Принципы и способы восстановления и усиления фундаментов

Содержание

Усиление фундамента существующего дома

Среди причин, приводящих к необходимости усиления оснований и реконструкции фундаментов, основными являются:

  • периодические колебания уровня грунтовых вод;

  • износ фундаментов старых построек под воздействием промораживания, перепадов температур, производства земляных работ вблизи фундаментов, пучения грунтов, превышения проектных нагрузок в ходе эксплуатации, вибрационного воздействия оборудования т. п.;

  • деформации вследствие ошибок при проектировании и строительстве;

  • суффозия (вымывание более мелких частиц грунта в процессе фильтрации через него паводковых вод.

Усиление фундаментов

Рис. 1:  Усиление фундамента существующего дома

Существующие технологии усиления фундаментов зданий различны и позволяют восстановить или существенно повысить показатели по несущей способности фундамента любого здания. Существенной разницы между усилением фундамента частного дома и многоэтажного административного, производственного или жилого здания нет, а вот от типа усиливаемого фундамента и характеристик грунтов методы усиления фундаментов зависят.

 

 

Способы усиления ленточных фундаментов

Перечислим основные способы усиления ленточных фундаментов, применяемые сегодня на практике строителями:Усиление фундаментов дома

  • Усиление фундаментов торкретированием. Вдоль фундамента участками (захватками) отрывается траншея, поверхность фундамента тщательно очищается, на ней делаются насечки, глубиной не менее 15 мм, а затем наносится бетон с применением бетонной пушки.

  • Укрепление фундаментов цементацией. Без проведения земляных работ специальными механизмами через каждые 0, 5–1 м по периметру (или только на определенном проблемном участке) бурят шурфы в грунте и фундаменте, и с помощью специальных инъекторов под большим давлением подают раствор бетона; он заполняет пустоты и трещины фундамента и частично пространство между фундаментом и грунтом.

  • Усиление фундаментов железобетонными обоймами. Фундамент открывается участками, очищается, грунт основания уплотняется домкратами, монтируется каркас арматуры и заливается бетоном.

  • Усиление фундамента буронабивными сваями. Производится вертикальное бурение скважин сквозь опорную плитную часть фундамента, закладывается и перевязывается арматура сваи с арматурой фундамента, заливается и трамбуется бетон.

  • Усиление фундамента сваями. Пол основание фундамента домкратом вдавливаются составные железобетонные сваи.

  • Усиление фундаментов буроинъекционными сваями. Фундамент пробуривается в нескольких местах насквозь скважинами небольшого диаметра под углом к вертикали и не проектную глубину. Закладывается арматура и под давлением закачивается бетон.

Есть и другие способы, которые скорее можно назвать разновидностью перечисленных выше. 

Усиление фундаментов

Усиление фундаментов путём усиления подошвы

 

Усиление свайных фундаментов 

Свайные фундаменты также можно усилить, в случае необходимости., и для этого существуют следующие способы: 

  • усиление свай винтовыми сваямиусиление свай железобетонной обоймой, стенки которой должны быть не менее 100 мм толщиной, а углубление в грунт — не менее 1 м;

  • усиление свай «бетонной рубашкой», путем нагнетания раствора в заранее пробуренные по периметру сваи скважины;

  • усиление сваи второй сваей (забивной или буронабивной), вплотную с первой;

  • усиление ростверка торкретированием;

  • усиление ростверка нагнетанием раствора в предварительно устроенные в нем шпуры;

  • усиление фундамента дополнительными бурение скважин.

Часто усиление свайных и ленточных фундаментов сочетается с усилением грунтов основания.

 

 

Способы усиления железобетонных фундаментов

Железобетонные фундаменты могут быть монолитными (сделанные посредством заливки бетоном опалубки с арматурным каркасом) либо сборными (возведенными из блочных железобетонных конструкций).

В строительной практике применяются следующие способы усиления железобетонных оснований:

 

Усиление фундаментов посредством обустройства железобетонной обоймы

 

внимание!

Совет эксперта! Выделяют два вида ЖБ обойм — с уширением опорной пяты основания, и обоймы без уширения.

