Усиление фундамента – восстановление и увеличение несущей способности
Фундаменты старых зданий теряют прочность, в результате чего сооружения проседают, а на фасадах появляются значительные трещины. Нередко новые постройки постигает та же участь, хотя это происходит не из-за старения конструкций, а по причине неверных исследований грунтовых условий, неграмотных расчетов и нарушения технологических процессов. В критических ситуациях принимается однозначное решение о сносе сооружения, но при возможности использования какого-либо из вариантов реконструкции, производится усиление фундамента, позволяющее увеличить нагрузки на него или продлить срок эксплуатации всего строения.
Варианты упрочнения фундаментов
Укрепить фундамент старого дома можно несколькими способами. Проекты усиления подземных конструкций подразумевают:
- восстановление несущей способности;
- увеличение несущей способности;
- разгружение ленточного, столбчатого, плитного или свайного фундамента;
- специальные методы укрепления подземных участков сооружений.
Каждый из вариантов имеет специфические особенности и свою технологию усиления фундаментов, используемую в том или ином случае. Нередко требуется выполнить лишь упрочнение слабого основания без реконструкции самой подземной части, но подобные вопросы решаются иначе и относятся к отдельной теме, которая в данной статье рассматриваться не будет.
Восстановление несущей способности
Технические характеристики фундамента приводят в соответствие с требованиями путем:
- защиты поверхностей от выветривания;
- исключения замачивания;
- исправления геометрических форм с результативным изменением прочности;
- частичной перекладки фундамента или его замены.
Выветривание представляет собой физико-механический или химический процесс ослабления структуры внешних слоев материала. Данное разрушение является типичным для кирпичного или каменного фундамента, при кладке которого использовался раствор с малыми показателями по прочности, а также стойкости к действию воды и агрессивной среды. Укрепление фундамента происходит за счет оштукатуривания поврежденной поверхности своими руками или в результате торкретирования, подразумевающего нанесение растворной массы под давлением с помощью цемент-пушки.
Данный вариант является наиболее простым для тех, кто решился на усиление стенок незаглубленных фундаментов своими руками. Но он возможен лишь в случае отсутствия в теле кладки существенных заглублений и сквозных трещин.
При неудовлетворительном состоянии фундамента проекты его усиления предусматривают цементизацию, силикатизацию или смолизацию конструкции. Работы включают в себя:
- предварительное бурение скважин в теле фундамента в указанных специалистами местах, после проведенного обследования;
- нагнетание в образованные полости жидкого раствора.
Бурение выполняют при помощи перфораторов или электродрелей со стороны отмостки и пола первого этажа, либо подвала. После этого в скважины устанавливают трубки, через которые под давлением заливают требуемые по технологии растворы, используя инъекторы. До начала основного этапа работ, предусматривающих усиление фундамента, выполняют пробные испытания на опытных участках с проверкой результатов. Они позволяют скорректировать процесс и определить необходимость выполнения дополнительных мероприятий.
Цементный раствор в кладке кирпичного и бутобетонного фундамента часто разрушается под действием агрессивной среды, результатом чего становится снижение прочности подземных участков, а в итоге – появление осадок наземной части строения. Слабым местом железобетонных фундаментов может стать коррозия арматуры, прогрессирующая в условиях наличия блуждающих токов. Она исключает равномерную передачу нагрузок на грунт из-за невозможности работы подземной конструкции на изгиб, что также приводит к развитию существенных осадок.
Укрепление фундамента кирпичного или деревянного строения в случае наличия трещин, проходящих сквозь толщу подземной кладки, производится способом тщательного ее цементирования или взятия в железобетонную обойму. Подобные работы не следует выполнять своими руками, так как малейшее несоблюдение технологии работ не только не поможет исправить ситуацию, а наоборот – усугубит ее.
Значительное разрушение фундаментной кладки требует последовательного замещения фундамента с его усилением вновь возведенными участками. В этом случае производится одновременная заделка оставшихся небольших трещин и дальнейшая пропитка поверхности защитными покрытиями.
