Opravy a zpevňování základů
Hlavní důvody ničení základů během provozu jsou: koroze základového materiálu pod vlivem agresivního prostředí; porušení provozního režimu technologického zařízení; dynamické dopady technologických a manipulačních zařízení; přetěžování základů a špatná kvalita jejich provedení.
Velkým nebezpečím pro základy základů jsou povrchové vody, jejichž odvodnění se často nevěnuje náležitá pozornost. Mezitím namáčení základů z povrchových zdrojů zpravidla vede k nerovnoměrným deformacím budov. Obzvláště nebezpečné je podmáčení základů složených ze strukturně nestabilních zemin – sesedající, bobtnající, zasolené, prašné a písčité.
Jak ukazují pozorování, v řadě velkých průmyslových měst země dochází k intenzivnímu vzestupu hladin podzemních vod. Důvodem je intenzivní rozvoj území, která porušují podmínky povrchového odtoku, úniky z komunikací, usazovací nádrže, nádrže a také záplavy v důsledku výstavby přehrad a nádrží. Intenzivní odlesňování může také způsobit záplavy. V důsledku těchto jevů se v mnoha případech mění únosnost základů, což způsobuje výrazné sedání základů a deformace stávajících budov a konstrukcí. To vyvolává problém zajištění normálních provozních podmínek pro budovy a stavby na zatopených základech.
Při výstavbě staveb přímo na svahu často dochází k narušení jejich stability v podobě nepřijatelných (někdy katastrofálních) srážek.
Obecná klasifikace poruch základů
Systém základ-základ musí zůstat spolehlivý po celou dobu provozu budovy nebo stavby a musí být schopen odolat všem vnějším vlivům stanoveným v projektu.
Bezporuchovým provozem systému je třeba základ chápat jako schopnost systému zůstat funkční za určitých provozních podmínek během jeho provozu. Spolehlivost zahrnuje požadavky na pevnost, spolehlivost, stabilitu a životnost jak celého systému, tak jeho prvků.
Úplná nebo částečná ztráta spolehlivosti systému se nazývá porucha. V některých případech je pojem selhání jasně definován (například zřícení celé konstrukce), ale obecně je pojem selhání velmi relativní, protože do značné míry závisí na konkrétních provozních podmínkách systému. Porucha systému základ-základ je jak úplná porucha systému a celé konstrukce, tak nepřípustné odchylky parametrů systému od vypočtených nebo od požadovaných nových podmínek jeho provozu. Spolu s náhodnými výkyvy parametrů systému lze pozorovat i monotónní nevratnou změnu (opotřebení) v důsledku stárnutí, koroze atd. Taková selhání se nazývají postupná.
Náhlé (katastrofické) poruchy základů a jejich základů obvykle vedou konstrukci do mezního stavu. Příčiny náhlých poruch základů jsou: vadné geotechnické průzkumy; nejednotnost přijatých výpočtových schémat a nedokonalost metod výpočtu únosnosti a deformací; hrubá porušení provozních podmínek základů, havárie a živelné pohromy.
Postupné (nekatastrofické) porušení základů je obvykle způsobeno závadami a chybami při zkoušení zemin, nedostatečnou informovaností o inženýrsko-geologických, přírodně-klimatických a provozních podmínkách apod. Projev postupného porušování je spojen s hromaděním plastických deformací a přizpůsobením systému základ-základ a jeho jednotlivých prvků změněným provozním podmínkám. Postupné porušení charakterizuje dosažení mezního stavu systému nebo jeho prvků z hlediska deformace.
Jednou z hlavních charakteristik spolehlivosti základů a základů je jejich udržovatelnost, tzn. schopnost systému předcházet, odhalovat a odstraňovat různé poruchy a odchylky prostřednictvím oprav. Stupeň opravitelnosti základu závisí především na jeho konstrukčních prvcích. Oprava základu je zpravidla možná pouze při postupném porušování, přičemž náhlé poruchy obvykle uvádějí konstrukci do mezního stavu z hlediska pevnosti a stability.
Vlastnost systému udržet provozuschopnost a spolehlivost se zavedeným systémem oprav až do stavu, kdy se další provoz stává nemožným nebo nebezpečným a oprava a obnova je ekonomicky nepraktická, se nazývá trvanlivost.
Trvanlivost základového materiálu závisí především na intenzitě procesů destrukce betonu vlivem agresivního prostředí při kontaktu s půdou nebo technologickými řešeními. Měřítkem trvanlivosti je doba před nástupem mezního stavu konstrukce (fyzická porucha) nebo doba užitečné funkce konstrukce (morální porucha).
V případě fyzického selhání, v závislosti na stupni přirozeného opotřebení, je potřeba posílit základový systém nebo jeho dodatečnou ochranu před agresivními nebo dynamickými vlivy.
Při morálním selhání není systém základ-základ vhodný k dalšímu provozu z důvodu nemožnosti jeho použití v původní podobě v podmínkách technického dovybavení a dovybavení výroby. V tomto případě je nutná reorganizace nebo rekonstrukce systému pro získání jeho nových kvalit. Aby byla zajištěna větší účinnost, měly by být prvky starého systému využívány co možná nejplněji.
ZPEVŇOVÁNÍ A POSÍLOVÁNÍ ZÁKLADŮ
Odvodnění a odvodnění základů
Při provozu budov a staveb často vzniká potřeba odvodnění základů nebo zamezení jejich podmáčení. Je to z velké části způsobeno progresivním vzestupem podzemních vod v zastavěných oblastech. Drenáž a drenáž základů se používají samostatně nebo v kombinaci s aktivními způsoby ochrany proti deformacím (zpevnění základů, výměna nebo zpevnění nadzemních konstrukcí apod.).
Při řešení otázek ochrany základů před účinky podzemní vody se obvykle provádějí opatření, která lze zhruba rozdělit do tří skupin, z nichž každá je prováděna za určitým účelem.
-První skupina má za cíl zcela zastavit přístup vody do zastavěného území. V tomto případě se instalují náhorní příkopy a příkopy, vodní záchytné a odvodňovací vaničky, drenážní rýhy nebo zásypy s drenážním potrubím, protiprůsakové clony atd. Patří sem i opatření pro odvod povrchových vod, prováděná vertikálním plánováním a instalace dešťové kanalizace.
-Druhá skupina vodoochranných opatření je určena k odvádění vody vstupující do území z objektů na něm vybudovaných. V tomto případě jsou prstencové (kruhové) drenáže uspořádány ve formě příkopů s drenážemi v nich uloženými, naplněnými drenážním materiálem, drenážními clonami s gravitačním odvodem vody nebo s nuceným čerpáním, sítí čerpaných studní, místními nepropustnými clonami, atd.
-Třetí skupina zvažovaných opatření se provádí ke snížení hladiny podzemní vody pod stavbou. V tomto případě je uspořádána formační drenáž s aktivním čerpáním, studny redukující vodu (absorpční nebo čerpací), radiální drenáž atd.
Při instalaci trubkových vodorovných drenáží se používá keramické nebo azbestocementové potrubí a při hloubce drenáže nad 4,5 m beton a železobeton. Pokládají se do výkopů na vrstvu drceného kameniva a posypou se nejprve štěrkem a poté pískem (podle principu reverzního filtru) a navrchu se pokryjí dobře zhutněnou zeminou. Podzemní voda vstupuje do potrubí spárami 10-20 mm, otevřenými v horní části do dvou třetin vnitřního průměru na výšku (spodní třetina je utěsněna dehtovanou koudelí), nebo speciálně upravenými kulatými nebo štěrbinovými otvory pro přívod vody.
Horizontální vrty se konstruují jejich vrtáním do odvodňovaného souvrství nebo vrtáním ze speciálních vrtů (šacht) rozbíhajících se studní-trámů, ve kterých jsou instalovány filtrační trubky-dreny. Vodorovné trámy mohou mít značnou délku (až 50-100 m), takže vodní kapacita radiálních drenáží je velmi vysoká [37, s. 146-153]. Jejich použití je zvláště účinné pro ochranu základů stávajících budov a staveb před povodněmi.
ZPEVŇOVÁNÍ A REKONSTRUKCE MĚLKÝCH ZÁKLADŮ
Klasifikace amplifikačních metod
Volba způsobu zpevňování a rekonstrukce mělkých základů (sloupcových i pásových) závisí na důvodech vyvolávajících potřebu takového zpevnění, na konstrukčních vlastnostech stávajících základů a na inženýrských a geologických podmínkách staveniště.
Je známo, že navrhování výztuže základů je téměř vždy obtížnější než navrhování nových konstrukcí. To je vysvětleno skutečností, že v každém případě zesílení je třeba vzít v úvahu provozní podmínky zařízení, stísněné pracovní podmínky, rozmanitost projevů deformací budov a konstrukcí atd.
V současnosti používané metody zpevňování a rekonstrukcí mělkých základů lze klasifikovat v závislosti na konstrukčních a technologických způsobech jejich provádění:
- Zpevnění Částečná výměna základového zdiva.
- Zařízení klipů bez rozšíření podrážky
- Výztuž prolisovanými, šroubovými piloty
- Převod do vzdálených základů.
