Диагностика и укрепление фундаментов
Диагностика и укрепление фундаментов
Необходимость в укреплении фундаментов возникает, если произошла подвижка грунтов, а также при реконструкции. Иногда приходится исправлять и конструкторские ошибки. Если своевременно не восстановить несущие свойства фундамента, риску разрушения подвергается весь объект в целом.
Оценка ситуации
В процессе длительной эксплуатации зданий и сооружений в конструкциях фундамента могут происходить нежелательные деформации. В этом случае возникает необходимость в его ремонте и усилении. Аналогичные работы могут носить и профилактический характер, например, во избежание опасных последствий от ведущейся по соседству стройки.
Последствия нарушения целостности фундаментов могут быть весьма плачевны — вплоть до частичного или полного обрушения здания. Поэтому особую роль приобретают и фактор скорости устранения повреждений, и эффективность мер по укреплению фундаментов. Причины разрушения, деформации и усадки оснований и фундаментов зданий могут быть разными. Среди основных специалисты называют увеличение нагрузки, разрушение кладки, снижение гидроизолирующих свойств, ухудшение условий устойчивости фундаментов в силу увеличения подвижки грунтов, недопустимое перемещение конструкций. Не в последнюю очередь к преждевременному износу фундамента может привести их неправильная эксплуатация.
Жилой фонд Санкт-Петербурга отличается тем, что около половины зданий его исторического центра имеют под фундаментами деревянные элементы (лаги, сваи). Им ничего не угрожает, пока древесина находится ниже уровня подземных вод (УПВ), но если в результате опрометчивых действий строителей УПВ понижается, деревянные сваи от контакта с воздухом начинают гнить и разрушаться. Следствием становятся неравномерные осадки, которые могут усугубиться в результате увеличения нагрузки на фундамент, например, при надстройках мансардных этажей, часто практикующихся в ходе работ по реконструкции домов старого фонда. Уплотнительная застройка также может привести к деформациям и осадкам фундаментов соседних зданий из-за подвижек грунта.
Специфической особенностью слабых петербургских грунтов является их способность менять показатели сжимаемости от механических воздействий. Поэтому факторами риска считаются не только устройство нового котлована и свайные работы рядом с исторической застройкой, но и прокладка подземных инженерных сетей и коммуникаций.
Очень важно предусмотреть и нейтрализовать возможные негативные последствия от будущей стройки. Объективно оценить ситуацию и выбрать оптимальные технологии усиления фундаментов позволяет обследование объекта. Для этого необходимо комплексное применение геодезических, геологических, лабораторно-испытательных методов, методов неразрушающего контроля и др. В некоторых случаях требуется длительный мониторинг тех или иных параметров.
Специалисты обращают внимание на то, что перед началом работ по укреплению фундамента сооружения необходимо тщательно исследовать причины повреждений. От этого зависит не только эффективность укрепления, но и безопасность самих работ. Исходя из результатов всестороннего обследования объекта, оценки величин нагрузок на фундамент, инженерно-геологических характеристик грунтов, их фильтрационных характеристик и состояния самого фундамента выбирается технология его укрепления и составляется план работ.
Среди причин повреждения фундаментов по статистике наиболее распространенными являются конструкторские ошибки при проектировании сооружения, технологические нарушения при возведении сооружения, а также ошибки эксплуатации, приведшие, например, к вымыванию грунтов. Для укрепления фундаментов небольших построек (имеющих относительно незначительные повреждения), как правило, оказывается достаточным применение специальных металлических стяг, дополнительного арматурного каркаса и бетонирования. В случае существенных нагрузок на фундамент или когда их повреждения весьма серьезны, не обойтись без свайных технологий восстановительных работ. Среди них хорошо зарекомендовали себя технологии укрепления фундаментов с помощью буронабивных и буроинъекционных свай, а также с применением грунтобетонных колонн.
Непосредственно выбор технологии укрепления фундамента зависит от многих факторов. Необходимо учесть свойства грунта, тип фундамента, особенности конструкции здания, что превращает ремонт фундамента в трудоемкий и технически сложный процесс. Наиболее подходящим сезоном подобных работ, конечно, является лето (кроме тепла, желательно еще отсутствие осадков).
Укрепление фундамента буроинъекционными сваями на сегодняшний день остается одной из самых распространенных методик. Суть ее в том, что с поверхности земли (на уровне подвала или пола первого этажа) через существующий фундамент на глубину до пластов прочного грунта (нередко более10 метров) бурятся скважины диаметром от 10 до25 см. Применяются специальные бурильные станки, отличающиеся щадящей скоростью вращения бура, что исключает риск повреждения грунтов оснований и самих укрепляемых фундаментов. В пробуренную скважину, заполненную цементным раствором, опускают арматурный каркас. Это не требует использования габаритных механизмов, стройтехники и тяжелого транспорта. Поэтому специалисты отмечают целесообразность ее применения для восстановления оснований загородных домов — ландшафт и инфраструктура участка не пострадают.