В запущенных случаях проекты усиления кирпичного или бетонного фундамента могут предусматривать при замене участков использование разгружающих металлических балок, лап, мощных струбцин и домкратов.
При устройстве защиты фундаментов от замачивания агрессивными водами требуется выполнение качественной многослойной гидроизоляции. Ее разновидность и вариант нанесения выбирается, исходя из конкретных условий. В одних случаях поверхности обмазываются или оклеиваются с внешней стороны, а в других – с внутренней.
Увеличение несущей способности
Нередко реконструкция сооружений или переоснащение производства требует принятия мер по усилению фундамента не из-за его старения, а из-за существенного увеличения несущих нагрузок. К примеру, на небольшом частном участке удвоить, а то и утроить жилплощадь можно, лишь пристроив верхние этажи. А у владельцев крупных строений нередко возникает вопрос о переустройстве корпусов путем установки внутренних перегородок и перекрытий.
В любом случае необходимо будет провести экспертизу фундамента, причем не своими руками с учетом поверхностных знаний, а с привлечением профессионалов, имеющих оборудование и способных грамотно оценить обстановку, произвести расчеты и предложить наилучший вариант увеличения несущей способности подземной конструкции. Сегодня существует достаточно много способов усиления, в результате которых фундамент приобретает бóльшую прочность:
- уширение подошвы;
- выполнение обойм, в том числе напряженных;
- заглубление;
- устройство наращиваний, рубашек, обойм;
- установка специальных рам, связей или раскосов;
- переустройство одного типа фундамента в другой;
- использованиие анкеров, тяжей;
- монтаж шпунтовых стенок и многое другое.
Усиление фундаментов в результате одностороннего или двустороннего уширения опорной части подошвы предполагает передачу несущих нагрузок на бóльшую площадь грунтового основания. Обоймы из металла или монолитного железобетона выполняют с одной, либо двух сторон фундаментных стенок, располагая их в траншеях снаружи здания или со стороны подвала. В зависимости от требуемых результатов, жб обоймы в разрезе могут иметь либо прямоугольное, либо расширенное книзу сечение. Со старыми конструкциями их объединяют при помощи стяжек, вставленных в предварительно просверленные или же пробитые в фундаменте сквозные отверстия. Для лучшей связки используют анкерные стержни.
При усилении ленточного каменного фундамента может использоваться обойма из фибробетона. Для жесткого сцепления подземной конструкции с «одежкой», в теле фундамента высверливают неглубокие наклонные отверстия, куда вставляют арматурные анкеры, фиксируемые на эпоксидном клее, либо на цементном растворе.
Несущую способность фундамента путем его заглубления увеличивают достаточно редко. Своими руками подобные работы производить не допускается из-за опасности разрушения дома в связи с необходимостью организации подкопов.
Еще один способ усиления фундаментов относится к устройству железобетонных рубашек, окружающих столбчатые конструкции со всех сторон. Она представляет собой единый монолит с пространственным каркасом, обеспечивающим общую работу нового участка со старым фундаментом. Нередко бетонирование выполняют вместе с устройством обоймы для вышерасположенной колонны.
Усиление фундамента наращиванием производят путем увеличения его подошвы. Расчетами определяются размеры и количество сторон размещения новых железобетонных участков подземной конструкции. Через тело старого фундамента пропускают металлические трубы или арматурные стержни, которые обвязывают пространственным каркасом, а участки усиления фундаментов бетонируют.
Как укрепить фундамент в случае ощутимых неравномерных просадок, либо при возникновении необходимости перенаправления внушительных нагрузок в другую часть строения? Некоторые специалисты советуют решить вопрос путем преобразования столбчатого в ленточный фундамент, а также ленточного в плитный. Первый вариант предусматривает монтаж между отдельно расположенными конструкциями соединительной стенки, арматурные стержни которой приваривают к заранее оголенным штырям старого фундамента. Во втором случае укрепление фундамента представляет собой подвод плиты под ленту и объединение конструкций с помощью обоймы и рабочей арматуры.
