Усиление фундамента это определение

Усиление фундамента

Усиление фундамента может понадобится, когда при небольшой перестройки дома вдруг появляются трещины стен, заклинивает окна и двери, и даже на глаз видно, что дом слегка покосился… тяжелый диагноз ясен – фундамент требует усиления. Причины могут крыться не обязательно в произведенных надстройках и перестройках дома. И встречаются ситуации, когда по весне необходимо усиливать и реконструировать фундамент дому, строительство и заселение в который было завершено предыдущей осенью.

Причины деформации и разрушения фундамента

Просадка сооружения из-за вымывания грунтов под фундаментом в результате суффозии, возникшей из-за просчетов при устройстве дренажной системы, или изменения поведения подземных вод. Подвижки грунта могут быть вызваны в том числе и техногенным фактором – возможно, недалеко велось крупное строительство. Некоторые грунты, в частности глинистые, склонны к разрушению и морозному выветриванию в водонасыщенном состоянии, при этом они каждый цикл теряют часть своей несущей способности.

Подвижки грунтов могут происходить так же и в результате действия сил морозного пучения. Если замерзшие глины имеют возможность подсоса воды из нижних горизонтов, а дренаж фундамента не был организован или пришел в негодность, то эти глины могут дать пучину на десятки сантиметров.

Давление при этом немалое – до 200 Мпа (более 3 тн/см2), а для того, чтобы вытолкнуть постройку из земли, часто достаточно и меньшего усилия. После весеннего таяния фундамент подвергается неравномерной просадке, на стенах дома видны глубокие трещины.

Поэтому так важно верно подобрать тип фундамента для конкретных грунтовых условий участка, и спроектировать основание с учетом всех нагрузок – и от здания, и от грунта. Все ошибки ведут рано или поздно к тому, что фундамент потеряет часть своей несущей способности.

Возможна и описанная выше ситуация, когда хозяева делают перепланировки, пристройки и надстраивают этажи или мезонины, не прибегнув к помощи специалистов. Запас расчетной прочности у фундамента может оказаться недостаточным, если при проектировании не был сделан расчет на перспективу перестройки дома. Скорее всего, так и будет, ведь бюджет стройки всегда в разной степени, но ограничен, а фундамент – самая затратная часть дома, от 25% до 50% при сложных грунтах.

К сожалению, нередкий случай экономии – если использованы материалы ненадлежащего качества или не соответствующие по техническим характеристикам.

Естественная причина – дом старый, эксплуатировался многие десятки лет без осмотра и ремонта фундамента, и просадки вызваны износом и обветшанием. Разрушение железобетонного фундамента часто происходит из-за отсутствия гидроизоляции бетона или ее разрушения. Подземные воды могут менять не только высоту, но и состав, и агрессивность к бетону.

Технологии усиления фундаментов

Существует много технологий усиления и реконструкции фундаментов. Выбрать метод можно после того, как будет получена полная картина повреждения основания и выяснены ее причины.

Не каждый метод можно осуществить своими силами, в некоторых случаях нужна спецтехника и помощь профессионалов.

Перечислим основные технологии усиления фундамента:

• Торкретирование и набрызг- бетон
• Устройство железобетонной рубашки
• Подведение дополнительного фундамента для разгрузки существующего, в том числе свай
• Устройство железобетонных обойм фундаментов для укрепления их конструкции и снижения давления на грунты основания за счет увеличения площади подошвы
• Создание железобетонных отливов
• Различные технологии усиления грунтов оснований – цементация составом с гидравлическим вяжущим, как окружающего грунта, так и зоны взаимодействия
• Устройство грунтоцементных и буроинъекционных свай

Классические способы усиления фундамента

Предварительно выясняется состояние всех несущих конструкций дома – стен, перекрытий, проверяется наличие трещин и их раскрытие. Обследуют грунты основания – структуру и состояние, определяют настоящий уровень грунтовых вод и все, что возможно, об их поведении – напоре, направлении, скорости фильтрации. Необходимы данные о конструкции фундамента и глубине его заложения. Если этих данных нет, иногда проводят изыскания – шурфовку или обкапывания, но эти мероприятия с учетом уже имеющихся ослаблений не всегда возможны. Решение о необходимости демонтажа и полной замены старого фундамента принимается только при полной картине и выяснения причин его разрушения.

В основном классические способы укрепления фундаментов заключаются в увеличении площади подошвы, и тем самым уменьшении удельной нагрузки на подстилающий слой грунта основания.

Один из методов – фундамент окапывают и монтируют с одной или двух сторон железобетонные обоймы. Работать можно только одним способом – захватками, не превышающими 0,5м -1 м, в зависимости от конструкции и состояния фундамента. Возможно, потребуется сделать временное разгрузочное крепление балками и стойками. Прежде чем приступать к следующей захватке, все работы на реконструируемой должны быть закончены, обратная засыпка сделана и грунт тщательно уплотнен. Ослаблять несущую способность основания дома земляными работами является опасной ошибкой, это может привести к обрушению.