В случае с ленточными и прямоугольными фундаментами большой площади работы по их укреплению производятся небольшими участками по периметру. Дополнительное крепление стен при этом не требуется. А вот что нужно обязательно, так это тщательное уплотнение грунта под подошвой новых частей фундаментов. Также необходимо обжать и подклинить кладку заполнения между основанием и конструкцией здания. Небольшие фундаменты можно подклинивать стальными клиньями. Горизонтальную щель рекомендуется заполнять цементным раствором высокого качества. Перед принятием на себя нагрузки большие фундаменты предварительно обжимаются гидравлическими домкратами. После их снятия промежуток заполняется жестким бетоном.
Укрепление земляных оснований часто применяется для профилактики возможных проседаний фундаментов. Могут использоваться методы химического закрепления грунтов и термическое укрепление. Хорошо зарекомендовали себя эти методики в случаях, когда грунт разрабатывается ниже подошвы фундамента, например, при строительстве тоннелей. Для устранения крена и деформаций сооружений на просадочных грунтах используется также метод местного искусственного замачивания. Его смысл — в искусственном создании просадок на определенных участках основания с целью выравнивания фундамента и здания в целом. Для укрепления фундаментов также весьма широко практикуется погружение свай вне контура фундамента. Для передачи нагрузки от реконструированного фундамента на такие выносные сваи используют горизонтальные балки.
Решение многих строительных задач в условиях плотной городской застройки, расположенной на слабых грунтах, упрощается благодаря технологии вдавливаемых свай. Появляется возможность устройства новых и усиления имеющихся фундаментов в условиях особой стесненности, например, из подвалов. Для этого используется специальная компактная установка для безударного погружения свай.
Для устройства набивных железобетонных свай применяют метод вдаливания элементов небольшого сечения (инвентарных труб) с последующим извлечением секций и одновременным бетонированием с опрессовкой ствола скважины.
К основным достоинствам безударного устройства набивных свай специалисты относят возможность обойтись без тяжелой техники, компактность оборудования, щадящий для окружающих домов безударный и безвибрационный режим работы, малый объем земельных работ, надежность восприятия нагрузки и контроль несущей способности каждой сваи. Благодаря всему этому появляется возможность ведения работ без приостановки эксплуатации зданий и сооружений. Риск повреждения фундаментов соседних зданий сводится к минимуму. Метод позволяет эффективно выравнивать элементы конструкций и сооружения в целом. Максимальное усилие, воспринимаемое одной сваей при диаметре в 150–200 мм и длине от 4,5 до24 метровсоставляет 200–300 КН. Расход бетона на 1000 КН передаваемой нагрузки здесь в 1,5–2,5 раза меньше, чем на забивных и буронабивных сваях.
При обнаружении трещин и нарушении кладочного раствора применяется инъекционное заполнение пустот кладки цементным раствором (инъецирование тела фундамента). При наличии под подошвой фундамента пустот от сгнивших лежней практикуется инъецирование под подошву, а также подведение специальных буроинъекционных свай, которые примут на себя вес здания. Перспектива существенного увеличения нагрузки или нового близкого строительства может потребовать подведения фундаментной плиты под здание, уширения самого фундамента или подведения под фундамент коротких виброштампованных свай.
Как правило, конструктивные меры усиления фундамента (сваи, уширение, плита) сочетаются с инъекционными методами усиления грунтов. Под небольшим давлением закачивается цементный раствор, который заполняет все суффозионные полости и уплотняет верхние слои грунта, возвращая им строительные свойства.
К перспективным технологиям усиления грунтовых оснований относят также компенсационное инъецирование по манжетной технологии и высоконапорное струйное инъецирование под давлением 400–600 атм., при котором струя цементного раствора подается через буровую скважину в грунт, создавая тем самым столб закрепленного грунта диаметром до 2–3 м.
Для закрепления несущих конструкций, имеющих трещины, используются вяжущие растворы (на основе эпоксидных смол или тонкодисперсные цементные растворы). Они закачиваются в трещины под малым давлением, трещина запечатывается специальным раствором, после чего в нее вставляется иньектор с пакером (устройство, которое расширяется и не позволяет раствору выходить наружу). Для каждого материала (кирпич, бетон) используются свои связующие растворы. При реконструкции или реставрации здания мероприятия по укреплению его фундамента также рассматриваются как один из основополагающих этапов работ.
Андрей Леонидов
| Автор: Андрей Леонидов Дата: 04.04.2013 Журнал Стройпрофиль 106 Рубрика: геотехнологии, фундаменты Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |