Содержание, карта.
Главная » Блог » Усиление грунтов основания фундаментов

Усиление грунтов основания фундаментов


Усиление грунтов основания фундаментов методом цементации и другими методами

Основной причиной разрушения строения чаще всего является деформация базисной конструкции. Пагубно влиять на фундамент здания могут разнообразные факторы, в том числе и почва, преобладающая на участке. Наиболее целесообразным решением такой проблемы по праву считается усиление грунтов основания фундаментов методом цементации. Следует более детально рассмотреть не только этот, но и другие способы усиления земли под базисом.

Причины, побуждающие усилить почву базиса

Усиление земли основания осуществляется не только для защиты уже готового строения – процедура может выполняться и при возведении нового здания. В первой ситуации причины нарушения эксплуатационных характеристик дома определяются при техническом обследовании. Чаще всего такими причинами являются:

  • Произошедшие со временем изменения геологических условий участка;
  • Приумножение нагрузки от строения (перепланировка дома, реконструкция, надстройка дополнительного этажа);
  • Проявление нагрузок, которые не были учтены ранее (новое строение было возведено в непосредственной близости от уже существующего дома);
  • Пагубное влияние поверхностных и почвенных вод;
  • Промерзание почвы в холодное время года;
  • Неравномерная усадка базиса постройки.

Если же строится новое здание, необходимость усиления почвы определяется исходя из результатов инженерно-геологических исследований.

Способы укрепления почв основания

На сегодняшний день укрепление грунтов в основе базисов может производиться несколькими определенными способами, каждый из которых активно используется при реконструкции строений. Выделяют следующие методы:

  • Механические;
  • Конструктивные;
  • Физико-химические.

Механические методы усиления грунтов основания включают:

  • Поверхностную утрамбовку;
  • Глубинную утрамбовку.

Утрамбовка поверхностного типа выполняется с помощью вибраторов, катков и т. п. Технология применяется в ситуациях, когда требуется трамбовка грунта на глубину до 2 м. При использовании особо тяжелой техники глубина уплотнения основания может достигать 10 м. Глубинная утрамбовка может производиться несколькими методами:

  • Выполнение песчаных и почвенных свай – в основу забивается труба, которая заполняется песком или почвой, засыпка послойно утрамбовывается. По мере заполнения свая аккуратно вытаскивается из земли, благодаря чему происходит усиление грунта основы. Трубы забиваются в шахматном порядке;
  • Виброуплотнение – вибрационное оборудование помещается в толщу земли. Способ рационально использовать для укрепления песчаников, насыщенных жидкостью;
  • Замачивание – для устранения просадок почвы основания грунт предварительно замачивается. Данный способ используется исключительно при возведении новых домов. Территория под застройку должна находиться на значительном расстоянии от уже существующих строений.

Среди конструктивных способов выделяют:

  • Земляные подушки – слабые пласты грунта под базисом заменяются стабильной породой (щебнем, песком). При засыпке почва утрамбовывается;
  • Свайные ограждения – по границам основания устраивается шпунтовое ограждение, что предотвращает выпирание нестабильного основания;
  • Армирование – в почву внедряются дополнительные стойкие элементы, позволяющие приумножить прочность грунта и предотвратить осадку. Армирующими элементами могут выступать цемент, бетон и т. п.

Наиболее эффективными методами укрепления грунтов в современном строительстве признаны физико-химические. К ним относятся следующие способы:

  • Силикатизация – в предварительно подготовленные в почве скважины через рифленые трубы вводится инъекция жидкого стекла. Подача смеси осуществляется под давлением, во время работы вокруг отверстий образовываются столбы уплотненной основы. Способ применим для насыпных грунтов;
  • Смолизация – в почву вводится состав из синтетической смолы с отвердителем. Данным способом усиливаются суглинки, супеси и пески особо мелкой фракции;
  • Глинизация – глина вводится в песчаную породу, чтобы уменьшить фильтрующие способности песка. Способ можно применять тогда, когда скорость течения подземных вод не превышает норму;
  • Битумизация – аналог глинизации. Применяется, если скорость подземных вод на участке превышает норму. В почву может подаваться горячий битум или эмульсия.

Существует еще один способ физико-химического типа – цементация. Именно этот вариант получил особую популярность среди частных застройщиков.

Укрепление почвы способом цементации

Технология цементации может использоваться как для реставрации уже готового строения, так и для улучшения качеств почвы при возведении новой постройки.

Данный метод применяется в ситуациях, когда:

  • В базисе возникли несущественные дефекты (в основании появились трещинки, прорехи);
  • Приумножилась несущая нагрузка на основу;
  • Базисная конструкция нарушилась по естественным причинам (здание эксплуатировалось на протяжении долгого времени);
  • На участке преобладает слабая «текучая» почва;
  • В грунте под базисом из-за воздействия подземных вод появились пустоты.

Существует два способа цементации:

В чем суть традиционного метода? В толщу базиса и под его подошву инъецируется ремонтная смесь. Выбор раствора обуславливается материалом, который применялся для возведения фундамента. Исходя из этого, для осуществления цементации может использоваться цементная, цементно-песчаная или бетонитовая смесь. Также в состав раствора могут входить другие добавки.

Введенная смесь закупоривает прорехи в базе, а также в почве под ее подошвой, усиливает сцепление между фундаментом и землей, приумножает несущую силу конструкции.

Суть струйной технологии состоит в применении струи цементной смеси, которая подается в породу под давлением. Струя разрушает толщу почвы, одновременно уплотняя ее: в земле образовываются сваи из грунта и цемента.

В завершение стоит сказать, что перед началом работы следует подсчитать все расходы и позаботиться о составлении сметы. Цена работ по укреплению почв основания базисов посредством цементирования стартует от 4 тысяч рублей за 1 погонный метр.

Видео преимущества цементации основания грунтов фундамента:

Методы улучшения характеристик грунтов основания­­

Согласно статистике, основная причина возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации зданий и сооружений - это нарушение работы оснований и фундаментов. Обычно это связано с отсутствием достоверной информации о геологических условиях и характеристиках грунтов площадки размещения объекта, принятием неправильных решений на стадии проектирования и не качественным выполнением строительных работ.

Характерными признаками несоответствия конструкций основания и фундаментов здания требуемым параметрам являются трещины в наружных стенах, цоколе, перекосы дверных и оконных проемов, неравномерная осадка и другие. Своевременно выполненные работы по выявлению повреждений в конструкциях и усилению дефектных элементов, в том числе - грунтов основания, являются условием надежной и безаварийной эксплуатации зданий.

Почему возникает необходимость в улучшении качества оснований

Усиление грунтов основания может выполняться как для восстановления эксплуатационных характеристик существующих сооружений, так и при строительстве новых. В первом случае точные причины нарушения работы строительных конструкций определяются в процессе выполнения технического обследования. Наиболее распространенными среди них являются следующие:

  • ухудшение геологических условий площадки с течением времени;
  • увеличение нагрузок, передаваемых зданием на фундамент, при выполнении реконструкции, надстройки этажей, установке дополнительного оборудования;
  • появление ранее не учтенных нагрузок от возведения нового здания рядом с существующим;
  • проявление просадочных свойств грунта основания при его замачивании грунтовыми и поверхностными водами природного и техногенного происхождения;
  • вымывание и выпирание грунта основания при разработке рядом с существующим фундаментом котлована под новое здание;
  • динамические и вибрационные нагрузки, возникающие при выполнении строительно-монтажных работ рядом с существующим зданием;
  • промерзание грунта в зимний период;
  • неравномерная осадка фундаментных конструкций;
  • деформация фундаментов с появлением трещин, сколов, нарушением защитного слоя бетона, оголением и коррозией арматуры.

При строительстве на вновь отведенной площадке необходимость в усилении грунтов, а также целесообразность выполнения этих работ с экономической точки зрения, определяются по результатам инженерно-геологических изысканий. Метод усиления грунтов принимается в комплексе с техническими решениями по устройству фундаментов при проектировании.

Оценка состояния оснований и фундаментов

Комплексное обследование и оценка технического состояния конструкций здания (в том числе, оснований и фундаментов) выполняется для выявления нарушений в их работе, обоснования причин и определения возможных последствий деформаций. По результатам оценки производится выбор наиболее надежных и экономичных компенсирующих мероприятий, исключающих дальнейшее развитие деформаций. Работы включают в себя несколько этапов.

Вначале производится изучение и анализ имеющейся изыскательской и проектной документации, данных предыдущих обследований (если таковые были). Затем выполняется визуальный осмотр наземной части здания для определения характера деформаций (фасады, несущие стены, колонны). Во внимание принимается окружающая обстановка: наличие рядом с обследуемыми конструкциями других сооружений, котлованов, автомобильных и железных дорог.

В подземной части здания обследованию подлежат непосредственно конструкции фундаментов и несущее основание. Для осмотра фундаментов и инструментального анализа материалов в контрольных точках по периметру здания отрываются шурфы. Глубина шурфа принимается на 0,5 м ниже подошвы фундамента. В результате осмотра и инструментальных замеров определяются геометрические параметры фундамента, качество материалов, состояние гидроизоляционной защиты, наличие повреждений.

Обследование грунта выполняется методом бурения скважин с отбором и анализом образцов. Таким образом определяются остаточные физико-механические свойства основания. По итогам выполненных работ производятся поверочные расчеты с определением реальной несущей способности грунтов и фундаментных конструкций, выдается заключение о ее достаточности. При выборе варианта усиления конструкций фундаментов и грунтов принимаются наиболее технически и экономически обоснованные решения.

Методы усиления грунтов основания

В отличие от усиления различных конструктивных элементов здания (таких как стены, колонны, фундаменты), типовые решения по улучшению характеристик грунтов основания отсутствуют. Закрепление производится по индивидуально разработанному проекту с применением принципов конкретного метода. К основным методам усиления грунтов относятся: физико-химические, механические (уплотнение) и конструктивные.

Физико-химические методы

Наиболее современными и высокоэффективными считаются физико-химические методы усиления грунтов. Среди них выделяют следующие.

Силикатизация - инъецирование грунтов основания растворами жидкого стекла. Раствор подается под давлением до 0,6 МПа в предварительно пробуренные скважины через перфорированные трубы. Метод используется для повышения прочности песков различной крупности, насыпных грунтов. В процессе силикатизации вокруг каждой скважины создается столб упрочненного основания диаметром до 2 м.

Цементация применяется для закрепления грунтов просадочного типа, водопроницаемых, трещиноватых скальных пород, лессов, крупного песка. Инъецирование грунтов производится водоцементным раствором (иногда с добавлением песка) под давлением до 10 МПа. В результате цементации раствор заполняет поры грунта, образуя новое, высокопрочное основание.

Смолизация предполагает инъецирование в грунты основания синтетических смол с отвердителями. Метод используется для усиления пылеватых, мелких песков, супесей и суглинков. Применяются вертикальный, горизонтальный и наклонный способы установки инъекторов.

Глинизация, или нагнетание глинистой суспензии, производится с целью снижения фильтрующих свойств песчаного основания. В результате проникновения глинистых частиц в поры грунта происходит его заиливание и тампонаж с созданием водоупорной зоны. Метод используется при небольшой скорости течения грунтовых вод, так как частицы глины могут выноситься потоком.

Битумизация также является способом снижения фильтрационных свойств грунта и применяется при высоких скоростях движения грунтовых вод. Существуют методы горячей и холодной битумизации. В первом случае в предварительно пробуренные скважины подается расплавленный битум, а во втором - битумная эмульсия. В обоих случаях результатом является создание водонепроницаемой зоны вокруг инъектора.

Термический способ используется для  усиления грунтов, обладающих просадочными свойствами. Суть метода состоит в сжигании топлива в предварительно пробуренной скважине. Для возможности горения топлива на глубине в скважину подается воздух. Устранение просадочных свойств грунта происходит под воздействием температуры от 400 до 800 градусов Цельсия. Каждая скважина позволяет произвести закрепление массива грунта диаметром до 2,5 м.

Усиление грунтов основания конструктивными элементами

Основными конструктивными методами усиления являются следующие:

  • грунтовые подушки. Метод заключается в замене слабонесущего грунта, расположенного под фундаментом на малосжимаемый. В качестве последнего используют песок, щебень, некоторые виды шлаков. При укладке грунт подвергается уплотнению во избежание его последующей осадки;
  • шпунтовые ограждения. Метод используется для предотвращения выпирания слабонесущего основания из-под фундамента. В этом случае по периметру фундамента на минимальном от него расстоянии монтируется ограждение из свайных конструкций. Сваи забиваются в слой плотного грунта, проходя насквозь через слабонесущий.

 

  • армирование. Способ позволяет повысить прочностные характеристики грунта и устранить просадочность. Армирование подразумевает внедрение в грунт дополнительных высокопрочных элементов, которые при совместной с ним работе обеспечат требуемые характеристики основания. В качестве армирующих элементов используются бетон, железобетон, грунтоцемент, цементно-песчаный раствор и другие.

 

  • противофильтрационные завесы. Метод применяется для предотвращения фильтрации подземных вод через грунт основания. Мероприятие осуществляется путем заливки тиксотропной суспензии в предварительно подготовленные скважины. Суспензия готовится на основе бетонитовой глины, которая способна поглощать воду в больших количествах, а после загустевания создавать водонепроницаемый экран.

Механические способы

Механические способы усиления грунтовых оснований представляют собой различные варианты их уплотнения. Различают два основных способа уплотнения: поверхностное и глубинное.

Поверхностное уплотнение производится при помощи трамбовок, катков, грузоуплотняющих машин, вибраторов. Данный способ, как правило используется при необходимости выполнить уплотнение на глубину до 1,5-2 м. Однако, применение тяжелых трамбовок и трамбующих машин позволяет уплотнять основание глубиной до 10 м. Существуют также методы вытрамбовывания котлована под фундамент трамбовками, имеющими форму самого фундамента.

