Принципы и способы восстановления и усиления фундаментов. Усиление оснований и фундаментов


Усиливанием фундамент: методы и их особенности

В процессе эксплуатации здание подвергается перепланировкам, расширению застройки в горизонтальном (пристройка), вертикальном (мансарда, второй этаж) уровне, подземные конструкции изнашиваются. Поэтому требуется усиление фундамента и основания под ним различными способами в соответствие с нормативами СП.

В каких случаях фундаментам необходимо усиление?

Визуально различимыми причинами реконструкции, повышения или восстановления эксплуатационных характеристик оснований дома являются:

  • дефекты, трещины, выкрашивание конструкционного материала
  • смещение столбов, лент, стен в горизонтальной плоскости
  • наклон здания, деформация отдельных конструкций
  • видимая коррозия, разрушение гидроизоляционного слоя

    Основные причины усиления фундаментов

Гарантированно потребуется усиление фундамента в случаях:

  • строительство нового объекта вблизи с эксплуатируемым коттеджем на этом же основании
  • увеличение сборных нагрузок от повышения веса силовых конструкций
  • снижение прочности материалов, из которых сооружался фундамент
  • ослабление оснований (грунтов) под жилищем в силу техногенных или естественных причин

Например, порывы централизованных систем жизнеобеспечения (канализация, поселковая ливневка, водопровод) вблизи от дома могут размыть почву, насытить ж/б конструкцию влагой, повысить силы пучения. Либо при выемке грунта из котлована возле жилища почвы могут сдвинуться в сторону подземной разработки, снизив расчетное сопротивление основания, несущую способность подземной конструкции.

Внимание: Величина воронки оседания напрямую зависит от веса коттеджа.

Поэтому на начальном этапе проводится обследование силовых конструкций, выявляются причины разрушений, деформаций.

Теория усиления оснований и фундаментов

Вышеуказанные проблемы должны рассматриваться в комплексе, поскольку фундаменты создаются для передачи сборных нагрузок от зданий на грунты под их подошвами. Поэтому усиление фундамента всегда начинается с отрывки шурфов для оголения конструкций в местах трещинообразования, просадки/усадки, сосредоточенных нагрузок (примыкания внутренних несущих стен).

Причинами разрушения, мелких дефектов часто становятся отмостка, крыльцо, веранда, прочие пристройки, жестко связанные с плитой, ростверком или лентой МЗЛФ. Шурфы позволяют оценить контакт подошвы фундамента с почвой, степень уплотнения грунта. Это позволит повысить несущую способность основания несколькими способами:

  • бурение скважин для наполнения горючими веществами, после поджигания которых грунты спекаются, повышая несущую способность
  • инъекции цементного молочка, битумных смол, химреагентов для увеличения расчетного сопротивления почв при изменении их структуры
  • вкручивание спиральных анкеров, связывающих рыхлые пласты

    Варианты усиления оснований под фундаментами

Перед проведением указанных операций фундамент поддомкрачивается до проектного положения на отдельных участках. В некоторых случаях этих мероприятий достаточно для возвращения эксплуатационных характеристик. Более сложными вариантами являются методы реставрации самого фундамента, описанные ниже.

Технологии реставрации

В зависимости от степени разрушения, изменения геометрии фундамента может использоваться несколько методов. Однако перед началом работ необходимо вывешивание или частичная разгрузка эксплуатируемой конструкции. Проще всего отреставрировать отдельные участки, на которых началось разрушение кирпича, железобетона. Сложнее ликвидировать трещины, исправить геометрию просевших или перекошенных конструкций.

Тяжелые кирпичные стены разрушаются при вспучивании грунтов или усадке рыхлых почв, нежели срубы, «каркасники», дома из панелей СИП. Эти постройкеи при необходимости можно полностью приподнять, чтобы заменить ростверк целиком, передвинуть здание на новый фундамент в пределах участка.

Разгрузка эксплуатируемой конструкции

Для многоэтажных зданий с плитными перекрытиями может использоваться частичная разгрузка. Плиты жестко защемлены в стенах, выступают из них в виде консолей. Поэтому достаточно изготовить опорные площадки возле стен, разместить на них подпорки, вбивать под них одновременно на всех этажах клинья, корректируя высоту подъема с точностью до 1 см.

Разгрузка фундамента многоэтажного дома

В коттеджах чаще эксплуатируются перекрытия по балкам, поэтому применяется полная разгрузка по технологии:

  • в ленте МЗЛФ алмазным бурением создаются сквозные отверстия
  • в них пропускают металлические балки, под которые монтируются подпорки

Рыхлые, недостаточно прочные, кирпичные фундаменты вывешивают другим способом:

  • в горизонтальные штробы с обеих сторон ленты заводятся швеллеры
  • металлопрокат просверливается вместе с конструкционным материалом насквозь
  • в отверстия вставляются шпильки, которыми балки притягиваются друг к другу
  • опоры крепятся наклонно с двух сторон
  • под ними вбиваются клинья

    Методы полной разгрузки фундаментов

Кроме того, балки можно поддомкратить, чтобы сразу установить подпорки нужной длины.

Внимание: Запрещено изготавливать отверстия в лентах перфоратором. Ударное разрушение конструкционного материала приводит к раскрытию многочисленных трещин, ослаблению конструкции.

Усиление ленточного фундамента

Рыхлые, частично разрушившиеся поверхности кирпичных и бетонных лент можно укрепить несколькими способами:

  • таркетирование – урезанная технология оштукатуривания, цементно-песчаная смесь подается под давлением (только обрызг и грунт без выравнивания, затирки)

    Таркетирование фундамента для повышения прочности

  • силикатизация – местные инъекции в пробуренные отверстия раствора с добавлением жидкого стекла при давлении 0,4 МПа
  • цементация – аналогичный предыдущему способ, только в шурфы подается цементное молочко

Отдельные кирпичи могут демонтироваться из кладки для замены новым камнем соответствующего формата. Для этого удаляется оставшийся раствор, гнездо зачищается щеткой с металлическим ворсом.

Внимание: Технология буроинъекционных малых свай для самостоятельной реставрации практически недоступна, так как необходимо специальное оборудование. Строительные организации редко предоставляют его в аренду, чтобы владелец недвижимости заказывал услугу у них.

Крайне сложной методикой является увеличение глубины заложения МЗЛФ, состоящей из операций:

  • вывешивание – фундамент разгружается полностью, оголяется участков в пределах 2 м длины
  • отрывка шурфа – на 0,6 – 1,2 м ниже подошвы, стенки крепятся щитами во избежание осыпания
  • крепление – под подошву ленты МЗЛФ заводится щит забирки (горизонтально), который подпирается круглым лесом или брусом
  • бетонирование – под существующим фундаментом размещается арматурный каркас, укладывается, виброуплотняется смесь таким образом, чтобы между старым, новым фундаментом остался зазор 30 см
  • обжатие – после набора 70% прочности минимум бетонной конструкцией на ее поверхность укладывается щит, на него монтируются домкраты, снимаются подпорки с разгрузки, чтобы бетон уплотнился весом здания

    Увеличение глубины фундамента с вывешиванием

После чего, стены вновь вывешиваются, домкраты, забирка, нижний щит снимаются, оставшийся зазор заполняется бетоном. Для более плотного сцепления существующий МЗЛФ вмуровывается в новую конструкцию на 10 – 20 см.

Чтобы сократить трудоемкость операций на 30 – 50% часто применяется другой способ:

  • вывешивание не производится
  • шурф отрывается не подо всей подошвой, а под половиной ширины МЗЛФ
  • в грунт под оставшейся частью ленты (обязательно ниже подошвы) вбиваются стержни 12 – 16 мм толщины, длина которых на 30% больше ширины МЗЛФ
  • в 20 см от наружной поверхности ленты монтируется опалубка
  • изготавливается арматурный каркас, соединенный проволочными скрутками с анкерами, вбитыми в грунт (может использоваться вертикальная арматурная сетка с 20 см ячейкой)
  • укладывается и уплотняется глубинным вибратором смесь

    Увеличение глубины заложения без вывешивания

Внимание: Гидроизоляция, утепление наружной грани, кольцевой дренаж  являются обязательными условиями для повышения ресурса, ликвидации вспучивания.

Оригинальной технологией железобетонных отливов можно повысить расчетное сопротивление грунтов под фундаментом, одновременно увеличив прочность самой конструкции за счет бокового сжатия. Последовательность действий такова:

  • откапывание траншей с обеих сторон ленты (длина захваток 1,2 – 2 м)
  • бурение сквозных отверстий (10 – 30 см от подошвы)
  • монтаж бетонных отливов (плиты 5 – 10 см толщины, заглубляемые ниже подошвы на 10 см), устанавливаются вертикально вплотную к боковым граням МЗЛФ
  • стягивание отливов шпильками сквозь тело фундамента
  • расклинивание верхней части между лентой и отливами при помощи домкратов
  • укладка смеси в образовавшиеся пазухи

    Технология железобетонных отливов

Таким образом, при отжатии верхней части отливы сжимают грунт под МЗЛФ, упрочняя его многократно. Домкраты снимаются после отвердевания бетона, шпилька обычно остается внутри конструкции.