Если стены дома сложены из камня, блоков или кирпича – нужна особая осторожность. Дальнейшие просадки ослабленной конструкции могут привести к разрушениям стен. Земляные работы при реконструкциях кирпичных домов зачастую невозможны, окапывать основание опасно. Усиление делают устройством двухсторонних монолитных бетонных поясов. Фундаменты МЗЛФ (мелкозаглубленные ленты и ростверки) часто подвергаются действию выталкивающих сил от подвижек грунтов основания.

Причины подвижек могут быть разными — морозное пучение, вымывание грунтов, техногенные факторы. Ленточный фундамент испытывает неравномерные нагрузки, получает трещины, здание получает наклон, видимый даже на глаз.

Способ усиления, основанный на увеличении площади подошвы:

1. Стену дома, получившую наклон, «разбивают» на захватки длиной до одного метра
2. Делают шурфовку с двух сторон, для того, чтоб заложить песчаные подушки

Действующий фундамент аккуратно просверливают и устанавливают стяжки из арматуры с цементированием. Вокруг фундамента устанавливают опалубку и бетонируют. После набора прочности бетона усиления не менее 70% , что происходит при создании бетону условий для нормального твердения за семь суток, выполняют крепеж всех усиливающий элементов арматурой. Гидроизоляция выполненной бетонной конструкции необходима.

Перечисленные методы усиления возможно проводить своими силами.

Методы усиления фундаментов со спец техникой

Перечислим методы усиления фундаментов, требующие применения спецтехники и оборудования, а также специалистов по реконструкции применяют при значительных повреждениях и угрозе полной потери несущей способности:

1. Устройство внеконтурного опорного или свайного фундамента. Старый фундамент при этом остается внутри контура, а нагрузку от дома на новые сваи или опоры передают через разгрузочные упорные балки, проводя из сквозь стены, ленту или ростверк старого фундамента.
2. Реконструкция подвального помещения устройством набивных свай в наращиваемой оболочке. Погружают в грунт стальные трубы методами ударно-канатного бурения или вдавливают домкратами. Оболочки свай, постепенно наращивая, погружают до нужной глубины, затем в полости нагнетают бетонную смесь.
3. Устраивают вокруг дома, а иногда и внутри старого фундамента буронабивные сваи. В пробуренные скважины глубиной два метра и более устанавливают арматурные каркасы и нагнетают бетон. Усиливаемый фундамент крепится к сваям сквозными анкерными болтами.

Каждый случай разрушения фундамента индивидуален, и меры по восстановлению тоже. В ряде случаев хозяева справляются собственными силами. В несложных случаях нужна только правильная последовательность работ, и отсутствие спешки. Недопустимо окапывать весь контур фундамента, работать следует только небольшими захватками, чтобы усиление не создало еще больших проблем для дома.

Источник

Усиление и ремонт фундаментов и оснований

Причины, вызывающие необходимость усиления оснований и фундаментов

Нарушения нормальной работы оснований и фундаментов встречаются довольно часто, и хотя обычно не происходит полного разрушения зданий и сооружений, но наблюдаются разного рода деформации, перекосы, трещины, которые без устранения причин их появления и невыполнения в срок ремонтных работ могут привести к самым серьезным последствиям, вплоть до аварий.

Основными причинами деформации фундаментов и оснований, вызывающими необходимость их усиления и реконструкции, являются:

увеличение нагрузок на фундаменты — вызывается необходимостью установки нового оборудования (как правило, более мощного и с большим весом), надстройкой существующих жилых зданий и их сооружений при реконструкции, капитальном ремонте и т. д. Зачастую бывает сложно отобрать монолиты из-под фундамента или испытать грунт на месте. Следует иметь в виду, что, по опытным данным, расчетное сопротивление грунтов, уплотненных действием нагрузки от существующего здания, можно увеличить до 40% при удовлетворительном состоянии самого здания. При этом осадки не должны превосходить 30…40% предельных значений;

недостаточная прочность материала фундаментов — может быть обусловлена неудовлетворительным качеством строительно-монтажных работ (дефекты бетонирования, замораживание), действием агрессивных грунтовых вод, особенно при наличии блуждающих токов;

ухудшение условий устойчивости оснований и увеличение их деформативности вследствие изменения уровня грунтовых вод, замачивания основания атмосферными и производственными водами, пучение грунтов при промерзании и т. д.;

развитие недопустимых деформаций вследствие строительства или реконструкции новых жилых зданий или сооружений рядом с существующими, ошибок проектировщиков, некачественной оценки инженерно-геологических условий строительной площадки и др.

Расчет и проектирование фундаментов в настоящее время происходит на достаточно высоком научно-техническом уровне, и ошибки практически исключены. Однако недостатки при разработке чертежей все же имеются, что нередко происходит из-за нечеткого выполненных инженерно-геологических изысканий, неполного учета эксплуатационных факторов, недостаточной оценки влияния расположенных вблизи зданий и подземных коммуникаций и несоблюдения правил проектирования в особых условиях строительства. Иногда инженерно-геологические изыскания для проектирования фундаментов проводятся значительно раньше начала строительства, а к моменту разворота работ условия на площадке по каким-либо причинам изменяются. В некоторых случаях при инженерно-геологических изысканиях на строительной площадке выполняется недостаточное число геологических выработок, что при наличии разнородности грунтов приводит к неточности исходных предпосылок. Все еще имеются случаи неточности при определении физико-механических и прочностных характеристик грунтов и при принятии расчетных схем фундаментов.