Глубинное уплотнение грунтов осуществляется такими способами:

  • устройство грунтовых и песчаных свай в насыпных грунтах, лессах, обладающих просадочными свойствами. Метод предполагает забивку в основание трубы, в процессе чего происходит уплотнение окружающего грунта. После забивки труба заполняется песком с послойным уплотнением. По мере засыпки песка труба постепенно извлекается из грунта. Сваи располагаются в шахматном порядке так, чтобы усиленные зоны грунта перекрывали друг друга;
  • виброуплотнение с использованием специального оборудования - вибраторов, вибробулавы. Метод используется для усиления песчаных водонасыщенных грунтов и заключается в погружении вибрационного снаряда в толщу грунта;
  • предварительное замачивание позволяет устранить просадочность грунта основания. Метод, как правило, используется при новом строительстве на достаточном удалении от существующих зданий и сооружений, так как существует опасность замочить их основания.

Еще одним способом механического уплотнения является предварительное обжатие грунтов. Обжатие производится путем нагружения насыщенного водой слабого основания временной насыпью, в результате чего вода выдавливается из пор грунта с последующим его уплотнением. При этом давление, создаваемое насыпью должно превышать давление от проектируемой конструкции. Обжатие можно произвести и путем понижения уровня грунтовых вод с откачкой их через скважины или при помощи организации дренажа.

Выводы

Усиление грунтов основания выполняется в следующих случаях:

  • при необходимости восстановления корректной работы несущих элементов существующего здания;
  • при новом строительстве на площадке с плохими инженерно-геологическими условиями.

В первом случае работы, как правило выполняются в комплексе с усилением и ремонтом фундаментов и имеют ограничения в выборе методов (во избежание воздействия на рядом расположенные здания). При усилении грунтов на новой площадке выбор метода определяется только техническим и экономическим обоснованием.

Усиление грунтов позволяет использовать для нового строительства земельные участки, имеющие заведомо низкие инженерно-геологические показатели, а также территории, не подходящие для ведения сельского хозяйства (болота, насыпные грунты и прочие) и других видов деятельности. Современные высокотехнологичные способы повышения несущей способности оснований позволяют более рационально подходить к использованию застройщиком трудовых, территориальных и экономических ресурсов.

Способы усиления грунтов оснований

Чернозем, торфосмеси, навоз и песок - продажа грунта для увеличения плодородной способности почвы.

Усиление грунтов в основании фундаментов заключается в следующих основных способах, которые в настоящее время широко применяются при реконструкции зданий и сооружений.

Инъектирование укрепляющими растворами. Укрепление грунтов с помощью инъекций цемента с каждой стороны фундамента (см. рис. 4.8) и цементация грунтов (цементация при наличии крупнообломочных пород, двухрастворная последовательная силикатизация для крепления средних и мелких песков, однорастворная силикатизация для лессов и суглинков, осмоление песков, глинизация лессов; электросиликатизация глин и суглинков.

Усиление основания с помощью перечисленных видов инъекций выполняется путем образования отдельных укрепленных объемов грунта ориентировочно радиусом до 0,8 м.

Нередко возникают ситуации, когда требуется усиление или реконструкция фундамента уже существующего здания. Такие ситуации возникают при плохом состоянии тела фундамента, локального разуплотнения грунтов основания из-за воздействия грунтовых вод (если гидроизоляция была проведена неудовлетворительно). В этом случае применяются различные методы цементизации грунтов основания фундамента. Цементизация грунтов основания также требуется, когда задние надстраивают: нагрузка на фундамент может значительно увеличиться, после чего возникает проседание (это нередкое явление, поскольку при закладке фундамента просчитывается проектная нагрузка). Если рядом с уже существующим зданием начинается строительство нового, то может возникнуть разуплотнение грунтов основания. Особенно это ярко проявляется, когда откопка котлована или бурение ведутся неправильно и возникает горизонтальная вибрация. В этом случае также приходится осуществлять цементизацию грунтов основания существующего здания.

В целом цементизация проводится в двух различных вариантах. Первый — это цементизация самого фундамента. При реализации данного метода в тело фундамента и его подошву вводится твердеющий раствор (предварительно в фундаменте бурятся специальные скважины). При этом пустоты в основании фундамента заполняются прочным материалом, предохраняющим кладку от разрушения. Данный метод также носит название инъекционной цементизации (см. рис. 4.9).

Одним из основных видов повреждения каменных кладок являются трещины. К повреждениям, ослабляющим кладку, относится множество разновидностей расслоений кладки, нарушение сцепления между материалом кладки и скрепляющими растворами. Данные повреждения хорошо поддаются реконструкции и не требуют закрепления грунтов. В других случаях возросшую нагрузку могут не выдержать не только сам фундамент, но и грунты основания. Тогда укрепление грунтов проводят методом введения буроинъекционных свай. В результате данных работ получаются железобетонные сваи, которые одним концом упираются в фундамент, а другим — в устойчивые грунты основания (см. рис. 4.10).

От обычной цементизации грунтов основания метод буроинъекционных свай отличается расположением скважин. При обычной цементизации скважины располагаются по прямоугольной сетке, с постепенно сближающимся шагом. Закрепление грунтов основания буроинъекционными сваями позволяет значительно сократить количество скважин: они бурятся только и непосредственно под карстовыми слоями. Нужно сразу оговориться, что цементизация грунтов основания с помощью буроинъекционных свай — метод достаточно дорогостояший, но при этом он позволяет добиться желаемого результата на длительный период.