Уширить подошву ленты можно после откапывания шурфа двумя способами – завести с двух сторон бетонные плиты или смонтировать опалубку, уложить под подошву бетон.

Столбчатые фундаменты можно усилить методом погружного колодца. Ввиду того, что надеть на эксплуатирующийся столб мешает ростверк, кольцо круглого или квадратного сечения отливается по месту в съемную опалубку. Внутренний размер его должен быть на 40 – 60 см больше наружного сечения стойки, чтобы не нарушить прочность основания под ним.

Метод колодца погружного для усиления фундамента

Вывешивать стены в этом случае не нужно, грунт равномерно удаляется под кольцом снаружи, конструкция опускается под своим весом. После достижения проектной отметки почва внутри кольца дополнительно уплотняется виброплитой или трамбовкой.

Внимание: Обратную засыпку пазух между колодцем и стенками котлована следует производить нерудным материалом. Это снизит выдергивающие нагрузки при возможном вспучивании грунта во время промерзания.

Метод обоймы

Для ленточного и столбчатого монолитного фундамента может использоваться железобетонная обойма. Эта технология решает несколько задач:

  • эксплуатируемая подземная конструкция получат новую высокопрочную оболочку, жестко связанную с лентой, столбом
  • за счет уширения подошвы несущая способность повышается многократно
  • ресурс здания увеличивается на 30 – 50 лет
  • появляется возможность гидроизолировать, утеплить обойму для ликвидации морозного вспучивания грунтов

Последовательность операций при выполнении железобетонной обоймы следующая:

  • оголение ленты с одной или обеих сторон
  • подкоп на глубину 0,5 м от подошвы
  • бурение глухих отверстий в эксплуатируемой конструкции
  • закладка в эти отверстия арматурных прутков
  • монтаж арматурных каркасов
  • обвязка с анкерами внутри существующего фундамента
  • установка щитов опалубки
  • укладка бетона

Внимание: Запрещено оголять участки больше 2 – 3 м, чтобы не вызвать перекоса здания. Работы ведутся последовательно, начиная от углов, до их начала фундамент должен быть разгружен.

Глубина бурения для закладки арматуры составляет 2,5 – 5 см. В каркасах используются продольные прутки диаметра 8 – 14 мм из арматуры А400 («рифленка»). Пространственная геометрия каркасам придается хомутами из арматуры А240 с гладкой наружной поверхностью.

В обязательном порядке обеспечивается защитный слой бетона – все стержни должны утапливаться на 2 – 7 см. Предпочтительнее соединение арматуры проволочными скрутками, которые невозможно сдвинуть при распределении бетона внутри опалубки. В фундаментных работах запрещена композитная арматура, имеющая гораздо большую пластичность в сравнении со стальной.

Существует технология кирпичной обоймы, которая применяется редко, только для монолитных лент МЗЛФ. Если наружные поверхности фундамента рыхлые, уширение ленты по ряду причин невозможно, используется эта методика:

  • по бокам МЗЛФ изготавливаются уступы – бетон срезается УШМ с алмазной оснасткой в верхней и средней части, остается площадка у подошвы
  • кирпичная кладка осуществляется на цементно-песчаном растворе с опиранием на эту площадку
  • поверхности штукатурятся, покрываются гидроизоляционным материалом

Внимание: Монолитные конструкции всегда имеют больший ресурс в сравнении с кирпичом. Поэтому предпочтительнее железобетонные «рубашки».

Обоймы для столбчатого фундамента изготавливаются поочередно либо для нескольких столбов сразу, если они расположены в пределах 2 м друг от друга. Особенностями усиления столбчатых фундаментов являются:

  • вначале заливается обойма для уширения подошвы столба
  • затем монтируется опалубка для самой стойки
  • на последнем этапе в ростверках изготавливаются штробы, бетонируется верхняя часть обоймы

    Усиление столбчатого фундамента обоймой

Это позволяет увеличить опорную поверхность во всех уровнях конструкции, повысить эксплуатационный ресурс.

Усиление буронабивными сваями

Скважины для классических буровых свай изготавливаются строго вертикально. Столбчатые фундаменты изготавливают в опалубках внутри шурфов большого размера. Поэтому данная технология является переходным вариантом, состоит из нескольких операций:

  • моделирование – пробурить вертикальную скважину под существующим МЗЛФ невозможно, поэтому необходимо рассчитать на бумаге угол наклона в зависимости от глубины залегания несущего пласта, точки захода бура на поверхности (метод треугольника) таким образом, чтобы подошва сваи располагалась под серединой ленты
  • расширение – лопатой выбирается грунт под зданием, чтобы можно было разместить трубчатую опалубку внутри шурфа вертикально
  • уширение – на бур надевается плуг, скважина уширяется на забое для повышения несущей способности сваи
  • опалубка – в наклонную скважину устанавливается асбоцементная или полиэтиленовая труба проектной длины, которая служит несъемной опалубкой сваи
  • армирование – внутрь опалубки устанавливается арматурный каркас из вертикальных прутков, обвязанных кольцевыми или квадратными хомутами, защитный слой обеспечивается пластиковыми роликами, надетыми на стержни
  • заливка – внутрь конструкции укладывается бетон
  • позиционирование – опалубка с внутренним армокаркасом перемещается из наклонного положения в вертикальное
  • обратная засыпка – производится нерудным материалом, трамбуемым послойно

    Усиление фундаментов буровыми сваями

После чего, внутрь помещается наконечник глубинного вибратора, смесь уплотняется.

Внимание: Нагружать опоры можно через неделю минимум. Все это время фундамент вывешивается или стоит на временных подкладках.

Усиление винтовыми сваями

В отличие от предыдущей методики, положение вкрученной в землю винтовой сваи невозможно скорректировать. Поэтому применяются две технологии:

  • «быки» – две наклонных сваи вкручиваются с разных сторон ленты, чтобы обеспечить доступ изнутри здания, придется частично демонтировать полы, лента оказывается зажата сваями без возможности просадки
  • классическое усиление – в МЗЛФ изготавливаются сквозные отверстия алмазным буром, сваи СВС вкручивают вертикально с обеих сторон (так близко, насколько позволяют стены здания), жилище поддомкрачивается, в отверстие пропускается швеллер или двутавр, концы которого приваривают к сваям

    Классический ремонт фундамента винтовыми сваями

Внимание: Существует вариант «быка» в углах МЗЛФ, когда сваи погружаются наклонно на смежных сторонах, обвязываются по оголовкам балкой. В этом случае достаточно наружного доступа для производства работ, полы вскрывать не нужно.

  • При погружении свай следует соблюдать требования СП, располагая их на минимальном расстоянии друг от друга – 3 диаметра либо 1 м в свету в зависимости от конструкции. При этом следует учитывать, что:
  • винтовые сваи грунт уплотняют, возрастает несущая способность за счет сил трения
  • буронабивные сваи, заливаемые в землю, имеют неровную наружную поверхность, несущая способность высокая, однако выдергивающие усилия при вспучивании очень велики
  • если буровые сваи заливаются в несъемную трубчатую опалубку, снижаются, как выдергивающие усилия, так и несущая способность по боковым поверхностям
  • опирать рынд-балки удобнее на оголовки, а не на тело свай, однако это увеличивает бюджет ремонта

Сваями усиливаются фундаменты и основания под ними. Удобнее в работе винтовые модификации, на которые вес здания можно переносить с временных подпорок сразу. При заливке буровых конструкций придется подождать 3 дня минимум в жаркую погоду, 28 дней в межсезонье. Сваями СВС фундаменты можно усиливать зимой при крайней необходимости. Для проведения монолитных работ придется подогревать смеси, опалубку, устраивать пленочные укрытия.

Таким образом, эксплуатируемый фундамент и основание под ним можно усилить собственными силами. Для этого необходимо произвести ревизию, выявить дефектные участки, применить наиболее подходящую технологию из представленных методик.

fundamentdomov.ru

Методы усиления оснований и фундаментов

Усиление оснований и фундаментов осуществляется при реконструкции зданий и сооружений для предотвращении осадок ниже допустимых. Описаны основные способы усиления фундаментов.

Под реконструкцией фундаментов зданий и сооружений понимается выполнение работ, проводимых в связи с изменением геометрических размеров зданий, возрастанием постоянных или временных нагрузок, устройством подземных сооружений в пределах габаритов здания, а также восстановлением (усилением) несущей способности оснований и фундаментов, утраченной вследствие суффозии, колебания уровня подземных вод и др., а также возникшими деформациями конструкций и их износом.

Надежность работы реконструируемых зданий обеспечивается совместной работой системы «основание, фундамент - подземные конструкции». Дефекты в работе сооружений - следствие полного или частичного нарушения надежного взаимодействия элементов этой системы:

  • суффозионные процессы, а также колебания УПВ (уровня подземных вод), вызванные изменением гидрогеологических условий в районе расположения здания, атмосферными водами, аварийными и систематическими утечками из коммуникаций;

  • проявление карстовых деформаций;

Повреждения оснований и фундаментов возникают за счет природных и техногенных процессов, за счет нарушений требований нормативных документов, допускаемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации. Основными причинами повреждений являются:

  • снижение прочностных и деформационных свойств грунтов при увлажнении, а также проявление процесса набухания и пучения грунтов;

  • проведение земляных работ в пределах здания или вблизи него;

  • прокладка коммуникаций;

  • увеличение нагрузок на основание, сопровождаемое появлением эксцентриситета их приложения;

  • вибрационные или динамические воздействия как внутренние, так и внешние.

