Усиление и реконструкция фундаментов

Усиление и реконструкция фундаментов.

Основными причинами разрушения фундаментов в процессе эксплу­атации являются: коррозия материала фундамента под воздействием агрессивной среды; нарушение режима эксплуатации технологического оборудования; динамические воздействия технологического и подъем­но-транспортного оборудования; перегрузка фундаментов и некачест­венное исполнение их.

Большую опасность для оснований фундаментов представляют поверхностные воды, отводу которых часто не уделяется должного внимания. Между тем замачивание оснований из поверхностных источников, как правило, приводит к неравномерным деформациям зданий. Особенно опасно замачивание оснований, сложен­ных структурно неустойчивыми грунтами – просадочными, набухающи­ми, засоленными, пылеватыми и песчаными.

Как показывают наблюдения, в ряде крупных промышленных го­родов страны отмечается интенсивный подъем уровня грунтовых вод. Причинами этого являются интенсивная застройка тер­риторий, нарушающая условия поверхностного стока, утечки из комму­никаций, отстойников, резервуаров, а также подтопление водами вслед­ствие строительства плотин, водохранилищ. Интенсивные вырубки леса тоже могут стать причиной подтоплений. В результате названных яв­лений во многих случаях изменяется несущая способность основания, обусловливая возникновение значительных осадок оснований и дефор­маций существующих зданий и сооружений. При этом возникает пробле­ма обеспечения нормальных условий эксплуатации зданий и сооружений на обводненных основаниях.

При строительстве сооружений непосредственно на склоне наруше­ние их устойчивости нередко происходит в виде появления недопустимых (порой катастрофических) осадок.

Общая классификация отказов фундаментов

Система основание — фундамент должна сохранять надежность в про­цессе всего периода эксплуатации здания или сооружения и способность воспринимать все внешние воздействия, предусмотренные при проекти­ровании.

Под безотказностью работы системы основание — фундамент следует понимать способность ее сохранять работоспособность в определенных условиях эксплуатации в течение времени функционирования. Безотказ­ность включает в себя требования прочности, надежности, устойчивости и долговечности как всей системы, так и ее элементов.

Полная или частичная утрата надежности системы называется отка­зом. В отдельных случаях понятие отказа является четко определенным (например, обрушение всего сооружения), однако в общем случае поня­тие отказа является весьма относительным, так как в значительной сте­пени зависит от конкретных условий функционирования системы. Отка­зом системы основание — фундамент является как полный выход систе­мы и всего сооружения из строя, так и недопустимые отклонения пара­метров системы от расчетных или от требуемых новых условий ее рабо­ты. Наряду со случайным колебанием параметров системы может наблю­даться и монотонное необратимое их изменение (износ), обусловленное старением, коррозией и т.п. Такие отказы называются постепенными.

Внезапные (катастрофические) отказы фундаментов и их оснований обычно приводят сооружение к предельному состоянию. Причинами воз­никновения внезапных отказов оснований являются: дефектность ин­женерно-геологических изысканий; несоответствие принятых расчетных схем и несовершенство методов расчета несущей способности и дефор­маций; грубые нарушения режима эксплуатации оснований, аварии и стихийные бедствия.

Постепенный (не катастрофический) отказ основания обычно обус­ловлен дефектами и погрешностями испытаний грунтов, недостаточной информацией об инженерно-геологических, природно-климатических и эксплуатационных условиях и т.д. Проявление постепенно отказа связа­но с накоплением пластических деформаций и приспособлением системы основание — фундамент и ее отдельных элементов к изменившимся ус­ловиям функционирования. Постепенный отказ характеризует достиже­ние системой или ее элементами предельного состояния по деформации.

Одной из основных характеристик надежности оснований и фундамен­тов является ее ремонтопригодность, т.е. способность системы к пре­дупреждению, обнаружению и устранению различных отказов и отклоне­ний путем проведения ремонтов. Степень ремонтопригодности фундамен­та зависит в первую очередь от его конструктивных особенностей. Как правило, ремонт фундамента возможен только при постепенном отказе, внезапные же отказы обычно приводят сооружение в предельное состоя­ние по прочности и устойчивости.

Свойство системы сохранять работоспособность и надежность при установленной системе ремонтов вплоть до состояния, при котором даль­нейшая эксплуатация становится невозможной или опасной, а ремонт и восстановление экономически нецелесообразным, называется долго­вечностью.

Долговечность материала фундамента в основном зависит от интен­сивности протекания процессов разрушения бетона под влиянием агрес­сивных сред при контакте с грунтом или технологическими растворами. Мерой долговечности является период времени до наступления предель­ного состояния сооружения (физический отказ) либо время полезного функционирования последнего (моральный отказ).

При физическом отказе, зависящем от степени естественного износа, возникает необходимость усиления системы основание — фундамент или ее дополнительной защиты от агрессивных или динамических воздействий.

При наступлении морального отказа система основание — фундамент не пригодна для дальнейшей эксплуатации вследствие невозможности, ее использования в первоначальном виде в условиях технического пере­вооружения и переоснащения производства. В этом случае требуется пере­устройство или реконструкция системы для получения новых ее качеств. Для обеспечения большей эффективности следует как можно полнее ис­пользовать элементы старой системы.

УКРЕПЛЕНИЕ И УСИЛЕНИЕ ОСНОВАНИЙ

Осушение и дренаж оснований

При эксплуатации зданий и сооружений часто возникает необходи­мость в осушении оснований или предотвращении их обводнения. Ука­занное во многом связано с прогрессирующим подъемом грунтовых вод на застроенных территориях. Осушение и дренаж оснований применяются самостоятельно или в комплексе с активными способами защиты от де­формаций (усиление фундаментов, замена или укрепление надземных ) конструкций и др.).

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

-Первая группа имеет цель полностью прекратить доступ воды на за­строенную территорию. В этом случае устраивают нагорные канавы и кю­веты, водоперехватывающие и отводящие лотки, дренажные траншеи или засыпки с отводящими дренажными трубами, противофильтрационные завесы и др. 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 траншей с уложенными в них дренами, заполненных дренажным материалом, дренажные завесы с самотечным отводом воды или с прину­дительной откачкой, сеть откачных скважин, локальные противофильт­рационные завесы и т.п.

-Третья группа рассматриваемых мероприятий осуществляется для понижения уровня грунтовых вод под сооружением. В этом случае уст­раивают пластовый дренаж с активной откачкой, водопонизительные (поглощающие или откачные) скважины, лучевой дренаж и пр.

При устройстве трубчатых горизонтальных дренажей используют керамические или асбестоцементные трубы, а при глубине заложения дрен свыше 4,5 м — бетонные и железобетонные. Их укладывают в тран­шеи на слой щебеночной подготовки и обсыпают сначала гравием, а затем песком (по принципу обратного фильтра) и закрывают сверху хорошо уплотненным грунтом. Грунтовые воды поступают в трубы через стыко­вые зазоры в 10—20 мм, открытые в верхней части на две трети внутрен­него диаметра по высоте (нижняя треть заделывается просмоленной пак­лей), или специально устраиваемые круглые или щелевые водоприемные отверстия.

Горизонтальные скважины устраивают путем забуривания их в осу­шаемый пласт или проходки из специальных колодцев (шахт) расходя­щихся скважин-лучей, в которых устанавливают фильтровальные трубы- дрены. Горизонтальные лучи могут выполняться значительной длины (до 50—100 м) поэтому водозахватная способность лучевых дренажей очень высока [37, с.146—153]. Их применение особенно эффективно для защиты от подтопления оснований существующих зданий и соору­жений.

УСИЛЕНИЕ И РЕКОНСТРУКЦИЯ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

Классификация методов усиления

Выбор метода усиления и реконструкции фундаментов мелкого заложения (как столбчатых, так и ленточных) зависит от причин, вызывающих необходимость такого усиления, конструктивных особенностей существующих фундаментов и инженерно-геологических условий строительной площадки.

Известно, что проектирование усиления фундаментов почти всегда сложнее проектирования новых конструкций. Это объясняется тем, что в каждом случае усиления приходится считаться с условиями эксплуатации объекта, со стесненными условиями работы, с разнообразием проявления деформаций зданий и сооружений и др.

Применяемые в настоящее время методы усиления и реконструкции фундаментов мелкого заложения можно классифицировать в зависимости от конструктивно-технологических способов их выполнения:

· Усиление Частичная замена кладки фундаментов.