В большинстве случае при отсутствии прочих (непредусмотренных) повреждающих воздействий результат цементизации грунтов основания сохраняется на протяжении пятидесяти лет. Обычно под непредусмотренными условиями понимается возникновение вибрации. Причиной появления горизонтальной вибрации может послужить строительство нового здания рядом с уже существующим или проведение дополнительных подземных коммуникаций. Горизонтальная вибрация вызывает деформации не только фундамента существующего здания, но и грунтов основания. Последние сравнительные испытания различных методов цементизации грунтов основания показали, что применение буроинъекционных свай, несмотря на относительную дороговизну этого метода, позволяют в два раза снизить материалоемкость и трудоемкость работ по закреплению карстующихся слоев, что в свою очередь существенно уменьшает проектную стоимость здания.

2. Термический способ, заключающийся в сжигании топлива в скважинах и создании таким образом прочных грунтовых столбов, которые являются как бы переходной конструкцией от оснований к фундаментам. Применяется в лесовых, лесовидных и глинистых грунтах.

3. Устройство буроинъекционных корневидных свай для одновременного усиления фундаментов и нижних участков стен. По этому способу применяются набивные сваи диаметром от 89 до 280 мм при длине от нескольких до десятков метров (примерно 7—40 м). Для образования таких свай предварительно сверлят отверстия буровыми ставками. В отверстие можно заложить арматуру диаметром примерно 12—16 мм. Бетонирование ведут под давлением в 3—6 атм. через трубы диаметром 18—60 мм

В неустойчивых грунтах применяют обсадные трубы, которые в особо трудных случаях не извлекают обратно. Расстояния между сваями принимают от 3 до 5 их диаметров.

Оригинальной конструкцией усиления оснований, а одновременно фундаментов и даже нижних участков стен является устройство буроинъекционных корневидных свай (рис. 4.9, д). Они представляют собой набивные сваи диаметром от 89 до 280 мм при длине от нескольких до десятков метров (примерно 7—40 м). Для образования таких свай предварительно сверлят отверстия буровыми ставками. В отверстие можно заложить арматуру диаметром примерно 12.16 мм. Бетонирование ведут под давлением в 3—6 атм. через трубы диаметром 18—60 мм. В неустойчивых грунтах применяют обсадные трубы, которые в особо трудных случаях не извлекают обратно. Расстояния между сваями принимают от 3 до 5 диаметров их.

Способов и конструкций по укреплению фундаментов разработано очень много. К ним относятся приемы, сходные с используемыми для усиления оснований, т. е. инъекции различных растворов. Инъекции делают цементным раствором составов от I : 10 до 1 : 1 под давлением от 2 до 10 атм.

При очень плохом состоянии материала фундамента раствор вводят непосредственно в разрушенные камни, в особенности в случаях, когда кладка была выполнена из мелких камней (рис. 4.9,в). При несколько лучшем состоянии и более крупных камнях, когда разрушены только швы и стыки кладки, инъекцию делают в эти места, между камнями (рис. 4.9,г).

Если в кладке фундамента разрушен только наружный слой, можно укрепить его способом торкретирования поверхности кладки цементным раствором для создания защитного слоя

Более сложные конструктивные изменения фундаментов производят главным образом для их усиления при увеличении полезной нагрузки в здании. Такие конструкции изображены на рис. 4.11. Здесь предусмотрены способы уширения подошвы фундамента, усиления существующей конструкции фундамента и даже передача давления от фундамента на выносные опоры.

На рис. 4.11,а изображено расширение подошвы фундамента путем замены нижних рядов кладки бетоном. На рис. 4.11,6 показано увеличение ширины фундамента с одновременным усилением его конструкции с помощью обетонирования его на всю высоту. При этом обеспечивается связь бетонного слоя вбитыми в швы кладки стержнями из арматурной стали диаметром порядка 20 мм. На рис 4.11,в изображен способ усиления фундамента и увеличения подошвы основания в виде железобетонной обоймы путем устройства горизонтальных отверстий в кладке и соединением обойм каждой стороны арматурными стержнями, располагаемыми на расстояниях через одну — полторы ширины подошвы фундамента.

На рис. 4.11,г изображено укрепление фундамента с увеличением его подошвы путем устройства бетонной обоймы и передачей на нее нагрузки с помощью поперечных металлических или железобетонных балок и арматурных стержней в нижней части кладки фундамента. Расстояние между балками можно ориентировочно принять равным высоте их от подошвы основания.

На рис. 4.11 ,д показана та же конструкция, но с введением еще продольных балок, что позволяет увеличивать расстояние между поперечными балками до 3—4 м и более. На схеме рис. 4.11 ,е изображено решение, состоящее в том, что набравшие прочность железобетонные обоймы, связанные внизу металлическими стержнями, отжимают домкратами. Вследствие этого происходит натяжение металлических стержней, увеличивается ширина подошвы и обжимается грунт.

На рис. 4.11, ж, и изображены способы увеличения ширины и несущей способности фундамента устройством консольных плит из монолитного железобетона или сборных плит с расположением их под подошвой или несколько выше ее. Одновременно может потребоваться укрепление стены устройством металлических креплений.

На рис. 4.11,к,л изображены конструкции, с помощью которых нагрузка выносится за пределы подошвы фундамента в наружных стенах с большим заглублением фундамента и во внутренних несущих стенах.

Следует учитывать, однако, что после устройства двух последних конструкций может произойти осадка вновь сооружаемых выносных частей фундамента, что приведет к опасным деформациям в стенах. Поэтому такого рода конструкции не могут быть рекомендованы.

Замена отдельных участков фундамента производится небольшими, до 2 м длины участками, в строго определенной последовательности. При работе должна быть сохранена незатронутая часть длины фундамента протяжением не менее двух уже замененных участков.

Услуги по закреплению грунтов и оснований фундамента

Фундамент – это несущая конструкция здания, которая воспринимает нагрузки от всех вышерасположенных строительных элементов и передает их грунту.

Проблема усиления фундаментов при реконструкции зданий является особенно актуальной в больших городах. Основной причиной является коммерческая привлекательность приобретения зданий в центральной части города и надстройка дополнительных этажей. В результате чего увеличиваются нагрузки на фундамент.

Другая задача, требующая усиления фундаментов – это осадки зданий и как следствие появление трещин на стенах. Подобные проблемы возникают при неправильной эксплуатации зданий и замачивании грунтов в основании фундаментов, либо вследствие ошибок, допущенных при проектировании или строительстве.

Различают два вида просадочных грунтов:

  • когда просадка от собственного веса не превышает 5 см;
  • когда возможна просадка от собственного веса более чем на 5 см.

Различные природные и человеческие факторы влияют на износ фундамента (или создают потребность в повышении его несущей конструкции). К таким факторам относятся:

Просадка грунта, вследствие которой происходит деформация фундамента и крен несущих конструкций

  1. Подмывание фундамента грунтовыми водами и обмерзание фундамента в зимние периоды.
  2. Вибрации, исходящие от проезжающего транспорта и «расшатывающие» фундамент.
  3. Увеличение несущей нагрузки на фундамент (например, надстройка новых этажей).
  4. Сейсмическая активность.
  5. Реконструкция и перепланировка – то есть увеличение несущей нагрузки на основание фундамента.

Bсе это постепенно приводит к тому, что в фундаменте появляются трещины и крены, а металлическая арматура подвергается коррозии. Чтобы предотвратить риск разрушения фундамента (а следовательно – и всего сооружения), необходимо провести его обследование и усиление.

Задача.

Если под вашим строительным объектом произошла осадка грунта, поднялся максимально допустимый уровень грунтовых вод, в фундаменте видны трещины и следы разрушения, рядом проводились подземные строительные работы или вы планируете надстраивать дополнительные этажи – необходимо провести обследование фундамента и, при необходимости, его усилить.

Деформация фундаментов вследствие просадки средней части здания, замерзания и неравномерного оттаивания грунтовых и ливневых вод.

Просадка крайней части здания. Образование трещин в стенах из-за отсутствия деформационного шва между зданием и пристройкой.

Образование трещин в стенах из-за прогиба перемычек

Образование трещин из-за воздействия на конструкцию перекрытия повышенных нагрузок

Трещины, расширенные сверху, обычно образуются от оседания фундаментов со стороны трещины, расширенные снизу от оседания средней части дома.

Строительство нового здания в непосредственной близости от существующего без разработки особых мероприятий, направленных на снижение влияния на работу грунта под существующими фундаментами, добавочной нагрузкой от вновь возводимого здания.

Решение.

Чтобы минимизировать риски разрушения фундамента и, как следствие – всего здания, важно своевременно провести его усиление. Данные работы выполняются несколькими методами, которые условно можно разделить на «традиционные» и «инновационные».

К традиционным относятся:

  1. Расширение фундамента – укрепление происходит за счет увеличения площади опоры и, таким образом, снижения удельной нагрузки основания фундамента на грунт.
  2. Углубление фундамента – укрепление происходит за счет усиления грунта основания фундамента кирпичной кладкой, бетоном или железобетоном.
  3. Установка дополнительных опор – укрепления фундамента происходит за счет распределение несущей нагрузки на новые дополнительные опоры.
  4. Заливка бетоном по периметру фундамента (осуществляется с помощью установки армирующей сетки и её последующей заливки бетоном) и некоторые другие.