При строительстве новых зданий рядом с существующими фундаментами, что особенно характерно для больших городов, повышаются нагрузки на их основания. Если фундаменты были рассчитаны лишь на нагрузку на опирающегося на них сооружения. То дополнительная нагрузка может вызвать осадку фундаментов, превышающих допустимые. В таких случаях необходимо осуществлять мероприятия по повышению несущей способности фундаментов или укреплению грунтов, на которые они опираются.

Необходимость усиления фундаментов и оснований может возникнуть также вследствие передачи дополнительной нагрузки при реконструкции здания или оборудования, механического воздействия на фундаменты, нарушения правил эксплуатации оборудования и коммуникаций. При расположении здания или сооружения на склоне в случае проявления оползневых подвижек фундаменты могут испытывать воздействие сползающего грунта. В таком случае требуется не только усилить фундамент, но и принять меры к укреплению самого склона.

В зависимости от указанных и ряда других причин необходимо выполнить соответствующий объем работ по усилению оснований и фундаментов, осуществляемых различными способами. Выбор которых диктуется конкретными условиями: состоянием основания, характером повреждения фундамента и его элементов, имеющимися материально-техническими ресурсами и т. д.

Этапы обследования оснований и фундаментов

сбор сведений по истории строительства и эксплуатации жилого здания, изучение технической документации. Это позволяет составить представление об условиях строительства, эксплуатации жилого здания, нагрузках, определить дальнейший объем исследований;

обследование окружающей местности, надземной конструкции жилого здания, системы отвода поверхностных вод, состояние соседних зданий и сооружений. Сначала производится внешний осмотр, затем выполняют необходимые замеры, отбирают образцы для анализа прочности конструкции;

обследование фундаментов — изучение плана фундаментов, формы и глубины заложения, ранее выполненные подводки и усиления. Устанавливают вид, качество и прочность кладки фундаментов, наличие пустот, трещин. При наличии трещин производится наблюдение с помощью маяков или другими способами.

Механическое определение прочности материала фундаментов и кладку стен подвала (технического подполья) производят путем простукивания зубилом, ломом или шлямбуром. При этом выявляется однородность, плотность, массивность кладки, ориентировочная прочность камня, кирпича или бетона. Более предпочтительным являются неразрушающие методы определения прочностных характеристик тел фундаментов. Наибольшее распространение получил акустический метод, основой которого является время прохождения акустического сигнала между датчиком и приемником в испытуемом материале. Применение этого метода позволяет определить марку бетона, обнаружить скрытые дефекты (трещины, раковины и т. д.) в материалах, определить качество заполнения бетонной массой каналов в строительных конструкциях.

обследование оснований фундаментов, позволяющее детально изучить грунтовые напластования, состояние грунтов. Работу производят из шурфов, глубина которых не должна превышать глубину заложения фундаментов более чем на 0,5 м. Отбирают монолиты для лабораторных исследований, в случае необходимости производят опытные работы в условиях залегания грунтов.

По результатам обследования составляется заключение, на основе которого разрабатывается проект усиления фундаментов и их основания.

Защита оснований и фундаментов от поверхностных и грунтовых вод

При решении вопросов защиты оснований от воздействия влаги осуществляют мероприятия, которые условно можно разбить на три группы, каждая из которых проводится с определенной целью.

Первая группа имеет целью полностью прекратить доступ воды на территорию строительной площадки или на застроенную территорию. В этом случае устраивают нагорные канавы и кюветы, водо-перехватывающие и отводящие лотки, дренажные траншеи или засыпки с отводящими дренажными трубами, противофильтрационные завесы и т. д. Сюда же относятся мероприятия по отводу поверхностных вод, осуществляемому путем вертикальной планировки и устройства ливневой канализации.

Вторая группа водозащитных мероприятий предназначается для отвода поступающей на территорию воды от построенных на ней сооружений. В этом случае устраивают окольцовывающие (кольцевые) дренажи в виде трещин с уложенными в них дренами, заполненных дренажным материалом, дренажные завесы с самоотчетным отводом воды или с приоткачных скважин, локальные противофильтрационные завесы и т. п.

Третья группа мероприятий осуществляется для понижения уровня подземных вод (УПВ) под зданием или сооружением. Это достигается откачкой воды из системы трубчатых колодцев, скважин, расположенных вокруг котлована или вдоль траншеи, обеспечивающей снижение УПВ ниже дна выемки или подошвы фундаментов.

Грунтовый водоотлив может быть применен в разнообразных гидрогеологических условиях, кроме того, он обладает рядом преимуществ перед открытым водоотливом: отпадает необходимость устраивать пологие откосы или шпунтовые ограждения, создаются благоприятные условия для механизации работ, обеспечивается надежность водоотлива.

Водо-понизительные работы при грунтовом водоотливе могут осуществляться различными способами, в том числе с использованием легких и эжекторных иглофильтровых установок (рис.1), водо-понизительных скважин. При осушении глинистых грунтов, когда вышеперечисленные способы водопонижения недостаточно эффективны, применяют специальные способы водопонижения — вакуумирования и электроосушение (электроосмос).