Разгружение фундаментов
Снизить нагрузку на подземные конструкции помогает два вида свай:
- выносные, размещенные вне фундаментной подошвы;
- подведенные, устраиваемые непосредственно под бетонной подушкой или в теле фундамента.
Сваи, в зависимости от условий строительной площадки, уровня грунтовых вод и специфики подземной части строения, могут вдавливаться, ввинчиваться, буриться или вбиваться, располагаться вертикально или наклонно, по периметру или кустами, с одной или двух сторон, соединяясь ростверками или плитами. Усиление фундаментов, в этом случае, происходит за счет опирания свай на более прочные слои грунта.
Устанавливают сваи, как правило, из шурфов, но корневидные столбы бурят непосредственно с поверхности земли, уровня пола подвала или первого этажа.
Укрепление свай
Видимую часть фундаментных стволов с высоким ростверком усиливают несколько заглубленными в грунт обоймами. Но как укрепить фундамент из свай, находящихся в земле? В данном случае используется способ обуривания, предполагающий устройство скважин небольшого диаметра вблизи стенок деревянного или бетонного ствола. Они заполняются цементным раствором, после отверждения которого прочность грунта в значительной степени повышается.
Также сваи могут быть усилены непосредственно под остриями с помощью:
Вывод
Все варианты усиления фундаментов описать невозможно. Каждый конкретный проект разрабатывается с учетом индивидуальных условий, обследований и расчетов. Владельцу частного дома следует помнить о том, что выполнение укрепления подземных конструкций своими руками без предварительных экспертиз и соответствующих заключений не допустимо.
Фундамент является слишком важной частью любого строения – деревянного, из кирпича или бетона, поэтому и относиться к работам по устранению дефектов необходимо со всей серьезностью. Чтобы избежать серьезных неприятностей, в данном вопросе стоит обратиться за помощью к профессионалам. А самостоятельно подправить фундамент можно лишь у перекосившейся легкой постройки!
Источник
Увеличение несущей способности оснований фундаментов.
При реконструкции промышленных зданий применяют следующие способы закрепления грунтов основания фундаментов: одно- и двухрастворную силикатизацию, электросиликатизацию, газосиликатизацию, термическое закрепление, смолизацию и др.
Сущность методов силикатизации заключается в том, что в грунт нагнетаются специальные растворы силиката натрия (жидкого стекла), после реакции которых грунт приобретает прочность и водостойкость.
Двухрастворная силикатизация применима для закрепления средне- и крупнозернистых песков. В качестве химических растворов используются водные растворы силиката натрия плотностью 1,35—1,44 г/см3 и раствор хлористого кальция плотностью 1,26—1,28 г/см3.
Нагнетание растворов осуществляется через забитые в грунт специальные инъекторы, представляющие собой металлические трубы диаметром от 18 до 38 мм с толщиной стенок не менее 5 мм.
Инъекторы забиваются в грунт пневматическими молотами СМ-506, С-358. Использование пневматических молотов дает возможность обойтись без громоздкого копрового оборудования. Для нагнетания растворов в грунт применяются плунжерные насосы ПС-4Б, НС-3, НД и др. Могут быть использованы растворонасосы и пневматические установки, представляющие собой цилиндрическую емкость, рассчитанную на давление до 0,8 МПа. Недостатком двухрастворного способа закрепления песков является нагнетание каждого раствора отдельным насосом.
Для закрепления мелких и пылеватых песков с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 5 м/сут иногда применяется однорастворный способ закрепления сложными растворами. Этот способ придает грунту незначительную прочность (0,2—0,5 МПа), поэтому для укрепления под фундаменты он не имеет широкого применения.
Более прогрессивный однорастворный способ силикатизации грунтов с кремнефтористо-водородной кислотой, позволяющий закреплять грунты, имеющие коэффициент фильтрации от 0,3 м/сут и выше, т. е. мелкозернистые пылевые пески. Предел прочности закрепленных песков карбамидными смолами составляет 1. 4 МПа. Способ заключается в нагнетании в грунт через инъекторы гелеообразующего раствора, полученного смешением 25%-го водного раствора карбамидной смолы с 2—5 %-м раствором соляной кислоты. Заходки нагнетания раствора назначают сверху вниз от краев к середине. Последовательность проходки инъекторов на рис. 7.6, д показана римскими цифрами, а порядок заходок нагнетания соответствует буквам латинского алфавита.
