Геотехническая компания

Усиление фундамента

Автор статьи: Павел Малинин
Дата написания статьи: 14.02.2024
Время на прочтение: 14 минут

В процессе использования зданий часто появляется потребность в усилении фундамента, которые со временем могли утратить часть своей несущей способности. Эта необходимость особенно актуальна при реконструкции объектов, когда предполагаемая нагрузка на основание заметно возрастает. В данной статье мы подробно разберем различные методы усиления фундамента. Будут рассмотрены современные и традиционные подходы, позволяющие значительно повысить несущую способность оснований и обеспечить долговечность зданий.

Усиление фундамента — это комплекс мероприятий, направленных на повышение прочности, устойчивости и долговечности существующего фундамента здания или сооружения. Основная цель усиления фундамента заключается в восстановлении его несущих и эксплуатационных характеристик, а также предотвращении дальнейшего развития деформаций или разрушений конструкции. Методы усиления могут включать добавление дополнительных свай или столбов, инъекцию укрепляющих растворов, использование армированных бетонных элементов, а также другие инженерные технологии в зависимости от конкретных условий и требований проекта.

Содержание

Когда требуется усиление фундамента

Существует несколько основных причин, при которых может потребоваться усиление фундамента:

  • Ослабление грунта. Со временем или под воздействием внешних факторов (например, из-за затопления, длительных осадков или таяния снега) грунт под фундаментом может ослабнуть, что приведет к его деформации или оседанию.
  • Повреждение фундамента. Трещины, сколы и другие повреждения фундамента могут быть вызваны различными причинами, включая возраст здания, некачественные строительные материалы или ошибки при строительстве. В таких случаях необходимо усилить фундамент, чтобы предотвратить дальнейшее разрушение.
  • Увеличение нагрузки на фундамент. Если планируется надстройка или реконструкция здания, что приведет к увеличению нагрузки на фундамент, его необходимо усилить для обеспечения безопасности и стабильности сооружения.
  • Изменение условий эксплуатации. Изменение назначения здания может потребовать усиления фундамента, если новое использование предполагает другие условия нагрузки или вибрации.
  • Подтопление и эрозия почвы. Водная эрозия или подтопление могут вызвать вымывание грунта из-под фундамента, что существенно снижает его устойчивость и требует немедленного усиления.
  • Строительство вблизи. Строительство новых объектов поблизости может привести к изменению грунтовых вод или дополнительным нагрузкам на грунт, что потребует усиления существующих фундаментов для предотвращения их деформации.
Усиление фундаментов для строительства подземного пространства
Рисунок 1. Усиление фундаментов для строительства подземного пространства

Признаки того, что фундамент требует усиления

Важно регулярно проводить осмотр фундамента и прилегающих к нему конструкций, чтобы своевременно выявлять потенциальные проблемы. Определить, что фундамент требует усиления, можно по ряду признаков и симптомов, указывающих на его ослабление или повреждение.

Если вы обнаружили один или несколько из этих признаков, рекомендуется обратиться к специалистам для проведения детального осмотра здания и окружающей его территории. Профессиональный инженер или строительная компания сможет определить степень повреждения и разработать план действий по усилению фундамента, что поможет предотвратить дальнейшие повреждения и сохранить целостность вашего здания.

Диагностические мероприятия перед началом работ по усилению фундаментов

Перед началом работ по укреплению фундамента необходимо провести ряд подготовительных мероприятий и диагностических процедур. Это поможет определить точные причины повреждений и выбрать наиболее эффективные методы укрепления. Вот основные шаги, которые следует предпринять:

1.Визуальный осмотр

  • Оценка внешнего состояния фундамента: поиск трещин, сколов, признаков проседания или иных деформаций. В процессе осмотра выявляются внешние повреждения, такие как деформации и трещины, с целью по возможности установить их причины. Также особое внимание уделяется мониторингу осадки здания и изменениям в трещинах, для чего могут использоваться маяки, устанавливаемые поперек трещин. Отсутствие новых трещин на маяках в течение 15-20 дней может свидетельствовать о стабилизации деформаций.
  • Осмотр прилегающей территории: наличие стоков воды, склонности к эрозии почвы, близость грунтовых вод.
Установленный поперек трещин маяк для мониторинга изменений
Рисунок 2. Установленный поперек трещин маяк для мониторинга изменений

Типы и проявления деформаций, а также их причины

  • Осадка центральной части здания

Проявление: Осадка наблюдается непосредственно в центральной части здания.