  • К использованию обоймы без уширения прибегают при необходимости укрепления поврежденных железобетонных фундаментов с достаточной несущей способностью;
  • Обойму с уширением обустраивают при недостаточных несущих характеристиках основания либо при надстройке здания.

Особенности технологии:

По периметру основания копается траншея, оголенный фундамент очищается от грунта и промывается цементным молоком. По всей высоте основания в шахматном порядке просверливаются отверстия, в которые забиваются арматурные прутья диаметром 15-20 мм (они должны выходить из стены как минимум на 15 сантиметров).

Схема железобетонной обоймы
Рис. 1.1:  Схема железобетонной обоймы

На забитых в фундамент стержнях формируется арматурный каркас, к которому приваривается листовой металл. В пустоты кладки фундамента через инъекционные трубки нагнетается бетон до полного заполнения всех существующих трещин. После отвердевания бетона в фундаменте производится заполнение бетоном металлической опалубки и обрезка верхних частей инъекционных трубок.

 

Усиление фундамента железобетонной рубашкой

Метод обустройства железобетонной рубашки идентичен технологии усиления обоймой, единственное отличие — охват основания.

Схема отличий железобетонных обойм и рубашек

Рис. 1.2:  Схема отличий железобетонных обойм и рубашек

внимание!

Совет эксперта! Обоймы представляют собою замкнутые конструкции, которые оцепляют весь периметр фундамента, тогда как рубашки используются для усиления одной из его поврежденных частей.

 

 

Усиление фундамента посредством увеличения площади опирания на грунт

Увеличение опорной площади производится с помощью наращивания толщины основания железобетонными отливами. 

Схема железобетонного отлива

Рис. 1.3:  Схема железобетонного отлива

После откопки фундамента в нем сверлятся сквозные отверстия, в которые проводятся стальные тяжи для фиксации ЖБ отливов. По завершению крепления отливов между ними и стеной размещаются гидравлические домкраты и осуществляется разжатие опалубки. Образовавшееся пространство заполняется бетоном, выжидается время до его схватывания и домкраты убираются. Происходит уплотнение бетона, в результате чего фундамент обжимается как самим отливом, так и бетонной прослойкой.

 

Усиление фундамента увеличением глубины его заложения

При необходимости переноса опорной подошвы фундамента в нижерасположенный слой грунта, под основанием дома формируются бетонные блоки.

Фундамент разгружается с помощью рандбалок и гидравлических домкратов, поднимающих стены дома. После чего вокруг фундамента участками по 2-2,5 метра откапываются шурфы глубиной на 1 метр ниже глубины заложения основания. Стенки и дно шурфов укрепляется деревянной забиркой.

Схема углубления фундамента бетонными блоками
Рис. 1.4:  Схема углубления фундамента бетонными блоками

Под опорной пятой фундамента роется колодец, размер которого соответствует глубине увеличения основания.

внимание!

Совет эксперта! Колодец бетонируется так, что бы между поверхностью бетона и нижней стенкой опорной пяты фундамента оставался зазор в 3-4 см.

 

После отвердевания бетона в зазоре размещаются гидравлические домкраты и производится обжатие бетона в колодце. По завершению обжатия зазор бетонируется и траншея отсыпается грунтом.

 

Усиление фундамента второй сваей

Усиление фундамента буронабивными сваями не требует откопки основания, что значительно сокращает сроки проведения реконструкции.

Данный метод применяется при необходимости усиления фундаментов с недостаточной несущей способностью из-за неправильно проектирования, необходимости надстройки здания либо уменьшения плотности грунтов.

Дополнительные сваи могут размещаться как вплотную к уже существующим опорам фундаментам, так и выноситься за периметр контура основания. В таком случае нагрузка на дополнительные сваи передается с помощью горизонтальных балок, которыми они объединяются с ростверком дома.

Схема усиления фундамента дополнительными сваями

Рис. 1.5:  Схема усиления фундамента дополнительными сваями

внимание!

Совет эксперта! При усилении фундаментов редко используются забивные ЖБ сваи, поскольку их погружение сопровождается деструктивными динамическими нагрузками на уже существующее основание, которые могут привести к его разрушению.