Способ водопонижения и тип применяемого оборудования выбирают в зависимости от глубины водопонижения, инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки, конструкции сооружения и технико-экономических показателей.

Укрепление и усиление оснований

Механический способ усиления оснований подразделяется на глубинный и поверхностный.

Глубинное уплотнение оснований фундаментов существующих зданий в основном выполняется путем устройства наклонных скважин, заполняемых песком.

Глубинное уплотнение песчаных грунтов в состоянии водонасыщения производится специальными глубинными вибраторами двумя способами: опусканием вибратора (вибробулавы) в песок или погружением стержня совместно с расположенным в его верхней части вибратором. Виброуплотнение позволяет уплотнять водонасыщенные пески на глубину 1…10 м, реже на глубину 20 м. При уплотнении песков толщиной до 20 м применяется вибропогружатель, который крепится к трубчатому стержню, снабженному приваренными поперечными планками.

Уплотнение пылеватых песков и просадочных лессовых грунтов производится с помощью камуфлетных взрывов. Пылеватые пески уплотняются путем погружения в грунт зарядов на расчетную глубину с последующим устройством камуфлета. После взрыва происходит оседание поверхности песка, что свидетельствует о его уплотнении. Для уплотнения лессовых грунтов производится их замачивание через фильтрующие или совмещенные скважины, в которые помещают заряды в трубках. Взрывы производят один за другим с разрывом в несколько секунд. В результате уплотненный лессовый грунт теряет свои просадочные свойства и может быть использован для передачи значительных нагрузок. Верхняя часть этого грунта уплотняется тяжелыми трамбовками.

Устройство песчаных и грунтовых свай применяется для уплотнения водонасыщенных песков, содержащих органические примеси, и лессовых просадочных грунтов на значительную глубину. Работы по устройству песчаных свай начинаются с погружения в грунт вибратором или молотом пустотелой металлической трубы с самораскрывающимся наконечником (в лессовых грунтах, способных держать вертикальную стенку, забивают инвентарный сердечник). Это приводит к уплотнению грунта вокруг скважин. По мере заполнения скважины песком труба извлекается с выключенным вибратором, благодаря чему происходит уплотнение грунта. Песчаные (грунтовые) сваи размещают в шахматном порядке (рисунок 2). С помощью специального расчета определяется площадь уплотняемого основания, количество песчаных свай, расстояние между ними, объем песка и т. д. Применение песчаных свай вместо забивных железобетонных позволяет снизить стоимость устройства фундаментов в 2…2,5 раза, при этом экономится значительное количество металла и цемента.

Уплотнение грунта статической нагрузкой рекомендуется для слабых глинистых водонасыщенных грунтов и торфов. В качестве статической нагрузки используется земляная насыпь, а для ускорения процесса уплотнения устраиваются вертикальные дрена (рис. 3). Песчаные дрены выполняют диаметром 30…50 см на расстоянии 2…4 м друг от друга. Вместо песчаных дрен могут устраиваться дрены пористого специального картона или пластмассовой ленты в бумажном кожухе. Насыпь отсыпается слоями, давление по ее подошве должно быть несколько выше, чем давление от сооружения.

Уплотнение грунта водопонижением основано на снижении уровня подземных вод, это приводит к повышению напряжения на скелет грунта и вызывает его уплотнение. Таким образом уплотняются слабые глинистые грунты (способные отдавать из пор воду), заторфованные супеси, леточные глины, илы и др. Отжатие воды производится чаще всего с помощью иглофильтровых установок. Однако некоторые слабо фильтрующие глинистые грунты отдают воду с большим трудом, поэтому для усиления оттока воды применяют электроосмос. Откачивая воду, собирающуюся у катода, производят обезвоживание грунта и его уплотнение. Одновременно происходит упрочнение грунта в сравнительно короткое время и в пределах необходимой площади.

Поверхностное усиление применено только для уплотнения маловлажных и влажных грунтов с коэффициентом водонасыщения менее 0,7. Оно выполняется с помощью катков, виброплит, трамбовок и так далее и в основном используется при новом строительстве или перекладке фундаментов.

Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками сопровождается динамическим воздействием на грунт и может вызвать сотрясение близко расположенных жилых зданий или сооружений. В связи с этим при уплотнении трамбовками весом до 50кН расстояние до зданий, находящихся в удовлетворительном состоянии, должно быть не менее 10 м. При наличии близко расположенных зданий, имеющих трещины в стенах или вообще находящихся в ветхом состоянии, это расстояние увеличивается до 15 м. Если инженерные сети выполняются из асбестоцементных, керамических труб, то расстояние до зданий принимается более 15 м.

До начала работ по уплотнению грунтов тяжелыми трамбовками проводят опытные работы на участке котлована: уточняется величина недобора грунта, отказа при трамбовании (осадка от одного удара), количество ударов, глубина уплотняемой зоны и т. д. Полученные данные используют при составлении проекта работ по уплотнению грунтов тяжелыми трамбовками.

Рыхлые песчаные грунты на глубину 0,5…1,5 м уплотняются различными вибрационными машинами: виброплитами, пневматическими трамбовками, виброкатками, молотами двойного действия и др. Уплотнение грунтов может быть достигнуто многократной проходкой катков.

Термозакрепление (обжиг) применяется в основном при закреплении просадочных грунтов. Топливо сжигает в герметически закрытых скважинах, пробуренных вертикально, наклонно или горизонтально в толще закрепляемого грунта. Новым в термическом закреплении является применение так называемого электротермического способа обжига грунта, основанного на использовании нихромных электронагревателей. Благодаря изменению мощности теплоисточника по высоте скважины в результате применения погружных элементов можно регулировать форму и размеры образующихся при обжиге термогрунтовых тел с учетом неоднородности напластования грунтов.

К физико-химическим способам закрепления грунтов относятся цементация и использование грунтоцементных материалов. Цементация грунта заключается в нагнетании в грунт через инъекторы цементного или цементно-песчаного раствора, который обеспечивает в закрепляемом основании создание отдельных столбов или массивов из сцементированного грунта. Цементацию обычно применяют для закрепления песчаных и крупнообломочных грунтов, а также трещиноватых скальных пород.

К химическим способам закрепления грунтов относятся силикатизация, электросиликатизация, газовая силикатизация, аммонизация, смолизация и др. на практике наиболее часто применяется силикатизация.

Основным материалом для силикатизации является жидкое стекло — коллоидный раствор силиката натрия. В зависимости от вида, состава и состояния закрепляемых грунтов применяется одно- и двух растворная силикатизация.

Однорастворная силикатизация основана на введении (инъецировании) в грунт гелеобразующего раствора, состоящего из двух или трех компонентов. Однорастворный способ используется для закрепления лессовых просадочных и песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации 0,5…5 м/сут. Двухрастворный способ силикатизации применяется для закрепления песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации до 0,5 м/сутки и состоит в поочередном нагнетании в грунт двух растворов: силиката натрия и хлористого кальция.

Аммонизация заключается в нагнетании в грунт под небольшим давлением газообразного аммиака. Способ применяют для придания лессовым грунтам свойства непросадочности.

Смолизация представляет собой закрепление грунтов путем инъецирования в них водных растворов синтетических смол.

Ремонт и усиление фундаментов

Наиболее часто приходится увеличивать площадь подошвы фундаментов, подводить конструктивные элементы под существующие фундаменты, повышать их жесткость, передавать часть нагрузки на дополнительные фундаменты или полностью заменять фундаменты, когда необходимо предотвратить развитие аварийных деформаций зданий и сооружений.

После доставки комплектов усиления производится монтаж плит-обойм с последующей стяжкой их анкерными болтами до обеспечения в них проектного натяжения.

Вертикальные стыки между плитами-обоймами после сварки выпусков рабочей арматуры между ними замоноличиваются бетоном.

Усиление существующего фундамента выполняется путем устройства рубашек и набетонок (наращиванием). В обоих случаях старая конструкция соединяется с новой конструкцией. Качество этого соединения обеспечивает надежность последующей работы фундамента под нагрузкой.

Рубашка при усилении фундамента представляет собой сплошное обетонирование фундамента со всех сторон, за исключением нижней части, осуществляемое с дополнительным армированием и позволяющее увеличить размеры фундамента. Перед устройством рубашки выполняется бетонная подготовка под нее. Набетонка устраивается при одностороннем усилении фундамента.

Прочность сцепления нового бетона со старым зависит от тщательности проведения мероприятий по подготовке конструкции к усилению.

Усиление ленточного фундамента выносными буронабивными сваями выполняется в такой последовательности.

Сначала согласно проекту производится устройство скважин и буронабивных свай вдоль существующего ленточного фундамента, а затем эти сваи соединяются между собой с помощью ростверка. Одновременно выполняются ремонтно-восстановительные работы существующего фундамента с устройством в нем штраб и сквозных отверстий под балки.

После установок балок в этих отверстиях между ростверками и балками устанавливаются домкраты и подставки и с их помощью производится передача нагрузки от существующего фундамента на свайный фундамент, а затем осуществляется замоноличивание балок с ростверками и бетонирование участков, занятых домкратами, после удаления последних.

Таким же методом производится усиление столбчатых фундаментов неглубокого заложения.

Весьма эффективным для усиления фундаментов является применение корневидных свай, называемых также буро-инъекционными, что позволяет производить работы без разработки котлованов, обнажения фундаментов и нарушения структуры грунта в основании.

Сущность способа усиления корневидными сваями заключается в устройстве под зданием своего рода подпорок — жестких корней в грунте, которое переносят большую часть нагрузки на более плотные слои грунта.

При усилении корневидными сваями может предусматриваться создание единой конструкции и безростверковом варианте. Корневидные сваи могут быть вертикальными или наклонными. Скважины для корневидных свай бурят с помощью установок вращательного бурения, которые позволяют пробуривать скважины через расположенные выше стены и фундаменты. Диаметр буров 80…250 мм. При бурении для обеспечения устойчивости стенок скважин используются обсадные трубы, воды, глинистая суспензия или сжатый воздух.

По сравнению с другими типами корневидные сваи обладают повышенным сопротивлением трению вдоль боковой поверхности, что обеспечивается путем частичной цементации грунта, находящегося в контакте со сваей. Благодаря прохождению сквозь существующие конструкции корневидные сваи оказываются связанными с сооружением, поэтому не требуется их дополнительное соединение с существующими фундаментами.

После бурения в скважину устанавливают арматурные каркасы, состоящие из отдельных секций, стыкуемых с помощью сварки. Длина секций обычно не превышает 3 м и лимитируется высотой помещения, в котором производится работы. Фиксаторы, устанавливаемые в каркасе, предупреждают отклонение от оси скважины. После установки или одновременно с ней скважину инъекционную трубу диаметром 25…30 мм, через которую нагнетают цементно-песчаный раствор, обжимающий стенки скважины и образующий небольшие местные выступы. Усиление оснований и фундаментов буро-инъекционными сваями применяются очень часто для сохранения архитектурно-исторических памятников.

В зарубежной практике ремонта и усиления фундаментов корневидные сваи применяются также при необходимости устройства глубоких выемок в непосредственной близости от существующих зданий. Сооружаемая «решетчатая» подпорная стенка удерживает от обрушения откос вместе с фундаментом. В отдельных случаях корневидные сваи органически связаны с существующим зданием как единое целое.

При усилении или ремонте (реконструкции) фундаментов, проводимых в непосредственной близости от фундаментов существующих зданий и сооружений на стесненной площадки и в сложных грунтовых условиях, целесообразно применять способ «стена в грунте».

При устройстве глубоких выемок и подвалов в непосредственной близости от фундамента усиление производится глубокими стенами или прямоугольными столбами, возводимыми между выемкой и фундаментом. Для обеспечения устойчивости фундамента производится расчет защемления стены в грунте с учетом нагрузок от фундамента и грунта, находящегося за стеной. Если расчетное защемление выполнить затруднительно, то повышение устойчивости стен достигается устройством анкерных креплений, располагаемых между фундаментами.

Несущая способность столбчатых фундаментов можно увеличить возведением у фундамента глубоких стен или столбов прямоугольного сечения, опираемых на прочное основание. Стены или столбы могут иметь в плане двух- и четырехстороннее расположение. В некоторых случаях рационально устройство стен в виде замкнутого короба. Возведенные стены или столбы объединяются с усиливаемым фундаментом железобетонной обоймой.

Для одновременного увеличения устойчивости основания и усиления фундамента могут быть устроены параллельные стены в виде глубоких лент, располагаемых с обеих сторон фундаментов. С целью повышения жесткости стены могут соединяться стенами-перемычками, устраиваемыми на меньшую глубину, чем основные параллельные стены. При таком решении устойчивость основания увеличивается, так как оно заключено в жесткую обойму.

В сложных условиях строительства и реконструкции при усилении могут применяться комбинации способа «стена в грунте» с устройством набивных и корневидных свай, часто с различными методами химического закрепления (усиления) грунта.

При производстве ремонтов фундаментов иногда возникает необходимость их замены, так как другие методы усиления или не обеспечивают требуемой несущей способности фундаментов, или же их выполнение по каким-либо причинам затруднено. К таким случаям относятся:

значительное увеличение нагрузок на фундаменты (предстоящая надстройка здания, недопустимая и угрожающая устойчивости здания осадка фундаментов вследствие уменьшения несущей способности основания из-за резкого повышения или понижения уровня грунтовых вод);

прокладка ниже подошвы заложения фундаментов существующего здания в непосредственной близости от него подземных коммуникаций типа коллектора и т. д.

Весь процесс замены фундаментов разделяется на два этапа.

Первый (подготовительный) этап включает осуществление мероприятий, обеспечивающих устойчивость здания в процессе выполнения работ второго этапа.

Второй этап производства работ по замене фундаментов включает устройство котлованов и траншей, разработку старого и устройство нового фундамента, а также ряд сопутствующих работ, выполняемых в большинстве случаев в стесненных условиях. Перекладка производится обычно отдельными участками длиной 1,5…2 м. Перекладку очередного участка выполняют не ранее чем через 7 суток после окончания работ на предыдущих смежных участках. В первую очередь выполняют работы по перекладке наиболее слабых участков фундаментов. Технологический процесс перекладки состоит из заводки разгрузочных балок, вскрытия и разработки отдельных мест фундамента и устройством новой кладки.

Для укладки разгрузочных балок в кирпичной стене отбойными молотками пробивают горизонтальные борозды высотой и глубиной соответственно сечению заводимой балки плюс 2…3 см с зачисткой поверхности. Борозды располагают под тычковым рядом кладки 2…3 ряда кирпича выше обреза фундамента.

Пробивку борозд с другой стороны стены производят только после заделки разгрузочной балки в первой борозде. Балки укладывают на цементный раствор и закрепляют их деревянными или стальными клиньями, стягивают болтовыми соединениями, пропущенными через отверстия, высверленные в кладке и стенке балки, пространство между кладкой и вертикальной стенкой разгрузочной балки заполняют цементным раствором состава 1:3 или бетоном на мелком щебне или гравии. Зазор между верхом балки и плоскостью борозды плотно заклинивают полусухим цементным раствором.