Все они обладают рядом существенных недостатков, среди которых высокая стоимость проведения работ и сложность их реализации.

Инновационные методы:

Мы выполняем усиление двумя современными методами инъектированием фундамента специальными строительными составами или установкой буроинъекционных свай. Первая технология оправдана в тех случаях, когда износ фундамента не критичный, а вторая – когда основание объекта находится в аварийном, близком к разрушению состоянии. Выбор технологии напрямую зависит от текущего состояния фундамента и определяется экспертом после проведения обследования. Усиление фундамента данными методами подходит для строящихся, реконструируемых и эксплуатируемых зданий, а также практически для всех типов фундаментов – ленточного, столбчатого и плитного фундаментов.

Проектирование.

Разработку проектов усиления грунтов оснований методом » Геокомпозит» осуществляют, по объемно-планировочной схеме проекта, устанавливаются параметры усиления грунтов массива: количество точек, расстояние между ними, глубина инъектирования и объемы нагнетания в зависимости от цели работ и физико-механических свойств массива грунта. Основания зданий и сооружений, усиливаемые методом «Геокомпозит», рассчитываются в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений», пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СниП 2.02.01-83) и других нормативных документов. В расчетах учитываются фактические изменения физико-механических свойств грунтов снования, усиленных методом «Геокомпозит».

Заключается в инъектировании в основу проседающих или разрушающихся фундаментов специальными гелеокомпозитами «MONOLIT» через скважины малых диаметров (от 15 до50 мм) под давлением от (0.4 до 1,1Мпа), в результате чего происходит армирование массива в радиусе 0,3-0,6 метра от инъектора в процессе нагнетания инъекционных составов, формируя жесткий армирующий каркас, обеспечивающий устойчивость сооружений. Инъекторы не извлекаются, выполняя функцию микросвая-анкер передавая нагрузку на нижерасположенные плотные слои грунта с дополнительной несущей способностью. Таким образом, в результате инъекционных работ формируется новая система «фундамент + микросваи + укрепленный грунт» представляет собой новое природно-техногенное творение, которое, владея высокой степенью жесткости и хаотической структурой с высокими несущими характеристиками, напоминает корень дерева, где скважина инжектор – ствол, в которой телом является сжатая почва, а скелетом — затвердивший раствор.

Технология усиления грунтового массива Создание «геокомпозита» в основании зданий и сооружений осуществляется путем формирования «элементарной ячейки», являющейся основой объемно-планировочной схемы усиления грунтового массива. Объемно-планировочная схема разрабатывается специализированной проектной организацией и определяется как видом сооружения, так и инженерно-геологическими условиями площадки строительства. Поинтервальное инъектирование уплотняющего раствора выполняется на заданную проектом глубину укрепляемой зоны.

Применяется при:

  1. Незначительных повреждениях фундамента, например, при возникновении в основании неконструктивных трещин, пустот и пор.
  2. При увеличении несущей нагрузки на фундамент.
  3. При штатном износе фундамента под действием времени.
  4. При необходимости закрепить «текучий» грунт.

Данный метод помогает устранить полости в основании, а также увеличить несущую способность – после инъектирования «разрозненные» части фундамента связываются, повышая прочность на сжатие, прилегающий к основанию грунт замоноличивается, а опорная площадь фундамента становится больше.

Технология предусматривает:

  1. Усиление основы аварийных сооружений.
  2. Повышение несущих способностей грунтов оснований при реконструкции и надстройке дополнительных этажей.
  3. Укрепление оснований памятников архитектуры.
  4. Усиление основания при углублении фундаментов, а также при строительстве подвальных помещений или заглублением существующих, возникает необходимость переноса подошвы фундаментов на более глубокие, более прочные слои основания.
  5. Усиление грунтовых массивов вдоль коллекторов водоснабжения и канализации для сохранения сооружений, которые находятся на незначительном расстоянии.
  6. Закрепление склонов для предупреждения сдвигов и разрушения, а также увеличения угла склонов.
  7. Заполнение полости в щелях бутовых фундаментов.
  8. Подготовка оснований для нового строительства.
  9. Ремонт насыпной дамбы водохранилищ и усиление основы береговой опоры мостов.
  10. Гидроизоляцию подземных сооружений метрополитенов, угольных шахт, а также остановки их проседания и разрушений крепления.
  11. Устройство водоизоляционных экранов вокруг и в пределах плана здания на заданной глубине от поверхности земли.
  12. Повышение несущей способности слабых грунтов при возведении портовых сооружений (причальные стенки, пирсы и др.).
  13. Укрепление массивов насыпных плотин, дамб обвалования.

Схемы устройства работы (микросвая-анкер).

Закрепление подвижных слабых грунтов

Устройство фундаментов на микросваях

Устройство иньекционных микросвай через тело фундамента

В пробуренные скважины устанавливают микросваи (микросваи толстостенные перфорированные металлические трубы Ø 40-50 мм) через которые производится нагнетание цементно-полимерных составов под давлением до 3-3.5 Атм.

После окончания иньекционных работ микросваи остаются в теле конструктива. Образуя несущую (микросваю-анкер).

Таким образом, имеем усиление за счет перераспределения нагрузок на сваи и уплотнения оснований фундамента.

Для химического закрепления (силикатизация, смолизация) составы подбираются на основании геологических составов отобранные при геологических отборах проб.

Грунтовые условия.

Метод «Геокомпозит» можно использовать для любых типов грунтов, как естественного, так и техногенного (насыпные грунты, строительный мусор и культурные отложения) происхождения, а также в заторфованных грунтах и илах. Наличие грунтовых вод не является противопоказанием к применению метода. Типы фундаментов Использование метода «Геокомпозит » возможно для любых типов фундаментов: плитных, ленточных, столбчатых, а также и свайных фундаментов, при необходимости повышения несущей способности свай.

Виды растворов для инъектирования.

Существует несколько видов растворов:

  • Жидкие растворы: их проникающая способность зависит от вязкости и изменения вязкости с течением времени.
  • Cуспензии: помимо вязкости, эти растворы обладают структурной вязкостью или когезией, что ограничивает радиус их действия. Размер пустот или пор, которые могут заполняться этими растворами, зависит от зерна суспензии. Обычно считается, соотношение между размером пустоты и размером зерна в суспензии должно быть не менее 1:3. Стабильность суспензии (обезвоживание, напорная фильтрация) является важным параметром раствора. Нестабильный раствор ведет себя так же, как гидрозакладка, из которой вода, обеспечивающая подвижность смеси, постепенно просачивается в почву.
  • Тампонажные растворы: имеют высокую структурную вязкость и используются для заполнения больших пустот и полостей либо для инъектирования, где ставится задача смещения грунта, напр., укрепительное или компенсирующее инъектирование.

Проникающая способность раствора по сравнению с проницаемостью почвы показана на схеме ниже:

Объем раствора для инъектирования основных типов грунтов.

В Таблице 1 приведен ориентировочный процент объема раствора в зависимости от типа грунта коэффициента фильтрации и его состава обработки.

Основные Типы грунтов Диапазон объема раствора
Песчаные супесчаные 25-45% объем грунта
Крупнообломочная трещиноватая порода 15-35% объем грунта
Насыпной грунт 20-35% объем грунта
Глинистые суглинистые 10-30% объем грунта

Преимущества метода:

  1. Уплотняющий раствор « MONOLIT» при нагнетании под давлением обладает высокой избирательной способностью, что приводит к укреплению наиболее слабых зон грунтового массива, создавая, таким образом, прочный однородный массив с высокой несущей способностью и жесткостью при минимальных затратах.
  2. Низкая себестоимость проведения технологических работ при высокой мобильности и эффективности.
  3. По экономическим показателям он превосходит устройство свайных оснований (дешевле в 1,5-2 раза).
  4. Отсутствие необходимости использовать тяжелое ударное оборудование, вызывающее динамические нагрузки.
  5. Возможность использования внутри помещений аварийных и реконструируемых зданий и сооружений легкого современного оборудования, которое позволяет проводить усиление оснований практически в любых помещениях без нарушения состояния и целостности помещения.
  6. Работу можно выполнять в условиях высокого положения уровня грунтовых вод без их водопонижения.
  7. Технология особенно хорошо подходит для загородных домов, так как не требует громоздких механизмов, тяжелого транспорта, различные элементы Вашего участка – дорожки, посадки и т.д. – остаются в полной сохранности.

Контроль качества работ

Проверка качества усиленных грунтов оснований производится из подвальных помещений методами статического или динамического зондирования ( по ГОСТ 19912-2001; СНиП 3.02.01-87). Проводятся натурные измерения деформаций основания (СНиП2.02.01-83*п. 1,6; ГОСТ 24846-81).

По данным полевых испытаний грунтов зондированием (до и после укрепления) производится количественная оценка физико-механических свойств грунтов (плотности, модуля деформации, угла внутреннего трения, и сцепления) и оценивается их соответствие требованиям проекта укрепления грунтов.

По данным натурных измерений деформаций основания определяется фактическая величина осадок, которая сопоставляется с предельными значениями в соответствии с требованиями СНиП, 2.02.01-83*, приложение 4.

Результаты 20 штамповых испытаний, проведенных на различных объектах показали, что модуль общей деформации усиленных грунтов увеличивается в 2-3 раза, а предельное сопротивление грунта — в 2,5-3,5 раза. По результатам испытания свай их несущая способность, благодаря применению метода «Геокомпозит», была повышена с 36 до 72-78 тонн. Наблюдения за осадками зданий (в течение двух лет) показывают отсутствие неравномерных осадок, а затем полную их стабилизацию.

Смотрите также