При реконструкции фундаментов отсутствует возможность применения типовых схем усиления. Схемы усиления должны применяться в каждом конкретном случае в зависимости от нагрузок на фундаменты, конструктивных особенностей здания (наличие подвала и других подземных сооружений), инженерно-геологических и гидрогеологических условий и др.

При этом применяемые методы усиления оснований и фундаментов должны обеспечивать их совместную работу с существующими фундаментами.

Следует учитывать, что работы по усилению оснований и изменению конструкций фундаментов могут вызвать при их осуществлении деформации оснований и осадки фундаментов.

Повышение несущей способности оснований и фундаментов при реконструкции может быть обеспечено за счет:

  • изменения конструкции или размера фундамента;

  • усиления физико-механических характеристик грунтов основания

  • предварительной передачи давления на основание (обжатия).

Усиление фундаментов

Усиление фундаментов мелкого заложения может быть осуществлено путем их уширения и углубления подведением дополнительных конструктивных элементов. Такими элементами могут быть плиты, столбы или сплошные стены.

На участках длиной 1-2 м грунт под фундаментом удаляют и на месте изготавливают железобетонную монолитную плиту или монтируют заранее заготовленные железобетонные элементы. После обжатия грунта в основании гидравлическими домкратами и подклинки плиты, промежуток между плитой и подошвой старого фундамента заполняют пластичным бетоном с тщательным уплотнением.

В ряде случаев ленточный фундамент усиливают отдельными столбами. В этих случаях старый фундамент может быть усилен рандбалками.

Для переустройства столбчатого фундамента в ленточный между существующими фундаментами устраивается железобетонная стенка в виде перемычки. При необходимости устройства подвала перемычка делается на всю высоту столбчатых фундаментов.

Переустройство ленточных или столбчатых фундаментов в плитные производится путем подведения концов плит под существующие фундаменты, произведя расчет на скалывание зоны опирания ленточного или столбчатого фундамента и конца плиты.

В практике реконструкции возможно переустройство столбчатых фундаментов в перекрестно-ленточные и плитные, а также перекрестно-ленточных в плитные.

Необходимость устройства подвала, подземного сооружения, переноса подошвы фундамента на менее сжимаемые слои грунта и пр. становится причиной проведения работ по заглублению фундаментов реконструируемого здания.

Применения свай для усиления фундаментов мелкого залегания

Для усиления фундаментов мелкого залегания могут быть использованы сваи различных конструкций: буронабивные, буровые, буроинъекционные, завинчиваемые, а также конструкции «стена в грунте».

Буронабивные и буровые сваи используются при увеличении нагрузок и большой толщине слабых грунтов в основании; в сложных условиях реконструкции.

Буроинъекционные сваи используются в тех же условиях, а также при невозможности частичной разборки существующих фундаментов и в стесненных условиях строительства.

Могут быть применены сваи из завинчиваемых стальных труб диаметром 200-400 мм с приваренной арматурной спиралью, а также вдавливаемые сваи. Эти два вида свай позволяют избежать вибрационных воздействий на фундаменты и грунты основания при проведении работ по усилению.

Иногда вместо монтажа тяжелых загрузочных устройств оказывается удобнее использовать стены самого реконструируемого сооружения. На этом принципе основано вдавливание составных железобетонных свай типа «Мега» отдельными элементами.

С помощью буроинъекционных свай можно проводить усиление фундаментов, не разрабатывая котлованы и не нарушая естественной структуры грунтов основания. Наличие малогабаритного оборудования позволяет вести работы изнутри здания.

При реконструкции действующих сооружений в стесненных условиях и особенно в условиях противопоказания динамических воздействий целесообразно применение щелевых фундаментов (барретов), устраиваемых методом «стена в грунте» в узких траншеях шириной 0,4-1,0 м под защитой раствора из бентонитовой глины.

Реконструкция и усиление свайных фундаментов

Усиление ствола свай при отсутствии ростверка или при высоком ростверке производится с помощью железобетонной обоймы с толщиной стенок не менее 100 мм и площадью вертикальной арматуры не менее 1% площади сечения обоймы. Обойма устраивается на свободной части сваи и заглубляется в грунт не менее чем на 1 м.

Усиление верхних концов свай и мест их сопряжения с ростверком устраивается с помощью железобетонной обоймы, устраиваемой по всем ростверкам с отрывкой мелкого котлована.

Усиление ростверков, разделка трещин и других повреждений производятся аналогично усилению фундаментов мелкого заложения.

Для усиления свайных фундаментов, имеющих недостаточную несущую способность, используются те же сваи, которые используются для усиления фундаментов мелкого заложения.

Разбивка осей новых свайных фундаментов должна производиться с надежным закреплением относительно осей существующих свай здания.

studfiles.net

Способы усиления оснований и фундаментов

Для принятия решения о необходимости усиления основания или фундамента, выбора оптимального способа усиления, а также метода производства работ производят как можно более подробное обследование существующего сооружения. В процессе выполнения этой работы собирают сведения по истории возведения сооружения, обследуют окружающую местность, а также надземные и подземные элементы сооружения, используя проектную и исполнительную документацию, изучают инженерно-геологические условия, характер и значения действующих нагрузок.

При осмотре окружающей местности вблизи мостов особое внимание обращают на состояние береговых участков, русловой и пойменной частей с целью выявления подмывов берегов, размывов дна, изменения русла и т. п. При обследовании сооружения внимание сосредоточивают на выявлении осадок и кренов опор мостов, элементов подпорных стен, деформаций звеньев водопропускных труб и т. д. Производят детальный осмотр видимых поверхностей элементов сооружения с целью выявления трещин и устанавливают причины их появления.

В случае недостаточных данных в исполнительной документации проводят инженерно-геологическое обследование для уточнения несущей способности и устойчивости против сдвига оснований.

В результате проведенного обследования устанавливают дату постройки сооружения, его первоначальный вид, последующие изменения (реконструкция, усиление), аварийные состояния, если они были, их время и причины; выявляют фактические размеры сооружения и значения действующих нагрузок, а также получают исходные данные, необходимые для расчета несущей способности и  осадок  основания   и   фундамента   после  усиления.

Различные способы усиления оснований и фундаментов можно свести к двум характерным группам. К первой относятся способы усиления, связанные с недостаточной несущей способностью (прочностью) или повышенной по сравнению с нормативной деформируемостью основания. Вторую группу составляют способы усиления фундаментов вследствие их недостаточной прочности или неудовлетворительной долговечности.

Несущую способность грунтов в основании существующих сооружений можно повышать увеличением подошвы фундамента, углублением фундамента, подведением под фундамент столбов или свай с опиранием их на более прочные грунты, искусственным закреплением грунтов.

Площадь подошвы существующих фундаментов мелкого заложения можно увеличить в любых грунтах устройством новых дополнительных частей с боков фундамента без углубления их подошвы (рис. 13.1, а) или подводкой под подошву фундамента железобетонной плиты с небольшим заглублением ее в грунт (рис. 13.1, б). Углубление фундаментов применяют, как правило, только в сухих и маловлажных грунтах для сооружений хорошей сохранности, имеющих достаточно прочную кладку.

Если на уровне подошвы нового фундамента залегают скальные грунты, крупнообломочные отложения, твердые глины, то вместо устройства сплошного фундамента можно в пределах толщи грунтов с недостаточной прочностью ставить столбы или сваи (рис. 13.2). Размеры столбов или свай, их число и расположение в плане определяют расчетом в зависимости от характера и значений действующих нагрузок и физико-механических свойств грунтов основания. При устройстве столбов и свай необходимо проверить прочность существующего фундамента и при необходимости произвести его усиление или же заменить новым.

Наиболее удобным способом повышения несущей способности оснований является искусственное закрепление грунтов цементацией, силикатизацией или смолизацией. Достоинством этого способа является исключение трудоемких работ по устройству котлованов, сооружению дополнительных несущих элементов и включению их в совместную работу с фундаментом.

Усиление кладки фундаментов производят при недостаточной прочности ее, в случаях воздействия на нее агрессивных вод, повреждений свай и т. п. Дефекты кладки в виде пустот, разрушения материала, трещин и т. п. устраняют нагнетанием в нее цементного раствора. При значительных повреждениях кладки по периметру фундамента делают железобетонную обойму, а затем нагнетают цементный раствор или специальные пластмассы. Рис. 13.1. Увеличение площади подошвы существующего фундамента а — устройством уширения подошвы; б — подведением плиты; 1 — существующий фундамент; 2 — бетонный или железобетонный элемент уширения; 3 — стальная балка для обжатия элементов уширения; 4 — железобетонная плита

Рис. 13.2. Опирание фундамента на объемлющие столбы 1 — существующий фундамент; 2 — железобетонный элемент, соединяющий существующий фундамент с объемлющими столбами; 3 — столб; 4 — стальная балка для обжатия столбов

www.stroitelstvo-new.ru

12. Усиление оснований и фундаментов

12.1 Усиление оснований и фундаментов осуществляется при реконструкции зданий или сооружений или ликвидации их аварийных осадок.