- Umístění pilot pod základnu základu
- Výztuž vrtanými piloty.
- Výztuž konstrukcemi postavenými metodou „stěna v půdě“.
- Zpevňování základů budov a konstrukcí se závrty.
- Přeměna sloupových základů na základy pásové
Tyto metody jsou do značné míry ovlivněny podmínkami, ve kterých se základy nacházejí: mírou jejich destrukce, velikostí na ně přenášených zatížení, vlastnostmi konstrukčního řešení budovy nebo stavby, inženýrsko-geologickými a hydrogeologickými podmínkami.
Práce na prevenci vzniku havarijních deformací domů zahrnují zpevňování nadzemních a podzemních konstrukcí budov, základů, někdy i zpevňování základů. Jsou možné různé kombinace konstruktivních opatření.
Oprava základů, jejich zpevnění sponami a dodání konstrukčních prvků.
Základy průmyslových, obytných a občanských staveb stavěných v první polovině 20. století jsou obvykle tvořeny suťovým kamenem, suťovým betonovým zdivem a poměrně vzácně z pálených červených cihel – železné rudy. Vlivem spodní vody, agresivního prostředí, teploty a dalších vlivů ztrácí základový materiál časem svou pevnost a snadno se ničí. Dlouhodobé vlhčení suťového kamene, zejména ze slabých vápencových hornin, vede ke vzniku hlubokých dutin, snížení únosnosti a intenzivní destrukci zdiva. U sutinového zdiva dochází nejčastěji k destrukci švového materiálu. Betonové a železobetonové základy jsou také zničeny vlivem koroze.
Pro obnovení pevnosti zdiva se používá cementování. Cementování se provádí injektováním cementové malty o konzistenci 1:1 až 1:2 nebo více do dutin základu injektážními trubkami pod tlakem 0,2-1 MPa. Někdy je boční povrch základu před cementováním pokryt cementovou omítkou. Cementování se provádí po zasypání a zhutnění zeminy v dříve vybudovaných (avšak při dodržení technologických podmínek pro instalaci injektážních trubek) výkopech na protilehlých stranách základu.
V případě drobného poškození základu se do zdiva v samostatných úsecích šachovnicově každých 0,5 m zapustí kotevní trny, na které se připevní armovací síť a osadí se plášť. Plášť lze vyrobit z malty na hrubém písku omítkou nebo stříkaným betonem, jakož i pneumatickým nástřikem betonu nebo uložením do bednění. Místo kotevních trnů je někdy lepší každých 1,5-2 m prorazit otvory do zdiva a nechat trámy projít.
Pokud je cementace obtížně proveditelná, pak lze zdivo vyztužit betonovými nebo železobetonovými rámy na celou výšku základu nebo jeho části. U pásových základů jsou protilehlé stěny klece v některých případech vzájemně zajištěny kotvami z armovací oceli a příčnými nosníky. Někdy jsou klece uspořádány s předběžnou instalací injekčních trubek v nich pro následnou cementaci. V tomto případě spony během procesu cementování zabraňují vytékání malty ze základu a vstupu do země, což umožňuje vytvořit vysoký tlak v tělese základu, což usnadňuje lepší pronikání malty do zdiva . Použití této metody je zvláště vhodné při tmelení sutinových suterénních stěn, protože spona zabraňuje vniknutí roztoku do místnosti.
V poslední době se pro zpevnění základů pod stávajícími budovami používají speciální zemino-cementové piloty, které se instalují bez vytěžování zeminy na zemský povrch smícháním s pojivovým materiálem ve vrtané studni.
Podstatou technologie výstavby silt-cementových a zemino-cementových pilot je, že pracovní těleso vrtací tyče, vybavené jak hlavními (řezací a hutnicí), tak přídavnými (míchacími) lopatkami, se otáčí a je ponořeno do zeminy, která kypří a současně se mísí s půdou přiváděnou přes tyče dutého tělesa s pevným materiálem (obvykle suspenze). Při odebírání pracovního prvku zpětným otáčením se směs zeminy a cementu dodatečně promíchá a zhutní zadními okraji hlavních lopatek.
Zajímavá je metoda používaná v Japonsku pro zpevňování základů instalací zemino-cementových pilot. Metoda je založena na destrukci zeminy pomocí vysokotlakých hydraulických trysek pomocí speciálně navrženého hydraulického monitoru, který zajišťuje oddělený přívod vody, vzduchu a cementové malty. Kromě vodních paprsků lze použít i trysky cementové suspenze. V tomto případě není potřeba přívod vzduchu a konstrukce hydraulického monitoru je zjednodušena.
Společnost Rotype efektivně aplikuje stávající i nová řešení k posílení základů.