· Устройство обойм без уширения подошвы

· Усиление вдавливаемыми, винтовыми сваями

· Пересадка на выносные фундаменты.

· Подведение свай под подошву фундамента

· Усиление буронабивными сваями.

· Усиление конструкциями, возводимыми способом “стена в грунте”

· Усиление фундаментов зданий и сооружений опускными колодцами.

· Переустройство столбчатых фундаментов в ленточные основания

На эти способы большое влияние оказывают условия, в которых нахо­дятся фундаменты: степень их разрушения, величины нагрузок, переда­ваемых на них, особенности конструктивной схемы здания или соору­жения, инженерно-геологические и гидрогеологические условия.

Работы по предотвращению развития аварийных деформаций домов включают усиление надземных и подземных конструкций зданий, фунда­ментов, а иногда и укрепление оснований. Возможны различные сочетания конструктивных мероприятий.

Ремонт фундаментов, усиление их обоймами и подведением конструктивных элементов.

Фундаменты промышленных, жилых и гражданских зданий, построен­ных в первой половине XX века, как правило, выложены из бутового кам­ня, бутобетонной кладки и сравнительно редко из пережженного красного кирпича — железняка. Под влиянием грунтовых вод, агрессивных сред, температурных и других воздействий материал фундаментов с течением времени теряет свою прочность и становится легко разрушаемым. Дли­тельное увлажнение бутового камня, в особенности из слабых извест­няковых пород, приводит к образованию глубоких каверн, снижению несущей способности и интенсивному разрушению кладки. В бутовой кладке чаще всего разрушается материал швов. Под влиянием коррозии разрушаются также бетонные и железобетонные фундаменты.

Для восстановления прочности кладки используют цементацию. Це­ментация производится путем нагнетания в пустоты фундамента через инъекционные трубки цементного раствора консистенции от 1:1 до 1:2 и более под давлением 0,2-1 МПа. Иногда боковую поверхность фунда­мента перед цементацией покрывают цементной штукатуркой. Цемента­цию производят после засыпки и уплотнения грунта в предварительно разработанных (но условиям технологии установки инъекционных тру­бок) траншеях с противоположных сторон фундамента.

При незначительных повреждениях фундамента на отдельных захват­ках в шахматном порядке через 0,5 м в кладку заделываются анкерные штыри, к которым прикрепляется арматурная сетка, и устраивается ру­башка. Рубашка может быть выполнена из раствора на крупном песке методом штукатурки или торкретирования, а также пневмонабрызгом бетона или укладкой его в опалубку. Вместо анкерных штырей иногда лучше пробивать в кладке отверстия через 1,5-2 м и пропускать балки.

Если цементацию провести затруднительно, то кладку можно усилить бетонными или железобетонными обоймами на всю высоту фундамента или его часть. В ленточных фундаментах противоположные стенки обоймы в отдельных случаях крепят одна к другой анкерами из арматурной стали и поперечными балками. Иногда обоймы устраивают с предварительной установкой в них инъекционных труб для последующей цементации. В этом случае в процессе цементации обоймы препятствуют вытеканию раствора из фундамента и поступлению его в грунт, что позволяет создать в теле фундамента большое давление, которое способствует лучшему про­никанию раствора внутрь кладки. Применение этого способа особенно целесообразно при цементации бутовых стен подвалов, так как обойма препятствует поступлению раствора внутрь помещения.

В последнее время для укрепления оснований под существующими зданиями применяют специальные грунтоцементные сваи, которые устра­ивают без извлечения грунта на земную поверхность путем перемешивания его с вяжущим материалом в пробуриваемой скважине.

Су­щество технологии устройства илоцементных и грунтоцементных свай заключается в том, что рабочий орган буровой штанги, снабженный как основными (режуще-уплотняющими), так и дополнительными (пере­мешивающими) лопастями, вращаясь, погружается в грунт, который рыхлит и одновременно перемешивает с подаваемым через полый кор­пус штанги закрепляемым материалом (обычно суспензией). При извле­чении рабочего органа, осуществляемом обратным вращением, смесь грунта с цементом дополнительно перемешивается и уплотняется зад­ними гранями основных лопастей.

Представляет интерес применяемый в Японии способ укрепления оснований путем устройства грунтоцементных свай. Спо­соб основан на разрушении грунта с помощью гидравлических струй вы­сокого давления при применении гидромонитора специальной конструк­ции, который обеспечивает раздельную подачу воды, воздуха и цемент­ного раствора. Кроме водяных струй, могут использоваться струи из це­ментной суспензии. В этом случае необходимость в подаче воздуха от­падает и конструкция гидромонитора упрощается.

Компания Ростайп эффективно применяет существующие и новые решения для усиления фундаментов.

Раздел 10. Реконструкция фундаментов и усиление оснований

При реконструкции предприятий, связанной с их техническим перевооружением, при капитальном ремонте зданий, прокладке подземных коммуникаций, возведении новых фундаментов около существующих сооружений, а также при развивающейся во времени недопустимой осадке возникает необходимость в оценке степени обеспечения фундаментами дальнейшей нормальной эксплуатации сооружений, а в соответствующих случаях – в усилении и переустройстве фундаментов. Основными причинами, приводящими к этому, являются: увеличение нагрузки на фундаменты, разрушение кладки фундамента или снижение его гидроизолирующих качеств, ухудшение условий устойчивости оснований и увеличение деформативности грунтов, непрерывное развитие недопустимых перемещений.

10.2. Обследование фундаментов и оснований.

Для принятия рационального решения по усилению и реконструкции фундаментов производится тщательное обследование оснований и фундаментов.

Весь комплекс работ по обследованию фундаментов и оснований разделяется на следующие этапы:

I этап – сбор и обобщение сведений по строительству и эксплуатации здания или сооружения и детальное изучение технической документации.

II этап – обследование окружающей местности и надземных конструкций здания или сооружения. Осмотр окружающей местности позволяет выяснить причину деформаций. Обследование надземных конструкций позволяет выявить характер деформаций. Обследование надземных конструкций позволяет выявить характер деформаций.

Обследования здания – внешний осмотр конструкций, выполнение необходимых замеров, отбор образцов для определения прочности, определение величины осадки деформированных зданий путём нивелирования.

III этап – обследование фундаментов и грунтов основания зданий и сооружений.

Обследование фундаментов производится из шурфов, число и размер которых определяются размерами и конфигурацией объекта, грунтовыми условиями и целями обследования.

Шурфы закладываются рядом с обследуемыми фундаментами. Если здание с подвалом, то шурфы закладывают, как правило, внутри здания с целью уменьшения объёма земляных работ. При обследовании фундаментов уточняют тип фундамента, форму, размеры в плане, глубину заложения; выявляют выполненные ранее подводки и усиления, дефекты кладки; определяют прочность тела фундамента. У свайных фундаментов замеряется диаметр или размеры поперечного сечения свай, шаг, количество свай на 1 м. длины.

Прочность материала фундаментов определяется механическими и неразрушающими способами.

Механический способ определения прочности материала фундаментов и стен подвалов основывается на измерении величины и определении характера следа, оставленного зубилом или молотком на поверхности конструкции. Прочность материала фундаментов может быть определена также с помощью шарикового молотка Физделя и эталонного молотка Кошкарова.

Более предпочтительными являются неразрушающие методы определения прочностных характеристик фундаментов. Наибольшее распространение получил акустический метод, основанный на определении времени прохождения акустического сигнала между датчиком и приёмником в испытуемом материале.

Для инженерно-геологической оценки грунтов основания назначаются разведочные скважины. В лабораторных и полевых условиях в соответствии с действующими ГОСТами определяют все физико-механические свойства грунтов.

10.3. Основные методы усиления фундаментов и оснований.

10.3.1. Методы усиления грунтов основания сводятся в основном к повышению их несущей способности путём искусственного упрочнения: силикатизации и электросиликатизации грунтов, термическим обжигом, устройством песчаных подушек под новые фундаменты.

10.3.2. Основными методами усиления фундаментов зданий и сооружений являются цементация, устройство бетонных и железобетонных обойм, укрепление фундаментов с расширением подошвы, усиление буроинъекционными сваями и призматическими сваями.

Цементация фундаментов выполняется при недостаточной прочности кладки. Для этого в теле фундамента шлямбуром или перфоратором пробивают отверстия диаметром 25 мм. и закладывают металлические трубки, через которые нагнетают цементный раствор состава 1:1 (цемент–вода) под давлением 0,3…0,5 МПа.

Укрепление фундамента бетонными и железобетонными обоймами применяется в том случае, когда цементацию произвести невозможно. Минимальная ширина бетонной обоймы должна составлять 15 см., чаще всего ее принимают равной 20…30 см. Железобетонная обойма применяется при неудовлетворительном состоянии фундаментов или стен на отдельных участках.

Укрепление фундамента с расширением подошвы осуществляют с помощью как односторонних, так и двусторонних банкет.

Подошву фундаментов уширяют в целях передачи давления на большую площадь. Если уширения делают без обжатия грунта основания, то они вступают в работу лишь при увеличении нагрузки, когда появляются дополнительные осадки. Уширенные части фундамента воспринимают только часть увеличивающейся нагрузки. Для уменьшения развития дополнительных осадок уширенного фундамента грунт под уширениями предварительно обжимают с помощью
домкратов.

Часто фундаменты усиливают путем пересадки их на сваи. Для этого либо делают буроинъекционные сваи – бурят через фундамент наклонные скважины диаметром 15…25 см, в которые под значительным давлением нагнетают бетонную смесь, либо вдавливают звенья железобетонных свай под фундамент домкратами.

10.4. Подводка новых фундаментов.

Подводку новых фундаментов производят при разработке грунта ниже подошвы существующих фундаментов, а также для прекращения недопустимых деформаций зданий и сооружений.

Свайные фундаменты усиливают в случае их недостаточной несущей способности путём задавливания свай с опиранием их на плотные грунты или наращиванием существующих свай дополнительными секциями. Чаще всего усиление свайных фундаментов производится путём погружения дополнительных свай вне контура фундамента (выносные сваи) с передачей на них нагрузки от реконструируемых фундаментов (рис. ).

Фундаменты мелкого заложения также можно пересаживать на набивные сваи.

10.5. Устройство фундаментов вблизи существующих сооружений.

10.5.1. Причины, приводящие к деформациям существующих сооружений.

Существующие здания при возведении около них фундаментов часто получают недопустимые деформации. Причин этому несколько:

1) выпор грунта в стороны котлована (рис.93, а);

2) вымывание грунта грунтовой водой из-под существующих фундаментов при открытом водоотливе из котлована (рис.93, б);

3) уплотнение несвязного грунта динамическими воздействиями при забивке шпунта, свай, раздробление шар – или клин – молотом мерзлого грунта или старых фундаментов;

4) промораживание грунта под фундаментом (рис.93, в);

5) смещение шпунта в сторону котлована (рис.93, г);

6) уплотнение грунтов под действием нагрузок, передаваемых новым сооружением на основание (рис.93, д);

7)
развитие отрицательного трения, действующего на сваи.

10.5.2. Меры по уменьшению влияния новых фундаментов на существующие.

Планировочные мероприятия направлены на то, чтобы новое здание было отнесено от существующих на безопасное расстояние – обычно на 10…20 м. Такое новое здание может рассматриваться как «отдельно стоящие» и специфических проблем с фундаментами не возникает.

Архитектурное решение может упростить задачу, если новое здание в зоне примыкания тем или иным способом облегчено, допустим, в зоне примыкания располагают блок, высота которого меньше соседнего, новое здание облегчено проездами и т.п.

Конструктивные мероприятия являются основными. Их следует разбить на три группы: 1) новое здание строится на фундаментах мелкого заложения, несмотря на то, что условие не удовлетворено ( дополнительная осадка; предельно допустимая величина дополнительной осадки); 2) новое здание возводится на свайных фундаментах; 3) под новым зданием предусмотрено строительство глубокого подземного объёма (гаража, склада и т.д.).

В случае использования фундаментов мелкого заложения рекомендуется применять следующие мероприятия: консольное примыкание, разъединительный шпунтовый ряд, превентивное усиление фундаментов соседних домов с пересадкой их на сваи усиления. Консольное примыкание частично снижает уплотнение грунта под фундаментами существующих зданий при возведении около них новых тяжёлых сооружений.

Практически полного исключения влияния загружения основания достигают разделением его шпунтом, погружаемым глубже активной зоны.

Технологии усиления и ремонта фундаментов

Проблемы с фундаментом

На данный момент еще не придуманы настолько совершенные технологии возведения фундаментов, которые гарантировали бы его расчетный срок эксплуатации.

Учитывая, что с каждым днем экология становится все хуже, то даже прочные металлы и бетоны неизбежно разрушаются и этот процесс нужно или приостановить, или хоть замедлить на некоторое время. Понятно, что причин деформации фундаментов бывает множество, но стоит отметить ключевых из них:

• Человеческий фактор. К этим факторам можно отнести ошибки в расчетах допустимых нагрузок на фундамент, неправильно подобранные технологии с учетом типа почвы, а также ошибочный выбор и монтаж строительных материалов;
• Климатический фактор: разрушение материала фундамента за счет воздействия агрессивных грунтовых вод, кислотных и щелочных дождей;
• Техногенный фактор. Это строительство поблизости от здания автомобильных и железнодорожных магистралей с интенсивным движением и отсутствием средств защиты от воздействия вибрации.

Фактически, ремонт и усиление любого фундамента нужно начинать делать, если:

• Обнаружена просадка, деформация или разрушение несущей кладки, снижение его гидроизоляционных свойств или возникновение просадки только одного угла здания;
• Обнаружено снижение устойчивости фундаментов и грунтов;
• Увеличивается скорость деформации и разрушения грунтов под воздействием различных факторов;
• Возникло непредвиденное и неконтролируемое перемещение элементов несущих конструкций независимо от арматурного пояса.

Основные причины деформации фундаментов, при которых реконструкция неизбежна:

• Возникшее неравномерное уплотнение слабых грунтов, возникшее из-за изменения гидрологического режима территории или возникшей неравномерной нагрузки самих почв на подошву;
• Нарушение структуры грунтов впоследствии неправильного осушения болотистых территорий или проведения глубинных бурильных работ;
• Динамическое воздействие примышленных предприятий, транспортных магистралей, промышленного сейсмического влияния;
• Понижение уровня грунтовых вод;
• Локальное повреждение подземной части основания грунтовыми водами с агрессивными составляющими, а также нарушение внешней гидроизоляции цоколя;
• Нарушение правил застройки поселений, когда по соседству со старыми зданиями возводятся новые с нарушениями технологического процесса;
• Непредусмотренное типов и характеристиками основания дополнительное возведение подземных этажей и мансардных уровней. В результате на фундамент ложится более высокая нагрузка, чем расчетная;
• Промерзание почвы выше расчетного уровня.

Понятно, что причин для деформации и повреждения основания существует множество. Но, прежде чем приступать к реставрации основания, нужно точно определиться с причиной и сначала ее устранить. А уже потом заниматься непосредственно ремонтом и усилением поврежденного фундамента, причем часто оба технологических процесса делают одновременно. Но, перед началом работ по усилению фундаментов, нужно провести тщательный, правильный и многогранный расчет технологии ремонта, чтобы затем повторно не проводить одни и те же работы.

Технологии проектирования ремонта фундаментов

Учитывая, что необходимость в усилении фундаментов возникает в следующих случаях:

• При обнаружении опасных деформаций грунтов и искусственном или естественном износе материала оснований. В таких случаях сначала делается усиление грунта, устранение подвижек и фиксирование пластов, а уже потом нужно приступать к ремонту основания. Как правило, эта проблема особенно часто возникает в зданий старой постройки, памяток архитектуры. И проводить проектирование усиления нужно с учетом особенностей такого здания, чтобы не допустить в процессе реставрации дальнейшего разрушения несущих элементов.
• Когда проведено необдуманное вмешательство в конструкцию возведенного дома, особенно при строительстве подвалов и мансардных этажей;
• При строительстве на соседних участках.

Особенность фундаментов старых домов в том, что нет чертежей, а возведение проводилось самим подрядчиком. Поэтому, реставрация таких оснований довольно сложная и проектирование усиления всегда начинается из работ по обследованию наземных и цокольных конструкций, а затем способом откопки шурфов.

Обследование фундамента с использованием шурфов

Что такое шурфирование оснований? Это получение подробной информации о фундаменте путем откопки шурфов с одной или (чаще) нескольких сторон от подошвы основания. В некоторых случаях такие шурфы могут иметь глубину до 4-5 метров, что часто практиковалось древними архитекторами при возведении массивных зданий с натурального камня.

После получения всех данных шурфования выполняются подробные чертежи, подбирается оптимальный тип строительных материалов, и отбираются образцы почвы.

Можно также получить подробную информацию о фундаменте способом бурения скважин и отбора образцов. Такой способ позволяет обнаружить и обследовать скрытые конструкции в фундаменте, например, деревянные сваи, ростверки, а также их конструкционные особенности.

Усиление фундамента лучше сразу совмещать с капитальным ремонтом здания, ведь тогда можно одновременно обработать все несущие стены и перекрытия, подобрать иной строительный материал и под его параметры выбрать способ усиления фундамента.

Строительная практика часто показывает, что при ремонте фундамента заселенного дома приходится использовать специальные пневматические домкраты и устранение пустот в несущих слоях с максимальной безопасностью для окружающих.

Как рассчитать усиление фундамента

Провести расчет качественного усиления иногда не так просто, ведь тут учитывается не только выбор технологии, но и результаты проведенных изысканий. Поэтому, главным этапом всегда становится сбор нагрузок, которые передаются на подошву основания со стороны почвы, самого здания и внешних факторов.

Классические методы ремонта и усиления фундаментов

Усиление фундаментов

Как правило, все они сводятся к увеличению полезной площади подошвы основания, благодаря чему снижается давление на почву. В таких случаях практикуется несколько методов:

• Бурение скважин ниже глубины промерзания почвы, но не ниже нижней кромки несущей подошвы основания. Затем под него закачивается под давлением бетон, который заполняет поры грунта и подошвы, равномерно растекается по всей поверхности и там застывает.
• Также можно провести углубление подошвы основания и заменить поврежденные и разрушенные деревянные, металлические конструкции на современные минеральные соединения. Такая технология считается оптимальной, когда будет строиться подвал или увеличивается его глубина. В таких случаях рекомендуется расширение проводить с помощью бетонных плит или натурального камня. Полученная подошва будет иметь трапециевидную форму, поэтому существенно усилит новый фундамент.
• Установка монолитных плит под подошву. Такая технология дорогая, оправдывает себя в случае ремонта основания, поврежденного впоследствии влияния подвижек почвы от метрополитена, железнодорожных линий и промышленных комплексов. Плиты производятся из железобетона, устанавливаются в специально предусмотренные штробы на уровне нижней кромки подвального помещения. Плитные конструкции в таком случае принимают на себя нагрузку равномерно из существующим фундаментом.
• Кирпичная или бетонная кладка в стороне от основного фундамента с целью смещения центра тяжести от поврежденного фрагмента. Практикуется в случаях наличия дома небольшой массы и если на строительной площадке есть возможность проводить земляные работы. В таких случаях по внешней стороне от поврежденного участка выкапывается траншея на глубину подошвы, устанавливается деревянная опалубка. Внутри опалубки предусматривается песчано-гравийная подушка, тщательно трамбуется и устанавливается арматурный пояс. Заполняется опалубка жидким бетоном, кирпичом или натуральным камнем, дополнительно покрывается гидроизоляционным слоем. Часто практикуется при реставрации старых оснований в сельской местности, когда нет смысла демонтировать старое здание и возводить новое.

Традиционные технологии себя оправдывают, когда ремонт или реставрация фундамента проводится на сухих и прочных почвах. Они не подходят для усиления оснований на влагонасыщенных почвах, ведь тогда приходится новые конструкции монтировать выше уровня подошвы и залегания грунтовых вод и такое усиление часто становится не эффективным.

В процессе реконструкции здания существенно увеличиваются нагрузки на основание, поэтому и нужно проводить реконструкцию и усиление одновременно. В таких случаях практикуют использование бетонных или железобетонных обойм.

Процесс усиление старого фундамента

Технология простая, но трудоемкая:

1. Проводится расчет типа обойм, их размера и материала наполнения.
2. Затем в четко указанных местах непосредственно в фундаменте бурятся скважины (шпуры).
3. В готовые отверстия устанавливают арматуру, обвязывают ее с арматурой старого основания с целью увеличить полезную площадь перекрытия подошвы.
4. Также в шпуры монтируют поясную вертикальную арматуру, которая защищает конструкцию от смещения.
5. Готовые элементы заливают бетоном под давлением.

Если обойма делается в фундаменте с бутового камня, тогда сначала нужно вырыть траншею и отверстия делать аккуратно перфоратором или ударной дрелью. В отверстия устанавливают стяжки, затем конструкция заливается бетоном. За счет неровной поверхности кладки, сцепление бетона и бутового камня будет максимальным.

Технология подведения свай

Замена нижних венцов при ремонте фундамента деревянного дома

Такая технология предусматривает ремонт фундамента за счет переноса части или всей массы здания на новый фундамент, возведенный под основной подушкой. Фактически, это пересадка старого основания на новые железобетонные сваи, а грунт закрепляется с помощью инъекции строительного раствора.

Но такая технология себя оправдывает, если под основанием обнаружен прочный слой почвы на относительно небольшой глубине. В иных случаях нужно использовать другие методы усиления фундамента здания.

Тут также нужно помнить, что сваи для усиления конструкций отличаются от обычных свай, на которых возводятся дома. Тут используются специальные буронабивные и инъекционные сваи, а также сваи вдавливания.

Особенность технологии в том, что нужно использовать малогабаритную технику, а если есть доступ до строительной площадки, то и вид ремонта можно подобрать.

Как использовать буронабивные сваи

Этапы работ по усилению ленточных фундаментов набивными сваями

Как правило, в условиях заселенного города часто ограничен доступ до строительной площадки. Поэтому, если есть достаточно места для подвода тяжелой техники, тогда стоит использовать буронабивные сваи, ведь они устанавливаются на расстоянии не менее 2.5 метра от стены.

Но при установке свай часто возникает сильная вибрация грунта, а это может привести к дальнейшему разрушению основания. Также стоит помнить, что поперечные балки громоздкие и требуют расхода большого количества металла.

Технология установки свай:

1. Сначала проводится подготовка строительной площадки, она тщательно выравнивается.
2. Затем монтируются и открываются шурфы, в которые подводят и вдавливают металлические трубы, которые между собой сваривают арматурой.
3. Трубы заливают бетоном.

Преимущество технологии очевидно, ведь можно трубы установить на глубину до 25 метров, а на месте определяется их несущая способность, а реконструкция основания будет проведена за считанные недели.

Использование инъекционного усиления

Инъекционное закрепление фундамента

Ключевое отличие инъекционной технологии от буронабивной – это использование бетона, подаваемого под большим давлением. Когда бетон попадает на нижнюю часть сваи, он выдавливает грунт и заполняет полученную полость. В результате происходит надежное уплотнение грунта под основанием с одновременным формированием новой подушки.

Вариантов бурения существует большое количество, тип и способ подбирается исходя от ситуации на строительной площадке, а также типа фундамента. Все сваи имеют наклонную конструкцию, пробивают фундамент и углубляются до уровня прочного грунта. Также допускается бурение с двух сторон с небольшим интервалом.

Инъекционное закрепление оправдано при ремонте зданий, возведенных на песчаных грунтах. Ведь в таких случаях происходит локальное насыщение грунта строительными растворами, которые улучшают механические характеристики почвы.

Усиление и реконструкция фундаментов. Швец В.Б. и др. 1985

Описаны способы усиления фундаментов при нарушении их долговечности, а также при реконструкции действующих предприятий. Рассмотрены причины, вызывающие необходимость усиления как фундаментов на естественном основании, так и свайных. Приведены примеры усиления фундаментов мелкого заложения и свайных, включая фундаменты под машины и оборудование, а также отдельно стоящие сооружения и здания, построенные на склонах. Для инженерно-технических работников проектных, строительных организаций и служб эксплуатации.

Глава 1. Оценка необходимости переустройства фундаментов
Причины, вызывающие необходимость переустройства фундаментов
Виды разрушения фундаментов в процессе эксплуатации
Деформации фундаментов при изменении свойств основания
Нарушение устойчивости зданий и сооружений на склонах
Общая классификация отказов фундаментов

Глава 2. Натурные обследования фундаментов и их оснований
Особенности обследования
Наблюдения за осадками оснований и деформациями зданий и сооружений
Дополнительные инженерно-геологические изыскания
Методы оценки состояния фундаментов
Оценка основания в условиях действия длительной нагрузки

Глава 3. Укрепление и усиление оснований
Осушение и дренаж оснований
Закрепление грунтов оснований
Повышение прочности основания

Глава 4. Усиление и реконструкция фундаментов мелкого заложения
Классификация методов усиления
Ремонт фундаментов, усиление их обоймами и подведением конструктивных элементов
Усиление фундаментов в особых условиях
Усиление фундаментов вдавливаемыми сваями
Усиление фундаментов буронабивными сваями
Применение корневидных свай, опускных колодцев и фундаментов, возводимых способом “стена в грунте”
Усиление гидроизоляции и защита фундаментов в агрессивных средах
Особенности технологии производства работ

Глава 5. Усиление свайных фундаментов
Методы усиления ростверков
Усиления стволов свай
Усиление кустов свай

Глава 6. Усиление фундаментов башенных сооружений, технологического оборудования и подпорных стен
Оценка устойчивости против опрокидывания башенных сооружений
Усиление фундаментов сооружений башенного типа
Усиление фундаментов технологического оборудования
Усиление подпорных стен

Глава 7. Повышение устойчивости сооружений, расположенных на склонах
Проектирование и устройство контрбанкетов
Укрепление склонов с помощью контрфорсов
Применение удерживающих конструкций
Применение метода “стена в грунте”

Глава 8. Усиление фундаментов под машины с динамическими нагрузками
Особенности обследования фундаментов и оснований при динамических нагрузках
Увеличение массы и жесткости фундаментов при их усилении
Регулирование параметров колебаний при реконструкции фундаментов под машины

Глава 9. Технико-экономическая оценка способов усиления фундаментов и техника безопасности выполняемых работ
Выбор способов усиления
Критерии оценки выбранных способов
Общие правила охраны труда

Предисловие

В решениях ХХVI съезда КПСС, а также последующих пленумов ЦК КПСС подчеркнута решающая роль реконструкции и технического переоснащения в увеличении объема и качества выпускаемой продукции без существенного расширения производственных площадей и численности работающих. В соответствии с этим большая доля капитальных вложений направляется на техническое перевооружение и реконструкцию действующих предприятий, оснащение их новой высокоэффективной техникой и внедрение прогрессивной технологии.

При осуществлении в процессе реконструкции и технического перевооружения производства, замены устаревшего оборудования и отдельных конструкций, повышения грузоподъемности мостовых кранов, расширения пролетов, устройства подземных технологических помещений и т.п. повышаются нагрузки на фундаменты и основания. Усиление фундаментов в отдельных случаях обусловлено возникновением недопустимых отказов в системе основание — фундамент — сооружение.

Характерной особенностью процесса реконструкции и усиления фундаментов и оснований является необходимость его ведения в крайне стесненной обстановке (чаще всего в условиях действующих предприятий или эксплуатируемых зданий). Это требует применения специальной технологии и организации строительных работ, а также соответствующего материального оснащения. Выполнение работ в стесненных условиях затрудняет применение средств механизации и усложняет доставку необходимых строительных материалов, что в конечном счете обусловливает высокую трудоемкость и стоимость работ по усилению и реконструкции фундаментов. Значительную трудность представляет организация работ по разработке и перемещению грунта, водоотливу, а также переустройству (частичному или полному) существующих фундаментов.

Вопросы реконструкции и усиления фундаментов в действующих в настоящее, время нормативных документах и соответствующей справочной литературе практически не отражены. В научно-технической литературе имеются немногочисленные работы, освещающие опыт реконструкции и усиления фундаментов жилых зданий, главным образом в связи с их надстройкой [1—4]. Для промышленных зданий и сооружений вопросы усиления фундаментов в основном в связи

с проявлением деформаций аварийного характера [5—7]. Имеющиеся журнальные публикации освещают разовые случаи усиления или реконструкции фундаментов и их оснований и не носят обобщающего характера. В зарубежной научно-технической литературе [8—11], а также учебной литературе по основаниями фундаментам [12, 13] рассмотрены лишь возможные способы усиления и реконструкции фундаментов без их детализации.

В настоящей монографии сделана попытка системного освещения накопленного многолетнего опыта по усилению и реконструкции фундаментов, работающих различных условиях. При этом в основном использован отечественный опыт.

Основная часть монографии написана совместно д-ром техн. наук, проф. В.Б. Швецом, канд. техн. наук, доц. В.И. Феклиным и канд. техн. наук Л.K. Гинзбургом. В написании отдельных глав и пунктов приняли участие канд. техн. наук, доц. Н.С. Швец (глава 8) и канд. техн. наук В.К. Капустин (пп. 2.2 и 6.1).

Авторы выражают признательность д-ру техн. наук, проф. М.И. Смородинову за ценные замечания, сделанные им при рецензировании рукописи.

Раздел 10. Реконструкция фундаментов и усиление оснований

Реконструкция фундамента – это всегда вынужденная мера. Даже правильно рассчитанный фундамент с большим запасом прочности может подвергнуться разрушению. Образование трещин, осыпание поверхностного слоя и другие внешние признаки говорят о том, что опорные конструкции находятся в аварийном состоянии. Виной тому могут быть природные условия, воздействие агрессивной внешней среды, ненадлежащий уходи или амортизационный износ материала.

Выход из ситуации – капитальный ремонт или локальная реконструкция. Впрочем, фундамент необходимо реконструировать не только в случае потери конструкцией работоспособности.

Для чего проводят реконструкцию

Фундамент – часть здания, подвергающаяся особо сильному воздействию. Чаще всего требуют ремонта именно опорные конструкции, находящиеся под постоянными нагрузками. Не стоит затягивать с началом работ по ремонту, если началось разрушение фундамента или планируется увеличение нагрузки.

Усиление фундамента буронабивными сваями

Виды проводимых работ можно классифицировать следующим образом:

• Уширение ростверков и ленточных фундаментов, связанное с увеличением толщины стенового каркаса;
• Пересадка фундамента на выносные свайные колонны;
• Увеличение глубины фундамента, связанное с установкой оборудования или организацией подвального этажа;
• Усиление грунтов основания силикатизацией или термической обработкой;
• Увеличение несущей способности методом сквозной установки буронабивных свай и стержней.

Перед тем как начинать работы по ремонту фундамента следует определить текущее состояние опоры, а также вид и объем требуемых работ. Иногда проводить масштабные мероприятия нерационально, достаточно лишь произвести внешний косметический ремонт, но зачастую требуется капитально усиливать несущую часть фундамента.

Определение трудоёмкости работ

Реконструкция фундамента включает в себя два подвида работ – ремонт надземных и подземных частей фундамента. Принципиальные различия заключаются в назначении каждого из видов ремонта и сложности проводимых сопутствующих мероприятий. Редко работы по реконструкции ограничиваются восстановлением надземной части фундамента, чаще всего приходится вскрывать грунты по периметру здания, чтобы устроить котлован.

Причины реконструкции фундаментов основаны на изменении условий эксплуатации и следующих потребностях:

• Возрастание нагрузки на фундамент;
• Нарушение целостности фундамента или гидроизоляционного слоя;
• Нарушение устойчивости фундаментов из-за ухудшения грунтов основания;
• Рост общего показателя деформативности почвы;
• Смещение конструктивных узлов, связанное с оплыванием грунтов и смещением центров тяжестей конструкций.

Последствия усадки грунта
Разрушения целостности фундаментной плиты зачастую вызваны усадкой грунта основания, последствиями частичного вымывания несущего слоя грунтовыми и осадочным водами; проводимыми поблизости строительными работами и просто износом конструкций, вызванным старением материала (например, воздействием морозного пучения).

Степень износа конструкций определяется визуально. Для бетонных конструкций производится замер величины раскрытия трещин с помощью специальных тензометрических датчиков. Это позволит выяснить, с какой скоростью происходит разрушение конструкции. Степень деструкции бетона определяется ударным способом – осыпание поверхностного слоя будет признаком расслоения бетонного камня.

Самостоятельно провести внешний осмотр и определить уровень необходимых работ довольно сложно. Неправильно сконструированные узлы, размещенные в неподходящих точках плана, могут создавать обратный эффект, возлагая дополнительную нагрузку на фундамент. Доверить осмотр здания следует специалистам.

Фундаменты, подвергающиеся излишнему морозному пучению грунтов, деформируются в различных направлениях. Определяя линейность опорной части сооружения, выявляют точки сосредоточения амортизационной усталости фундаментов. Геологические и гидрогеологические изыскания покажут изменение состояния грунтов. Учитывая данные, полученные в результате анализа состояния постройки, составляют план реконструкции.

Как отремонтировать фундамент деревянной дачи

В отличие от каменных или кирпичных домов, дачные домики обычно изготавливают в виде сруба или каркасной постройки из бруса или сип-панелей. Вес такой постройки может быть в два-три раза меньше кирпичного строения, что существенно упрощает процедуру ремонта фундамента деревянного дома своими руками.

Как и в случае с кирпичными домами, на даче в первую очередь облетает наружная облицовка цокольной поверхности стен. Если здание установлено на бетонной ленте, остатки штукатурки необходимо оббить до бетона, и внимательно осмотреть всю ленточную основу. Возможно, что штукатурку срезал верхний слой грунта, поднявшийся из-за морозного пучения. Если трещин не обнаружено, нужно будет уложить ремонтную сетку и заштукатурить цоколь по-новому.

Значительно хуже выглядит ситуация, если кладка или бетонная отливка имеет трещины.

Технология реконструкции

Причиной для начала проведения реконструкции фундамента могут служить не только различные виды разрушения и деформации опоры, но и увеличение общей нагрузки. Например, повышение этажности здания, усадка грунта на участке и прочие причины, требуют усиления фундаментных конструкций даже при отсутствии внешних признаков старения опоры. Технологические приёмы, используемые в строительстве при усилении фундаментов, различаются по типу совместимых фундаментных конструкций. Посмотрите видео, какие главные причины способствуют разрушению фундамента.

Наиболее частые причины разрушения фундаментов:

• Плохо уплотненный просадочный или оплывной грунт основания подвергся вымыванию подземными водами;
• Вымывание грунтов дождевыми водами при плохо устроенных системах наружного водоотвода и затоплении подвальных помещений;
• Строительство новых зданий в пределах существующей застройки с нарушением норм безопасности;
• Превышение допустимого количества циклов замерзания/оттаивания и общий износ материала;
• Превышение динамических нагрузок на опоры.

Все эти причины могут привести к уменьшению несущей способности фундамента. Что требует обязательного проведения ремонта.

Реконструкция ленточных фундаментов

Реконструкция ленточного фундамента
Ремонт ленточных фундаментов производят двумя способами – перекладыванием на выносные сваи и бурением сквозных набивных свай. Первый способ требует частичного открытия боковой поверхности фундаментной плиты. С определенным шагом вдоль периметра высвобождают полосы грунта для обеспечения доступа к поверхности фундамента и дальнейшей закладки выносных балок. Каждую пару свай скрепляют поперечными балками с фундаментом и продольными между собой.

Затем все балки замоноличивают и после полного набора бетоном прочности обжимают. Устройство обвязки – завершающий этап перекладывания нагрузки на выносные сваи, после которого траншеи засыпают.

Ленточные фундаменты самый популярный тип опорных конструкций, особенно в индивидуальном жилищном строительстве. Поэтому существует масса технологий для усиления и реконструкции, как сборных, так и монолитных лент. Существуют приемы, позволяющие увеличивать даже глубину заложения ленточных оснований.

Процесс монтажа сваи под фундамент
Кроме того, может потребоваться увеличение ширины верхнего обреза фундамента. Для этого периметр здания делится на захватки длиной от двух до трёх метров. Грунт вынимается до нижней отметки опоры, через одну захватку, чтобы предотвратить выпирание освобожденного грунта основания. Промежуточные участки вынимаются только после окончания обратной засыпки и утрамбовки открытых участков. Открытую боковую поверхность фундамента отмывают водяным напором, затем засверливают в тело монолита анкеры, устанавливают опалубку и заливают бетонную смесь.

При укреплении ленты способом сквозного бурения не нужно устраивать котлованы. Скважины бурятся пневмопробойным шнеком сквозь слой грунта, затем в них опускают арматурные каркасы и заливают бетонную смесь. Количество свай определяется не только требуемой несущей способностью, но и размерами здания – не рекомендуется бурить сквозные сваи чаще, чем через три диаметра скважины.

Таким же образом укрепляются плитные, столбчатые и другие виды опорных конструкций, кроме свайных.

Реконструкция свайных фундаментов

Замена винтовых свай
Объем и технология работ зависит от того, какая часть фундамента требует усиления – обвязка или свайные колонны. Также важным фактором является характер повреждений. Для устранения поверхностных трещин, образованных в результате коррозии и выветривания верхнего слоя бетона применяют торкретирование — покрытие фундамента цементно-песчаным раствором под давлением. Перед началом работ поверхность фундамента тщательно очищают металлическими щетками или пескоструйными установками, продувают от пыли и промывают водой. Слой раствора напыляется на металлическую мелкоячеистую сетку.

Более серьезные трещины и другие виды разрушений также заполняют цементно-песчаным раствором. В предварительно пробуренные в теле фундамента шпуры димаетром 40 мм загоняют цементную смесь под давлением 0,5 МПа. Рекомендуемый шаг бурения не менее одного метра, а длина не более 0,5 ширины отверстия при бурении с двух сторон и не более 0,8 при бурении с одной стороны. Для цементирования используют водно-цементный раствор в пропорции от 1:10 до 1:4 соответственно.

Если свая разрушена безвозвратно, следует пересадить конструкцию на выносные свайные колонны. Работа достаточно трудоемкая, но порой представляет единственный выход из аварийной ситуации. Посмотрите видео, как делается замена сваи.

Ремонт свайных колонн осуществляется двумя способами. Выступающие части высоких свай усиливают металлическими обоймами. Для этого вокруг сваи закрепляют металлическую оболочку с толщиной стали не менее 100 мм. Длина обоймы составляет длину выступающей части колонны плюс заглубление не менее, чем на один метр. Сваи малого диаметра укрепляются обуриванием – вокруг стойки вырывается круговая траншея глубиной до полутора метров, в которую нагнетается цементно-песчаный раствор.

Технология усиления грунтов оснований

Силикатизация и термические способы закрепления применяются для снижения просадочности почв. Первый способ заключается в бурении глухих скважин по периметру здания. С помощью нагнетающих установок в скважины подается раствор жидкого стекла, закрепляемый электрическим током. По истечении двух суток напряжение снимают, поскольку раствор успевает полностью распределиться в грунте и эффективно закрепить его. Признаком просадочного грунта служат образование трещин на боковых поверхностях фундамента; локальные провалы почвы и усадка отдельных земельных участков.

Технология закрепления грунта позволяет не только предотвратить дальнейшее просаживание фундамента, но и увеличить несущую способность основания. В качестве армирующих инъекций применяют различные растворы, в том числе карбамидные смолы и цементно-песчаный раствор.

Схема усиления грунта основания

Термическое усиление грунта это тоже один из способов укрепления грунта, активно использующийся в условиях слабых грунтов, когда нельзя использовать технологии, требующие полного или частичного открытия подземных конструкций. Процесс термоусиления проходит в следующей последовательности:

• По периметру здания бурят скважины диаметром 100-200 мм;
• Монтируют затвор с камерой сгорания и арматурой для регулирования напора подачи кислорода и топлива;
• Тщательно герметизируют все узлы конструкции;
• Устанавливают питающие агрегаты, трубопроводы;
• Обжигают грунт;
• Демонтируют установки и заполняют скважины местным грунтом с утрамбовкой.

Скважины бурятся вращательными, ударными или шнековыми установками. Топливо подают под естественным напором, при этом температура в скважине не должна превышать 1100 градусов. Существует масса других технологий по усилению оснований, но они применяются в частных случаях и практически не используются в индивидуальном жилищном строительстве. Также не исключена возможность применения авторских инженерных решений, созданных специально для определенной постройки.