Причины:

  1. Недостаточная прочность основания под центральной частью.
  2. Усадка грунтов, лежащих в основании, под воздействием нагрузки.
  3. Наличие карстовых образований под центральной частью здания.
Осадка центральной части здания
Рисунок 3. Осадка центральной части здания
  • Осадка краевых частей здания (левой или правой)

Проявление: Осадка заметна в одной из крайних частей здания, левой или правой.

Причины:

  1. Слабость основания под соответствующей крайней частью.
  2. Усадка грунта вследствие его насыщения водой.
  3. Карстовые пустоты под краем здания.
  4. Появление откосов от котлованов или траншей, расположенных рядом с зданием.
  5. Смещение близлежащих подпорных стен.
  6. Затопление подвальных помещений.
Осадка краевых частей здания
Рисунок 4. Осадка краевых частей здания

Проявление: Осадка замечена с обеих сторон здания одновременно.

Причины:

  1. Причины аналогичны указанным для одной краевой части, но они действуют с обеих сторон.
  2. Наличие крупных включений (например, большого камня или старого фундамента) под центральной частью здания.
  • Выпучивание и искривление стен

Проявление: Наблюдается в вертикальной и горизонтальной плоскостях, стены искривлены и выпучены.

Причины:

  1. Давление стропильной системы.
  2. Горизонтальные усилия от тяг, закрепленных за структуру здания.
  3. Эксцентрическая передача нагрузок от перекрытий.
  4. Динамические нагрузки от механизмов и оборудования внутри здания.
  5. Сейсмическая активность региона.
Выпучивание или искривление стен
Рисунок 5. Выпучивание или искривление стен

Определение этих деформаций и причин их возникновения является ключевым этапом в процессе диагностики состояния здания перед началом работ по усилению фундаментов. Такой подход позволяет выбрать наиболее эффективные методы и материалы для предстоящего усиления, обеспечивая долговечность и надежность конструкции.

2. Геодезические исследования

    • Определение уровня оседания здания: измерение отклонений от горизонтального и вертикального положения.
    • Анализ грунтов: изучение состава и свойств грунта, на котором построено здание, для выявления причин ослабления фундамента. Для получения необходимой информации производится откопка шурфов, количество и расположение которых зависят от общего состояния здания и наличия предполагаемых повреждений фундамента.

3. Инженерно-геологические изыскания

    • Бурение разведочных скважин: для оценки состояния грунтов на различной глубине.
    • Лабораторные исследования образцов грунта: определение физико-механических характеристик грунта, его несущей способности.
Отбор и исследование кернов
Рисунок 6. Отбор и исследование кернов

4. Структурный анализ

5. Использование специализированного оборудования

6. Разработка проекта укрепления

    • Выбор метода укрепления: на основе собранных данных выбирается наиболее подходящий способ укрепления фундамента.
    • Разработка технического проекта: создание подробного плана работ, включая необходимые материалы, технологии и сроки выполнения.

7. Получение разрешений

  • Согласование проекта с надзорными органами: необходимо получить все требуемые разрешения на проведение работ по укреплению фундамента.
Разработка проекта усиления фундаментов
Рисунок 7. Разработка проекта усиления фундаментов

Эти мероприятия и диагностика позволяют не только точно определить проблемы фундамента, но и эффективно планировать работы по его укреплению, обеспечивая долгосрочную стабильность и безопасность здания.

Нормативная база по усилению фундаментов и зданий

В России существует несколько ключевых нормативных актов и стандартов, регламентирующих проектирование, строительство и усиление фундаментов и зданий. Ниже представлен список наиболее значимых документов:

Важно отметить, что нормативная база может обновляться и дополняться, поэтому перед началом работ рекомендуется проверить актуальность используемых норм и стандартов. Другие нормативные документы вы можете найти по ссылке

Способы усиления фундаментов

Факторы, влияющие на выбор оптимального метода усиления, включают геологическую природу грунта, состояние конструкции здания, а также актуальное состояние фундамента.

Усиление фундаментов цементацией

Цементация – это наиболее простая и дешевая технология усиления фундаментов, при которой без проведения земляных работ через каждые 0,5–1 м по периметру здания бурятся шурфы в грунте и фундаменте. С помощью специальных инъекторов под большим давлением подается бентонитовый или цементно-песчаный раствор, который заполняет пустоты и трещины фундамента, а также частично пространство между фундаментом и грунтом. Этот метод эффективен для устранения пустот в швах кладки и небольших разрушений материала фундамента. Методика подходит для различных типов фундаментов: плитных, свайных, ленточных, столбчатых.