Применение карбамидной смолы рекомендуется для закрепления песчаных грунтов, имеющих коэффициент фильтрации 0,25—4 м/сут при содержании в грунте глинистых частиц не более 3 %. Прочность закрепления грунтов в зависимости от концентрации раствора и применяемого отвердителя 1. 18 МПа.
Закрепление лессовых грунтов в основании существующих зданий может быть достигнуто двумя путями: силикатизацией или его термической обработкой (обжигом).
Способ силикатизации лессовых грунтов основан на хорошем проникновении силиката натрия, обладающего малой вязкостью, в грунт с развитой сетью макро- и микрокапилляров. Роль второго коагулянта силикатного раствора в данном случае выполняет сам грунт, главным образом его водорастворимые сернокислые соединения кальция и магния. Прочность-закрепленного лесса 1—6 МПа.
Однорастворная силикатизация лессов и лессовидных грунтов наиболее широко применяется в сухих и маловлажных грунтах со степенью влажности до 0,6. При силикатизации плотность раствора силиката натрия 1,1—1,2 кг/см3. Определяют ее опытным путем в лаборатории.
В зависимости от гранулометрического состава и химических свойств лессовидного грунта некоторые грунты закрепляются только газосиликатизацией. В этом случае нагнетают углекислый газ, затем раствор силиката натрия и опять углекислый газ.
Электросиликатизация применима ниже уровня грунтовых вод. Сущность электросиликатнзации заключается в нагнетании раствора силиката натрия через забитые в грунт инъекторы (см. рис. 7.6, г) с одновременным воздействием постоянного электрического тока. В течение 1—2 сут коэффициент фильтрации грунта увеличивается в 4—25 раз. Электросиликатизация применима в грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,2 до 0,005 м/сут.
Грунты, закрепленные методом электросиликатизации, приобретают не только прочность, но и водостойкость: образцы грунта, пролежавшие в воде 50 сут, полностью сохранили свою -первоначальную форму и были удалены из воды без каких-либо признаков разрушения.
Термическое закрепление грунтов (обжиг) производится путем сжигания жидкого или газообразного топлива в ранее пробуренной скважине, герметически закрытой сверху (см. рис. 7.6, е, ж). В устье скважины вставляется форсунка, через которую подаются горючее и воздух под давлением 0,015—0,05 МПа. В скважинах постоянно поддерживается температура 800—1000 °С, не доходя границы температуры плавления грунта. Горячий воздух проникает через грунт и обжигает его. Грунт становится водостойким, его прочность повышается до 2 МПа.
К недостаткам этого способа следует отнести длительность непрерывного процесса обжига (до 2—12 сут) и отрицательное влияние высоких температур на подземные конструкции и коммуникации.
Ремонт фундаментов. При длительной эксплуатации фундаментов в них могут появляться трещины, которые прогрессируют и приводят к разрушению конструкции. Особенно это характерно для фундаментов сборного типа. Восстановление таких фундаментов может быть осуществлено методом смолизации, т. е. с помощью материалов, в состав которых входят синтетические смолы. Этот метод позволяет производить работы практически без остановки оборудования и вводить фундамент в эксплуатацию спустя сутки после окончания ремонта, так как синтетические смолы сравнительно быстро отвердевают.
В качестве основного компонента может применяться эпоксидная смола ЭД-5 или ЭД-6, к которой добавляют минеральный наполнитель (маршаллит, молотый кварцевый песок и т. д.) и отвердитель. Приготовленный из перечнеленных материалов состав инъецируют с помощью гидравлического насоса внутрь трещин.
По окончании работ машину останавливают на 24—30 ч, чтобы дать возможность составу отвердеть.
Синтетические смолы применяют также для установки анкерных болтов под оборудование.
Источник