12.2 До начала работ по усилению фундаментов необходимо проведение подготовительных мероприятий:

- обеспечение максимального фронта работ по усилению при минимальном времени реконструкции сооружения;

- установка геодезических марок;

- установка настенных маяков на всех трещинах в несущих конструкциях;

- обеспечение доступа к фундаментам и при необходимости закладка шурфов.

12.3 Техническая эффективность усиления фундаментов реконструируемых и аварийных зданий оценивается по материалам геодезического наблюдения за их осадками и кренами.

Инструментальное геодезическое наблюдение за осадками и кренами производится не менее чем в течение года после завершения всех работ по реконструкции и ликвидации аварии и приложения всех нагрузок.

12.4 Усиление оснований и фундаментов включает следующие виды работ:

- укрепление фундаментов;

- увеличение опорной площади;

- заглубление фундаментов;

- подводка под колонны нового фундамента;

- устройство под зданием плиты;

- подведение дополнительных опор;

- усиление фундаментов вдавливаемыми сваями;

- усиление фундаментов буроинъекционными сваями;

- применение щелевых (шлицевых) фундаментов;

- закрепление грунтов оснований (цементация, силикатизация, электрохимическое закрепление и т.п.).

12.5 В реконструируемых или аварийных зданиях, имеющих длительный срок эксплуатации, в подавляющем большинстве случаев нарушена или отсутствует горизонтальная гидроизоляция. Выбор технологии восстановления горизонтальной гидроизоляции зависит от химического состава подземных вод и наличия блуждающих токов. Восстанавливаемый гидроизоляционный слой должен быть непрерывным (без разрывов) на всей изолируемой поверхности, пересекая стену и внутреннюю штукатурку.

12.6 Расчет давления на основание существующего здания при его надстройке определяется по формуле

рнов = рсущ + рдоп. (12.1)

В природном состоянии расчетное сопротивление грунта R определяется согласно СНиП 2.02.01. После длительного воздействия нагрузки от массы здания на грунт основания он уплотняется, а поэтому на него можно увеличить давление до Rнов.

Тогда условие допустимости надстройки (без изменения размеров фундаментов) будет:

рнов  Rнов, (12.2)

где

Rнов = Rmk. (12.3)

Коэффициент m зависит от соотношения pсущ/R и берется из таблицы 12.1.

Таблица 12.1

Показатель

Отношение (pсущ/R)100, %

более 80

80-70

менее 70

Коэффициент m

1,3

1,15

1,0

Примечание. Коэффициент k зависит от отношения расчетной осадки sR при давлении, равном R, к предельной осадке su и принимается по табл.12.2.

Таблица 12.2

Грунты оснований независимо от влажности плотные и средней плотности

Значения k при отношении (sR/su) 100, %

20

70

Пески крупные и средней крупности

1,4

1,0

Пески мелкие

1,2

1,0

Пески пылеватые

1,1

1,0

Связные грунты с IL < 0

1,2

1,0

Связные грунты с IL < 0,5 при сроке эксплуатации более 15 лет

1,1

1,0

Примечание. Для промежуточных значений (sR/su) коэффициент k принимается по интерполяции.

Для связных грунтов при сроке эксплуатации здания менее 15 лет и sR > 0,7su увеличение давления на основание допускается только в пределах R. При этом должно соблюдаться требование sR < su и должны использоваться характеристики уплотненного грунта.

12.7 Для зданий исторической застройки конструктивное решение усиления основания и фундаментов, а также технология работ принимаются на основе установления причин, вызвавших деформацию фундаментов.

studfiles.net

Усиление фундамента, какие существуют способы, технологии

В процессе эксплуатации здания порой возникает необходимость в мелком или капитальном ремонте. Чаще всего такие работы затрагивают внутреннюю часть дома или фасадную. Но существуют ситуации, когда ремонтные работы необходимы основанию. В каких случаях это происходит и какие существуют методы усиления разных фундаментов?

В каких случаях фундаменту необходимо усиление?

Укрепление фундамента частного дома задача очень непростая, но к слову, требуется она не так часто.

Существует два основных случая, когда реконструкция и усиление нужны именно основанию здания:

  • Разрушение уже имеющегося.
  • Планируемое увеличение нагрузки.

Существуют разные причины разрушений фундаментов. Они делятся на техногенные и природные. К техногенным факторам относится, например, неравномерная осадка здания в результате уплотнения грунтов из-за большой нагрузки от массы сооружения. Такие осадки могут продолжаться на протяжении десятков лет и поначалу быть незаметными, однако с течением времени вопрос об усилении фундаментов домов может стать особо острым.

Частые ошибки при строительстве

Еще одним фактором могут стать ошибки на стадии строительства основания. Если для него использовались некачественные материалы или имела место неоправданная экономия, срок службы основания будет меньшим, и для того, чтобы продолжать эксплуатировать здание. Потребуется провести работы, которые создадут укрепление фундамента дома, и помогут строению простоять долгие годы.

Также если во время строительства не была обеспечена качественная гидроизоляция, это также может пагубно отразиться на сроке службы материалов.

Неправильная эксплуатация здания, например, отсутствие отопления в зимнее время также может поспособствовать разрушению основания. Увеличение этажности сооружений без усиления фундаментов таких зданий может поспособствовать дополнительной усадке.

Причины разрушения основания

Строительство метрополитена или тоннелей другого назначения, может ускорить усадку фундаментов. Также, если неподалеку находятся транспортные дороги или железная дорога, негативным может оказаться вибрационное влияние.

Если говорить о природных факторах разрушений, то одним из таковых является изменение в насыщенности почвы влагой. Этому может поспособствовать наводнение, поднятие уровня грунтовых вод. По правде говоря, перенасыщение влагой может быть и техногенным фактором (частые прорывы водопровода).

К природным факторам также относятся землетрясения, подмывание здания реками или морями, находящимися вблизи, ветровая эрозия и деформация оползневых склонов.

Усиление фундаментов буроинъекционными сваями  также необходимо, если планируется достраивать второй этаж или проводить подземные коммуникации.

Обследование разрушающегося основания

Прежде чем начинать усиление фундамента существующего частного дома, необходимо определить, где и какой мере происходят разрушительные процессы.

Первыми сигналами могут быть:

  • Видимые трещины в фундаменте на поверхности цоколя.
  • Серьезные трещины стен внутри здания, особенно на углах.
  • Наклон, искажение формы здания.
  • Видимое разрушение гидроизоляционного слоя.
  • Отклонение стен от вертикали.

Делаем первичный осмотр

В случае обнаружения первичных признаков, необходимо дополнительное исследование. Причем исследовать нужно как само основание, так и почву. С годами, прошедшими после возведения здания, характеристики грунта могли существенно измениться, поэтому основание может уже не являться подходящим для данной местности.

Обследование гораздо усложняется отсутствием чертежей. Для полноценной оценки состояния основания необходимо откопать фундамент, взять образцы грунта, а также материалов подошвы для исследования в лабораторных условиях. Такое обследование устанавливает, какие мероприятия необходимы для усиления фундамента.

Разгрузка основания

Так как восстановление фундамента под существующим домом предполагает наличие серьезных работ, основание здания необходимо разгрузить.

Разгрузка бывает:

  • Частичная.
  • Полная.

Если речь идет о здании с плитным перекрытием, то чтобы частично разгрузить фундамент потребуются опоры из дерева или металла. Сначала на некотором расстоянии от стены устанавливаются опорные «подушки», на них кладется брус, затем закрепляются стойки.

Полная разгрузка осуществляется поперечными балками из металла, которые вставляются насквозь в кладку стены и ставятся на продольные балки, опирающиеся на опорные подушки с обеих сторон здания (внешней и внутренней).

Далее необходимо приступить непосредственно к укреплению. Существуют разные способы для усиления фундаментов. Далее рассматриваются некоторые из них.

Усиление буронабивными сваями

Использование буронабивных свай позволяет снизить нагрузку на уже имеющееся основание. Поскольку работы выполняются снаружи в непосредственной близости к самому зданию, а также в самом подвале. Для бурения скважин допустимо использование только малогабаритной техники. Однако, стоит отметить, что этот метод для укрепления не подразумевает под собой использование копровой установки. Ситуация упрощается, когда используется забивка готовых свай.

Технология усиления

Существуют разные технологии усиления фундаментов буронабивными сваями. Один из таких способов базируется на использовании поперечных распределительных балок. Для начала необходимо вдоль стен разработать шурфы и установить крепления. Также обязательно в стенах как внутри, так и снаружи пробить продольные борозды и затем в них уложить разгрузочные балки.