Неотложные мероприятия по ремонту

Прежде чем выбрать способ, как укрепить фундамент, необходимо выполнить две первоочередные процедуры:

• Определить причину возникновения повреждения основания, что в большинстве случаев позволяет выполнить работы по усилению фундамента с минимально возможными затратами;
• По возможности выполнить временное укрепление несущих конструкций здания, чтобы предотвратить более тяжелую аварию.

Например, можно выполнить временный ремонт столбчатого фундамента установкой дополнительных опор, нашить или стянуть скобами треснувший деревянный ростверк, ленту, часть разрушенной кладки. Любые методы усиления фундаментов зданий, такие как бандаж или установка внешних опор, не требующие вмешательства в несущие конструкции, только улучшат положение и сделают постройку безопаснее.

К сведению! Временный ремонт здания и даже усиление фундамента частного дома не решат существующей проблемы, но предпринятые действия позволят сделать диагностику безопасно для жизни и здоровья.

В любом случае, если появились признаки проседания или разрушения ленточного или свайного фундамента здания, не стоит откапывать отмостку или засыпку несущих конструкций только для того, чтобы посмотреть, как глубоко распространилась трещина или зона расслоения фундамента. Это можно определить расчетным способом. Рыть шурфы или вскрывать отмостку необходимо с уже проработанным планом действий на ремонт и усиление фундаментов цементацией.

В первую очередь необходимо определить уровень грунтовых вод и наличие пустот под фундаментным основанием. Чаще всего наблюдается классическая картина проседания и разрушения одного из углов фундамента дома. Причиной оседания ленты или сваи практически всегда являются грунтовые воды и неправильно выполненный дренаж, который во многих случаях может вообще отсутствовать, как элемент фундамента. Поэтому, прежде чем думать, как поднять дом своими руками, необходимо отвести воду и высушить грунт под стенами здания.

Начальные скважины бурят по периметру фундамента здания, на расстоянии не менее полутора метров от отмостки. Достаточно пробить три угловых ствола, чтобы понять, является ли причиной всех проблем давление грунтовых вод на стены ленточного фундамента. Только после установки откачивающего насоса через несколько дней можно приступать к строительству шурфов для обследования кирпичной, бутовой или бетонной стены фундаментного основания здания.

Если в результате осмотра выявлено несколько проблемных участков, то количество шурфов необходимо увеличить, но нельзя вскрывать стену на более чем 25% без установки бандажей или разгрузочных опор.

По результатам осмотра должно быть принято главное решение – лечить кладку или планировать демонтаж фундамента. В кирпичных зданиях к последней мере прибегают только в исключительных случаях, например, для спасения постройки, представляющей историческую ценность. Но даже в этом случае есть немалый риск, что ремонт может закончиться обрушением стены здания. Поэтому специалисты рекомендуют лечить фундамент всеми доступными средствами.

Усиление оснований фундаментов при реконструкции зданий

Реконструкция фундамента – это всегда вынужденная мера. Даже правильно рассчитанный фундамент с большим запасом прочности может подвергнуться разрушению. Образование трещин, осыпание поверхностного слоя и другие внешние признаки говорят о том, что опорные конструкции находятся в аварийном состоянии. Виной тому могут быть природные условия, воздействие агрессивной внешней среды, ненадлежащий уходи или амортизационный износ материала.

Выход из ситуации – капитальный ремонт или локальная реконструкция. Впрочем, фундамент необходимо реконструировать не только в случае потери конструкцией работоспособности.

Для чего проводят реконструкцию

Фундамент – часть здания, подвергающаяся особо сильному воздействию. Чаще всего требуют ремонта именно опорные конструкции, находящиеся под постоянными нагрузками. Не стоит затягивать с началом работ по ремонту, если началось разрушение фундамента или планируется увеличение нагрузки.

Усиление фундамента буронабивными сваями

Виды проводимых работ можно классифицировать следующим образом:

• Уширение ростверков и ленточных фундаментов, связанное с увеличением толщины стенового каркаса;
• Пересадка фундамента на выносные свайные колонны;
• Увеличение глубины фундамента, связанное с установкой оборудования или организацией подвального этажа;
• Усиление грунтов основания силикатизацией или термической обработкой;
• Увеличение несущей способности методом сквозной установки буронабивных свай и стержней.

Перед тем как начинать работы по ремонту фундамента следует определить текущее состояние опоры, а также вид и объем требуемых работ. Иногда проводить масштабные мероприятия нерационально, достаточно лишь произвести внешний косметический ремонт, но зачастую требуется капитально усиливать несущую часть фундамента.

Как использовать буронабивные сваи

Этапы работ по усилению ленточных фундаментов набивными сваями
Как правило, в условиях заселенного города часто ограничен доступ до строительной площадки. Поэтому, если есть достаточно места для подвода тяжелой техники, тогда стоит использовать буронабивные сваи, ведь они устанавливаются на расстоянии не менее 2.5 метра от стены.

Но при установке свай часто возникает сильная вибрация грунта, а это может привести к дальнейшему разрушению основания. Также стоит помнить, что поперечные балки громоздкие и требуют расхода большого количества металла.

Технология установки свай:

1. Сначала проводится подготовка строительной площадки, она тщательно выравнивается.
2. Затем монтируются и открываются шурфы, в которые подводят и вдавливают металлические трубы, которые между собой сваривают арматурой.
3. Трубы заливают бетоном.

Преимущество технологии очевидно, ведь можно трубы установить на глубину до 25 метров, а на месте определяется их несущая способность, а реконструкция основания будет проведена за считанные недели.

Определение трудоёмкости работ

Реконструкция фундамента включает в себя два подвида работ – ремонт надземных и подземных частей фундамента. Принципиальные различия заключаются в назначении каждого из видов ремонта и сложности проводимых сопутствующих мероприятий. Редко работы по реконструкции ограничиваются восстановлением надземной части фундамента, чаще всего приходится вскрывать грунты по периметру здания, чтобы устроить котлован.

Причины реконструкции фундаментов основаны на изменении условий эксплуатации и следующих потребностях:

• Возрастание нагрузки на фундамент;
• Нарушение целостности фундамента или гидроизоляционного слоя;
• Нарушение устойчивости фундаментов из-за ухудшения грунтов основания;
• Рост общего показателя деформативности почвы;
• Смещение конструктивных узлов, связанное с оплыванием грунтов и смещением центров тяжестей конструкций.

Последствия усадки грунта
Разрушения целостности фундаментной плиты зачастую вызваны усадкой грунта основания, последствиями частичного вымывания несущего слоя грунтовыми и осадочным водами; проводимыми поблизости строительными работами и просто износом конструкций, вызванным старением материала (например, воздействием морозного пучения).

Степень износа конструкций определяется визуально. Для бетонных конструкций производится замер величины раскрытия трещин с помощью специальных тензометрических датчиков. Это позволит выяснить, с какой скоростью происходит разрушение конструкции. Степень деструкции бетона определяется ударным способом – осыпание поверхностного слоя будет признаком расслоения бетонного камня.

Самостоятельно провести внешний осмотр и определить уровень необходимых работ довольно сложно. Неправильно сконструированные узлы, размещенные в неподходящих точках плана, могут создавать обратный эффект, возлагая дополнительную нагрузку на фундамент. Доверить осмотр здания следует специалистам.

Фундаменты, подвергающиеся излишнему морозному пучению грунтов, деформируются в различных направлениях. Определяя линейность опорной части сооружения, выявляют точки сосредоточения амортизационной усталости фундаментов. Геологические и гидрогеологические изыскания покажут изменение состояния грунтов. Учитывая данные, полученные в результате анализа состояния постройки, составляют план реконструкции.

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.

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.

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.

Технология реконструкции

Причиной для начала проведения реконструкции фундамента могут служить не только различные виды разрушения и деформации опоры, но и увеличение общей нагрузки. Например, повышение этажности здания, усадка грунта на участке и прочие причины, требуют усиления фундаментных конструкций даже при отсутствии внешних признаков старения опоры. Технологические приёмы, используемые в строительстве при усилении фундаментов, различаются по типу совместимых фундаментных конструкций. Посмотрите видео, какие главные причины способствуют разрушению фундамента.

Наиболее частые причины разрушения фундаментов:

• Плохо уплотненный просадочный или оплывной грунт основания подвергся вымыванию подземными водами;
• Вымывание грунтов дождевыми водами при плохо устроенных системах наружного водоотвода и затоплении подвальных помещений;
• Строительство новых зданий в пределах существующей застройки с нарушением норм безопасности;
• Превышение допустимого количества циклов замерзания/оттаивания и общий износ материала;
• Превышение динамических нагрузок на опоры.