В местах, где предусмотрена перекладка фундамента, производят отрывку шурфов с одновременным надежным креплением их стенок. Буровой фундамент разбирают с помощью отбойных молотков, а при слабой расслоившейся кладке — вручную. После выкладывания нового фундамента до подошвы стены по выровненной поверхности раствора прокладывают гидроизоляционный слой, который сопрягается с гидроизоляцией соседних участков фундамента. Затем пространство между верхом вновь выложенного участка фундамента и кладкой стены заделывают кирпичом и плотной заклинкой горизонтального шва полусухим цементным раствором, после чего производят обратную засыпку шурфа с последующим послойным трамбованием грунта.

Поскольку фундаменты зданий и сооружений испытывают значительные статистические, а иногда и динамические нагрузки, недостаточное уплотнение грунта обратных засыпок приводит к просадкам, вызывающим впоследствии разрушения строительных конструкций. Для выполнения работ по обратным засыпкам применяют бульдозеры, фронтальные и грейферные погрузчики, одноковшовые экскаваторы с оборудованием погрузчика и грейфера, для разравнивания грунта — бульдозеры и малогабаритные бульдозеры-планировщики.

Для уплотнения грунта в стесненных условиях используют пневматические и электрические трамбовки, самопередвигающиеся вибрационные плиты, а также отбойные молотки со специальными насадками.

В связи с недостаточным выпуском средств механизации для уплотнения грунта в стесненных условиях на некоторые строительные площадки для обратной засыпки применяют песок с последующим уплотнением его путем замачивания.

Послойное уплотнение грунта в наименее доступных метах (нижняя часть пазух котлованов и траншей) выполняется вручную с помощью простейших деревянных или ручных электрических трамбовок. Применение ручных машин в 4…5 раз увеличивает производительность труда при уплотнении грунта обратной засыпки по сравнению с выполнением работ вручную, но тем не менее трудоемкость таких работ остается высокой, а толщина уплотняемого слоя не превышает 40…60 см при степени уплотнения 0,85…0,95.

Уплотнение грунтов в зимних условиях возможно, если отсыпка ведется непереувлажненными талыми грунтами с минимальными перерывами в работе и такой интенсивности, чтобы уложенный грунт не замерзал до его уплотнения. Несвязные грунты укладывают и уплотняют так же, как и в летнее время.

Методы подводки новых фундаментов

передача нагрузки от здания на временные опоры. При больших нагрузках в качестве поддерживающих конструкций применяют горизонтальные балки чаще всего из металлического проката. Нагрузку на балки передают с помощью домкратов и реже — клиньев. Особо обращается внимание на устройство надежных опор под выносные балки. Для тяжелых сооружений вместо опор из брусьев могут применяться опоры из бетона, а также сваи;

пересадка фундамента на сваи. Для этого через существующий фундамент бурят наклонные скважины диаметром 10…20 см с последующим заполнением бетонной смесью и с трамбованием. Можно также вдавливать сваи отдельными звеньями, используя существующий фундамент в качестве упора для домкрата;

подводка под ленточные фундаменты столбов шириной 1…2 м производится в определенной последовательности, с тем чтобы обеспечить минимальное ослабление фундаментов в период производства работ. В подведенных столбах под подошвой существующего фундамента оставляются ниши для установки гидравлического домкрата. Домкратом обжигается грунт под подошвой нового фундамента и сам фундамент для уменьшения возможных деформаций, после чего полости (ниши для домкрата) заполняются бетоном.

В последние годы получил распространение способ усиления существующих фундаментов с использованием буро-инъекционных свай. Они представляют собой разновидность набивных свай и отличаются от них большим относительным заглублением (l/d = 80…120 мм), малым диаметром (120…250 мм), материалом ствола (цементный раствор) и способом изготовления (инъекция раствора в скважину). Характерной особенностью таких свай является большая возможность их изготовления в любых грунтовых условиях и любых строительных площадках. Для устройства их бурят скважины диаметром 150…250 мм в пределах существующих фундаментов для установки в них металлических направляющих патрубок (кондукторов), которые служат для предотвращения выпора твердеющей смеси из скважины на поверхность при опрессовке. Скважина заполняется цементным раствором, после чего устанавливается кондуктор. Бурение скважины до проектной отметки осуществляется через кондуктор после его двухсуточной выдержки. Далее забой очищают промывкой свежим глинистым раствором и через трубу инъектор заполняют цементно-песчаным раствором. Вытесненный глинистый раствор собирается в приемный бункер и откачивается. После заполнения скважины раствором производится опрессовка дополнительным объемом раствора от растворонасоса под давлением 0,3. 0,4 МПа.

Буро-инъекционные сваи могут быть использованы в вариантах безростверковом, ростверковом и варианте подведения нового фундамента под усиливаемый. Безростверковый вариант применяется при возможном использовании существующего фундамента в качестве ростверка, ростверковый — при невозможности пробуривания существующего фундамента. При реконструкции и настройке зданий фундаментов может быть выполнено одним из изложенных методов. Предпочтение следует отдать тем методам, которые не вызывают нарушение структуры грунта в основании фундаментов. Необходимо при этом учитывать технико-экономическую эффективность применяемых вариантов, а также требования техники безопасности.