Забивка буронабивных свай проводится на расстоянии 2,5 метра от стен. Поэтому по всему периметру здания необходимо сделать для них скважины на глубину около 2 метров, шаг между сваями должен составлять около 1,5 метров. Затем в них необходимо вставить арматурную конструкцию. После этого все сваи бетонируются. Забивка уже готовых свай не подразумевает заливание раствором.

Продолжаем работы

Затем необходимо заняться установкой поперечных балок в существующем основании. Для этого пробиваются сквозные отверстия, в которые затем и вставляются металлические балки. Такие поперечные балки нужны, чтобы прочно соединить ростверк и усиливаемый строение.

Следующим этапом будет вдавливание свай в грунт домкратами. Затем для соединения уже существующего основания со сваями, выполненным при реконструкции, необходимо установить опалубку и полностью забетонировать ростверк. Таким образом, можно провести усиление ленточного фундамента.

Еще один интересный метод

Еще один способ состоит в том, что такие железобетонные сваи для фундамента используются как рычажные опоры для металлической балки, на одну сторону которой размещен балласт, а другая сторона входит в основание. Такое усиление фундаментов при реконструкции позволяет передать нагрузку на эти рычажные металлические балки (опирающиеся на сваи), забивка которых проводится с шагом в 1,5 метра по периметру основания.

Подводим сваи

Также реконструируемое здание можно укрепить подведением свай под низ строения. Однако под уже существующим основание невозможно пробурить строго вертикальную скважину. Поэтому свая будет сначала расположена под углом, но так, чтобы ее основание совпадало с вертикалью стены и находилось строго на середине ленты. Очень важно предварительно рассчитать угол наклона сваи при бурении, а также расстояние верха сваи от существующего основания.

Делаем яму под будущую основу

Затем под основание делается выборка грунта с помощью лопаты, чтобы затем сваю можно было выровнять, и она оказалась четко под нужным местом. Вслед за этим необходимо расширить скважину внизу для увеличения несущей способности сваи. Затем в скважину под углом устанавливается труба, служащая несъемной опалубкой, в нее помещается арматурный каркас. После этого свая заливается бетоном и выравнивается в вертикальное положение.

Пространство, появившееся после выравнивания всех железобетонных свай, подведенных под низ, засыпается обратно грунтом с обязательной трамбовкой каждого слоя.

Усиление вдавливаемыми сваями

Существуют ситуации, когда бурение скважин невозможно из-за характеристик грунта, состояния здания или запрета на работы с шумом и вибрацией. В таких случаях используют вдавливаемые сваи. Укрепление фундамента кирпичного дома может проводиться как раз с помощью таких свай.

Технологии буронабивных и вдавливаемых свай очень схожи. Разница в том, что здесь используются уже сваи готовые для забивания, их не нужно заливать бетоном самостоятельно. Использование таких свайных фундаментов позволяет при необходимости полностью перенести нагрузку на новое основание.

Усиление винтовыми сваями

Усиление фундамента дома винтовыми сваями отличается от использования буронабивных и вдавливаемых тем, что после вкручивания сваи в землю корректировка ее положения уже невозможна. Поэтому винтовую сваю невозможно подвести непосредственно под основание строго вертикально методом выравнивания. В остальном, методы для усиления оснований фундаментов очень схожи.

Усиление методом цементации

Усиление фундаментов инъецированием, как иначе называется метод цементации, необходимо для кирпичного фундамента или какого-либо другого, кладка которого ослаблена по всей толщине. Такой способ используют в том случае, когда основание сохранило свою несущую способность, но не планируется увеличение нагрузки на здание. Усиление для бутового фундамента, который имеет, много пустот выполняется также этим способом.

По технологии, усиление фундаментов цементацией достигается при помощи бурения скважин диаметром от 4 до 11 см на такую глубину, чтобы до подошвы оставалось еще 30 см. Под большим давлением в полости свай с помощью насоса подается бетонная инъекция. В тех местах, где цоколь имеет трещины — есть проблемы, поэтому такие участки фундаментов методом цементации можно восстановить.

Какие могут возникнуть проблемы

Мероприятия по усилению фундамента частного дома своими руками затрудняются тем, что не всегда возможно найти нужное оборудование. Все же для того, чтобы все работы были проведены качественно, как исследование фундаментов, так и их усиление лучше всего доверить специалистам.

Усиление инъекционным закреплением

Помимо насыщения самого основания раствором, используют также метод инъецирования грунтов основания фундаментов буроинъекционными сваями. Такие сваи пробуриваются насквозь через основание и под углом загоняются в почву. Инъекционное введение раствора и смешивание земли с ним позволяет уплотнить грунт и придать ему улучшенные механические свойства. Проведение таких цементационных мероприятий по отношению к грунту можно усилить, если забивать сваи с двух сторон. Таким образом, усиление фундамента методом инъектирования почвы дает возможность повысить несущую способность фундаментов сооружений.

Укрепление методом уширения подошвы

Усиление оснований и фундаментов также можно делать с помощью уширения подошвы. Такой метод применим, например, для ленточного мелкозаглубленного фундамента или столбчатого.

Уширение подошвы можно выполнить монтажом жби, например, монолитных или сборных плит, путем подведения их под основание. Зазор, появившийся между плитами и низом строения, необходимо заделать цементно-песчаным раствором.

Правильная технология

Технология устройства монолитной железобетонной подушки состоит в следующем: по периметру ленты фундамента, по бокам от него необходимо сделать выемку грунта; под основание, а также по бокам от него нужно заложить арматурный каркас и соорудить опалубку. Затем заливается бетонная смесь выше на 10-15 см основы. Это поможет надежно скрепить подошву с уже имеющимся основанием.

Иногда необходимо существенное углубление основания. Особые трудности могут возникнуть, если нужно усиление столбчатого фундамента. В такой ситуации необходимо сначала «вывесить» основание (столбы) с помощью металлических балок, опирающихся на брусья.

После того как нагрузка передана на временные опоры, нужно выкопать землю под столбом основания до нужной глубины и всю полость залить цементным раствором.

Усиление железобетонной рубашкой

Существует вариант укрепления фундаментов методом железобетонной рубашки. Это отличная возможность восстанавливать фундамент выполняя все работы самостоятельно. Подобные варианты усиления используют для оснований, наружная поверхность кладки кирпичом которых разрушена.

Усиление фундамента железобетонной рубашкой начинается с откапывания основания дома. Особое внимание при этом стоит уделить углам здания. Глубина подкопа под основание должна составлять 0,5 метра. Обязательным шагом является обустройство арматурного каркаса вокруг стен фундамента. Для обеспечения большей надежности арматуру необходимо прикрепить анкерами к существующему основанию.

Что делать после обвязки арматурой

После того, как вертикальная и горизонтальная арматура перевязаны между собой, необходимо провести работы по монтажу опалубки. Затем в армированную опалубку заливается бетон. После полного его застывания, опалубку можно снять. Для того чтобы железобетонная рубашка на основании не подвергалась пагубному воздействию влаги необходимо провести ряд работ по гидроизоляции основания. Для этого подойдут использование битумной мастики или изоляция с помощью рулонных материалов.

Усиление свайного фундамента также может проводиться железобетонной рубашкой. Например, если сами сваи начинают разрушаться, именно укрепление их снаружи поможет продлить срок эксплуатации такого основания.

Защита фундамента от выветривания

Если основа выполнена из кирпичной кладки, которая не обладает высокой влагостойкостью и прочностью может происходить химическое или физическое выветривание материалов. Для восстановления поврежденной поверхности используется штукатурная металлическая сетка. Для нее используется цементный раствор, которым как раз и оштукатуривается поверхность.

Как видно, существует множество способов для восстановления несущей способности конструкции, защиты его от разрушения, а также усиления в случае предполагаемой дополнительной нагрузки, например, строительства второго этажа.

Вывод

Какой метод выбрать, зависит от типа строения, проблем с основанием, состояния почвы и многих других факторов, поэтому для проведения всех работ качественно возможно потребуется привлечение специалистов. И помните, вы всегда можете провести усиление фундаментов сваями, это не дорого и надежный способ. Провести все работы можно самостоятельно, то есть своими руками. При это, лучше будет привлечь хотя бы одного помощника. Это значительно ускорит строительство.

vsebeton.ru

Принципы и способы восстановления и усиления фундаментов

Выбор способов ремонта и усиления ленточных и столбчатых фундаментов мелкого заложения зависит от причин, вызывающих необходимость усиления, особенностей конструктивного решения фундаментов, действующих нагрузок, а также от инженерно-геологических условий и степени стесненности рабочей площадки. От принятого способа усиления или ремонта существенным образом зависит организация и технология производства работ.

Основные способы усиления фундаментов мелкого заложения с их краткой характеристикой даны ниже.

Усиление и восстановление кладки фундаментов цементацией. Способ применяется, когда кладка ослаблена по всей толще, а увеличения нагрузки на фундамент нет. Цементация производится путем нагнетания в пустоты фундамента через инъекционные трубы цементного раствора консистенции от 1:1 до 1:2 и более под давлением 0,2…1,0 МПа (рис. 7). Через один инъектор заполняется пространство диаметром 0,6…1,2 м.

