Усиление фундаментов: когда нужно и как проводится

Усиление фундаментов – это комплекс мероприятий, направленных на повышение несущей способности и долговечности существующих фундаментных конструкций, с целью восстановления их эксплуатационных характеристик и предотвращения разрушения. При эксплуатации здания может возникать необходимость усиления старых конструкций, которые утратили значительную часть от несущего запаса. Реконструкция фундаментов и усиление оснований нужны, когда актуальные проектные нагрузки на основание резко увеличиваются и требуют соответствующих корректировок.

Когда нужно укреплять фундамент

Основные причины, которые приводят к необходимости усиления фундаментов зданий:

• постоянные колебания уровня залегания грунтовых вод;
• естественный износ составляющих компонентов фундаментов;
• деформационные процессы в результате допущенных ранее ошибок;
• активное вымывание грунтовых частичек в процессе фильтрации почвенных вод.

Используются разные технологии для усиления фундаментов. Они позволяют восстанавливать конструкции любых типов, заметно улучшать несущую способность. Особой разницы между процессами усиления фундамента в частных домах и на производственных объектах нет – работы проводятся по одной схеме.

По какой схеме может проводиться усиление ленточного основания

Чтобы выполнить усиление основания фундамента, можно использовать методы:

• Торкретирования. Нужно отрыть вдоль фундамента небольшими участками траншею, поверхности зачищаются, на них наносятся насечки от 15 мм в глубину, после специальной пушкой распыляет бетонный раствор.
• Цементации. Метод хорош тем, что не предполагает обязательно выполнения земляных работ. С интервалом полметра-метр по всему периметру пробуриваются шурфы в почвах и фундаменте. Затем специнъекторами под давлением подается бетонный раствор, заполняющий пустоты, трещинки фундамента, частично заливающий пространство между основанием и грунтами. Результаты эффективные.
• Усиления фундаментов жб обоймами. Фундамент раскрывается небольшими участками, затем очищается, грунт основы уплотняется с применением домкратов, осуществляется монтаж арматурного каркаса, бетонная заливка.
• Буронабивных свай. Работы осуществляются вертикально через плиту опоры в фундаменте. После выполняется закладка и перевязка свайной арматуры с основанием, бетон заливается, разравнивается и утрамбовывается.
• Усиления обычными сваями. Под основу в таком случае домкратом вдавливаются составные конструкции ЖБ.
• Буроинъекционных свай. Основание пробуривается скважинами малого диаметра насквозь в нескольких точках. Работы осуществляются к вертикали под углом, глубина не проектная. После выполняется закладка арматуры, закачивается под давлением бетон, на этом процесс усиления завершается .

Выбирать оптимальную схему усиления должен специалист – это гарантирует нужные результаты, минимальные сроки и максимальное качество.

Работы со свайными фундаментами: как проводится усиление

Свайные конструкции тоже подлежат усилению, подойдут следующие способы:

• Обустройство рубашки бетона за счет нагнетания рабочего раствора в пробуренные предварительно по периметру скважины.
• Применение железобетонной обоймы, стенки которой составляют от 100 мм в толщину, а углубление в грунте – от 1 м.
• Установка второй сваи для усиления – буронабивной либо обычной забивной. Она должна располагаться как можно ближе к первой.
• Выполнение торкретирования – это позволяет усиливать ростверк.
• Нагнетание рабочего раствора в оборудованные шпуры – тоже повышает параметры ростверка.
• Дополнительное бурение скважин.

Часто при работе с ленточными и свайными основаниями дополнительно усиливают грунт. Индивидуальный профессиональный подход – гарантия отличных результатов.

Причины деформаций

Усиление фундаментов эксплуатируемых зданий делается при несоответствии строения текущим нагрузкам, а также образовании заметных признаков деформационных изменений. Основные причины дефектов:

• Если осела средняя часть постройки – дело в слабом основании в целом или посередине, просели грунты в основании, образовались карстовые пустоты. Комплексное усиление поможет решить все эти проблемы.
• Произошла осадка крайней части здания – правой либо левой. Могли просесть в результате замачивания грунты, основание под проблемным краем слабое, присутствуют карстовые пустоты, оторвалась траншея либо котлован в непосредственной близости к зданию. Также следует исключить затопление подвала, сдвиги подпорных стенок.
• Если осели обе крайние части постройки – актуальны те же причины, что в предыдущем пункте, но действовать они будут с двух сторон одновременно. Вероятно, посередине здания присутствует крупный объект – старый фундамент, валун, пр.
• Выпучились и искривились стены – в горизонтальной либо вертикальной плоскости. Ищите причину в распоре стропил, чрезмерном горизонтальном усилии от растяжек, закрепленных на здании, эксцентричной передаче нагрузок от перекрытий, сейсмических подвижек.