Особенности устройства фундаментов вблизи существующих зданий

Можно выделить следующие причины, обусловливающие проявление дополнительных деформаций существующих зданий при возведении около них фундаментов:

выпор грунта в сторону вновь устраиваемого фундамента;

суффозия грунта из-под подошвы фундамента при открыто водоотливе;

динамическое воздействие на грунт при забивке шпунта, свай;

разработка мерзлого и промораживание талого грунта;

отклонение шпунта под воздействием существующего фундамента в сторону вновь устраиваемого котлована;

уплотнение грунта под влиянием нового фундамента.

Последние две причины обусловлены деформациями грунтов основания, образованием воронки оседания (оседания поверхности грунта вокруг площади загружения). Размеры воронки (по глубине и в плане) возрастают с увеличением передаваемой нагрузки на основание, уменьшением расстояния между строящимися зданиями и ростом сжимаемости грунтов основания. Все, что попадает в воронку оседания (фундаменты существующих зданий, коммуникации и др.), претерпевает значительные осадки, сопровождающиеся, как правило, деформациями конструкций.

В качестве защитного мероприятия против указанного развития деформаций можно рекомендовать отнесение возводимого здания на несколько метров от существующего. Однако эту меру нельзя признать исчерпывающей: во-первых, не всегда представляется возможным это сделать из число конструктивных соображений и, а во-вторых, воронка оседания распространяется в плане на довольно значительное расстояние. Приближенно принимается, что распространение воронки оседания в стороны от фундамента равно величине активной зоны основания по методу угловых точек с использованием модели слоя конечной толщины.

Для полного исключения влияния загружения основания применяют шпунтовое ограждение, заглубляемое ниже сжимаемой зоны с врезкой в плотные грунты. Шпунтовая стенка должна иметь шпоры размером (0,25…0,5)h (h — мощность активной зоны грунта основания).

Изложенное относится к мерам по предотвращению уплотнения грунта вокруг возводимых и существующих зданий. Что касается причин развития дополнительных осадок вблизи существующих сооружений, то все они связаны с производством строительно-монтажных работ и, как правило, могут быть исключены.

Перспективным является применение струйной технологии для выправления крена зданий и сооружений, который образуется из-за неравномерной осадки основания. Для выправления крена рядом с существующим сооружением со стороны, противоположной крену, устраивают вертикальную скважину. Из нее с помощью струйного монитора под фундаментами размывается горизонтальная полость. Под действием расположенного сооружения происходит уплотнение полости, в результате чего сооружение выравнивается. Путем последовательного размыва полостей можно регулировать выравнивание по времени, что обеспечивает полную безопасность этого способа и сохранность состояния выправляемого сооружения.

Ремонт и усиление гидроизоляции фундаментов

Основными видами повреждений гидроизоляции являются: разрыв изоляционного слоя в местах образования трещин, вызываемых неравномерными осадками основания; повреждение изоляционного слоя на большом протяжении как следствие появление в нем больших неравномерных осадок и усадочных трещин; химическое разрушение изоляционного слоя вследствие его нестойкости к действующим агрессивным средам.

В зависимости от характера разрушений гидроизоляции ее восстанавливают и усиливают по-разному. Работы производят участками длиной по 1 м. Над поврежденным участком в стене пробивают сквозные отверстия высотой 0,3…0,4 м. Удаляют поврежденную гидроизоляцию, расчищают основание и при необходимости выравнивают его цементным раствором. После затвердения раствора и его подсушки укладывают по выровненному основанию гидроизоляционный слой с перекрытием старого слоя на 0,2…0,25 м. При восстановлении гидроизоляции в бетонной стене — закладкой кирпича с плотным заклиниванием вверху между новой и старой кладкой цементный раствор.

Усиление или устройство новой наружной вертикальной гидроизоляции выполняется следующим образом. По периметру здания вдоль стен подвала разрабатывают траншею, закрепляя ее откосы. Стену тщательно очищают от грунта и выравнивают цементным раствором 1:2. После схватывания раствора и просушки поверхность покрывают слоем горячего битума, на который сразу же наклеивают слой рубероида или другого материала в соответствии с проектом. Затем еще раз промазывают горячим битумом и наклеивают второй слой. При необходимости изоляцию усиливают прижимной кирпичной стенкой и выполняют глиняный замок. При высоком уровне подземных вод работы по устройству гидроизоляции выполняют после осуществления водопонижения.

Методы защиты фундаментов и подвальных стен от агрессивного воздействия подземных вод в основном такие же, как и при защите от увлажнения, но материалы для гидроизоляции подбираются с учетом их устойчивости к агрессивной среде.

В некоторых случаях опорная часть фундамента защищается кислотоупорным кирпичом, а боковые поверхности — кислотоупорным кирпичом или диабазовыми плитками. Все чаще для защиты фундаментов применяется полимербетон.

Защита железобетонных фундаментов от электрокоррозии обычно выполняется путем окрасочной изоляции битумными мастиками. Более эффективную защиту от электрокоррозии фундаментов создают полиэтиленовые покрытия и этиленовая эмаль на основе эпоксидных смол. Для предотвращения попадания блуждающих токов из грунта на арматуру фундамента следует производить оклейку поверхностей двумя-тремя слоями изоляционных материалов (гидроизол, изол, бризол, релин и другое). Технология наклейки материалов так же, что и при обычной антикоррозийной защите.

Источник