Все эти причины могут привести к уменьшению несущей способности фундамента. Что требует обязательного проведения ремонта.

Реконструкция ленточных фундаментов

Реконструкция ленточного фундамента
Ремонт ленточных фундаментов производят двумя способами – перекладыванием на выносные сваи и бурением сквозных набивных свай. Первый способ требует частичного открытия боковой поверхности фундаментной плиты. С определенным шагом вдоль периметра высвобождают полосы грунта для обеспечения доступа к поверхности фундамента и дальнейшей закладки выносных балок. Каждую пару свай скрепляют поперечными балками с фундаментом и продольными между собой.

Затем все балки замоноличивают и после полного набора бетоном прочности обжимают. Устройство обвязки – завершающий этап перекладывания нагрузки на выносные сваи, после которого траншеи засыпают.

Ленточные фундаменты самый популярный тип опорных конструкций, особенно в индивидуальном жилищном строительстве. Поэтому существует масса технологий для усиления и реконструкции, как сборных, так и монолитных лент. Существуют приемы, позволяющие увеличивать даже глубину заложения ленточных оснований.

Процесс монтажа сваи под фундамент
Кроме того, может потребоваться увеличение ширины верхнего обреза фундамента. Для этого периметр здания делится на захватки длиной от двух до трёх метров. Грунт вынимается до нижней отметки опоры, через одну захватку, чтобы предотвратить выпирание освобожденного грунта основания. Промежуточные участки вынимаются только после окончания обратной засыпки и утрамбовки открытых участков. Открытую боковую поверхность фундамента отмывают водяным напором, затем засверливают в тело монолита анкеры, устанавливают опалубку и заливают бетонную смесь.

При укреплении ленты способом сквозного бурения не нужно устраивать котлованы. Скважины бурятся пневмопробойным шнеком сквозь слой грунта, затем в них опускают арматурные каркасы и заливают бетонную смесь. Количество свай определяется не только требуемой несущей способностью, но и размерами здания – не рекомендуется бурить сквозные сваи чаще, чем через три диаметра скважины.

Таким же образом укрепляются плитные, столбчатые и другие виды опорных конструкций, кроме свайных.

Реконструкция свайных фундаментов

Замена винтовых свай
Объем и технология работ зависит от того, какая часть фундамента требует усиления – обвязка или свайные колонны. Также важным фактором является характер повреждений. Для устранения поверхностных трещин, образованных в результате коррозии и выветривания верхнего слоя бетона применяют торкретирование — покрытие фундамента цементно-песчаным раствором под давлением. Перед началом работ поверхность фундамента тщательно очищают металлическими щетками или пескоструйными установками, продувают от пыли и промывают водой. Слой раствора напыляется на металлическую мелкоячеистую сетку.

Более серьезные трещины и другие виды разрушений также заполняют цементно-песчаным раствором. В предварительно пробуренные в теле фундамента шпуры димаетром 40 мм загоняют цементную смесь под давлением 0,5 МПа. Рекомендуемый шаг бурения не менее одного метра, а длина не более 0,5 ширины отверстия при бурении с двух сторон и не более 0,8 при бурении с одной стороны. Для цементирования используют водно-цементный раствор в пропорции от 1:10 до 1:4 соответственно.

Если свая разрушена безвозвратно, следует пересадить конструкцию на выносные свайные колонны. Работа достаточно трудоемкая, но порой представляет единственный выход из аварийной ситуации. Посмотрите видео, как делается замена сваи.

Ремонт свайных колонн осуществляется двумя способами. Выступающие части высоких свай усиливают металлическими обоймами. Для этого вокруг сваи закрепляют металлическую оболочку с толщиной стали не менее 100 мм. Длина обоймы составляет длину выступающей части колонны плюс заглубление не менее, чем на один метр. Сваи малого диаметра укрепляются обуриванием – вокруг стойки вырывается круговая траншея глубиной до полутора метров, в которую нагнетается цементно-песчаный раствор.

Технология усиления грунтов оснований

Силикатизация и термические способы закрепления применяются для снижения просадочности почв. Первый способ заключается в бурении глухих скважин по периметру здания. С помощью нагнетающих установок в скважины подается раствор жидкого стекла, закрепляемый электрическим током. По истечении двух суток напряжение снимают, поскольку раствор успевает полностью распределиться в грунте и эффективно закрепить его. Признаком просадочного грунта служат образование трещин на боковых поверхностях фундамента; локальные провалы почвы и усадка отдельных земельных участков.

Технология закрепления грунта позволяет не только предотвратить дальнейшее просаживание фундамента, но и увеличить несущую способность основания. В качестве армирующих инъекций применяют различные растворы, в том числе карбамидные смолы и цементно-песчаный раствор.

Схема усиления грунта основания

Термическое усиление грунта это тоже один из способов укрепления грунта, активно использующийся в условиях слабых грунтов, когда нельзя использовать технологии, требующие полного или частичного открытия подземных конструкций. Процесс термоусиления проходит в следующей последовательности:

• По периметру здания бурят скважины диаметром 100-200 мм;
• Монтируют затвор с камерой сгорания и арматурой для регулирования напора подачи кислорода и топлива;
• Тщательно герметизируют все узлы конструкции;
• Устанавливают питающие агрегаты, трубопроводы;
• Обжигают грунт;
• Демонтируют установки и заполняют скважины местным грунтом с утрамбовкой.

Скважины бурятся вращательными, ударными или шнековыми установками. Топливо подают под естественным напором, при этом температура в скважине не должна превышать 1100 градусов. Существует масса других технологий по усилению оснований, но они применяются в частных случаях и практически не используются в индивидуальном жилищном строительстве. Также не исключена возможность применения авторских инженерных решений, созданных специально для определенной постройки.

Технологии проектирования ремонта фундаментов

Учитывая, что необходимость в усилении фундаментов возникает в следующих случаях:

• При обнаружении опасных деформаций грунтов и искусственном или естественном износе материала оснований. В таких случаях сначала делается усиление грунта, устранение подвижек и фиксирование пластов, а уже потом нужно приступать к ремонту основания. Как правило, эта проблема особенно часто возникает в зданий старой постройки, памяток архитектуры. И проводить проектирование усиления нужно с учетом особенностей такого здания, чтобы не допустить в процессе реставрации дальнейшего разрушения несущих элементов.
• Когда проведено необдуманное вмешательство в конструкцию возведенного дома, особенно при строительстве подвалов и мансардных этажей;
• При строительстве на соседних участках.

Особенность фундаментов старых домов в том, что нет чертежей, а возведение проводилось самим подрядчиком. Поэтому, реставрация таких оснований довольно сложная и проектирование усиления всегда начинается из работ по обследованию наземных и цокольных конструкций, а затем способом откопки шурфов.

Обследование фундамента с использованием шурфов
Что такое шурфирование оснований? Это получение подробной информации о фундаменте путем откопки шурфов с одной или (чаще) нескольких сторон от подошвы основания. В некоторых случаях такие шурфы могут иметь глубину до 4-5 метров, что часто практиковалось древними архитекторами при возведении массивных зданий с натурального камня.

Подготовка к укреплению фундамента

Перед укреплением фундамента проводят его наружный и внутренний осмотр. При внешнем осмотре определяются следующие параметры:

• габариты строения;
• состояние опорных конструкций;
• нагрузка на платформу;
• наличие трещин и скосов.

При подземном исследовании определяются показатели:

• устройство и габариты платформы;
• прочностные свойства используемого материала;
• глубина его закладки.

Прежде чем начать работы по укреплению фундамента, необходимо убедиться в окончании его усадки. Обычно она продолжается не менее месяца. Чтобы понять, что усадка окончилась, поперёк выявленных трещин устанавливаются гипсовые маячки. Их состояние позволит определить, когда можно начинать укрепление основания.

На завершающей стадии подготовки к укреплению осуществляется разгрузка платформы. Она может быть полной или частичной. Важным фактором является недопущение искривлений, которые отрицательно скажутся во время восстановления фундамента.

Для последующего усиления фундамента здание поднимается домкратами

Частичная разгрузка платформы дома производится с применением деревянных или металлических опор и подкосов.