Усиление фундаментов инъектированием

Инъектирование включает в себя пробуривание фундамента в нескольких местах насквозь скважинами небольшого диаметра под углом к вертикали и на необходимую глубину. Затем закладывается арматура, и под давлением закачивается бетон. Этот метод применяется для укрепления как самого фундамента, так и грунта под ним.

Усиление фундаментов цементацией
Рисунок 8. Усиление фундаментов цементацией

Усиление фундаментов железобетонными обоймами

Этот метод включает открытие фундамента участками, его очистку, уплотнение грунта основания домкратами, монтаж трехмерной каркасной структуры, которая охватывает существующий фундамент со всех сторон, и заливку бетоном. Железобетонные обоймы увеличивают несущую способность фундамента за счет уширения его опорной площади. Этот метод подходит для значительного разрушения материала фундамента, когда нагрузка на фундамент не увеличивается или увеличивается незначительно. Железобетонные рубашки и обоймы используются для исправления недочетов, допущенных на этапе строительства, и укрепления отдельных фрагментов фундамента.

Усиление дополнительными сваями

Этот метод включает установку новых свай вблизи или вплотную к существующим фундаментам для увеличения их несущей способности и стабилизации здания. Дополнительные сваи могут быть забивными, буронабивными или винтовыми, в зависимости от условий грунта и требований к проекту.

Укрепление фундаментов буронабивными сваями

Буронабивные сваи устанавливаются путем вертикального бурения скважин сквозь опорную плитную часть фундамента, закладки и перевязки арматуры сваи с арматурой фундамента, заливки и трамбовки бетона, что позволяет передать нагрузку от здания на более глубокие и прочные слои грунта.

Усиление фундаментов дополнительными сваями
Рисунок 9. Усиление фундаментов дополнительными сваями

Укрепление фундаментов буроинъекционными сваями

Буроинъекционные сваи формируются путем инъектирования раствора под давлением в грунт, что приводит к его уплотнению и увеличению несущей способности.

Усиление фундаментов торкретированием

Торкретирование — это метод, при котором вдоль фундамента участками отрывается траншея, поверхность фундамента очищается, на ней делаются насечки глубиной не менее 15 мм, а затем наносится бетон с применением бетонной пушки. Этот метод позволяет не только укрепить фундамент за счет создания дополнительного бетонного слоя, но и восстановить его первоначальные геометрические формы и защитные свойства.

Методы усиления по типам фундаментов

Усиление ленточных фундаментов

Ленточный фундамент представляет собой один из типов фундаментов, который используется для распределения нагрузки от строения на грунт. Этот тип особенно распространен при строительстве жилых зданий, а также промышленных и коммерческих сооружений. Ленточный фундамент представляет собой непрерывную бетонную полосу (ленту), которая обычно размещается вдоль периметра строения. Со временем из-за различных факторов таких как изменение грунтовых условий, увеличение нагрузки на фундамент или просто старение, ленточные фундаменты могут начать разрушаться или терять свою прочность.

Укрепление ленточных фундаментов возможно несколькими способами:

  • Укрепление инъектированием осуществляется без необходимости выполнения земельных работ с использованием специализированных механизмов. Процесс включает в себя бурение шурфов в грунте и фундаменте с интервалом 0,5–1 м вдоль периметра (или только в зоне определенного проблемного участка). Специальные инъекторы под высоким давлением используются для внедрения бетонного раствора, который заполняет пустоты и трещины в структуре фундамента, а также частично пространство между фундаментом и окружающим грунтом.
Усиление ленточных фундаментов
Рисунок 10. Усиление ленточных фундаментов
  • Укрепление фундаментов буроинъекционными сваями – это метод, при котором бурятся отверстия в фундаменте, которые армируются и заполняются под давлением цементным раствором. Буроинъекционные сваи повышают несущую способность, устраняют деформации и обеспечивают стабильность конструкции.
  • Процедура укрепления фундамента буронабивными сваями основана на бурении параллельных скважин с обеих сторон фундамента – с внешней и внутренней стороны здания. Скважины прокладываются парами на определенном расстоянии друг от друга, достигая прочной основы. В этих скважинах устанавливаются набивные сваи, которые жестко связываются со старым фундаментом при помощи анкеров.
  • Усиление свайных фундаментов

    Свайный фундамент представляет собой систему вертикальных колонн, которые глубоко забиваются в грунт до достаточно прочного и устойчивого слоя. Укрепление свайных фундаментов может потребоваться в случае изменения условий эксплуатации, возникновения повреждений или необходимости увеличения их несущей способности.

