилами, затирка, угон свай и частичная замена - это хорошо проверенные методы, которые могут восстановить производительность скомпрометированного фундамента при правильном применении. Поскольку каждый отказ фундамента уникален, настоятельно рекомендуется консультация с опытными инженерами-геотехниками и строителями. Следуя процедурам, изложенным в этой статье, владельцы зданий и подрядчики могут продлить срок службы своих конструкций и предотвратить катастрофические сбои.

Для дальнейшего чтения обратитесь к Циркуляру геотехнической инженерии FLT:0 FHWA No 12 — Проектирование и строительство непрерывных летных погрузчиков (CFA) Piles , журналу геотехнической и геоэкологической инженерии ASCE для рецензируемых тематических исследований и руководству по ремонту фундамента Ассоциации подрядчиков по вождению в нетрезвом виде.