 

 

Усиление посредством подводки опорных элементов под подошву основания

Данная технология позволяет усилить мелкозаглубленные фундаменты не увеличивая их глубину и ширину. В качестве подкладываемого опорного элемента используются монолитные железобетонные плиты либо столбы, с помощью которых достигается увеличение площади опоры фундамента и увеличение его несущей способности.

Схему усиления фундамента с помощью подводки и формирования ЖБ плит
Рис. 1.6:  Схему усиления фундамента с помощью подводки и формирования ЖБ плит

 

Усиление железобетонного фундамента опускным колодцем

Опускные колодцы представляют собою сборные конструкции из ЖБ плит, которыми обжимается грунт вокруг стенок фундамента. Погружение колодца выполняется в процессе последовательной выемки грунта под бетонными плитами. Образованная вокруг стенок фундамента траншея засыпается песком, который поливается водой и послойно уплотняется.

Схема опускного колодца для усиления фундамента
Рис. 1.7:  Схема опускного колодца для усиления фундамента

внимание!

Совет эксперта! Глубина заложения опускного колодца должна быть в два-три раза большей глубины заложения самого основания.

 

 

Усиление фундамента переустройством его конструкции

Нередки случаи, когда для усиления столбчатого основания из него формируют ленточный фундамент, а при необходимости усиления ленточного, из него, в свою очередь, делают плитный фундамент.
К данному методу прибегают при серьезных деформациях фундамента, когда остальные способы его усиления не способны обеспечить требуемый результат.

 

 

 

Усиление грунтов основания 

Основным фактором, провоцирующим усадку фундаментов нередко выступает недостаточная плотность и несущие характеристики грунтов, на которых они расположены. В таком случае в комплексе с укреплением фундамента должны выполняться работы по усилению грунтов. Существует несколько способов усиления грунтов основания:

путем нагнетания специальных химических реагентов в грунт, способных изменить его структуру (смолизация и силикатизация); цементация — нагнетание в грунт цементной суспензии; обжиг — путем сжигания газа в специальных шурфах и скважинах; электросиликатизация.

 

  • Цементизация — проводится для усиления скальной почвы, гравелистых песков и супесей с минимальным содержанием пылистых частиц;

Цементизация выполняется посредством специального инъекционного оборудования — по периметру основания в почву погружаются полые металлические трубы диаметром от 25 до 80 миллиметров, на нижней части которых с шагом в 3 см просверлены отверстия диаметром 4-5 мм.

Схема усиления грунта цементизацией
Рис. 1.8:  Схема усиления грунта цементизацией

 

В трубы с помощью компрессора нагнетается цементно-песчаный раствор под давлением в 7 атмосфер. Давление при подаче раствора контролируется с помощью манометров. В результате цементизации под опорной подошвой основания формируется бетонная прослойка, значительно увеличивающая несущую способность фундамента.

 

  • Силикатизация — используется для усиления мелкозернистой почвы: суглинка, плывунов, глины, и лессовидной почвы;

Силикатизация выполняется с помощью аналогичного инъекционного оборудования. В почву через рядом расположенные инъекторы подается два вида раствора — силикат натрия (он же жидкое стекло) и смесь хлористого кальция с водой.

 

внимание!

Совет эксперта! При усилении лессовидного грунта применяется однорастворная силикатизация — хлористый кальций не используется, но количество нагнетаемого жидкого стекла увеличивается в три раза.

Усиление плохо проницаемых плывунов производится с помощью специальной эмульсии — силикадоля, состоящего из силиката натрия и фосфорной кислоты. Данная смесь имеет низкую вязкость и лучше проникает в поры лессового грунта.

Схема усиления грунта силикатизацией
Рис. 1.9:  Схема усиления грунта силикатизацией

Силикатизация может дополнятся электрическим воздействием на раствор силиката натрия, что способствует более равномерному распределению эмульсии внутри почвы. При электросиликатизации воздействие током на раствор производится в течении 2 суток.

  • Битумизация — применяется для скальных грунтов и сухой песчаной почвы;

Для битумизации используется расплавленный битум, который через инъекторы подается в пробуренные в скальных грунтах скважины. Заполнивший пустоты битум отвердевает и препятствует размытию трещиноватой скальной почвы грунтовыми водами.

Расплавленный битум
Рис. 2.0:  Расплавленный битум

Усиление песчаной почвы проводится по методу холодной битумизации, для которой используется битумная эмульсия (смесь частиц битума с водой) с добавлением коагулянтов (катализаторов осадка битума). После нагнетания эмульсии в почву частицы битума заполняют поры грунта и создают уплотняющую почву водонепроницаемую завесу.

  • Смолизация — используется для усиления песчаной почвы;

Через инъекторы в песчаный грунт подается смесь соляной и карбамидной кислоты. После попадания в почву эмульсия, в результате химической реакции, образует гель, заполняющий поры и склеивающий песчаный грунт между собой.

  • Глубинное уплотнение — применяется для укрепление насыпных грунтов, сформированных для выравнивания и поднятия уровня строительных площадок;

Глубинное уплотнение производится с помощью обустройства вертикальных и наклонных буронабивных свай. Бурение ведется с помощью оборудования CFA (полым шнеком) с использованием обсадной трубы, после достижения проектной глубины скважины бур поднимается вверх и заполняет скважину бетонным раствором.

Усиление грунтов буронабивными сваями
Рис. 2.1:  Усиление грунтов буронабивными сваями

внимание!

Совет эксперта! Чем шире диаметр формируемых свай — тем сильнее уплотняется почва.

 

  • Термоусиление (обжиг) — используется для укрепления глинистой почвы;

Обжиг происходит в предварительно пробуренных вертикальных и наклонных скважинах. При усилении оснований, расположенных на склонах, практикуется горизонтальное бурение скважин под фундаментом здания. По завершению бурения в нижней части скважины размещается нихромовый электронагреватель, а оголовок скважины закрывается герметичным затвором.

Электронагреватель в процессе работы (температура от 300 до 500 градусов) поднимается с дна скважины в ее верхнюю точку, в результате чего все слои грунта подвергаются термическому воздействи

Таким образом из арсенала средств по усилению фундаментов всегда можно выбрать наиболее приемлемый способ для вашего конкретного случая.

 

Необходимость усиления фундамента

Основания домов и подземные конструкции со временем физически изнашиваются в результате воздействия техногенных и природных факторов, поэтому усиление фундамента является важной частью капитального ремонта. Материалы фундаментов обводняются, выветриваются и подвергаются выщелачиванию. Деревянные элементы (ростверки, лежни, сваи) разлагаются, металлические конструкции подвергаются коррозии.

В результате неравномерной деформации грунтов в кладке оснований возникают трещины. Недопустимый уровень износа может привести к аварийным ситуациям. Поэтому может возникнуть необходимость усилить фундамент.

Грунты в ходе эксплуатации могут получить деформации (просадки, осадки, провалы). Это приводит к появлению трещин в стенах, кренов и прогибов, износу сооружений и потере устойчивости. Методы усиления разнообразны и зависят от множества факторов.

Основные факторы износа и развития деформаций являются техногенными и природными.

Техногенным фактором износа является неравномерная осадка в виде процесса длительного уплотнения грунтов из-за воздействия нагрузки от массы здания.

К неравномерной осадке фундаментов может привести подработка территории — строительство закрытым способом подземных сооружений (канализационные коллекторы, метрополитены). Например, улицы, дворы, здания над тоннелями метро оседают на 5-6 см в год, над станциями — на 7-10 см, под эскалаторными тоннелями — на 30-40 см и более.

При обустройстве дренажей, ливневой и общесплавной канализации происходит искусственное понижение уровня грунтовых вод. Это дает увеличение зоны аэрации, что приводит к осушению и загниванию деревянных элементов (ростверки, лежни, сваи). Вследствие этого основания дают большую неравномерную осадку.

При повышении уровня грунтовых вод основания обводняются. Лессовые грунты подвергаются просадке, рыхлые пески доуплотняются, развивается химическая суффозия минералов, происходит образование провалов из-за обрушений сводов карстовых полостей.

Надстройка зданий существенно увеличивает нагрузки и часто превышает расчетное сопротивление основания. Это вызывает потерю устойчивости фундамента или осадку, повреждения конструкций, повышение общего износа зданий. Чтобы не допустить этого, нужно усилить фундамент.

Прорыв водопровода приводит к размыву грунта, вызывающего образование каверн и промоин в местах ввода коммуникаций в здание, опасных деформаций стен.

Транспорт, промышленные установки, строительные механизмы оказывают вибрационное воздействие на здания. Вибрация приводит к уплотнению песков или потере устойчивости основания из-за разжижения водонасыщенного грунта.

Природными факторами износа являются:

  • деформации оползневых склонов;
  • выветривание горных пород материалов фундаментов;
  • землетрясения;
  • протаивания вечномерзлых грунтов с просадкой основания зданий;
  • подмыв оснований зданий, расположенных по берегам морей, рек, водохранилищ;
  • ветровая эрозия основания.

Проектирование усиления фундаментов

Такое проектирование основывается на общих принципах проектирования с учетом предельных состояний.

Необходимость усилить основания возникает в следующих случаях.

  1. При опасном развитии деформаций грунтов и износе оснований. В таком случае нужно провести усиление и закрепление грунтов основания. Подобная проблема возникает при реновации памятников архитектуры и образовании повреждения конструкций заселенных домов с риском возникновения аварий.
  2. При увеличении нагрузки на основание в ходе осуществления надстройки, модернизации массивного оборудования.
  3. При повышении глубины подвалов и подземных частей здания
  4. При строительстве на соседних участках. Здесь требуется превентивное закрепление фундамента для снижения дополнительной осадки.

До проектирования усиления необходимо провести работы по обследованию состояния надземных конструкций и старого фундамента, инженерно-геологические изыскания. Способы усиления зависят от результатов исследований.

Для старинных зданий ситуация усугубляется отсутствием чертежей оснований. Например, в XIX веке и ранее выбор типа оснований, формы, глубины заложения, материала осуществлялся самим подрядчиком. В то время обычно опирались на местные традиции и вековой опыт.

В этих условиях информация о фундаментах, грунтах несущего слоя, гидроизоляции подземных частей может быть получена путем откопки шурфов с одной или обеих сторон до подошвы фундаментов. В некоторых случаях приходится делать довольно глубокие шурфы до 3-4 м.

После вскрытия делаются обмеры, на основе которых выполняются чертежи, устанавливается вид материала и раствора, отбираются образцы грунта и материалов из-под подошвы для исследования.

Лучшие результаты получаются выбуриванием из тела фундаментов цилиндрических образцов (керн) для испытаний на прочность в лабораторных условиях. Бурение выявляет наличие деревянных и других свай и ростверков, положение их острия.

Основные признаки недопустимых опасных деформаций оснований зданий:

  • характерные трещины в стенах (межоконных перемычках, простенках, кирпичных сводах межэтажных перекрытий);
  • изменение формы коробки здания, устанавливаемое высотной съемкой обреза фундамента или цоколя;
  • отклонение стен от вертикали;
  • перекосы лестничных маршей;
  • сдвиги перекрытий.

Усиление фундаментов целесообразно совмещать с капитальным ремонтом. Иногда такие работы требуется выполнить в эксплуатируемых общественных зданиях и заселенных домах. Строительная практика предусматривает усиление основания с помощью домкрата или бурения пустот в несущем слое с целью проведения управляемой осадки.

Ответственным и сложным вопросом является изучение возможности надстройки здания. Для этого необходимо установление:

  • достаточности прочности тела фундамента;
  • допустимости осадки, которую вызовет надстройка;
  • возможности потери несущим слоем устойчивости от дополнительной нагрузки.

После этого делается решение о необходимости усиления, разрабатывается проект реконструкции. От этого зависит выбор способов усиления для фундамента.

Расчет усиления основания

Разработка проекта усиления основания начинается со сбора нагрузок, которые передаются от наземной части по обрезу фундамента. Для решения этой задачи выполняются обмерные чертежи в ходе обследования сооружения. Оригинальные чертежи имеют вспомогательное значение, так как старые здания обычно подвергаются перестройкам, включая надстройку дополнительными этажами.

Сбор нагрузок осуществляется обычным методом. Используются обмерные чертежи конструкций и результаты обмеров фундаментов колонн и стен.

Использование результатов прошлых инженерно-геологических изысканий иногда является неприемлемым, так как не учитывается фактор многолетнего уплотнения грунтов основания.

Более точные данные получаются следующими методами:

  1. Испытание в лаборатории на сдвиг и на компрессию образцов-монолитов грунтов, изъятых шурфами из-под подошвы фундаментов.
  2. Ручное динамическое зондирование грунта.

Первый метод является приемлемым, если несущий слой состоит из связных грунтов, второй — в случае нахождения под фундаментом песка.

Необходимость усиления часто вызвано фактическим состоянием оснований в случае наличия следующих признаков:

  • низкое качество строительного камня (кирпич, известняк);
  • наличие разложенной древесины ростверков, лежней, свай;
  • низкое качество, отсутствие кладочного раствора;
  • смещения кладки над проемами для прокладки коммуникаций;
  • трещины в фундаментах;
  • наличие линз и слоев торфа под подошвой, оставшиеся в результате неполной выторфовки;
  • провалы и каверны в несущем слое, сформировавшиеся в результате микробного разложения древесины, размыва грунта и т. п.

Эти дефекты выявляются при обследовании перекрытий, стен, лестничных клеток, которые наиболее подвержены трещинам, сдвигам массивов кладки и перекрытий.

Защита фундаментов от выветривания

Оно выполняется при химическом и физическом выветривании материала фундаментов. Обычно это случается с фундаментами из кирпичной или бутовой кладки, обладающей невысокой водостойкостью и прочностью. Химическое выветривание происходит при недостаточной стойкости цемента в отношении агрессивных свойств среды.

Для восстановления поверхности применяется оштукатуривание цементным раствором (торкретирование) по подготовленной боковой поверхности или оштукатуривание по металлической сетке. Если выветривание охватило фундамент на всю толщину, нужно зацементировать кладку путем укрепления фундамента или выполнить усиление обоймами посредством восстановления несущих функций фундамента.

Цементация фундамента осуществляется бурением в кладке фундамента скважин с поверхности первого или подвального этажа. Далее в них нагнетается цементный раствор. Скважины бурятся перфораторами на расстоянии 50 см одна от другой с диаметром 20-30 мм и на глубину около 2/3 толщины основания. В скважины вводятся трубки и через них нагнетается цементный раствор. В устьях скважин трубки заделываются густым раствором на 10 см. Давление нагнетания устанавливают на уровне 0,3-0,6 МПа. После проведения пробных нагнетаний нужно выкопать опытные участки, проверить результаты, уточнить состав работ и технологию.

В случаях, когда из-за разрушения кладки фундаментов и выветривания появились трещины в надфундаментной части, заполнения трещин только цементным раствором может быть недостаточно. Повышение прочности здания может быть достигнуто дополнительными конструктивными мероприятиями.

Повышение прочности и расширение фундамента

Традиционные способы усиления заключаются в увеличении ширины подошвы фундаментов для обеспечения уменьшения удельного давления на грунт.

Также выполняется углубление подошвы основания с целью замены минеральным материалом сгнивших деревянных элементов и обеспечения опирания на подстилающий плотный грунт. Это является оптимальным при углублении подвалов. Основание расширяется строительным камнем на растворе. Новая кладка придает основанию трапецеидальную или призматическую форму, что позволит усилить фундамент.

Усиление фундаментов в зоне строительства метрополитена осуществляется подведением сплошных плит под здание. Такие плиты делаются из железобетона. Плиты заделываются в штробы, вырубаемые в стенах подвалов на уровне полов. Плиты работают вместе с существующими основаниями и повышают устойчивость основания за счет повышения общей жесткости зданий и уменьшения давления на грунт.

Представленные технологии нетрудно выполнить в сухих грунтах, но проблематично в водонасыщенных. В этих условиях «приклад» к фундаменту делали выше уровня подошвы и уровня грунтовых вод. Такое усиление зачастую является недостаточно эффективным.

Усиление фундаментов традиционным способом является непростым делом. Существует ряд недостатков. Новые плиты и «приклад» опираются на необжатый грунт, включаемый в работу после некоторой осадки, что может вызвать развитие деформации здания. Поэтому в некоторых случаях старое здание разбирается и на его месте строится новое, что позволяет избежать трудоемкого и дорогостоящего процесса усиления.

При реконструкции существенно растут нагрузки на фундамент. В результате неравномерной осадки образуются трещины в сооружении. В этих условиях рекомендуется усиление фундаментов посредством выполнения обойм из железобетона или бетона. В старом основании и цоколе устраиваются штробы и бурятся шпуры. В них устанавливаются закладные детали (арматура, балки), которые обеспечивают совместную работу старых оснований и обойм. Дополнительно в обоймах устанавливается арматура для обеспечения прочности стен в продольном направлении. Таким способом достигается развитие опорной площади, то есть снижается давление на основание и уменьшается осадка здания.

Для совместной работы обоймы и основания из бутового камня на слабом цементном растворе обойма выполняется в траншеях. В отверстия, сделанные перфоратором, вставляются стяжки. Сцепление бетона с бутовой кладкой обеспечивается неровной поверхностью кладки, которая очищается от грунта, промывается и продувается сжатым воздухом.

Примеры расширения фундамента

На Рис. 7 показано усиление из бетона, гладкой каменной или кирпичной кладки с увеличением опорной площади и выполнением обоймы.

Размер шпонок по высоте определяется на основании необходимости обеспечения передачи поперечных усилий от обоймы. Рекомендуется выполнение обоймы с применением расширяющегося цемента. При необходимости вставляется продольная арматура. Например, при трещинах, которые лишают фундамент необходимой жесткости.

При расширении основания с обжатием под полосами расширения или выправке фундамента и стены используется технология, представленная на Рис. 8.

В траншеях устраиваются банкетки на щебеночной подготовке из сборных блоков или монолитного бетона. Далее пробиваются отверстия через фундамент и штробы вдоль фундамента, в отверстия устанавливаются металлические балки, а вдоль фундамента бетонируются железобетонные или металлические балки. Потом обжимают основание домкратами под банкетками. В случае необходимости фундамент и стена выравнивается. Устраивается бетонное заполнение между домкратами. В конце процесса домкраты вынимаются и конструкция омоноличивается.

В такой ситуации удобно использовать домкраты Фрейсине, которые представляют собой плоские плиты из двух сваренных стальных листов небольшой толщины в 1-2 мм. По периметру плиты выполняется валик с диаметром до 80 мм. В домкраты нагнетается жидкая твердеющая смесь. Например, эпоксидная смола или цементный раствор, сохраняющие напряженное состояние из-за затвердевания после обжатия грунта основания. Расширение с применением плоских домкратов представлено на Рис. 9.

Конструкция подобных домкратов крайне проста. Их можно изготовить в любой мастерской. Форма домкратов может быть прямоугольной, квадратной и круглой. Контроль обжатия ведется по манометру.

Необходимая площадь поверхности банкеток, деревянных клеток, временных подкладок под домкратами рассчитывается с учетом повышенных нагрузок на грунт в период установки и использования надземных конструкций. Временные нагрузки на уплотненный насыпной грунт достигают до 500 кН/м², на ненарушенный тугопластичный глинистый грунт — до 1000 кН/м² и на песчаный грунт — до 2000 кН/м².

Пример увеличения опорной площади железобетонного основания представлен на рисунке 10.

Подведение свай

Суть современных способов усиления фундаментов основаны на 2 принципах: «пересадке» сооружения на сваи и закреплении грунтов с помощью инъекции строительных растворов в грунт.

Если в геологическом разрезе основания есть прочный слой, пригодный для опирания свай, то при усилении фундаментов рассматривается вариант подведения свай (см. Рис. 11 и 12).

