Реферат: Реставрация каменных зданий

Для прекращения деформации здания бы­ла предложена антисептическая обработка лежней раствором фтористого натрия с после­дующей их консервацией путем закрепления окружающего песчаного грунта карбамидной смолой. Смолизацией достигалось также уп­рочнение основания в тех местах, где лежни успели разрушиться. Кроме того, смола ввиду наличия в ее составе свободного формальде­гида, в свою очередь, обладает антисептичес­кими свойствами, что также способствует сохранению лежней. Поскольку основная цель работ — омоноличивание деревянных лежней, зона закрепления распространялась лишь на глубину до 1 м. Закачка растворов в грунт производилась в две заходки с помощью инъекторов, забитых с одной внутренней стороны стены под углом 45—60° на расстоянии 1,1 м друг от друга. Вначале в зону рас­положения лежней нагнетался 3%-ный ра­створ фтористого натрия. Через 3—4 суток про­изводилась закачка раствора соляной кисло­ты для предварительной обработки грунта, а затем закрепляющего раствора — смеси кар­бамидной смолы и соляной  кислоты.

Для выполнения инъекционных работ бы­ла применена новая технология: нагнетание раствора в грунт проводилось с помощью пневмоустановки, а смешение растворов-ком­понентов (смолы и кислоты) осуществлялось в инъекторе, снабженном специальным наго­ловником с тройником. Общий объем работ составил 630 м3. Осмотр шурфов, вскрытых по окончании работ, показал, что омоноличи­вание лежней произошло полностью. Твердая масса, образовавшаяся в результате полимери­зации карбамидной смолы, равномерно запол­нила все поры грунта, а также все близкорас­положенные пустоты в нижней части фунда­мента. Испытание образцов закрепленного грунта показало прочность при сжатии, равную 8—15 кгс/см2. Последующее регулярное наб­людение показало полное отсутствие осадки здания, деформация стен прекратилась. Эти­ми работами открылась еще одна область применения химического закрепления— кон­сервация деревянных конструкций под соору­жениями.

Вымывание мелких фракций песчаных грунтов, лежащих в основании зданий и со­оружений, при изменении режима грунтовых вод также часто вызывает осадку их фундамен­тов. Примером тому могут служить неравномерные осадки и деформация здания Воскре­сенского собора в Угличе—уникального па­мятника архитектуры XVII в., возникшие в связи с сооружением ГЭС. Для предотвраще­ния дальнейшей деформации в срочном по­рядке было осуществлено закрепление мел­кого водонасыщенного песка в основании со­бора способом смолизации с применением карбамидной смолы  (КМ)   и соляной    кислоты.

Предварительно грунт  обрабатывался 3 % -ным   раствором  соляной кислоты. Обработка грунта закрепляющим раствором велась метровыми заходками по глубине свер­ху вниз. Инъекторы располагались в восемь рядов по периметру фундаментов, из них че­тыре снаружи и четыре внутри помещения. Расстояние между инъекторами в ряду 1 м. Такое расположение инъекторов предусматри­вало создание под фундаментами полосы из закрепленного грунта шириной 8 м (при шири­не фундамента 2,5 м), глубиной 4 м. Ввиду наличия в верхней насыпной двухметровой толще включений кирпича, бе­тона, обломков древесины и другого строи­тельного мусора забивка инъекторов велась комбинированным способом. Сначала в на­сыпной грунт (неводонасыщенная толща) с помощью перфоратора до подошвы фундамен­та пробуривались скважины-шпуры, в кото­рые вставлялся и забивался до проектной глубины (6 м) инъектор. Для безотказной работы в условиях полного водонасыщения мелких песков инъекторы были снабжены за­щитными резиновыми кольцами. Закачка ра­створов в грунт производилась при помощи сжатого воздуха с применением пневмобака. В каждую заходку нагнеталось до 335 л со­ляной кислоты (для предварительной обра­ботки) и такое же количество раствора-кре­пителя. Средняя величина расхода раствора при давлении 5,5 атм составляла 7 л/мин. По окончании работ были пробурены конт­рольные скважины диаметром 127 мм в пяти точках ПО' периметру фундамента и отобраны керны закрепленного грунта для испытания на прочность. Средняя величина предела прочности при сжатии составляла 30 кгс/см2. Осадки здания, за которыми в течение 8 мес. велись наблюдения, прекратились.

Гораздо реже причинами осадок становят­ся производство подземных выработок и со­трясение (вибрация) от промышленных уста­новок или транспорта. Так, в Ленинграде здание Театра оперы и балета им. Кирова со времени постройки неоднократно подвергалось реконструкции, что привело к неравномерным осадкам его отдельных частей. В 1958— 1960 гг. также проводились работы по рекон­струкции театра, и вдоль Крюкова канала были забиты сваи, что привело к резкому уве­личению осадок (80 мм за 1,5 года) и возоб­новлению деформаций. Под фундаментами и здесь залегает мелкий водонасыщенный песок с коэффициентом фильтрации 0,5—1,5 м/сут. Для закрепления был применен 25%-ный ра­створ карбамидной смолы (удельный вес 1,08 г/см3) и 3%-ный раствор соляной кис­лоты. Закрепление грунта проводилось только под стенами сцены здания. Общий объем закрепления составил 2000 м3. При выполнении .инъекционных работ эксплуатация театра   не прекращалась. Прочность закрепления соста­вила 18—29 кгс/см2. Осадки полностью прекра­тились.

Аналогичные по составу грунты находятся под Малым залом Ленинградской филармо­нии. Закрепление грунта здесь выполнялось в связи с сооружением второго наклонного хода станции метрополитена «Невский прос­пект», который проходили способом заморажи­вания. Вследствие последующего оттаивания можно было ожидать больших деформаций. Чтобы этого не случилось, грунт под ленточ­ными фундаментами на глубину 2,9 м был закреплен способом смолизации.

Химическое закрепление грунтов в сравне­нии с другими методами имеет ряд преиму­ществ: простоту производства работ; порта­тивность применяемого оборудования; корот­кие сроки выполнения работ; долговечность закрепления; возможность закрепления грунта на любой глубине без проведения каких-либо специальных выработок и земляных работ; возможность проведения подземных работ без прекращения эксплуатации здания или соору­жения. Приведенные случаи применения хи­мического метода закрепления грунтов под­тверждают эффективность и целесообразность использования этого метода в целях сохране­ния уникальных памятников  архитектуры.

Усиление фундаментов и оснований с помощью корневидных свай

В связи с реконструкцией старых городов, их центральных районов и реализацией пла­нов по подземной урбанизации часто возника­ет необходимость передачи в новых условиях нагрузок на большую глубину, тем самым обеспечивая сохранность зданий-памятников. Из-за плохого состояния многих памятников архитектуры исключается возможность обыч­ного способа понижения уровня передачи на­грузки на грунт с помощью забивных свай, устанавливаемых посредством ударных и виб­рационных механизмов. Нет возможности при­менять забивные сваи и тогда, когда наруше­но устойчивое равновесие памятников в результате изменения гидрогеологического ре­жима или изменения нагрузок, а также про­изводства подземных работ вблизи памятни­ков. При этом, однако, возможно использова­ние корневидных свай.

Корневидные сваи представляют собой бу­ровые сваи малого диаметра, заполненные цементным раствором под давлением, распо­лагаемые практически под любыми углами к дневной поверхности и способные образовы­вать совместно с грунтом единую комплексную

структуру. В эту структуру могут быть вовле­чены и конструктивные элементы памятника: фундаменты и стены. На рис. показана схема установки корневидных свай, одновре­менно усиливающих стены, фундаменты и основания. За счет давления при подаче раст­вора в скважину происходит некоторое увеличение диаметра сваи (до 30—50%), неравно­мерное по ее длине, вследствие чего сущест­венно увеличивается сцепление материала сваи  с  грунтом.

Проходка ствола скважин осуществляется буровыми стайками вращательного (иногда пневмоударного) бурения. В качестве рабо­чего органа служат буровые коронки, армиро­ванные победитом, шарошечные или кресто­вые долота. Для бурения могут быть исполь­зованы высокопроизводительные дизельные станки и менее производительные, но малога­баритные станки с электроприводом, приспо­собленные для производства работ в подва­лах высотой до 2 м и в стесненных условиях. При бурении в неустойчивых грунтах (супеси, пески) стенки скважин крепятся обсадными трубами соответствующих диаметров. В этих случаях обсадные трубы выполняют роль бу­рильных труб.

Бетонирование свай производится через нагнетающие трубы диаметром 18—60 мм в за­висимости от диаметра скважин под давле­нием 3—6 атм. с одновременным, по мере за­полнения скважины, подъемом обсадных труб. Нагнетающие трубы собираются на муфтах. Перед бетонированием в случае засорения скважины грунтом производится промывка во­дой. В отдельных случаях применяется опрессовка скважин воздухом, что позволяет созда­вать расширение свай (например, под укреп­ляемым фундаментом).

Диаметры корневидных свай применяются от 89 до 280 мм, длина свай может коле­баться в пределах 7—40 м и определяется геологическими условиями, характером соору­жения и величиной нагрузки. Сваи выполняются как с армированием, так и без армиро­вания. При армировании свай используется одиночная арматура диаметром 12—16 мм. В отдельных случаях в скважинах оставляют обсадные трубы или трубы для подачи ра­створа, которые выполняют роль арматуры. Расстояние между сваями определяется в за­висимости от нагрузки и несущей способности сваи. Минимальное расстояние между сваями в пределах 3—5 диаметров свай.

В проектах на основе имеющихся сведе­ний о геологическом строении участка, опре­деляется диаметр свай, их количество, нагруз­ка на сваю, которая определяется в резуль­тате статических испытаний. По результа­там испытаний свая диаметром 100 мм (по обсадной трубе), длиной 7 м, установленная в аллювиальных песках, выдерживает нагруз­ку до 22—25 т. При принимаемом коэффици­енте запаса 2,5—3,0 расчетная нагрузка на сваю в этом случае составит 10 т.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11