    Укрепление свайных фундаментов возможно несколькими способами:

    Усиление железобетонных фундаментов

    Железобетонный фундамент представляет собой строительную конструкцию, выполненную из композитного строительного материала, состоящий из арматуры (чаще всего стальной) и бетона. Арматура придает конструкции прочность, а бетон — устойчивость к компрессии.
    Способы укрепления железобетонных фундаментов такие же, как у свайных и ленточных.

    Усиление бутовых фундаментов

    Бутовый фундамент представляет собой вид фундамента, который строится из больших природных камней, называемых бутами. Буты — это природные камни, обычно гранитные или базальтовые, которые используются в строительстве в виде массивных блоков.

    Бутовые фундаменты подвергаются воздействию времени, атмосферных условий или других агрессивных факторов, что может привести к износу или повреждениям. Укрепление фундаментов из бута может включать в себя дополнительное уплотнение грунта вокруг бут, реставрацию поврежденных блоков, а также применение дополнительных материалов таких как цемент для заполнения пор и пустот. Добавление арматурных элементов в грунт вокруг бут может улучшить его устойчивость. Эти элементы могут быть введены в грунт в виде свай или других конструкций, способствуя более равномерному распределению нагрузок. Геосети или геотекстильные материалы также могут повысить устойчивость бутовых фундаментов.

    Усиление бутовых фундаментов
    Рисунок 11. Усиление бутовых фундаментов

    Усиление кирпичных фундаментов

    Усиление фундаментов из кирпича является важным этапом в реставрации или модернизации зданий с таким типом основания. Кирпичные фундаменты могут подвергаться воздействию времени, влаги и других факторов, что может вызывать их износ и потерю несущей способности.

    Укрепление кирпичных фундаментов возможно несколькими способами:

    • Армирование может значительно увеличить прочность и устойчивость. Для этого в стены фундамента вставляются стальные арматурные пруты, а затем производится заливка бетоном. Этот метод обеспечивает дополнительную поддержку и защиту от деформаций.
    • Инъектирование предполагает введение цементного раствора под давлением в мелкие трещины и полости в кирпичной кладке. Этот раствор заполняет пустоты, укрепляет стены и повышает общую прочность фундаментной структуры.
    • Замена поврежденных или разрушенных кирпичей новыми и качественными может существенно повысить структурную целостность фундамента. Этот метод часто применяется в случаях, когда кирпичи подверглись разрушительному воздействию времени или влажности.
    Усиление кирпичных фундаментов
    Рисунок 12. Усиление кирпичных фундаментов

    Усиление монолитных фундаментов

    Усиление монолитного фундамента – это процедура, направленная на повышение прочности, устойчивости и долговечности фундаментной конструкции. В случае выявления дефектов, повреждений или изменения нагрузок, могут использоваться различные методы укрепления, такие как добавление дополнительной арматуры, применение внешних композитных материалов, инъектирование цементного раствора, гидроизоляция, анкерирование и реставрация бетона. Конкретный метод выбирается в зависимости от характера повреждений и инженерных требований, с целью обеспечения долговечности и надежности фундаментной структуры.

    Усиление плитных фундаментов

    Усиление плитных фундаментов является важной процедурой, направленной на повышение их несущей способности и устойчивости к различным нагрузкам. Этот процесс может включать укрепление существующей плиты путем добавления дополнительной арматуры, увеличения ее толщины, а также применения геосинтетических материалов для лучшего распределения нагрузки. В некоторых случаях для усиления могут использоваться методы инъектирования специальных растворов под плиту для заполнения пустот и трещин в грунте, что способствует повышению общей стабильности конструкции. Эти меры позволяют значительно продлить срок службы плитного фундамента и повысить безопасность здания в целом.

    Усиление бетонных фундаментов

    Усиление бетонных фундаментов — задача, направленная на увеличение их прочности и долговечности, особенно в условиях, когда изначальная конструкция подвергается повышенным нагрузкам или была построена с нарушениями. Процесс усиления может включать в себя введение дополнительной арматуры, использование внешних обойм из железобетона, а также применение инъекционных технологий для заполнения трещин и пустот внутри бетона специальными растворами, которые не только укрепляют структуру, но и предотвращают дальнейшее проникновение влаги. Такие меры позволяют значительно увеличить срок службы бетонных фундаментов, обеспечивая надежную основу для всего здания и предотвращая возможные деформации и разрушения в будущем.

    Укрепление фундамента старого дома

    Укрепление фундамента старого дома, особенно когда речь идет о реконструкции исторических зданий, является задачей высокой сложности и ответственности. Это не просто вопрос сохранения архитектурного наследия, но и обеспечение безопасности и долговечности зданий, которые являются частью истории и культуры. Исторические здания несут в себе богатую историю и культурное значение, но со временем их фундаменты могут подвергаться различным нагрузкам и воздействиям. Это может быть связано с изменением грунтовых условий, влажностью, добавлением новых конструкций или даже изменением назначения здания. Все эти факторы могут привести к ослаблению фундамента, что угрожает целостности и сохранности здания.