Сваи, используемые при усилении, отличаются от свай, используемых в обычных условиях. При усилении оснований используются буровые и буроинъекционные сваи, сваи вдавливания. Особенность свайных технологий заключается в необходимости применения малогабаритной техники для работы в низких помещениях (подвалы, первые этажи зданий).

От возможностей их применения зависит выбор способов усиления фундаментов.

Особенности использования буронабивных свай

Подводка свай возле стены затрудняет работу. При выполнении буронабивных свай минимальное расстояние от свай до стены должно составлять не менее 2,5 м.

Поперечные балки громоздки, что осложняет их монтаж и требует больший расход металла. Бурение скважин сопровождается сотрясением и увлажнением грунта, что может вызвать дополнительные осадки сооружения под нагрузкой.

Вертикальные (вдавливаемые, буровые) сваи располагаются вдоль края фундамента. Они объединяются монолитной железобетонной балкой, которая заделывается в штробы, или закрепляются анкерными устройствами. При осуществлении двусторонней постановки вертикальных свай они объединяются попарно балками, пропускаемыми через отверстия в фундаментах.

Внутри работы осложняются из-за маленького пространства и недопустимости нарушения режима работы предприятия. Поэтому иногда применяются конструкции усиления, когда на консольные балки подвешивается стена, а часть буронабивных свай несет увеличенную нагрузку в сравнении с нагрузкой на фундаменты.

Зачастую недопустима забивка свай и бурение по грунтовым условиям, по состоянию здания или по требованиям, которые исключают шум и вибрацию. В таких случаях используются вдавливаемые сваи. Расположение свай допустимо ближе к стене и под фундаментом.

Сначала укрепляют основание и стену. Затем, отрывая шурфы под фундаментом, подводят и вдавливают в грунт металлические трубы, свариваемые друг с другом и заполняемые бетоном. Вдавливание осуществляется домкратом. Иногда сваи вдавливаются на глубину до 25 м. Преимуществом таких свай является возможность определения их несущей способности во время проведения работ.

За рубежом используются вдавливаемые сваи из элементов длиной до 100 см (сваи «Мега»). Площадь сечения свай равна 20×20 и 30×30 см. Внутри свай находится сквозное отверстие. Допустимая нагрузка установлена на уровне 200 кН на 20×20 см и 400 кН на сваи 30×30 см. Между сваями расстояние устанавливается на уровне 1,5-2 м.

Для устройства вдавливаемых и буронабивных свай нужно соединить эти сваи с фундаментом, что осуществляется с помощью металлоконструкций, помещаемых в проемы фундамента, или железобетонных обойм.

Длина свай усиления должна соответствовать геологическому разрезу основания таким образом, чтобы нижний конец свай достигал плотного грунта. Длина свай составляет от 3 до 20 м. Диаметр свай определяется в зависимости от оборудования, длины, материала и других факторов. Обычно он находится в пределах 80-250 мм.

Сваи нужно рассчитать на продольный изгиб и по несущей способности. Число и шаг свай определяется в зависимости от объема нагрузки от несущих стен и колонн, который нужно передать на сваи, с учетом передачи части нагрузки на основание.

Методы инъекционного закрепления

Отличие буроинъекционных свай от буровых заключается в подаче в ствол скважины строительного раствора под давлением от 1 до 3 МПа. Эта операция называется опрессовкой скважин. Грунт уплотняется и размер сваи увеличивается на 5-10%. Бурение осуществляется разными методами: с обсадными трубами, проходными шнеками или промывкой скважин глинистым раствором. Наклонные сваи пробуриваются сквозь грунт и кладку фундамента до слоя плотного грунта. Такие сваи можно сделать с двух сторон.

Метод инъекционного закрепления заключается в насыщении грунта строительными растворами, они заполняют поры и придают грунтам улучшенные механические свойства, при этом образуя замкнутые объемы. Нагнетаемые растворы заполняют области ослабленного грунта или полости.

Со временем растворы отвердевают и достигается расширение подошвы фундаментов. Происходит увеличение глубины заложения подошвы, то есть обеспечивается повышение несущей способности.


Leave a Comment

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.