Рис. 7 Усиление кладки фундамента при ее большом износе инъекцией цементного

раствора:

1 – инъекторы; 2 – фундамент; 3 – цементный раствор

Обычно число мест инъекции зависит от степени разрушения кладки фундаментов. Работы по укреплению целесообразно вести захватками длиной 2,0…2,5 м. Иногда для уменьшения расхода раствора боковые поверхности фундамента перед цементацией покрывают цементной штукатуркой.

Ремонт и усиление тела фундаментов материалами на основе полимеров. Способ основан на использовании полимербетонов, полимерных растворов и мастик для заделки трещин в теле фундаментов и инъецирования их внутрь. Для заделки трещин шириной 2 мм и более и раковин глубиной менее 50 мм используются полимеррастворы и полимермастики. Если разрушения более значительны и имеются обнажения арматуры, восстановление выполняют полимербетоном или полимерраствором, нанесением торкретбетона. При наличии пустот, трещин и других дефектов внутри тела для укрепления его используют инъекционное лечение полимерными смесями смол с отвердителями. В связи с высокой стоимостью смол инъекцирование их ограничивается небольшими объемами дефектов.

Устройство защитных растворных рубашек. Способ применяется при ремонте незначительных наружных повреждений фундаментов. Для этого в кладку в шахматном порядке через 0,5 м заделываются металлические анкеры, к которым прикрепляется арматурная сетка, и затем наносится раствор на крупном песке простым оштукатуриванием или торкретированием. Иногда вместо раствора наносят бетон, применяя пневмонабрызг или укладку в опалубку. Данный способ обычно применяется совместно с другими мерами усиления. Из-за появления трещин в ступенях ленточного фундамента их усилили путем устройства над ступенями продольных железобетонных балок (рис. 8). Балки опираются на контрфорсы, ширина которых определяется по расчету на смятие кладки в местах пересечения ригеля контрфорса с кладкой стены. Расстояние между контрфорсами находится из расчета балок на изгиб. Весь фундамент заключается в железобетонную рубашку, монолитно связанную с балками.

Рис. 8 Вариант усиления кладки ленточного фундамента:

1 – фундамент; 2 – трещины в ступенях; 3 – продольная балка на ступени; 4 – контрфорс; 5 – рубашка; 6 – рандбалки; 7 – стена здания

Частичная замена кладки фундамента производится при ремонтах со средней степенью разрушения тела фундамента. Способ применяется когда нагрузка на фундамент увеличивается, а несущая способность основания достаточна.

Усиление железобетонных фундаментов обоймами ввиду простоты и надежности устройства получило широкое распространение в практике. Обоймы, устраиваемые без углубления фундамента, могут выполняться как без увеличения площади подошвы, так и с ее уширением. По материалу они могут быть бетонными и железобетонными. Последние более надежны, так как охватывают усиливаемый фундамент, обжимая его при усадке бетона.

Обоймы без увеличения площади подошвы фундаментов устраиваются редко. Их применяют в тех случаях, когда тело фундамента имеет недостаточную прочность, а его подошва и основание находятся в хорошем состоянии.

Обоймы с увеличением площади подошвы фундамента устраиваются в фундаментах мелкого заложения, выполненных из различных кладок, бетона или железобетона. Изготовление обойм возможно как на всю высоту фундамента, так и на часть высоты (рис. 9). Применяют данный способ при необходимости увеличения нагрузки на фундамент и недостаточной несущей способности основания. По этим причинам обоймы достаточно часто используют для усиления бутовых и бутобетонных фундаментов при надстройке или других видах реконструкции зданий старой постройки. Некоторые схемы таких усилений, даны на рис. 10.

Рис. 9 Схемы усиления ленточных фундаментов бетонными обоймами:

а – обойма у подошвы; б, в – трапецеидальная и прямоугольная обоймы

на всю высоту тела фундамента;

1 – фундамент; 2 – обойма; 3 – штрабы; 4 – балка усиления

Рис. 10 Варианты усиления бутовых и бутобетонных фундаментов:

а – обоймами с креплением их балками и штрабами;

б – арматурными элементами; в – жестким металлическим каркасом;

1 – существующий фундамент; 2 – обойма усиления; 3 – металлическая

балка; 4 – арматурные стержни; 5 – металлический каркас

Обоймы устраивают как в подвальных, так и бесподвальных зданиях. Возможные схемы усиления обоймой фундаментов и стен подвала приведены на рис. 11.

Рис. 11 Варианты усиления обоймами стен (а), (б) и столбов (в) подвала:

1 – стена подвала и фундамента; 2 – столб; 3 – обойма;

4 – арматурные стержни; 5 – арматурные тяжи; 6 – хомуты

При необходимости значительного увеличения площадей подошвы применяются более жесткая система разгрузочных балок с устройством подкосов, опирающихся на кладку (рис. 9, в). Для обеспечения жесткости в продольном направлении балки между собой связывают уголками и арматурными стержнями. После обетонирования фундамент имеет повышенную несущую способность. На рис. 11, б приведено подобное решение для сборного ленточного фундамента. Толщина обоймы и требуемая величина уширения подошвы определяются расчетами с учетом повышения расчетной нагрузки в случае реконструкции или снижения несущей способности грунтов при эксплуатации. При необходимости не только уширения подошвы, но и повышения прочности тела стен подвала или колонн обоймы фундаментов и стен делают едиными (рис. 10).

После усиления уширенная часть фундамента начинает воспринимать часть действующей и дополнительной нагрузок. В случаях большого увеличения нагрузок элементы уширения должны быть введены в работу путем предварительного обжатия основания. В настоящее время в практике имеется значительное количество способов обжатия. Для ленточных фундаментов, в частности, может быть применен способ, суть которого заключается в установке с двух сторон фундамента дополнительных железобетонных сборных блоков уширения, нижнюю часть которых стягивают анкерами из арматурной стали, пропущенными сквозь них и существующие фундаменты. Верхняя часть блоков отжимается от поверхности фундаментов клиньями или домкратами. В результате этого блоки поворачиваются вокруг нижней, закрепленной анкерами точки, и подошвой обжимают неуплотненный грунт основания. После обжатия зазор между блоками и фундаментом расклинивается и заполняется бетоном (рис. 12, а).

Рис. 11 Варианты усиления сборных ленточных фундаментов с помощью:

а – горизонтальных штраб и монолитной обоймы;

б – металлического каркаса и монолитной обоймы;

1 – фундамент; 2 – обойма; 3 – арматурные стержни

Рис. 12 Варианты усиления с предварительным обжатием основания:

1 – фундамент; 2 – блоки; 3 – тяжи; 4 – фиксированная затяжка; 5 – прижимной щит;

6 – антифрикционное покрытие; 7 – клинья; 8 – поперечная балка; 9 – обжатое

основание; 10 – домкрат; 11 – сборный банкет; 12 – бетон

Известен и другой способ усиления с обжатием основания. Суть его заключается в установке по периметру фундаментов блоков обоймы, которые путем горизонтальных усилий обжатия тяжами вдавливаются в грунт (рис. 12, б). Для облегчения погружения блоков в грунт поверхность контакта блоков и фундамента смазываются антифрикционными материалами. При стягивании тяжей, пропущенных через прижимные щиты, блоки усиления сдавливаются и сползают вниз вдоль фундамента, обжимая тем самым грунт. После обжатия между блоками и поперечными балками, проходящими через стену здания, устанавливаются клинья, а блоки связывают фиксирующей затяжкой.

Рассмотренные способы пригодны в случаях, когда фундамент не имеет консолей. При наличии их применяют, например, способ, схема которого дана на рис. 12, в. В этом случае, с помощью домкратов через заранее уложенные бетонные элементы на грунт основания передается давление, несколько меньшее, чем под подошвой фундамента. Перед снятием домкратов устанавливают распорные клинья, а затем устраивают бетонную обойму

Усиление путем подведения конструктивных элементов под подошву фундаментов. В качестве дополнительных элементов, подводимых под существующие фундаменты, используют плиты, столбы и сплошные стены. Возможные схемы усиления даны на рис. 13.

В случае незначительного увеличения глубины заложения с одновременным уширением подошвы фундамента под нее подводят железобетонные плиты (рис. 13, а). Для этого на участках длиной 1…2 м. грунт под фундаментом откапывают и на месте изготавливают монолитную железобетонную плиту или монтируют сборные железобетонные элементы. После обжатия грунта в основании промежуток между плитой и подошвой фундамента заполняют бетоном, тщательно уплотняя его вибраторами.

Отдельные столбы под фундамент подводят в тех случаях, когда возможна передача нагрузки на более прочный грунт, расположенный на небольшой глубине от подошвы. Столбы располагают по линии или в шахматном порядке на определенном расстоянии друг от друга (рис. 13, б, в).

В случае недостаточной несущей способности основания или при необходимости устройства подвала под фундаменты подводят сплошную стену (рис. 13, г). Иногда стенку выполняют с одновременным увеличением площади подошвы.

Рис. 13 Варианты усиления подведением конструкций под фундаменты в виде:

а – железобетонных плит; б, в – отдельныхстолбов; г – сплошной стены; 1 – фундамент; 2‑столб; 3 – шурф; 4 – сплошная стена; 5 – плита; 6 – арматурный каркас

При значительном ослаблении тела фундамента и необходимости его заглубления иногда более выгодно сделать разборку старого и построить новый с необходимой глубиной заложения. Для ленточных фундаментов последовательность операций устройства фундаментов приведена на рис. 14. Вначале через стену пропускают разгружающие балки, надежно опирая их на опоры из шпальных клеток или домкраты. Последние более удобны, так как позволяют регулировать положение балок. После передачи нагрузки от стен на опоры старый фундамент разбирается отдельными захватками длиной 2,0…3,5 м и устраивается новый на более глубокой отметке. Между новым фундаментом и стеной для обеспечения их совмесной работы производится инъецирование песчано-цементного раствора под давлением. Затем осуществляется засыпка котлована и демонтаж разгружающих конструкций.

Рис. 14 Переустройство ленточного фундамента с разборкой старой кладки фундамента

Изменение конструктивного решения фундаментов. В практике используются приемы усиления путем переустройства столбчатых фундаментов в ленточные (рис. 15). Для этого между столбами устраивают железобетонную стену в виде перемычки, нижнюю часть которой подводят под подошву существующего фундамента. Перемычка охватывает также подколонник. В случае незначительного повышения несущей способности перемычка может выполняться с уширенной подошвой. При необходимости устройства подвала перемычку делают на всю высоту столбов.

Рис. 15 Переустройство столбчатых фундаментов в ленточные:

1 – столбчатый фундамент; 2 – железобетонная перемычка;

3 – арматурные каркасы; 4 – уширенная часть перемычки

При значительном увеличении нагрузки столбчатые фундаменты переустраиваются в перекрестно-ленточные и плитные, а ленточные в плитные (рис. 16).

Рис. 16 Переустройство ленточных фундаментов в плитные:

1 – ленточный фундамент; 2 – отверстия в ленточном фундаменте; 3 – подводимая плита; 4 – пропуски плиты под ленточным фундаментом; 5 – арматурные каркасы

Усиление фундаментов сваями. Сваи применяют для передачи нагрузки от фундаментов на более прочные слои грунта в тех случаях, когда основание имеет высокую деформативность и наблюдаются подземные воды, осложняющие процесс уширения или заглубления фундаментов.

Во всех случаях усиление производят двумя приемами: пересадкой фундамента на выносные сваи или подведением свай под подошву фундамента. Выносные сваи применяют при высоком уровне грунтовых вод, а подводимые при низком. В ленточных фундаментах выносные сваи устраиваются с одной или двух сторон фундамента, в столбчатых фундаментах они располагаются как с двух противоположных сторон, так и по всему периметру (рис. 17). Подводимые под подошву сваи могут устанавливаться в один, несколько рядов или кустами. Головы свай с усиливаемыми фундаментами соединяются ростверками, выполняемыми в виде железобетонных поясов для ленточных фундаментов или железобетонных обойм для столбчатых. Длину свай назначают по расчету в зависимости от характеристик грунтов и нагрузок на фундамент. В практике применяется большое количество способов усиления фундаментов сваями различного конструктивного решения. Некоторые из них рассмотрены ниже.

Рис. 17 Усиление ленточных и столбчатых фундаментов

1 – усиливаемый фундамент; 2 – свая; 3 – ростверк; 4 – рандбалка; 5 – поперечные балки; 6 – рычажный ростверк

Усиление набивными и буронабивными сваями. Набивные сваи устраивают погружением в основание обсадочных труб диаметром 250…375 мм с последующим извлечением из них грунта и заполнением их бетоном с трамбованием или уплотнением сжатым воздухом (пневмонабивные сваи). Иногда могут быть использованы набивные сваи, выполняемые по технологии винтового продавливания. Скважины образуются спиралевидными снарядами, при проходке которых грунт не извлекается, а уплотняется. В случае устройства буронабивных свай пробуривают скважины, устанавливают арматурные каркасы и бетонируют ствол.

При усилении столбчатых фундаментов набивными и буронабивными сваями вначале бетонируют сваи. Затем головы свай с арматурными выпусками связывают железобетонной обоймой, выполняемой вокруг существующего фундамента (рис. 18, а). Концы свай должны быть заглублены в прочный грунт. Для усиления могут быть поставлены две, четыре или больше свай, расположенных симметрично.

При усилении ленточных фундаментов выносные сваи размещают параллельными рядами с обеих сторон фундамента. Вынос свай определяется удобством расположения бурового оборудования. В случаях усиления выносными сваями фундаментов из бутовой кладки в них на требуемой высоте устраивают штрабы, в которые монтируют металлические продольные балки (рандбалки). Под продольными балками устанавливают поперечные металлические балки. Шаг балок 2,0…3,5 м. После установки балок по верху свай бетонируется ленточный ростверк. Для обеспечения совместной работы фундамента и установленных свай производят расклинивание промежутка между ростверком и поперечными балками. Схема такого решения приведена на рис. 18, б.

Рис. 18 Варианты усиления ленточных (а, б) и столбчатых (в) фундаментов набивными сваями:

1 – фундамент; 2 – ростверк; 3 – набивные сваи; 4 – зона уплотненного грунта; 5 – металлические балки; 6 – балка, бетонируемая на месте

В сборных ленточных фундаментах может использоваться вариант, схема которого приведена на рис. 18, в. При этом в стене фундамента отверстия не пробивают, а поперечные железобетонные балки изготавливают на месте, объединяя их арматурными стержнями, пропускаемыми через горизонтальные швы кладки. Балки работают совместно со стеной за счет сил трения и сцепления.

Усиление вдавливаемыми сваями. В настоящее время накоплен большой опыт повышения несущей способности фундаментов вдавливаемыми сваями. Сваи могут быть как цельными, так и составными из отдельных элементов. Этот способ имеет целый ряд преимуществ: отсутствие динамических и вибрационных воздействий на здание при устройстве усиления, нет необходимости в усиленном армировании ствола сваи, высокая точность установки свай, минимальное загрязнение окружающей среды и незначительные энергозатраты при устройстве.

Ленточные фундаменты можно усиливать с помощью выносных вдавливаемых свай из трубчатых элементов длиной 0,8…1,2 м, располагаемых попарно с двух сторон стены, схема подобного усиления приведена на рис. 19, а. Сваи погружают домкратами, усилия от которых передаются на железобетонные балки, изготавливаемые совместно со сплошным железобетонным поясом, который затем омоноличивается со сваями. Вдавливание свай осуществляется одновременно с двух сторон стены. Трубчатые элементы по мере вдавливания стыкуются между собой с помощью сварки. После вдавливания, демонтажа домкратов и упорных балок заполняются полости свай бетоном, устанавливаются арматура и опалубка оголовок свай и через отверстия в балке производится их бетонирование. В ряде случаев под ленточные фундаменты сваи можно подводить в один ряд. Работы выполняют из шурфов, откопанных до подошвы или ниже подошвы фундаментов (рис. 19, б).

Рис. 19 Варианты усиления фундаментов трубчатыми задавливаемыми сваями:

1 – фундамент; 2 – металлические трубчатые сваи; 3 – арматурный каркас оголовка сваи; 4– оголовок; 5 – железобетонная балка; 6 – стена; 7 – отверстия; 8 – наддомкратная балка; 9 – клинья; 10 – уголки; 11 – домкрат

Для передачи нагрузки на сваю между домкратом и сваей устанавливается распределительная подушка. Чтобы не снимать домкрата после каждого вдавливания, его приваривают к подушке. После вдавливания звена поршень домкрата поднимают вверх и сваю наращивают очередным звеном. При вдавливании необходимого количества звеньев сваю закрепляют с помощью уголков и клиньев, убирают домкрат и заполняют полость трубы бетоном, а шурф – бутобетоном.

В строительной практике часто используют составные вдавливаемые железобетонные сваи "Мега". Сваи состоят из трех типов секций; головной, рядовых и нижней (рис. 20). Сначала отрывают шурф ниже подошвы фундамента и устанавливают нижнюю секцию. Затем на нее прикрепляют головную секцию и сверху ставят домкрат, упирающийся в специальный распределительный элемент. После вдавливания нижней секции домкрат демонтируют, снимают головную секцию, устанавливают рядовую секцию, затем головную и монтируют снова домкрат. После вдавливания установленной рядовой секции операцию повторяют до тех пор, пока конец сваи не достигнет проектной отметки. На последнем этапе промежуток между распределительным элементом и сваей расклинивают и заполняют бетоном. В случае передачи больших нагрузок сваи "Мега" делают выносными в два ряда (рис. 20, б). При этом они связываются поперечными железобетонными балками.

Рис. 20 Варианты усиления фундаментов железобетонными задавливаемыми сваями:

1 – фундамент; 2 – распределительный элемент; 3 – железобетонная балка; 4 – клинья; 5 – домкрат; 6, 7, 8 – соответственно головная, рядовая и нижняя секции свай

Усиление буроинъекционными сваями позволяет производить работу без разработки котлованов, обнажения тела фундаментов и нарушения структуры грунта основания. Сущность этого способа заключается в устройстве под фундаментом жестких корневидных свай, передающих большую часть нагрузки на более плотные слои грунта. Сваи выполняют вертикальными или наклонными с помощью установок вращательного бурения, позволяющих пробуривать скважины через расположенные выше стены и фундаменты.