    Исторические здания Москвы и Санкт-Петербурга, двух величественных городов с богатым архитектурным наследием, опираются на разнообразные типы фундаментов. Эти фундаменты не только поддерживают величественные сооружения, но и являются свидетельством инженерного искусства прошлых веков.

    В Москве, городе с богатой историей, многие старинные здания были построены на каменных и кирпичных фундаментах. Эти материалы выбирались за их долговечность и способность выдерживать значительные нагрузки.

    Усиление фундаментов старого дома на Болотной, Москва
    Рисунок 13. Усиление фундаментов старого дома на Болотной, Москва

    Санкт-Петербург, известный своими водными путями и мягким грунтом, требовал особого подхода к строительству фундаментов.

    Поскольку исторические здания представляют собой ценное культурное наследие, процесс укрепления их фундаментов требует особой осторожности и внимания. Необходимо тщательно планировать каждый этап работ, учитывая историческую и культурную значимость объекта. Важно применять современные технологии и материалы, которые позволяют сохранить первоначальный облик и структуру зданий, обеспечивая при этом их долговечность и безопасность. Сотрудничество с экспертами — архитекторами, инженерами и реставраторами, специализирующимися на работе с историческими объектами, является ключевым для обеспечения корректного и уважительного подхода к укреплению фундамента, что гарантирует сохранение нашего культурного наследия для будущих поколений.

    Перед началом работ по укреплению фундамента старого дома важно провести процедуру разгрузки его основания. Этот процесс предполагает снижение давления на несущие структуры, что позволяет предотвратить дополнительные повреждения во время ремонтных мероприятий. Для этого могут быть временно убраны или перераспределены тяжелые элементы конструкции и интерьера, а также осуществлено временное усиление критических участков. Такой подход обеспечивает безопасность и стабильность здания на время проведения всех необходимых работ, минимизируя риск возникновения новых трещин или деформаций в процессе укрепления.

    Усиление фундаментов старого дома, Москва
    Рисунок 14. Усиление фундаментов старого дома, Москва

    Основные методы укрепления фундамента старого дома

    Примеры из практики

    Один из конкретных случаев усиления фундамента был связан с историческим зданием, расположенным в районе с высоким уровнем грунтовых вод. Со временем фундаментная структура здания начала испытывать значительные нагрузки из-за увеличения влажности грунта, что привело к его деформации и появлению трещин. Для усиления фундамента был выбран метод буронабивных свай. Сначала было проведено тщательное техническое обследование, чтобы определить оптимальные места для установки свай и их необходимое количество. Затем, сквозь поврежденный фундамент были пробурены отверстия, в которые устанавливались арматурные каркасы, после чего производилась заливка бетона. Этот метод позволил не только увеличить несущую способность фундамента, но и предотвратить дальнейшее его разрушение под воздействием влаги.

    В другом случае, при реконструкции промышленного объекта, было выявлено, что существующая фундаментная структура не способна выдержать планируемые нагрузки из-за дополнительного оборудования. Решением стало усиление здания с помощью технологии инъектирования. Специальные инъекционные смеси под высоким давлением вводились в грунт под фундаментом, что привело к его уплотнению и увеличению несущей способности. Этот метод оказался особенно эффективным в условиях ограниченного пространства и необходимости минимизации воздействия на существующие конструкции.

    Усиление фундаментов промышленного объекта
    Рисунок 15. Усиление фундаментов промышленного объекта

    Заключение

    Приведенные примеры подчеркивают важность своевременного усиления зданий для предотвращения серьезных структурных повреждений. Усиление фундамента не только увеличивает его несущую способность, но и способствует улучшению общей стабильности и долговечности зданий и сооружений. Важно понимать, что каждый случай уникален и требует индивидуального подхода при выборе метода усиления. Тщательное обследование и анализ состояния фундаментной структуры и прилегающего грунта являются ключевыми этапами в процессе планирования работ по усилению. Применение современных технологий и материалов позволяет достигать высокой эффективности усиления, минимизируя при этом воздействие на эксплуатационные характеристики здания. В конечном итоге, своевременное и правильно выполненное усиление фундаментов является залогом безопасности и долгосрочной службы любых строительных объектов.

     

    Уточнить стоимость, заказать расчет и оставить заявку на усиление фундаментов вы можете по email или в специальной форме на сайте.

    Смотрите также другие наши статьи: