Цементация грунтов под фундаментами

Усиление фундаментов цементацией

Усиление фундаментов цементацией – это распространенный, эффективный метод их укрепления. Технология применяется для улучшения несущих показателей грунта перед строительством и для проведения ремонта эксплуатируемого основания. В последнем случае укрепляется не только фундамент, но и почва под его подошвой. Под воздействием различных факторов опора под постройкой может деформироваться. Это часто сопровождается появлением трещин на стенах здания. Чтобы остановить процесс разрушения и продлить срок службы сооружения, обязательно необходимо проводить укрепление. Предварительно делают осмотр строения для выявления причины процесса.

Сущность метода цементации

Цементация фундамента представляет собой процесс его уплотнения путем введения внутрь цементного раствора. Также часто затрагивается грунт возле основания. Раствор доставляется насосом (под давлением) в нужное место по пробуренным скважинам. При этом заполняются существующие пустоты, происходит упрочнение проблемных зон, потому что улучшается сцепление элементов конструкции. В результате целостность опоры восстанавливается.

Цементный раствор под основанием

Цементирование фундаментных конструкций необходимо проводить в таких случаях:

• если произошел естественный износ основания в процессе его эксплуатации;
• при необходимости укрепления нестабильных грунтов во время строительства или под эксплуатируемой постройкой;
• когда на поверхности фундамента появляются трещины (даже незначительные);
• при деформации основания;
• в случаях возрастание действующей нагрузки на опорную конструкцию из-за достраивания здания;
• если в грунте под фундаментной подошвой образовались пустоты в результате действия подземных вод, либо почва из-за этого разрыхлилась.

Услуги по цементированию предоставляют строительные организации. Расценки на ее проведение начинаются у различных подрядчиков приблизительно с 4000 рублей за погонный метр. Окончательная стоимость определяется после вычислений сметчиков.

Самостоятельно укрепление основания методом цементации не выполнишь, потому что для проведения работ требуется специальное оборудование, а также навыки обращения с ним и соответствующий опыт.

Причины деформации основания

Причины разрушения фундамента и стен постройки различные. Перед проведением укрепления состояния их следует точно определить, чтобы получить нужный результат.

Разрушение стен и фундамента

Наиболее распространенные причины, вызывающие деформацию основания, а также появление дефектов на его поверхность и внутри такие:

• плохая гидроизоляция (низкого качества);
• расположение здания на участке, имеющем наклон;
• изменение несущих свойств грунта под постройкой (после ее возведения) из-за его переувлажнения, пучения либо подъема уровня подземных вод;
• проведение объемных земляных работ вблизи от строения;
• ошибки проектирования основания;
• неправильный расчет действующей нагрузки;
• увеличение массы строения из-за перепланировок или реконструкции здания с увеличением этажности либо применения более тяжелых строительных материалов;
• постоянные или разовые вибрации земли под сооружением и вблизи него, вызванные расположением поблизости железной дороги, проведением подземных выработок, землетрясением;
• использование для строительства материалов низкокачественных материалов;
• неправильная эксплуатация: отсутствие плановых ремонтов;
• сильное промерзание почвы;
• затопление участка с постройкой, например, из-за наводнений, выпадения обильных осадков, паводков;
• отступление от технологии при проведении строительных работ.

В таблице ниже представлены различные виды деформаций построек и вызвавшие их возможные причины.

Усадка центральной части сооружения	Осадка конструкции по краям	Деформация стен
образование пустот в земле под средним участком постройки	слабое основание под любым углом здания	воздействие нагрузок от имеющихся растяжек, прикрепленных к строению
просадка грунта	рытье траншей или котлованов вблизи разрушающейся постройки	землетрясения
ослабление по центру фундамента	проблемы с грунтом, оползни	нагрузки от рабочего оборудования, расположенного внутри здания

Каждая причина для своего устранения, кроме восстановления прочности фундамента, требует еще проведения целого спектра сопутствующих работ. Это может быть обезвоживание территории, монтаж дренажной системы, проведение исследований изменений, произошедших с грунтом и прочие мероприятия. Все это отражается на конечной смете.

Практическая реализация технологии

Работы начинают с предварительного осмотра ремонтируемого сооружения. Это позволяет определиться с объемами предстоящих работ, а также со связанными с ними расходами материалов и финансовых средств.

Осмотр может быть 2 видов:

• подземный, предназначенный для определения габаритов фундамента, эксплуатационных характеристик (например, прочности), используемых при его создании материалов, структуру и состояние грунта;
• наружный, который позволяет установить размеры строения, состояние его стен, наличие и характер трещин, рассчитать нагрузку на основание.

Схематическое изображение процесса цементации

Правильное проведение осмотра с последующим анализом полученных данных способствует определению причины возникновения деформаций. Обследование объекта также помогает составить точную смету.

Чтобы выяснить, остановилась ли усадка здания, устанавливают маяки поперек имеющихся трещин. Один при этом монтируют в максимально широком месте, а другой – вначале зазора. Если при прошествии месяца рейки не отпадут либо не деформируются, то значит, что усадка постройки закончилась. Маяки могут использоваться при проведении наблюдений за ходом процесса.

Укрепление основания и грунта под ним проводят 2 способами:

Цементационные работы различными методами проводятся по отличающимся друг от друга технологиям. Используемые смеси могут состоять из разных материалов.

Струйный метод

С помощью струйного метода улучшают несущие свойства грунта под существующим основанием либо на площадке под новостройку. Суть технологии состоит в том, что подается в скважину цементный раствор под давлением. Энергия струи вызывает разрушение почвенной структуры. В результате этого происходит его упрочнение, а также возрастает сопротивляемость разнонаправленным сдвигам и деформации. Рабочая смесь перемешивается при этом с грунтовой массой на месте. Итогом процесса является образование грунтоцементных свай сечением от 30 см до 2,5 м, которые рассматриваются в виде единого массива с грунтом.

Струйный метод

Отличия струйного метода от классического варианта цементирования заключается в следующем:

• можно проводить укрепление почти всех разновидностей грунта;
• диаметр рабочих отверстий составляет 30-250 см, а при традиционной технологии он не превышает 25-30 мм.

Рабочий процесс при струйном способе цементации проходит такие этапы:

• создание скважины требуемой по проекту глубины (прямой ход);
• подъем буровой части оборудования с одновременным ее вращением и подачей под большим давлением струи рабочего раствора;
• армирование грунтобетонной сваи.

Достоинством струйного способа является высокая скорость цементирования и предсказуемый качественный результат. Монтаж прутьев арматуры проводят, если это заложено в сметном документе.

Традиционный способ

Усиление грунтов основания фундаментов традиционным методом цементации заключается в том, что нагнетают ремонтный раствор непосредственно в опорную конструкцию и под нее.

Традиционный метод цементирования фундамента

Для проведения цементации применяются следующие растворы:

• цементный;
• цементно-песчаный;
• цементно-известковый.

Рабочие качества растворов улучшают путем внесения пластификаторов и других добавок.

Состав вносят специальным оборудованием, которое устанавливается исходя из особенностей собственной конструкции и условий проведения цементирования следующими способами:

• опусканием в отверстия (диаметром 2,5-3,5 см), проделанные для этого предварительно;
• забиванием в несвязные (рассыпчатые) грунты, не имеющие при этом включений крупных размеров.

Первый вариант установки инъекторов используют при расположении выше укрепляемого участка плотных слоев грунта, что делает невозможным применение второго способа.

При наличии подвалов оборудование устанавливают в предварительно пробуренные скважины.

Порядок действий при цементации такой:

• забивают инъекторы или опускают в пробуренные для них скважины до достижения проектной глубины, располагая их при этом шахматным порядком с шагом 0,3-0,6 м;
• насосом нагнетают под давлением нужное количество рабочего раствора;
• демонтируют оборудование;
• заделывают оставшиеся отверстия.

Затвердение ремонтной массы происходит через 2-4 суток. При этом одни инъекторы погружаются в фундамент, а другие – под его подошву на 0,5 м.