В скважины устанавливают арматурные каркасы и через инъекционные трубы нагнетают цементно-песчаный раствор или мелкозернистый бетон. Отличительной особенностью данного типа свай является их малый диаметр (127…190 мм) и относительно большое по сравнению к диаметру заглубление (более 100). Наибольшее распространение буроинъекционные сваи получили при усилении оснований и фундаментов реконструируемых и реставрируемых зданий. Сваи имеют значительную прочность на растяжение, поэтому их иногда используют в качестве анкеров в конструкциях, подверженных воздействию горизонтальных сил. Некоторые схемы усилений буроинъекционными сваями приведены на рис. 21.

Рис. 21 Варианты усиления фундаментов буроинъекционными сваями:

1 – стена здания; 2 – подводимый потолок; 3 – буроинъекционные сваи; 4 – существующие сваи; 5 – распределительные плиты

Усиление фундаментов способом «стена в грунте». Способ применяют при усилении фундаментов, расположенных вблизи фундаментов других зданий, на стесненной площадке, в сложных грунтовых условиях и т.п. Конструктивные решения усиления (глубокими стенами или прямоугольными столбами) зависят от причин усиления грунтовых условий, величины и характера нагрузок на фундамент, а также ряда других факторов. Например, при устройстве глубоких выемок или подвалов вблизи существующего фундамента, усиление производится глубокими стенами, возводимыми между выемкой и фундаментом (рис. 22, а). При этом повышение устойчивости стены достигается устройством анкерных креплений. Увеличение несущей способности столбчатых фундаментов может обеспечиваться возведением вокруг них глубоких стен или столбов прямоугольного сечения с двух- или четырехсторонним расположением (рис. 22 б, в), а иногда в виде замкнутого короба (рис. 22, г). Стены и столбы объединяются с фундаментом железобетонной обоймой. При необходимости одновременного увеличения устойчивости основания и усиления фундамента устраивают параллельные глубокие стены, объединенные стенами-перемычками меньшей глубины (рис. 22, д). За счет заключения в жесткую обойму при таком решении значительно повышается устойчивость основания и одновременно усиливается фундамент.

Рис. 22 Схемы усиления фундаментов способом «стена в грунте»:

1 – фундамент; 2 – стена в грунте или прямоугольный столб; 3 – выемка; 4 – анкер; 5 – стена в виде короба; 6 – глубокие ленты или стены; 7 – стены-перемычки

Иногда усиление фундаментов производят комбинированными способами, одновременно устраивая «стены в грунте» и сваи, а также применяя различные способы закрепления грунтов и оснований.

Усиление фундаментов опускными колодцами позволяет повысить несущую способность за счет заключения грунта основания в жесткую обойму. Колодец (круглый или прямоугольный в плане) опускают по мере выемки грунта по наружному периметру его стен. При этом основание фундамента сохраняется ненарушенным и заключается в обойму (рис. 23). Размеры колодца в плане и его глубина определяются расчетом, при этом грунт внутри колодца рассматривается как тело в жесткой обойме.

Рис. 23 Усиление фундамента опускным колодцем:

а – установка опускного колодца перед погружением; б – погружение колодца на проектную глубину; 1 – фундамент; 2 – колодец; 3 – котлован; 4 – обжимаемое основание

При усилении ростверков в случае большой степени их износа устраивают железобетонные обоймы. Возможная схема обоймы дана на рис. 24, а. Арматура обоймы должна быть замкнутой по периметру ростверка.

По возможности ее следует делать предварительно напряженной. В случае оплывающих грунтов и наличия большого количества воды усиление производят с применением способа «стена в грунте» (рис. 24, б). Иногда под ростверк подводят дополнительные железобетонные ленты, усиливая тем самым ростверк и верхние участки свай (рис. 24, в).

Рис. 24 Усиление ростверков свайных фундаментов:

1 – сваи; 2 – ростверк; 3 – железобетонная обойма; 4 – зацементированный щебень; 5– замкнутое ограждение «стена в грунте»; 6 – железобетонная лента

Усиление свайных фундаментов в случае их недостаточной несущей способности можно выполнять задавливание дополнительных свай или наращивание существующих свай дополнительными секциями. Чаще всего устраивают дополнительные выносные сваи. Пример последнего дан на рис. 25.

Рис. 25 Вариант усиления свайных фундаментов выносными сваями:

1, 2 – сваи и ростверк фундамента; 3 – отверстие для пропуска горизонтальной балки; 4 – поперечная балка; 5 – продольная балка; 6 – новый ростверк; 7 – дополнительная выносная свая

studfiles.net

Усиление и ремонт оснований и фундаментов Причины, вызывающие необходимость усиления оснований и фундаментов

#G0

Долговечность жилых зданий, их соответствие назначению во многом определяются состоянием оснований и фундаментов. Система основание - фундамент является наиболее сложной в моделировании и предвидении ее функционирования в процессе возведения и особенно эксплуатации зданий и сооружений. Эта система в эксплуатационных условиях постоянно испытывает одновременное, зачастую трудно учитываемое воздействие многих факторов, из которых наиболее значительными являются изменения свойств основания, природные явления и воздействия, связанные с деятельностью человека.

Нарушения нормальной работы оснований и фундаментов встречаются довольно часто, и хотя обычно не происходит полного разрушения зданий и сооружений, но наблюдаются разного рода деформации, перекосы, трещины, которые без устранения причин их появления и невыполнения в срок ремонтных работ могут привести к самым серьезным последствиям, вплоть до аварий.

Основными причинами деформации фундаментов и оснований, вызывающими необходимость их усиления и реконструкции, являются:

увеличение нагрузок на фундаменты - вызывается необходимостью установки нового оборудования (как правило, более мощного и с большим весом), надстройкой существующих жилых зданий и их сооружений при реконструкции, капитальном ремонте и т. д. Зачастую бывает сложно отобрать монолиты из-под фундамента или испытать грунт на месте. Следует иметь в виду, что, по опытным данным, расчетное сопротивление грунтов, уплотненных действием нагрузки от существующего здания, можно увеличить до 40% при удовлетворительном состоянии самого здания. При этом осадки не должны превосходить 30+40% предельных значений;

недостаточная прочность материала фундаментов - может быть обусловлена неудовлетворительным качеством строительно-монтажных работ (дефекты бетонирования, замораживание), действием агрессивных грунтовых вод, особенно при наличии блуждающих токов;

ухудшение условий устойчивости оснований и увеличение их деформативности вследствие изменения уровня грунтовых вод, замачивания основания атмосферными и производственными водами, пучение грунтов при промерзании и т. д.;

развитие недопустимых деформаций вследствие строительства или реконструкции новых жилых зданий или сооружений рядом с существующими, ошибок проектировщиков, некачественной оценки инженерно-геологических условий строительной площадки и др.

Расчет и проектирование фундаментов в настоящее время происходит на достаточно высоком научно-техническом уровне, и ошибки практически исключены. Однако недостатки при разработке чертежей все же имеются, что нередко происходит из-за нечеткого выполненных инженерно-геологических изысканий, неполного учета эксплуатационных факторов, недостаточной оценки влияния расположенных вблизи зданий и подземных коммуникаций и несоблюдения правил проектирования в особых условиях строительства. Иногда инженерно-геологические изыскания для проектирования фундаментов проводятся значительно раньше начала строительства, а к моменту разворота работ условия на площадке по каким-либо причинам изменяются. В некоторых случаях при инженерно-геологических изысканиях на строительной площадке выполняется недостаточное число геологических выработок, что при наличии разнородности грунтов приводит к неточности исходных предпосылок. Все еще имеются случаи неточности при определении физико-механических и прочностных характеристик грунтов и при принятии расчетных схем фундаментов.

При строительстве новых зданий рядом с существующими фундаментами, что особенно характерно для больших городов, повышаются нагрузки на их основания. Если фундаменты были рассчитаны лишь на нагрузку на опирающегося на них сооружения. То дополнительная нагрузка может вызвать осадку фундаментов, превышающих допустимые. В таких случаях необходимо осуществлять мероприятия по повышению несущей способности фундаментов или укреплению грунтов, на которые они опираются.

Необходимость усиления фундаментов и оснований может возникнуть также вследствие передачи дополнительной нагрузки при реконструкции здания или оборудования, механического воздействия на фундаменты, нарушения правил эксплуатации оборудования и коммуникаций. При расположении здания или сооружения на склоне в случае проявления оползневых подвижек фундаменты могут испытывать воздействие сползающего грунта. В таком случае требуется не только усилить фундамент, но и принять меры к укреплению самого склона.

В зависимости от указанных и ряда других причин необходимо выполнить соответствующий объем работ по усилению оснований и фундаментов, осуществляемых различными способами. Выбор которых диктуется конкретными условиями: состоянием основания, характером повреждения фундамента и его элементов, имеющимися материально-техническими ресурсами и т. д.

studfiles.net