Усиление фундаментов зданий и сооружений работает с последствиями, повышает прочностные параметры текущих конструкций. Но учтите, что на первопричину они влияния не оказывают. Наши специалисты проводят комплексный анализ объекта для оценки всех факторов и исключения их негативного влияния в будущем. Эффективнее всего выполнять усиление одновременно с устранением первопричины деформаций.

Подготовка

Независимо от выбранного способа усиления основания фундамента, нужно провести грамотную подготовку – проанализировать ситуацию, установить первопричину повреждения фундамента, чтобы направленно устранить ее. Для усиления важны такие сведения о фундаменте:

• дата строительства;
• первоначальный вид;
• внесенные в процессе эксплуатации изменения (перепланировка, пристройка, надстройка, пр.);
• зафиксированные факты аварийных состояний.

Наличие технических документов в полном объеме ускоряет подготовку и предварительное обследование. Анализ надземной части здания показывает фактические размеры объекта, состояние ограждающих, несущих конструкций, внешние повреждения, если они есть. Обследование подземных частей проводят для оценки состояния фундамента, размеров и материалов изготовления, прочностных параметров. Также оценивается глубина залегания фундамента, наличие гидроизоляции, ее состояние. Возможно откапывание шурфов для получения полной картины. Укрепление фундамента зданий и сооружений часто проводится при капитальном ремонте либо реконструкции – в таком случае достаточно отрыть 2-3 шурфа. Если уже есть трещины стен, заметные деформационные изменения, анализ будет более масштабным, предполагает отрывание шурфов во всех точках предполагаемых повреждений.

Осадка зданий при усилении оснований и фундаментов контролируется инструментально, оценка трещин проводится с применением маяков – они устанавливаются поперек трещин. Маяки обустраивают в виде мостиков. Места, где устраивают маяки, предварительно очищают от следов облицовки, краски и штукатурки. В каждой трещине несущей стены нужно будет предусмотреть пару маяков – один в точке максимального раскрытия (самой широкой), а другой в начале. Наблюдать достаточно 2-3 недели – если за этот период не будут трещины, можно говорить о стабилизации деформационных процессов.

 

Важно. Для проверки осадки до усиления можно использовать маяки из стекла, металла либо гипса.

Обследование прилегающих территорий позволяет определить причины повреждений. Среди возможных вариантов – неправильное отведение поверхностных вод, присутствие в непосредственной близости русел старых речек, оврагов (в том числе засыпанных).

Схемы усиления для ЖБ фундаментов

Железобетонные фундаменты делают монолитным (бетоном заливается опалубка и армирующий каркас) либо сборным (в основе – блочные железобетонные конструкции). В стройпрактике прибегают к разным методам усиления оснований и фундаментов, о них далее.

Создание обоймы железобетона

Обоймы могут идти с уширением опорной пяты в основании либо без него. Обойму без уширения применяют для укрепления поврежденных ж/б конструкций, которые сохранили адекватные несущие параметры. Обоймы с уширением нужны при недостаточности несущих параметров основания либо для надстройки зданий. Порядок действий:

• По периметру основы вырывается траншея. Открытый фундамент нужно будет очистить от следов грунта и тщательно промыть цементным молоком. По схеме шахматной доски по высоте основания сверлят отверстия для забивки арматурных прутков около 20 мм в диаметре. Эти прутки должны выходить из стены минимально на 15 см.
• На стержнях, забитых в фундамент, создается армирующий каркас. На него впоследствии нужно будет приварить листы металла. В пустоты фундаментной кладки посредством инъекционных трубок происходит нагнетание бетонной смеси – она должна заполнить все текущие трещины. Когда бетон в фундаменте отвердеет, нужно будет выполнить заполнение опалубки из металла, обрезать верхние части трубок.

Обустройство рубашки

В целом методика усиления идентична технологии усиления обоймой, главное различие состоит в охвате основания. Обоймы – это конструкции замкнутого типа, сцепляющие фундамент по периметру. Рубашки применяют в целях усиления конкретного поврежденного участка.

Рост площади упора

Расширить опорную площадь можно благодаря наращиванию толщины с помощью железобетонных отливов. Сначала откапываются нужные участки, после в фундаменте просверливаются отверстия сквозного типа – в них нужно будет провести стальные тяжи, фиксирующие отливы. Когда процедура фиксации будет завершена, отдельно устанавливаются домкраты гидравлического типа, выполняется разжатие опалубки. Полученное пространство заливают бетонной смесью, выжидают достаточное время для ее схватывания, убирают домкрат. Бетон тщательно уплотняется, в результате чего фундамент обжимается прослойкой бетона и отливом.

Увеличение глубины

Если есть необходимость перенести подошву опоры фундамента в нижние слои почв, под основой формируются блоки бетона. Выполняется разгрузка основания с применением домкратов гидравлического типа, рандбалок. Затем вокруг основы зонами по пару метров вырываются шурфы достаточной глубины – она должна быть на 1 м больше заложения основы. Дно и стенки шурфов укрепляют деревянными забирками.

Нужно будет вырыть колодец под фундаментной опорной пятой – его размеры отвечают глубине увеличения основы. Бетонирование колодца осуществляется таким образом, чтобы между нижней частью стенки пяты опоры и бетонными поверхностями был зазор в несколько сантиметров. Когда бетон в этом зазоре затвердеет, устанавливаются домкраты гидравлического типа, колодец обжимается. Остается выполнить финальное бетонирование и отсыпку грунтом.

Метод второй сваи

Усиление с применением буронабивных свай не требует откапывания основы – а это уменьшает сроки выполнения реконструкции. Методика незаменима, если планируется усиление фундамента с малой несущей способностью по причине неграмотного проектирования, необходимости выполнить надстройку здания либо уменьшить плотность почв.

Размещать дополнительные сваи можно вплотную к текущим фундаментным опорам либо выносить за периметр рабочего контура. В такой ситуации нагрузки на дополнительные свайные элементы будут передаваться посредством горизонтально расположенных балок.

Забивные железобетонные сваи в целях усиления оснований практически не используются, так как их погружение сопровождается динамическими деструктивными нагрузками. Такие воздействия могут дополнительно спровоцировать процессы разрушения.

Подводка опор под подошву

Технология незаменима для усиления мелкозаглубленных фундаментов без увеличения параметров их ширины и глубины. На роль подкладываемой опоры подходят ЖБ платы или столбы. Они позволяют увеличивать площадь фундаментной опоры, повышать несущую способность.

Опускной колодец

Опускные колодцы – это сборные конструкции из плит ЖБ для обжима почв вокруг фундаментных стенок. Погружение осуществляется путем последовательных работ по выемке грунта, находящегося под плитами бетона. Траншея вокруг стенок засыпается с применением песка, он поливается водой и уплотняется по слоям.

Переобустройство фундамента

Ситуации, когда столбчатое основание в процессе усиления становится ленточным, не редкость. Если есть потребность усовершенствовать параметры ленточного фундамента, можно обустроить плитное основание. Метод трудоемкий, зато дает хорошие результаты, эффективен при выраженных деформациях. Другие способы по какой-то причине не подходят, не дали нужных результатов? Поможет переобустройство фундамента.

Усиление грунта в основе

Главный провоцирующий усадку фундамента фактор – малая плотность и низкие несущие параметры почв, на которых установлено здание. В комплексе с укреплением основания нужно усиливать грунт – работы не являются взаимоисключающими. Способы выполнения работ:

Нагнетание химреагентов в почвы для изменения их структуры (силикатизация, смолизация). Основные способы:

• обжиг – сжигание газовых смесей в спецшуфрах, скважинах электросиликатизации;
• цементация – или нагнетание в грунт суспензии на основе цемента.

Метод цементизации незаменим в усилении скальных грунтов, супесей с пылистыми примесями, гравелистых песков. Он предполагает применение специального оборудования для выполнения инъекций – по периметру основы в почвы погружают железные полые трубы 25-80 мм в диаметре, внизу с интервалами 3 см просверливаются отверстия 4-5 мм в диаметре.