При традиционном методе раствор проникает в основание и под него, заполняя имеющиеся там пустоты и трещины. Таким образом, восстанавливается целостность фундамента, а также его прочность и несущая способность.

Технология струйной цементации показана в видеоролике далее.

Цементация грунтов и фундаментов – это один из способов их укрепления. Данный метод используется как самостоятельно, так и совместно с другими. При появлении трещин или деформаций стен постройки либо ее основания следует как можно быстрее приступать к укреплению конструкции, предварительно установив причину их образования. Промедление может привести к плачевным результатам, вплоть до разрушения здания. Среди 2 методов цементации следует подбирать подходящий вариант с практической точки зрения: по бюджету и возможности реализации.

Источник

Что такое цементация грунта? Технология выполнения укрепительных работ

Струйная цементация грунтов – это физико-химическое закрепление с целью создания окаменевшего основания. Проще говоря, данная технология позволяет создавать, укреплять или выравнивать фундаментные основания без рытья котлованов и откапывания существующих конструкций.

Струйная цементация (технология jet grouting) позволяет производить закладку фундаментного основания в условиях строительства вблизи других построек, когда рытье котлована невозможно. Так же, с помощью данной технологии, можно укрепить фундаменты существующих зданий, не нанося им никакого вреда. Работы могут производиться в различных условиях, при сесмически активных почвах, близком залегании природных вод и т.д.

1 Основные понятия

Струйная цементация грунтов (в переводе jet grouting) – наиболее старая технология, позволяющая произвести такое закрепление грунта.

Применять ее начали для укрепления рыхлых, крупнопесчаных, крупнообломочных почв. Дело в том, что рыть котлован на песке – вообще задача неблагодарная.

В условиях же крупнообломочных каменистых грунтов попытка нарушения целостности грунта (особенно это касается горных районов) вообще может привести к катастрофическим последствиям, типа оползней.

Применение метода струйной цементации для закрепления фундамента

Такое положение дел вряд ли бы порадовало застройщиков, поэтому пришлось изобретать метод, позволяющий произвести закрепление без нарушения целостности почвы.

Технология jet grouting заключается в том, что в почву вертикально вводятся специальные трубкоинъекторы (труба с отверстиями, диаметром 2-4 мм), через которую под большим давлением подается смесь воды и цемента (цементное молоко).

Вода под давлением производит гидроразрыв земельного основания, заполняя трещины цементной смесью.

Лишняя вода постепенно выдавливается на поверхность. Раствор же постепенно застывает и образует с почвой прочную неразмываемую смесь – грунтобетон.

Результат выполненных работ по закреплению грунта основания струйной технологией после откопки

Если закрепление грунта производится на небольшой глубине, инъектор забивают в землю. При работе на больших глубинах, его погружают в заранее пробуренную скважину.

1.1 Положительные и отрицательные стороны

Данный метод хорошо известен в кругу профессиональных застройщиков и архитекторов. Он имеет множество положительных особенностей. Что же касается его негативных сторон, то они больше связаны с невозможностью применения в бытовой сфере.

1.2 Плюсы струйной цементации

1. Данная технология позволяет осуществлять закрепление грунтов практически без нарушения их целостности и без динамического воздействия на них. Благодаря этому jet grouting может использоваться для укрепления горных районов, реконструкции старых зданий, проведения работ в условиях плотной городской застройки.
2. Оказывает на землю комбинированное воздействие. Во-первых, возникают новые и уплотняются старые межчастичные связи. Во-вторых, производится уплотнение основания под высоким давлением. В-третьих, в земле закладываются высокопрочные вертикальные сваи из грунтобетона на заданном расстоянии, а так же возникают хаотичные грунтобетонные горизонтальные прослойки.
3. Закрепление основания таким способом позволяет достигать его высокой прочности.
4. Данная технология позволяет практически полностью предотвратить проседание грунта.
5. Дает возможность исправлять крены высотных зданий.
6. Работы могут производиться на любых почвах как выше, так и ниже грунтовых вод.
7. Цементация позволяет производить работы без проведения каких-либо отходов. Следовательно она может применяться для создания или укрепления саркофагов высокотоксичных или радиационных отходов без их выхода на поверхность, а так же с минимальным контактированием рабочих.

к меню ↑

1.3 Минусы цементации

Ранее к минусам jet grouting относили отсутствие возможности выполнения работ на грунтах высокой плотности. Однако новые технологии, применяющие микро гидроразрывы, позволяют производить закрепление абсолютно любых грунтов.

Цементация грунта производится только специальной техникой

Поэтому к недостаткам можно отнести лишь то, что данный метод не может быть использован в бытовых условиях, по крайней мере, самостоятельно. Цементация требует специального оборудования, навыков, затрат финансов и времени, а так же предварительной сейсморазведки. От особенностей грунта зависит давление и состав подаваемой жидкости.

2 Порядок выполнения работ

Технология струйной цементации грунтов, как уже говорилось ранее, позволяет производить закрепление любых грунтов в любых условиях.

Диаметр грунтобетонных свай, в зависимости от особенностей грунта и нужд застройщика, может находиться в пределах от 60 см до 2 метров.

Остановимся подробнее на порядке выполнения работ:

1. На первом этапе нужно произвести погрузку инъектора в грунт. Если того позволяет структура грунта и глубина цементации, инъектор вбивают без бурения скважины. Если же нет, производится бурение скважины диаметром 112 мм глубиной, соответствующей проектной отметке.
2. При подъеме инъектора вверх, через отверстия в конусной насадке под давлением до 600 атмосфер подается цементная суспензия. Пропорции смешивания цемента и воды находятся в пределах от 1:0,4 до 1:10 в зависимости от степени водопоглощения грунта.
3. Цементное молоко, выходя под большим давлением из форсунок (отверстий) в инъекторе, диаметром 2-4 мм, не только заполнчет естественные поры грунта, но и производит небольшие гидроразрывы, что позволяет закрепить большее пространство и не допустить в дальнейшем просадки здания.
4. Сразу после заливки цементно-бетонных свай, при необходимости, производится их армирование. В зависимости от назначения, производится задавливание в смесь металлических или железобетонных столбов.

На прочность грунтобетонного основания, созданного по технологии jet grouting, влияет тип грунта и количество израсходованного цемента.

Схема выполнения работ по цементации грунта

Максимальная прочность достигается при работе в песчаных и гравилистых грунтах, минимальная – в глинистых.

2.1 Область применения

Область применения технологии струйной цементации очень широка: от городского строительства домов до предотвращения оползней и заполнения шахтных выработок.

• ограждение котлованов пересекающимися грунтобетонными сваями, выполняющими роль как вертикальной, так и противофильтрационной завесы;
• усиление любых типов фундаментов: ленточных, свайных, из железобетонных монолитных плит для повышения деформационных характеристик грунтовых оснований;
• установка буровых комбинированных свай, методом вбивания металлических или железобетонных элементов в грунтово-цементную смесь;
• создание разъединительных стенок, противостоящих разрушению существующих зданий при строительстве новых;
• заполнение горных, шахтных выработок и карстовых пустот;
• проведение противооползневых мероприятий;
• цементация используется для закрепления слабых грунтов при проведении дорожно-транспортного строительства, сооружения тоннелей и мостов;

Буровая установка для цементации грунта

2.2 Технологическое оборудование

Как уже упоминалось ранее, для проведения струйной цементации оснований нужно серьезное профессиональное оборудование.

1. Буровые установки. Они могут быть крупногабаритными (для выполнения бурения на глубину до 50 метров) и мелкогабаритные (позволяют выполнять работы на глубине от 2 метров в условиях тесной застройки и небольшого рабочего пространства).
2. Высоконапорные насосные установки, позволяющие подавать цементную суспензию под давлением от 450 до 600 атмосфер. Такое оборудование подает за одну минуту в скважину от 150 до 420 литров суспензии.
3. Миксерные установки для приготовления водно-цементной суспензии.

к меню ↑

2.3 Технология струйной цементации грунтов (видео)

Источник