Внутрь труб компрессором нагнетается раствор на основе цемента и песка, оптимальное давление достигает 7 атм. Показатели во время осуществления подачи мониторятся манометрами. Цементизация под подошвой опоры приводит к формированию бетонной прослойки, а это повышает несущие характеристики фундамента.

Силикатизация помогает усиливать мелкозернистые почвы – лессовидные, глинистые, плывуны, суглинки. Применяется аналогичное инъекционное оборудование. В почвы около расположенных инъекторов подаются растворы разных типов – это раствор хлористого кальция на водной основе либо натрий силикат. Если задача усилить лессовидный грунт, рекомендована однорастворная силикатизация – без хлористого кальция, но с увеличенным объемом жидкого стекла.

Усиление плывунов низкой проницаемости обычно осуществляется с применением специальной эмульсии – либо силикадоля на основе кислоты фосфорного типа и натрий силиката. Суспензия имеет небольшую вязкость, легко проникает в поры лессовых грунтов.

Для работы со скальными грунтами идеальным методом считается битумизация. Также она подходит для песчаных почв. Главное рабочее вещество – битум в расплавленной форме, который посредством инъекторов подается в скважины, обустроенные в скальном грунте. После заполнения пустот состав отвердевает, что исключает вероятность размытия трещиноватых скальных почв грунтовыми водными массами. Для укрепления песчаных грунтов рекомендовано применять способ холодной битумизации на основе специальной эмульсии и коагулянтов (они выполняю роль катализирующих осадок битума компонентов). По мере нагнетания эмульсии в почвы частички битума заполняют поры грунта, формируя достаточно плотную основу.

Смолизация применяется на песчаных грунтах. Посредством инъекторов подается смесь из кислоты карбамида и соляной. Эмульсия, попадая в почву, дает химреакцию с образованием геля. Последний заполняет поры и склеивает песчаный грунт.

Для усиления фундаментов зданий может делаться глубинное уплотнение. Методика нацелена на укрепление насыпных почв, которые получают для выравнивания, поднятия уровня стройплощадок. Для выполнения работ обустраиваются наклонные и вертикальные буронабивные сваи. Для осуществления бурения задействуются установки с полым шнеком CFA, трубой обсадки. По мере достижения оптимальной проектной глубины бур будет подниматься наверх, заполняя скважину раствором бетона.

 

Полезно знать. Чем больше диаметр свай, которые формируются, тем качественнее будет уплотнение.

Для работы с глинистыми почвами хорошо подходит метод термоусиления или обжига. Рабочие процессы протекают в наклонных и вертикальных скважинах. В случае усиления оснований на склонах производится горизонтальное бурение под фундаментным основанием. По мере завершения бурения внизу скважины устанавливается электрический нагреватель (нихром), оголовок закрывают герметичным затвором.

Когда нужно делать полную либо частичную замену фундаментов

Усиление фундаментов при реконструкции либо ремонте указанными выше способами возможно не всегда. При частичной либо полной замене осуществляется укрепление перемычек над проемами, при необходимости проводятся работы со стенами. После выполняется отрывка траншей, сильно ослабленные зоны фундамента разбираются на захватках. Разборка должна начинаться сверху, одновременно раскрепляются вышележащие участки стен. Обязательно оставляют уступы со штрабами для выполнения перевязки новой кладки и старой в будущем.

Основание под будущий участок фундамента уплотняется за счет утрамбовки слоя щебня в грунт на глубину от 50 до 100 мм (важно уложиться в этот диапазон). Для создания новой кладки выполняется шовная перевязка, создается соединение с участками по соседству. Горизонтально расположенную влагоизоляцию между стеной с фундаментом делают по выровненным цементно-песчаными растворами поверхностям. Зазор между верхом новой части фундамента и нижними поверхностями старых стен тщательно зачеканивается полусухим раствором на основе цемента и песка. Оптимально использовать саморасширяющиеся смеси.

Замена фундамента (частично либо полностью) в целях усиления начинается со слабых точек. Работы по возможности следует проводить под теми участками стен, где нет проемов. Разбивка на захватки осуществляется с таким расчетом, чтобы между захватками для одновременного выполнения работ было хотя бы пару элементов, где операции еще не производились либо уже были завершены.