Укрепление старого ленточного фундамента. Найти и обезвредить: усиление фундамента своими руками

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:

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:

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.

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:

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:

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:

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:

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:

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.

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:

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:

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:

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:

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.

Укрепление и усиление фундамента дома необходимо при появлении в стенах или основании трещин а также, если планируется увеличение нагрузки: будет возводиться мансарда или планируется заливка стяжки взамен деревянных полов.

Методов усиления есть немало, но не все из них могут быть реализованы своими руками. Есть некоторые ситуации, при которых без профессионалов просто не обойтись. Иногда разрушения настолько велики, что построить новый дом дешевле, чем отремонтировать фундамент. Так что и метод и способ действий зависит от степени разрушения и причин, которые стали тому причиной.

Чаще всего возникают проблемы с ленточными фундаментами неглубокого залегания (это если основание заканчивается выше глубины промерзания грунта). Они не всегда создают проблемы, но при изменении условий (изменении уровня подземных вод, сдвигах грунта и т.п.) могут выдавливаться пучением или размываться.

Меньше всего проблем бывает с плитным фундаментом. Его усиление — редко встречающаяся проблема. Если и требуются какие-то мероприятия, то обычно это отвод воды или, в крайнем случае, цементирование нижерасположенных сыпучих грунтов.

Проще всего проводить ремонт фундамента деревянного дома. Древесина (бревно или брус, все равно) благодаря волокнистому строению нормально переносит все работы, а перекосы компенсирует за счет гибкости. С кирпичными, бетонными, блочными домами ситуация другая — тут малейшая ошибка может привести к разрушению стены. Потому необходимо зоны вмешательства (работ по укреплению) делать совсем небольшими — так меньше шансов нанести серьезный вред.

Выбор метода усиления фундамента зависит от причины, которая привела к появлению трещин. Потому первым делом необходимо провести диагностику. Для этого выполняем два мероприятия:

устанавливаем маячки на трещины на стенах;
обследуем фундамент в местах разрушения.

Мероприятия не очень сложные, но из них можно почерпнуть довольно много информации, которая поможет в выборе способа действий.

Устанавливаем маячки

Нам необходимо узнать следующие вещи:

продолжается ли процесс разрушения или он уже остановился,
если продолжается, то, в каком направлении происходит усадка, и с какой скоростью;
что стало причиной появления трещин.

Для этого на трещины вверху и внизу ближе к краям ставят маркеры — это небольшие латки из гипса, смеси цемента и гипса, штукатурки и т.п. Главное условие при выборе состава — хрупкость материала, чтобы в случае подвижек он лопнул.

Делают маяки поперек трещины. Глубина и ширина латки — 3-5 см, длина 10-12 см. Сначала зачищают место, где устанавливать будут маркеры (для лучшего сцепления), потом шпателем наносят готовый раствор. После на лицевой поверхности оставляют длинную узкую горизонтальную черту: вдавливают примерно на 3-4 мм ребром линейку или мастерок. Маячок готов. Их нужно делать не меньше двух штук на каждой трещине.

Потом состояние маркеров периодически проверяют. В промышленных условиях ведут журнал. Для частника тоже не помешает делать записи — потом можно будет определиться, что вызвало активизацию или наоборот, остановило расширение трещины.

Если на протяжении нескольких недель никаких изменений с маячками не произошло, значит усадка здания завершена. В принципе, можно просто заделать трещины и больше ничего не предпринимать: неправильно выбранный способ может усугубить ситуацию, а не улучшить.

Если трещины продолжили расширяться, необходимо определиться какая из частей здания «садиться». Именно с этой стороны и необходимо проводить работы.

Это вся информация, которую может дать эта мера. Теперь будем определять, что привело к разрушениям.

Роем шурфы

Если на дне шурфа есть вода, необходимо провести работы по водоотведению — создать дренажную систему

В тех местах, где идет процесс расширения трещин, отрываем фундамент, но только на глубину его залегания, не ниже. Причем длина шурфа должна быть небольшой, а ширина — так чтобы в нем можно было орудовать лопатой. При необходимости его затем можно расширить.

Так как ремонтные и восстановительные работы — рискованное занятие, не лишними будут меры предосторожности — установите подпорки, которые будут поддерживать сены в месте раскопок. Действуйте аккуратно.

Определяем причины и методы усиления

Используя данные, полученные при наблюдении за маячками и при рытье шурфа, находим причины, которые привели к появлению трещин в фундаменте и стенах. В зависимости от причин, выбирается метод устранения трещин.

Высыпание цемента

По мере откапывания фундамента вы можете оценить его состояние. Нередко, к сожалению, причиной появления трещин является нарушение технологии и использование неправильно составленных бетонов. Может бетон рассыпаться из-за того, что вода поменяла свою кислотность, стала более щелочной или кислотной, и разъела материал. В этом случае необходимо воду отвести, удалить все осыпающиеся части на небольшом участке. Далее требуется укрепить рассыпающийся раствор.

Делают это при помощи специального аппарата, который подает связующие составы или цементный раствор вглубь фундамента. Этот метод называется цементацией.

Сначала необходимо проделать в фундаменте отверстия. Они делаются под углом, на 0,4-0,6 глубины основания. Чтобы не нанести вреда, их располагают в шахматном порядке, на расстоянии не менее 1 м друг от друга. Подготовленные отверстия сначала очищают от мусора (продувают под давлением), затем заливают грунтовку глубокого проникновения, которая свяжет рассыпающиеся частицы. После чего в отверстия вводится укрепляющий состав. После застывания пропитки состояние фундамента улучшается.

Вымывание грунта

Если при рытье шурфа обнаружились пустоты, это значит, что грунт вымывался из-под вашего здания. В этом случае на дне канавы через некоторое время появится вода. Если это так, вам необходимо провести дренажные работы для отведения воды от фундамента или устроить дренажную систему. Выбор комплекса мероприятий зависит от типа грунтов и количества воды.

После дренажа нужно сделать гидроизоляцию, или (лучше) утепление фундамента и цоколя. Пустоты тщательно засыпать грунтом и утрамбовать. Необходимая мера по завершении этих работ — устройство отмостки. И, снова- таки, лучше утепленной.

Этот комплекс — дренаж, гидроизоляция и отмостка -необходим даже в том случае, если вода просто появилась в шурфе. Этот уровень подпочвенных вод слишком высок — шурф то вы вырыли на глубину залегания фундамента. И если в нем появилась вода, значит, она оказывает свое негативное воздействие на ваш дом. Даже если не вымывает почвы, ее лучше отвести. И делать это лучше при помощи дренажной системы и отмостки.

Проседание ненадежных грунтов

Если проседание существенное, почвы песчаные или супесчаные, необходимо усиление самих грунтов. В этом случае бурят скважины, которые заканчиваются под основанием — его подошвой. В них потом закачиваются укрепляющие составы или цементный раствор.

Если на фундаменте есть явные разломы и сдвиги, требуются доливка фундамента или усиление его сваями. Такие повреждения возникают или из-за подвижек грунта, или из-за изменения нагруженности дома: при заливке объемной цементной стяжки, устройстве мансарды и т.п.

Сначала определяем, какая из частей проседает. Как? По маячкам. Мы наносили риску на маркеры. При проседании правой части дома смещается вниз риска справа, при проседании левой — плывет вниз левая. Если в разных частях здания вниз идут разноименные риски, значит, проседает середина здания.

Определяем, какая из частей здания дает усадку

Определившись с тем, какая часть оседает, знаем фронт работ: справа или слева — при проседании одной из частей, и вокруг всего здания, при проседании середины. Следующим шагом нужно определиться с методом. Их в этом случае два: укрепление фундамента сваями и цементной рубашкой.

Свайный метод предусматривает глубокое бурение и установку буровых, буроинъекционных или буронабивных свай. Они соединяются с существующим основанием. За счет глубокого проникновения могут помочь при большой толщине ненадежных сыпучих грунтов, когда инъекциями ничего не добьешься. Устанавливаться могут с одной стороны или по периметру.

Создание цементной рубашки

Это один из немногих методов усиления фундаментов, который можно реализовать своими руками. Но действовать нужно осторожно и не нарушать технологию.

Идея в том, чтобы расширить основание проседающей, более нагруженной части, тем самым остановив его. Этот метод применяется для ленточных фундаментов мелкого заложения (выше уровня промерзания грунта).

Создание цементной рубашки (обоймы) — эффективный, но сложный метод усиления старого фундамента

Для этого часть фундамента, на которой будут проводиться работы, делится на три части. Но длина одной части не более 2 м. Если получается больше — делайте больше фрагментов. Работы начинают с расположенного посредине. Этот участок фундамента открывают на глубину залегания фундамента.

Метод состоит в том, что в фундаменте сверлятся отверстия, в них вставляется арматура, которая будет на несколько десятков сантиметров длиннее. Диаметр арматуры 14-16 мм. Она забивается накрепко: именно на нее придется большая часть нагрузки. Ставят штыри с шагом 50 см.

Установленные штыри перевязываются поперечными прутками арматуры, с использованием вязальной проволоки. Потом устанавливается опалубка, в нее заливается раствор. После его схватывания (не менее двух недель) переходят к следующему участку. Так, попеременно, обходят все необходимые делянки.

Усиление фундамента быками

Этот метод по методике похож на предыдущий, только меняется порядок выполнения работ. Он более приемлем, если «проседают» углы. В некоторых случаях его используют при увеличении нагрузки (надстройка этажа или заливка стяжки большой площади).

Усиление делают по углам. Также вбивают штыри, перевязывают их, устанавливают опалубку, в которую заливают бетонную смесь. При большой длине или значительном увеличении нагрузки, делают еще промежуточные столбы-быки. После схватывания, их связывают лентой, заглубленной на то же расстояние, что и сделанное ранее основание.

Усиление бутового фундамента

Ремонт и реконструкция бутового фундамента имеет некоторые особенности. Чаще всего проблемы возникают с основаниями старой кладки. В них забутовка за лицевым рядом не всегда выполнена тщательно, имеются пустоты.

Раньше при кладке часто использовались камни разной прочности, и некоторые из них со временем раскрошились, недостаточно прочные растворы выкрошились, вымылись или высыпались. Все эти недостатки со временем усугубляются. Проблемы проявляются при активизации строительства в округе или при изменении уровня грунтовых вод (вызванных, зачастую, все тем же строительством).

Метод усиления бутового фундамента зависит от того, какая проблема вызвала разрушения. Если это грунтовые воды — проводите дренажные работы, отводите воду от фундамента. После чего делаете отмостку вокруг дома.

Если просели пустоты, выкрошился раствор, необходима цементация кадки. Для этого фундамент откапывают (участки, если дом кирпичный или блочный небольшие — не больше 2 м). Всю поверхность очищают от земли. Делать это нужно «на сухую», не использую воду — намокшая кладка быстро разрушается. После чего участок сушат — оставляют открытым на некоторое время. Если при работах найдены пустоты, в них вставляют трубки, через которые вводят цементный раствор.

Укрепление одной из сторон можно сделать при помощи описанной выше цементной рубашки. Только штыри забивают в швы, бурить камни не нужно. Если имеются выкрошенные камни, их удаляют, пустоты заполняют раствором, вставляя в него отрезки арматуры. Для лучшего сцепления со старым фундаментом, из швов местами на некоторую глубину удаляют старый раствор. Он при заливке заменится новым. Вот и все особенности.

Усиление бутового фундамента цементной рубашкой

При размывании грунта решение аналогичное приведенным выше — отведение вод, а затем цементирование пустот через вбитые в грунт трубы.

Итоги

Ремонт и восстановление фундамента — нелегкая задача. Часто с ней могут справиться только профессионалы. Но нередко бывает так, что стоимость восстановления очень высока. Тогда можно провести усиление фундамента своими руками.

Владелец частного дома когда-то обязательно задается вопросом, как укрепить фундамент. Доверить это кому-то или попытаться сделать все своими руками? Давайте рассмотрим основные этапы и взвесим силы.

Исправлять негативные последствия от воздействия внешних факторов на основу под домом придется, но как быть, если в жизни никогда не приходилось делать ремонт фундамента своими руками? Чтобы понять, какое укрепление основания постройки предпочтительней, следует разобраться в причине его обрушения. Есть два объяснения, почему куски фундамента вдруг начинают отваливаться, а сам он крошиться: нарушения технологий во время строительства или внешние негативные факторы (смещение грунта, изменение его состава, движение подземных вод, вибрация).

Обрушение основания постройки

Первая причина может включать неправильное приготовление связующего раствора, некачественные стройматериалы, неверные замеры, приведшие к перекосу каменной кладки. Второй «критический момент» может состоять в том, что при строительстве не учтены состав почвы, ее влажность, либо неправильно произведен дренаж.

Чтобы определить, продолжается ли разрушение основания под домом и нужно ли его усиление организовать в срочном порядке, следует на обнаруженные трещины приклеить бумажные ленты . Если в течение недели они не будут разорваны, то расширений расколов не происходит. Можно использовать гипсовые ленты. Помимо визуального контроля берутся пробы грунта, в том числе и на определение его химического состава. Благодаря такому анализу можно подобрать стройматериалы, на которые не воздействуют внешние факторы или их вредное влияние минимально.

Профилактика фундаментной постройки

Как и всякому сооружению, фундаменту нужны обязательные профилактические процедуры. Благодаря им можно значительно продлить срок эксплуатации частного дома и отсрочить укрепление и приведение его в надлежащий порядок. Рекомендуется обратить внимание на следующие «болевые точки»:

Перед возведением фундамента обязательно воспользуйтесь геодезическими и геологическими услугами, которые установят, возможно ли возведение жилого дома на определенном участке земли.
Ни в коем случае не отходите от требований технологий: не применяйте связующий раствор, не соответствующий проекту, кирпич с иными свойствами гигроскопичности, не экономьте на компонентах бетонной смеси.
Не вносите изменений в план частного дома (перестройка несущих перегородок и стен, возведение дополнительных этажей и пристроек), которые могут изменить приложение точек опоры на фундамент и перераспределить весовую нагрузку основного здания.
Не следует пренебрежительно относиться к возведению амортизирующей подушки под фундамент, дренажных канав и влагоизоляции. Для долговечной эксплуатации здания не стоит экономить на этих работах.
Все коммуникации следует проложить до возведения фундамента. Разворачивание этих мероприятий после строительства может привести к неправильной усадке всего здания, и как следствие, к появлению трещин и разрушению его основания.

Начнем с самого популярного, можно сказать, классического способа, как укрепить фундамент. Алгоритм действий уже отработан веками, а потому наиболее предпочтителен из-за своей эффективности и экономичности, и вполне реализуем своими руками. Смысл заключается в возведении нового фундамента, который выкладывается вокруг дома по его периметру и служит дополнительной опорой для кладки старого основания. Вся работа разбита на ряд последовательных этапов.

Сначала у каждого угла здания необходимо вырыть ямы квадратной формы с тем, чтобы оголить кладку старого фундамента. Параметры ямы 1х1 м. Глубину необходимо делать на 0,5 м ниже старого основания. Потом понадобится изготовление каркасов из арматуры по количеству углов здания или по длине стен, если принято решение делать укрепление по всему периметру. Затем идет установка конструкций из металлических прутов в полученные углубления и заливка квадратных ям с арматурой бетоном, марка которого гарантирует особую прочность материала.

Укрепление фундамента конструкцией из металлических прутов

Работа довольно щепетильная – слишком долгое оголение старого фундамента может привести к негативному воздействию внешней среды и последующему перекосу. Именно поэтому рекомендуется разделить периметр заливки на участки, не превышающие длину в 2 м. Укрепление следующего сектора будет после того, как на предыдущем бетон «схватится» полностью. По этой же причине рекомендуется оголять угловые части фундамента по мере заливки, чтобы время воздействия было минимальным.

Укрепление основания деревянного дома

Если первый способ вполне под силу сделать своими руками даже одиночке, то для деревянного дома организовать укрепление основания уже немного сложнее. Дело в том, что самая распространенная беда таких построек – гниение венца, то есть обветшание нижних бревен сруба. Чтобы все прошло успешно, необходимо провести замену этой части избы, заодно можно использовать случай для укладки гидроизоляционного материала .

Как укрепить фундамент деревянного частного дома своими руками - пошаговая схема

Шаг 1: Разборка основания

Следует заметить, что операция по замене венца должна опередить укрепление основания. Вначале под нижним бревном делается небольшая разборка фундамента для того, чтобы беспрепятственно вынуть подгнившую древесину. В местах соединения с другими бревнами необходимо сделать спилы.

Шаг 2: Обновление всего периметра

После восстанавливается часть разобранного фундамента. Когда вся процедура проделана, то же самое совершается с противоположной стороны дома. Закончив с одним рядом по периметру, можно приступать к замене следующего. Надо заметить, что венец деревянного дома составляют два ряда бревен, и каждый при замене необходимо пропитывать специальными составами и обкладывать гидроизолятором.

Шаг 3: Разгрузка дома

Но что делать, если не только бревна подкачали, но и старый фундамент обрушился в нескольких местах, и необходима серьезная работа по его восстановлению? Тут уже не обойтись без гидравлических устройств. Удалите нагрузку на фундамент, т. е. выносите из помещения предметы мебели и технику, имеющую большой вес. Желательно также демонтировать двери и пол.

Шаг 4: Открытие фундамента

По всему периметру здания через каждые 2 м необходимо подготовить отверстия, в которые следует вставить швеллеры или двутавровые балки, они выступят в роли платформы. С помощью гидравлических домкратов эти железные конструкции равномерно приподнимают дом на высоту, позволяющую вести укрепление непосредственно фундамента. Под дом устанавливаются временные опоры (сварные конструкции либо деревянные колодки). Когда получен полный доступ к фундаменту, можно полноценно провести усиление. Закончив работы, нужно будет просто поставить дом на место и занести все вещи.

А как быть с видами самого фундамента, ведь чаще всего это столбчатый и ленточный? Будет ли их укрепление происходить как-то специфически? Многие знают, что столбчатый представляет собой систему свай (столбов), которые устанавливаются в местах максимальной нагрузки. Чтобы правильно распределить нагрузку на эти опоры, применяются различные приспособления типа ростверков и обвязочных балок. Конструкция ленточного тоже интуитивно понятна из названия. Это железобетонная конструкция в виде замкнутого контура. Нередко столбчатый комбинируют с ленточным.

Укрепленный ленточный фундамент

Если вы хотите развернуть усиление любой из этих конструкций, то оба способа, описанные выше, подойдут для этого. Кроме того, можно усовершенствовать, просверлив отверстия в столбах и снабдив их армированными прутами. Как укрепить , можно даже выбрать из нескольких вариантов: с помощью замены частей на новые (блочный), либо возведением опалубки и заливкой слоя бетона (монолитный).

Нередко владельцы частных домов сталкиваются с проблемой разрушения фундамента. Чаще всего это касается старых бревенчатых или брусовых построек. Но иногда укрепление требуется и фундаменту нового дома, если при сооружении не были соблюдены технологии и учтены природные факторы, например, насколько глубоко промерзает грунт на территории. В некоторых случаях основание разрушается, если вблизи дома строятся какие-либо объекты. И, наконец, фундамент требует укрепления, если к уже готовому зданию планируется пристроить дополнительные помещения или надстроить этажи. Если этим пренебречь, то увеличение массы здания может привести к просадке, перекосу входных и оконных конструкций, образованию трещин в основании и даже полному разрушению.

Причины частичного разрушения фундамента

Фундамент представляет собой платформу, на которой базируется сооружение. Он распределяет массу здания по всей площади и снижает удельное давление на почву. От его состояния зависят эксплуатационные качества и долговечность строения, поскольку именно на основание приходится вся нагрузка от вышестоящих конструкций.

Глубокие трещины на фундаменте свидетельствуют о начинающемся разрушении

Но в процессе эксплуатации здания фундамент нередко подвергается частичному разрушению. Это может быть вызвано следующими причинами:

расположением дома на наклонной местности, в сейсмонеустойчивом районе или рядом с железной дорогой;
некорректно составленным проектом;
ошибками на этапе расчёта планируемой нагрузки;
несоблюдением строительных технологий при сооружении платформы;
использованием низкокачественных строительных материалов;
неправильным обустройством гидроизоляции;
снижением качественных характеристик основания;
природными явлениями - подтоплением, перенасыщением грунта влагой, промерзанием почвы;
хозяйственной деятельностью человека - неправильной эксплуатацией дома, к примеру, отсутствием сезонного отопления, строительством или прокладкой коммуникаций в непосредственной близости от фундамента, ремонтом или достройкой дома.

Поскольку на начальном этапе строительства не всегда возможно точно спрогнозировать, какой нагрузке и природным факторам будет подвергаться основание, впоследствии придётся прибегнуть к его укреплению. Усиление фундамента обеспечивает надёжность и безопасность эксплуатации частного дома, поскольку именно загородные домовладения наиболее подвержены воздействию природных факторов. Если проигнорировать проблему, возможно, придётся полностью менять фундамент, а это стоит больших денег.

Перед началом работ по укреплению основания необходимо провести тщательный анализ причин, вызвавших его частичное разрушение. Как правило, для этого приглашают профессионалов со специальным оборудованием. Они оценивают факторы, вызывающие деформацию фундамента, и дают рекомендации по их устранению или сведению к минимуму.

Подготовка к укреплению фундамента

Перед укреплением фундамента проводят его наружный и внутренний осмотр. При внешнем осмотре определяются следующие параметры:

габариты строения;
состояние опорных конструкций;
наличие трещин и скосов.

При подземном исследовании определяются показатели:

устройство и габариты платформы;
прочностные свойства используемого материала;
глубина его закладки.

Прежде чем начать работы по укреплению фундамента, необходимо убедиться в окончании его усадки. Обычно она продолжается не менее месяца. Чтобы понять, что усадка окончилась, поперёк выявленных трещин устанавливаются гипсовые маячки. Их состояние позволит определить, когда можно начинать укрепление основания.

На завершающей стадии подготовки к укреплению осуществляется разгрузка платформы. Она может быть полной или частичной. Важным фактором является недопущение искривлений, которые отрицательно скажутся во время восстановления фундамента.

Для последующего усиления фундамента здание поднимается домкратами

Частичная разгрузка платформы дома производится с применением деревянных или металлических опор и подкосов.

В подвале установите опорные подушки, отступив от стены 2 м.
Положите сверху опорный брус.
Закрепите стойки.
Затем балкой соедините их с перекрытием, а после - с опорным брусом, используя клинья.

Для капитальной разгрузки платформы монтируются стальные балки-обвязки.

Под рядом кладки, в котором кирпичи уложены короткими гранями к стене, с двух сторон пробейте штробы, соблюдая между ними расстояние 2 м.
Поместите в них балки-обвязки и закрепите 25-миллиметровыми болтами.
При помощи накладок сварите места стыковки балок, а в промежутки от стены до балки залейте песчано-цементный раствор.
В нижней части стен пробейте отверстия, соблюдая расстояние между ними не более 3 м, вставьте в отверстия балки.
Установите поперечные балки на опорные подушки по обеим сторонам стены.

Методы усиления оснований

В современном строительстве применяются разные методики укрепления фундамента, обусловленные стремительным развитием рынка строительных материалов:

уширением подошвы;
сваями;
железобетонной подушкой;
заменой цоколя;
усиливающим поясом;
железобетонной рубашкой;
цементацией;
отливами;
подведением новых оснований;
обоймами;
торкретбетоном.

Для укрепления фундамента применяются различные методы

Каждый из перечисленных способов имеет как достоинства, так и недостатки. Рассмотрим наиболее популярные технологии.

Уширение подошвы

На практике владельцы домов чаще всего прибегают к классическому, проверенному методу укрепления фундамента - способу уширения подошвы. Подошва - это железобетонная подушка, на которую опирается фундамент. Такой метод является наиболее простым, надёжным и относительно недорогим. С работой могут справиться несколько человек, имеющих определённые навыки.

Вокруг дома закладывается дополнительное основание, играющее роль вспомогательной подпорки.
Подошва по всему периметру конструкции фиксируется на нескольких заранее размеченных базовых точках, количество которых зависит от размеров здания и степени разрушения основного фундамента. Обычно расстояние между точками составляет 2,5–3 м.
По бокам и под фундаментом производится выемка грунта.
Под фундамент закладывается арматурная стяжка и равномерно заполняется раствором.
При помощи бетонного вибратора удаляются пузырьки воздуха.
Боковые стенки подошвы поднимаются на цоколь на 15 см.

Метод усиления фундамента уширением подошвы является наиболее простым, надёжным и относительно недорогим

Усиление фундамента сваями

Существует множество разновидностей свай, с помощью которых можно укрепить фундамент.

Буроинъекционные сваи

Придать конструкции дополнительную прочность можно при помощи буроинъекционных свай. В последнее время эта техника пользуется значительной популярностью. Но из-за применения инновационных технологий, недешёвых материалов, буровой техники и привлечения специалистов такой способ считается довольно дорогим.

Суть технологии состоит в следующем:

После высыхания раствора образуется новый фундамент из свайных конструкций, по прочности и надёжности напоминающий монолит, на котором базируется строение.

Придать конструкции дополнительную прочность можно при помощи буроинъекционных свай

Микросваи

В некоторых случаях используются микросваи. Их диаметр составляет 150–300 мм. В процессе бурения можно заполнить скважины раствором. Этот метод предполагает использование буровых штанг. Оставаясь внутри сваи, они обеспечивают более надёжное укрепление фундамента.

С помощью микросвай можно усилить не только фундамент, но и грунт

Видео: усиление фундамента микросваями

Вдавливаемые сваи

Для передачи нагрузки на твёрдые глубокозалегающие грунты применяются вдавливаемые сваи. Их устанавливают с использованием специального оборудования. Балки, монтируемые в основание, обеспечивают хорошую состыковку фундамента и свай.

Видео: усиление фундамента вдавливаемыми сваями

Метод усиления фундамента выносными сваями используется при повышенном уровне грунтовых вод. Фундамент выносят на сваи. Связующим звеном между сваями и основанием является железобетонная балка, пропущенная через фундамент.

Фундамент выносят на сваи

Металлические трубчатые сваи

Установка металлических трубчатых свай производится с обеих сторон платформы. Для этого используется метод сварки с применением специальной техники. Для установки свай монтируется железобетонный каркас и связывается с балками, опирающимися на домкраты.

Металлические сваи связываются железобетонной балкой

Заливка железобетонной подушки

Преимуществами укрепления платформы методом заливки железобетонной подушки являются:

снижение давления на почву за счёт большой площади основания;
дополнительное утепление грунта. Это предотвращает морозное пучение, которое считается наиболее частой причиной разрушения фундамента.

К недостаткам технологии относится невозможность заливать фундамент целиком, а только участками не более 2 м, и необходимость соблюдать время высыхания каждого участка перед заливкой следующего. Поэтому такой способ используется для укрепления одного из углов основания или в том случае, если время и затраты на заливку фундамента вкруговую не принципиальны.

Железобетонная подушка снижает нагрузку на грунт и позволяет утеплить его

Заливка подушки под фундаментом происходит в несколько этапов:

Ремонтируемый участок обкапывается снаружи и изнутри строения. При этом снимается отмостка и пол, откапывается земля вокруг основания в виде двух траншей длиной от 3,0 м до 3,5 м и глубиной ¾ глубины фундамента.
Оценивается состояние фундамента на наличие трещин и разрушенных участков.
Если основание в порядке, копается яма под подушку длиной до 2 м и глубиной 0,4–0,5 м относительно фундамента. Дно ямы должно быть ровным.
В яму укладывается геотекстиль, насыпается песок слоем 3–5 см и 10-сантиметровый слой щебня фракции 30–40 мм.
Для выравнивания поверхности поверх щебня насыпается чистый песок, а затем кладётся 5-сантиметровый слой пенопласта.
Сверху укладывается армирующая конструкция и устанавливается опалубка.
Основание заливается бетоном и уплотняется при помощи вибратора.
Опалубка снимается через 2 суток.
Приступать к ремонту следующего участка можно не ранее, чем через 25–28 суток.

Важно, чтобы бетон содержал как можно меньше воды. Оптимальная пропорция воды к бетону - 1:4. Но слишком густой бетон тяжело заливать в траншею, поэтому его можно разбавить пластификатором, продающимся в строительных магазинах.

Высота готовой железобетонной подушки должна составлять не менее 10 см ремонтируемого участка фундамента. Это позволит усилить основание и снизить давление на грунт.

В зимнее время ремонтировать фундамент способом заливки бетонной подушки не рекомендуется. Если остались вырытые траншеи, защитите их от морозного пучения: засыпьте землёй и накройте пенопластом.

Видео: усиление фундамента заливкой бетонной подушки

Замена цоколя

Если осыпание или разрушение платформы произошло в районе цоколя, эту часть необходимо заменить. Легче всего произвести замену под постройкой из дерева, поскольку она весит меньше, чем каменная или кирпичная.

Легче всего заменить цоколь под деревянной постройкой

Под сооружением из камня или кирпича цоколь меняют частями не длиннее 1 м с промежутками между участками не менее 3 м. Для проведения работ понадобится:

арматура;
цемент;
песок;
щебень;
пластификатор;
бетономешалка;
цепная пила по бетону для вырезания необходимых участков цоколя;
перфоратор;
сварочный аппарат для крепления армирующих элементов.

Как произвести замену цоколя своими руками

Видео: замена цоколя с подъёмом дома

Заливка усиливающего пояса

Если платформа покрылась трещинами, но их количество со временем не растёт, то ремонт производят путём заливки укрепляющего пояса. Это позволяет предотвратить дальнейшее разрушение основания и защитить его от деформации при низких температурах, но его прочность при этом увеличивается незначительно. Укрепляющий пояс допускается заливать как по всему периметру, так и вдоль одной стены.

В первую очередь производится откопка основания снаружи здания. Внешняя часть фундамента должна быть полностью освобождена от земли, но не следует копать глубже песчаной или щебёнчатой подушки. Оптимальная ширина канавы - 0,8–1,0 м.
Наружная часть фудамента должна быть полностью освобождена от земли
Затем необходимо уплотнить почву вблизи от фундамента методом ручной трамбовки и насыпать слой щебня фракции 30–50 мм толщиной 10–15 см. Щебень также уплотняется. Поверх него насыпается тонкий слой песка чтобы скрыть острые края.
Поверх песка следует уложить плотный пенопласт толщиной 5 см и накрыть его брезентом для защиты материала от искр в процессе сварки.
Далее в фундаменте необходимо просверлить отверстия диаметром 18–25 мм на расстоянии 60–90 см и вбить в них отрезки арматуры, которые будут служить анкерными креплениями. Обрезки должны выступать из стены на 15–30 см.
К ним приварить внешнюю и внутреннюю сетки, сделанные из арматуры толщиной 10–14 мм, которые должны отступать от основания на 5–7 см. Сетки связываются между собой при помощи кусков арматуры.
Армирующие сетки соединяются арматурой
В нижней части пояса устраивается дополнительная армирующая сетка для подушки толщиной 25–35 см, а по размеру равной ширине канавы. Подушка снижает нагрузку на грунт без необходимости подкапывать фундамент.
После создания армирующей сетки следует убрать брезент с пенопласта и установить опалубку. Заливка бетона производится в два этапа. После заливки подушки следует выждать 2 дня, а затем приступить к заливке пояса.
Заливка бетона проводится в два этапа
Через 2 дня можно снимать опалубку, а ещё через 3–5 дней засыпать канаву землёй.

Заливка железобетонной рубашки

Распространённым способом усиления фундамента является заливка железобетонной рубашки.

Фундамент под заливку бетонной рубашки выкапывается с учетом длины закладок не более 3 м

Этот способ является довольно простым. Человек, обладающий малейшими навыками в строительстве, может выполнить заливку рубашки из железобетона в одиночку. Для этого потребуются следующие материалы:

бетон марки М400;
арматура для обвязки каркаса толщиной 16–18 мм.

Порядок выполнения работ

Метод цементации

Способ цементации также называется инъектированием. Это объясняется введением в трещины платформы полых трубок. Как правило, применяется для придания прочности бутовому фундаменту, имеющему множество пустот. В них заливают строительный раствор, а небольшие трещинки замазывают. Такой способ считается довольно доступным, но он применяется только для оснований с сохранившейся несущей способностью.

Цементирующий состав вводится с помощью специальных инъекторов

Усиление основания с помощью отливов

Иногда фундамент усиливают отливами. Эта технология применяется для укрепления платформ из кирпича или бутового камня. Отливы из железобетона применяются вместо арматурного каркаса.

Порядок работ следующий:

Железобетонные отливы устанавливаются с обеих сторон и отжимаются, при этом нижняя часть должна прикасаться к стене, а верхняя - нет.
Конструкция фиксируется с помощью домкратов и стяжки.
Затем выкапываются траншеи с 2-метровым захватом.
Канавы между стеной и полученной конструкцией заполняются строительным раствором.

Железобетонные отливы используются вместо арматурного каркаса

Данная технология предусматривает увеличение прочности платформы двухсторонними обоймами из железобетона или трубками, по которым нагнетается раствор. Он заполняет все пустоты кладки, за счёт этого основание укрепляется по всей толщине.

На начальном этапе нужно выкопать часть фундамента, подлежащего ремонту. Её длина должна составлять примерно 3 м, ширина - 1 м, глубина - 0,5 м.
Затем с обеих сторон в шахматной последовательности просверлить сквозные отверстия и вставить в них 20-миллиметровые прутья арматуры.
После этого к арматуре необходимо прикрепить каркас с ячейками размером 150х150 мм.
На завершающем этапе производится установка опалубки и заливка образовавшегося пространства бетоном.

Способ усиления обоймами позволяет укрепить фундамент по всей толщине

Способ усиления торкретбетоном

Эта техника подходит для усиления не слишком разрушенной платформы или при планировании надстройки дополнительных этажей. Усиление торкретбетоном позволит снизить давление на платформу.

При таком способе задействуется бетонная пушка, поэтому работу лучше доверить специалистам. Укрепление фундамента производится в несколько этапов.

Видео: усиление фундамента торкретированием

Усиление ленточного фундамента производится по особой технологии и включает в себя следующие этапы:

Видео: усиление ленточного фундамента

Наиболее частой причиной повреждения платформы является пучение грунта вследствие сильных ливней, половодья и замерзания воды. При этом здание как бы выталкивается из земли и перекашивается. Если дом расположен в местности с близко пролегающими грунтовыми водами и неустойчивым климатом, при строительстве необходимо продумать дренажную систему и устроить гидроизоляцию фундамента. Решение о том, каким способом лучше укрепить основание, принимается после исследования земельного участка и анализа разрушений.

Причины, приводящие к необходимости усиления фундаментов

Фундаменты зданий, другие подземные конструкции со временем получают физический износ — результат воздействия на них природных и техногенных факторов. Минеральные материалы, из которых изготовлены фундаменты, выветриваются, обводняются и подвергаются выщелачиванию; деревянные элементы (лежни, ростверки, сваи) разлагаются, происходит коррозия металла арматуры, балок, стальных и чугунных свай.

В кладке фундаментов возникают трещины — результат неравномерной деформации грунтов. Недопустимый износ фундаментов может иметь опасное развитие с аварийными последствиями.

Основания сооружений (т. е. грунты) могут получить деформации (осадки, просадки, провалы) в ходе эксплуатации. Это приводит к износу сооружений, развитию трещин в стенах, кренов и прогибов, иногда к общей потере устойчивости. Факторы износа фундаментов и развития деформаций оснований бывают техногенными и природными.

К техногенным факторам износа относятся: неравномерная осадка оснований — процесс длительного уплотнения грунтов в результате воздействия нагрузки от массы зданий и сооружений. Как показывают наблюдения, осадки зданий развиваются десятками лет. К примеру, гостиница «Россия» в Санкт-Петербурге, законченная строительством в 1961 г., к 1963 г. имела среднюю осадку около 50 см, в последующем развитие осадки продолжалось со скоростью до 0,5 см/год, несущие продольные стены здания получили прогиб, в них развились опасные трещины.

Рис. 1. Осадка здания гостиницы «Россия» в Ленинграде (период наблюдений 1963-1983 гг.). а — план, эпюра осадки наружных стен 10-этажного здания и 2-этажных пристроек; б — поперечный разрез здания и его основания; в — эпюры осадок балок пристройки; I — ленточная глина; 2 — слоистый суглинок; 3 — торф; 4 — осадочные швы; 5 — места наибольших повреждений конструкций; б — точки установки деформационных марок

Подработка территории, т. е. строительство подземных сооружений закрытым способом (метрополитены, тоннельные канализационные коллекторы) так же могут привести к неравномерным осадкам фундаментов.

Например, дворы, улицы, здания и сооружения над перегонными тоннелями метро оседают на 4…6 см в год, над станциями — на 6… 10 см, под наклонными эскалаторными тоннелями — на 30…40 см и более.

Искусственное понижение уровня грунтовых вод, которое происходит при устройстве дренажей, ливневой и общесплавной канализации. При этом увеличивается толщина зоны аэрации, осушаются и загнивают деревянные элементы (лежни, ростверки, сваи), фундаменты получают большую и неравномерную осадку.

Повышение уровня грунтовых вод, приводящее к «обводнению» оснований; при этом лессовые грунты получают просадку, доуплотняются рыхлые пески, может развиваться химическая суффозия некоторых минералов (гипс и др.), образование местных провалов в результате обрушения сводов карстовых полостей в известняках.

Надстройка зданий, которая увеличивает нагрузки на фундаменты, часто превышающие расчетное сопротивление R основания, что приводило к потере устойчивости фундамента или к осадке, возникали повреждения конструкций, повышался общий износ зданий.

Механическая суффозия грунта, т. е. вынос тонких фракций грунтов фильтрационным потоком в результате работы дренажей, канализации, а также при откопке траншей, строительных котлованов подземных сооружений.

Размыв грунта при прорыве водопровода или труб горячего водоснабжения, который вызывает образование каверн, промоин в грунте в местах ввода коммуникаций в здание, развитие опасных деформаций стен.

Воздействие вибрации на основания и конструкции зданий от влияния транспорта, промышленных установок, строительных механизмов. Вибрации приводят к уплотнению песков или разжижению водонасыщенного грунта и потере устойчивости основания.

Рост культурного слоя в городах — неуправляемый процесс накопления насыпных грунтов на территории городов и промышленных зон. В Санкт-Петербурге толщина культурного слоя достигает местами 3…6 м. В первые десятилетия существования города власти поощряли меры по подъему территорий, как средство борьбы с наводнениями. В XX в. территория города была расширена за счет подъема намывом прибрежных районов. Образовались свалки городского мусора, отходов промышленности. В результате кирпичная кладка стен, сводов, обладающая капиллярностью, обводнялась, теряла прочность, в зданиях возникала сырость.

К природным факторам износа относятся:

Рис. 2. Типичные ситуации, приводящие к опасному развитию деформаций оснований зданий и сооружений- а — строительство зданий в несколько очередей; б — фундаменты под новое массивное оборудование; в — строительство новых домов на месте снесенных, г — строительство новых зданий возле существующих; д — то же, но существующее здание на сваях; е — легкие пристройки массивных зданий: ж — образование осадочной воронки вокруг зданий, деформации от-мосток, дорог, коммуникаций, з — планировка подсыпкой участков возле ранее построенных зданий; и — встречный крен близко расположенных зданий; к — дополнительная осадка при надстройке; i — осадка основания металлического резервуара; м — осадка склада сыпучих материалов; 1 — эпюры осадок; 2 — эпюры дополнительных осадок; 3 — граница зоны уплотнения грунтов, 4 — осадочный шов; 5 -места возникновения повреждений конструкций: б — фундаменты; 7 — отмостка: 8- трубопровод; 9 — поверхность осадочной воронки; 10 — грунт подсыпки

Здания и сооружения со временем ветшают, получают моральный и физический износ, заменяются новыми. Известно, что в Нью-Йорке, на острове Манхеттен, были построены, а затем снесены и заменены новыми несколько «поколений» небоскребов. При реконструкции центра Парижа, Лондона, Брюсселя, других старинных городов сносились тысячи древних построек. В то же время многие города или отдельные районы городов объявлены ЮНЭСКО «историческими», к примеру Бремен и Любек в Германии, Гент и Брюгге в Бельгии, Дельфт в Нидерландах, многие города Италии, прежде всего Венеция, города «Золотого кольца» в России (Ростов Великий, Переяславль-Залесский, Углич, Суздаль, Владимир). Сотнями лет сохраняются некоторые исторические и архитектурные памятники, такие как собор Св. Софии в Киеве, Успенский собор на территории Московского Кремля, мечети и минареты в Самарканде и Стамбуле, пирамиды в Египте и тысячи других ценнейших строений. Очевидно, что сохранение старинных построек возможно посредством регулярных ремонтов, подновления отдельных элементов конструкций, включая и фундаменты.

В принципе, фундаменты, т. е. конструкции, расположенные в толще грунтов, защищены от прямых атмосферных и иных воздействий внешней среды. Они могут сохраняться веками даже после полного исчезновения надземной части зданий. Однако в определенных условиях фундаменты получают недопустимый износ, а грунты оснований — опасное развитие деформаций. В этих случаях в стенах зданий появляются трещины, постройки могут получать крен (например, Пизанская башня, Исаакиевский собор в Санкт-Петербурге), прогиб, перекос, что может приводить к обрушению здания в целом или его отдельной части. В этих случаях возникает особая проблема — усиления фундаментов и оснований.

Актуальность этой проблемы стала очевидной в последние десятилетия, когда человечество стало бережно относиться к архитектурному наследию, поскольку города стареют, эксплуатируемые здания подвергаются капитальному ремонту и реконструкции. Важное место в этом направлении строительства занимают геотехнические проблемы — технология усиления и реконструкции оснований и фундаментов.

Конструкции и материалы фундаментов старинных зданий . Фундаменты зданий, построенных в XIX в. и ранее, в наше время часто требуют усиления. Фундаменты таких домов были выполнены из местных каменных материалов на известняковом растворе, часто включали деревянные элементы — бревна-лежни, иногда массивная кладка выполнялась поверх забитых в грунт деревянных свай.

На рис. 3 приведены разрезы фундаментов старинных зданий в Санкт-Петербурге, по данным многочисленных вскрытий и обследований, выполненных сотрудниками СПбГАСУ в разные годы в связи с разработкой проектов реконструкции зданий.

Рис. 3. Поперечные разрезы типичных ленточных (а, б. в, г, д. е. и) и плитных (ж. з) фундаментов стен домов, построенных в XVIII-XIX вв. в центре Санкт-Петербурга (по данным обследований, выполненных специалистами СПбГАСУ): 1 — кирпичная кладка: 2 — кладка из булыжника; 3 — кладка из колотых валунов: 4 — деревянные сваи: 5 — кладка из известнякового камня; б — лежни, ростверк; 7 — пол подвала: 8 — поверхность двора (улицы); 9 — бетон на битом кирпиче

Проектирование усиления фундаментов основано на общих принципах проектирования по предельным состояниям с анализом вариантов.

На практике требуется рассматривать следующие основные случаи необходимости усиления фундаментов:

а) при опасном износе фундаментов, развитии деформаций грунтов. В этом случае требуется выполнить усиление фундаментов зданий и сооружений, закрепление грунтов основания. Такая проблема возникает при разработке проектов реновации памятников архитектуры и опасном развитии повреждения конструкций заселенных домов, грозящих аварией;

б) при увеличении нагрузки на фундаменты и основание в целях осуществления надстройки зданий, замены оборудования на более массивное;

в) при увеличении глубины подвалов и других подземных объемов зданий;

г) при проектировании строительства на соседних участках. В таком случае может потребоваться превентивное закрепление основания в целях уменьшения дополнительной осадки.

Проектирование усиления фундаментов предваряется работами по обследованию технического состояния надземных конструкций, фундаментов зданий, а также инженерно-геологическими изысканиями и опытными работами. В исторических архивах чертежи фундаментов обычно отсутствуют.

Такие проекты в XIX в. и ранее не разрабатывали, выбор типа фундаментов, их формы, материала, глубины заложения и других параметров был прерогативой подрядчика, который опирался как на многолетнюю, часто сугубо местную традицию, вековой опыт, так и на общие указания государственных документов («Устав строительной Российской империи» и др.).

Поэтому исходная информация о фундаментах, средствах гидроизоляции подземных объемов здания, грунтах несущего слоя и обратных засыпок пазух фундаментов может быть получена посредством откопки шурфов с одной или двух сторон до подошвы фундаментов. Иногда приходится откапывать достаточно глубокие шурфы — до 3…4 м.

Вскрыв фундамент, обследователь делает обмеры, на основе которых выполняет чертежи (разрез и вид фундамента), устанавливает вид материала и раствора, отбирает образцы материалов и грунта из-под подошвы, которые исследует в лаборатории.

Наилучшие результаты можно получить, выбуривая из тела фундаментов цилиндрические образцы (керн), которые могут быть испытаны в лаборатории на прочность.

Бурение позволяет выявить наличие деревянных или иных свай, ростверков, установить положение их острия, не прибегая в откопке шурфов большой глубины.

Признаками недопустимых (опасных) деформаций оснований зданий являются характерные трещины в стенах (простенках, межоконных перемычках, кирпичных сводах и арках межэтажных перекрытий и др.), искажение формы коробки здания, которое устанавливается высотной съемкой цоколя или обреза фундамента (по ее результатам можно выявить прогибы, крены, перекосы стен), отклонение стен от вертикали, сдвиги перекрытий, перекосы лестничных маршей и ряд других признаков.

Усиление оснований и фундаментов рационально совмещать с капитальным ремонтом зданий. Иногда эти работы требуется выполнять и в заселенных домах или эксплуатируемых общественных зданиях. Строительная практика знает немало случаев, когда после усиления основания здание или его блок выправляли посредством домкратов или, наоборот, опускали, создавая с помощью бурения пустоты в несущем слое основания, которые приводили к управляемой осадке.

Особо ответственным и сложным является вопрос о возможности и условиях надстройки здания одним или несколькими этажами, поскольку при этом требуется установить:

достаточна ли прочность тела фундамента;
не потеряет ли несущий слой основания устойчивость от дополнительной нагрузки;
допустима ли осадка, которая возникнет в результате надстройки.

На этой основе выносится решение о необходимости усиления основания и фундамента, разрабатывается проект реконструкции фундамента и основания, определяется технология работ.

Расчет усиления фундамента и основания здания и сооружения

Первым шагом разработки проекта усиления основания является сбор нагрузок, передаваемых от наземной части здания по обрезу фундамента. Основой решения этой задачи являются обмерные чертежи, которые выполняются в ходе обследования здания. Оригинальные чертежи здания, если таковые удается отыскать в архивах, имеют вспомогательное значение, поскольку старые здания обычно подвергались перестройкам, включающим надстройку одним или несколькими этажами.

Сбор нагрузок выполняется обычным методом. При этом используются обмерные чертежи надфундаментных конструкций и результаты обмеров фундаментов несущих стен и колонн зданий, вскрытых шурфами.

Использование материалов инженерно-геологических изысканий, имеющихся в архивах или проводимых специально, не всегда приводит к удовлетворительным результатам, поскольку не учитывается фактор уплотнения грунтов основания под многолетним воздействием массы здания.

Более точные данные могут быть получены по результатам испытаний грунтов с использованием двух методов:

1) образцы-монолиты грунтов отбираются в шурфах из-под подошвы фундаментов, испытываются в лаборатории на компрессию и на сдвиг.

2) по данным ручного динамического зондирования грунта.

Первый метод приемлем, если несущий слой основания представлен связными грунтами, второй, — когда под фундаментами залегают пески.

Примером реализации первого метода может служить проект надстройки двумя этажами крупнопанельного пятиэтажного дома, построенного в 1961 г. Для определения величины расчетного сопротивления основания были использованы данные изысканий 1961 г. и результаты испытаний образцов грунтов, отобранных под подошвой фундаментов несущей стены, выполненные в 1998 г.

Из результатов сравнения следовало, что грунт получил существенное уплотнение и упрочнение, консистенция изменилась от текучей на тугопластичную, угол внутреннего трения увеличился с 6 до 24 градусов и т. д. В результате было установлено, что расчетное сопротивление основания до строительства R ol составляло 270 кН/м 2 , после 28 лет эксплуатации здания R m =383 кН/м 2 , существующее давление по подошве фундаментов составляет 150 кН/м 2 , а после надстройки двумя этажами оно возрастет до 200 кН/м 2 . Следовательно, основание здания имеет значительный запас и надстройка двумя этажами без усиления фундаментов возможна. Установлено также, что основание имело двукратный запас уже на стадии строительства здания, а дополнительная осадка от надстройки не превысит 3 см.

Второй способ, основанный на результатах ручного динамического зондирования грунта, требует применения стандартного конического зонда, который закрепляется на жесткой штанге и погружается в грунт ударами груза определенной массы.

Показателем сопротивления грунта служит число ударов, обеспечивающих погружение зонда в грунт на 10 см (на «залог»). По величине «залога» определяется «условное динамическое сопротивление грунта», а по несущей способности — показатели механических свойств (ф, с, Е). Полученные данные используются для определения фактического расчетного сопротивления основания и дополнительной осадки (от надстройки).

Необходимость усиления фундаментов часто диктуется фактическим техническим состоянием фундаментов, признаками которого являются:

наличие разложенной древесины лежней, ростверков или свай;
низкое качество строительного камня (известняк, кирпич);
низкое качество или отсутствие кладочного раствора;
наличие трещин в кладке фундаментов, которые прослеживаются обычно в кладке стен;
смещения и вывалы кладки над проемами, выполненными для прокладки коммуникаций;
провалы и каверны в несущем слое основания — результат размыва грунта, микробного разложения древесины бревен и т. п.;
наличие слоев и линз торфа под подошвой фундаментов — результат неполной выторфовки.

Обычно перечисленные дефекты выявляются при обследовании стен, перекрытий, лестничных клеток здания, которые имеют очевидные дефекты — трещины, сдвиги массивов кладки, перекрытий, лестничных маршей.

Защита фундаментов от выветривания

Это мероприятие выполняется при физическом и химическом выветривании материала фундаментов, когда процессами выветривания кладка затронута неглубоко и нет сквозных трещин в фундаментах. Обычно это бывает, если фундаменты выполнены из бутовой или кирпичной кладки, обладающей невысокой прочностью и водостойкостью. Химическое выветривание может происходить при недостаточной стойкости цемента или заполнителя против агрессивных свойств среды.

При восстановлении поверхности фундаментов применяют оштукатуривание цементным раствором (торкретирование) по подготовленной (зачищенной) боковой поверхности фундаментов или оштукатуривание по металлической сетке, укрепленной на боковой их поверхности. Если процессы выветривания захватили фундамент на всю толщу, необходимо либо зацементировать кладку, укрепив тем самым существующий фундамент, либо выполнить обойму, восстановив несущие функции фундамента.

Цементация фундамента выполняется путем бурения с поверхности и из первого или подвального этажа в кладке фундамента скважин и нагнетания в них цементного раствора. Скважины бурят перфораторами или электродрелью диаметром 20-30 мм на расстоянии 50 см одна от другой, на глубину примерно 2/3 толщины фундамента. В скважины вставляют трубки диаметром 20-25 мм, через которые нагнетают цементный раствор. Трубки в устьях скважин заделывают густым раствором на глубину 10 см. Давление нагнетания 0,2-0,6 МПа. После пробных нагнетаний следует откопать опытные участки, проверить результаты и уточнить технологию работ, состав работ и пр.

В тех случаях, когда из-за выветривания и разрушения кладки фундаментов образовались трещины в надфундаментной части здания или сооружения, простое заполнение открытых трещин цементным раствором может быть недостаточным. Тогда рекомендуется повысить прочность здания или сооружения другими конструктивными мероприятиями.

Повышение прочности и уширение фундамента

Традиционные способы усиления фундаментов заключались, преимущественно, в увеличении ширины подошвы фундаментов, т. е. обеспечивают уменьшение удельного давления на грунт.

Кроме того, выполнялось углубление подошвы фундамента, чтобы обеспечить опирание на подстилающий плотный грунт, замену сгнивших деревянных элементов минеральным материалом. Это становилось возможным при углублении подвалов. Фундамент уширяли «прикладом» строительного камня на растворе с двух или с одной стороны; новая кладка придавала уширенному фундаменту призматическую или трапецеидальную форму.

Удачный пример таких работ — реконструкция финской церкви Св. Марии в Санкт-Петербурге в 1999-2001 гг. Главная проблема состояла в том, что под фундаментами несущих стен и внутренних колонн (столбов) был уложен сплошной ряд деревянных лежней, сгнивших на полсечения, поэтому в стенах и кирпичных сводах здания развились трещины. При больших затратах на реконструкцию здания было решено выполнить полное изъятие древесины с заменой на железобетонные подушки (рис. 5).


Рис. 4. Примеры традиционных способов усиления фундаментов: а — «прикладом» из природного камня; б — банкетом из бетона; в — железобетонной обоймой: 1 — бутовая кладка; 2 — кирпичная стена: 3 — «приклад» из камня: 4 — уширение стены (кирпич): 5 — металлические штыри-анкеры; 6 — бетон: 7 — стальная арматура
Рис. 5. Реконструкция фундаментов и надземного объема финской церкви Св. Марии в Санкт-Петербурге. Поперечный разрез фундаментов, подвала и надземного объема (технологическая схема)

Реконструкция фундаментов наружных стен выполнялась захватками из двусторонних шурфов. Водопонижение осуществлялось из скважин-колодцев, которые были устроены в подвале здания. Уширение отдельных фундаментов (столбов) под внутренние колонны выполнить было сложнее, поскольку глубина заложения этих фундаментов была недостаточной, и требовалось не только уширить, но и углубить подошву фундаментов. В этих случаях фундаменты временно «вывешивались» с помощью металлических балок, под концы которых подкладывали брусья, между ними забивали клинья. Они обеспечивали обжатие системы «колонна — свод». После передачи нагрузки от колонны на временные опоры фундаменты подкапывали, углубляли до нужной величины (обычно до 1 м), образовавшуюся полость закладывали литой бетонной смесью. Наблюдения показали, что осадка стен была не более 2…4 см, колонн 1…3 см. Это привело к образованию незначительных трещин, которые были ликвидированы напорной инъекцией цементных растворов.

Усиление фундаментов домов, попавших в зону подработки при строительстве метрополитена, обычно осуществляется подведением под поврежденное здание сплошных фундаментных плит. Эти плиты выполняются из железобетона, имеют размеры секций подвалов здания. Плиты заделывают в штробы, которые вырубают в стенах подвалов, на уровне существующих полов. Такие плиты работают совместно с существующими фундаментами, повышают общую устойчивость основания за счет уменьшения удельного давления на грунт и повышения общей жесткости зданий.

Рассмотренные традиционные технологии было нетрудно выполнить в сухих грунтах, но весьма проблематично в грунтах водонасыщенных, ниже уровня грунтовых вод. В этих случаях «приклад» к существующему фундаменту обычно вели выше уровня его подошвы и выше уровня грунтовых вод. Такое усиление было недостаточно эффективным (см. рис. 4, а).

Работы по усилению фундаментов традиционными способами были трудоемкими, отнимали много времени и средств, имели ряд недостатков. Так, «приклад» и новые плиты опирались на необжатый грунт, который включался в работу только после развития некоторой осадки, что могло вызывать дальнейшее развитие деформаций здания. По указанным причинам часто старались избежать дорогостоящего и трудоемкого процесса усиления фундаментов, предпочитая разбирать здание и строить на его месте новое.

При реконструкции производства или здания, когда существенно возрастают нагрузки на фундамент, а также когда в результате неравномерных осадок появляются трещины в здании и фундаменте, рекомендуется усилить фундамент, выполнением обойм из бетона или железобетона. В старом фундаменте, а иногда и в цокольной части стен устраивают штрабы, бурят шпуры, в которые устанавливают закладные детали (балки, арматуру), обеспечивающие совместную работу старых фундаментов и обойм. Кроме того, в обоймах устанавливают арматуру, рассчитанную на обеспечение прочности стен в продольном направлении. Этим способом достигается также развитие опорной площади фундаментов, т.е. снижается давление на основание, а следовательно, уменьшаются осадки здания.

Для обеспечения совместной работы обоймы и фундамента из рваного бутового камня на слабом цементном растворе обойму выполняют в траншеях. В отверстия, просверленные перфораторами или пробитые в старом фундаменте, вставляют стяжки. Сцепление бетона с бутовой кладкой обусловливается неровной боковой поверхностью кладки, очищенной от грунта, промытой и продутой сжатым воздухом.

На рис. 7 показано усиление бетонного или из гладкой каменной или кирпичной кладки фундамента с одновременным увеличением опорной площадки, также с выполнением обоймы. Размер шпонок по высоте принимается исходя из обеспечения передачи поперечных усилий от обоймы существующему фундаменту. Желательно выполнять обойму с применением расширяющегося цемента. При необходимости в обойму вставляется продольная арматура, например при наличии трещин в фундаменте, лишающих фундамент необходимой жесткости.

Если требуется расширить фундамент с обжатием основания под полосами расширения или выправить фундамент и стену, то рекомендуется следующая технология (рис. 8): в траншеях устраивают из сборных блоков или из монолитного бетона банкетки на утрамбованной щебеночной подготовке; пробивают отверстия сквозь фундамент и штрабы вдоль фундамента; устанавливают в отверстия металлические балки; вдоль фундамента бетонируют железобетонные балки или устанавливают металлические; домкратами обжимают основание под банкетками и, если требуется, выравнивают фундамент и стену; между домкратами устраивают бетонное заполнение или подкладки; вынимают домкраты и омоноличивают конструкцию.


Рис. 6. Увеличение площади подошвы бутового фундамента: 1 - бетонная обойма; 2 - металлическая стяжка; 3 - стена; 4 - существующий ослабленный фундамент; 5 - щебень, втрамбованный в грунт	Рис. 7. Увеличение площади подошвы кирпичного или бетонного фундамента: 1 - железобетонная обойма; 2 - шпонки; 3 - продольная арматура

В аналогичной ситуации удобно применять домкраты Фрейсине, представляющие собой плоские плиты из двух сваренных по контуру стальных листов толщиной 1-2 мм. По периметру такой полой плиты выполняют полый валик диаметром до 80 мм. В домкраты нагнетают твердеющую жидкую смесь, например цементный раствор или эпоксидную смолу, которые после обжатия грунта основания сохраняют напряженное состояние за счет затвердевания (рис. 9).

Рис. 8. Расширение и выправление деформаций фундамента: 1 - существующий фундамент; 2 - бетонная банкетка; 3 - продольная железобетонная балка; 4 - поперечная металлическая балка; 5 - домкрат; 6 - щебень, втрамбованный в грунт; 7 - бетонное заполнение

Рис. 9. Расширение фундамента с применением плоских домкратов: 1 - плоский домкрат Фрейсине; 2 - железобетонная конструкция уширения; 3 - существующий фундамент; 4 - нагнетательная трубка

Конструкция таких домкратов очень проста и их можно изготовлять в мастерской по мере надобности. Форма домкратов в плане может быть квадратной, прямоугольной, круглой. Контроль за обжатием можно вести по манометру.

Необходимая площадь опорной поверхности деревянных клеток, банкеток, временных подкладок под домкратами определяется исходя из повышенных нагрузок на грунт во время вывешивания надземных конструкций. Эти временные нагрузки на насыпной уплотненный грунт принимаются до 500 кН/м 2 , на глинистый ненарушенный тугопластичный грунт - до 1000 кН/м 2 , на песчаный грунт - до 2000 кН/м 2 .

Пример увеличения опорной площади отдельно стоящего железобетонного фундамента показан на рис. 10.

Подведение свай

Современные способы усиления фундаментов и оснований базируются на двух принципах: «пересадке» здания на сваи и закреплении грунтов оснований инъекцией в грунт строительных растворов. Кроме того, эти работы обычно включают меры по усилению кладки фундаментов.

При наличии в геологическом разрезе основания прочного слоя, пригодного для опирания на него свай, в проектах усиления фундаментов следует рассматривать вариант подведения свай под существующие фундаменты (рис. 11 и 12).

Рис. 11. Подведение под фундамент буронабивных свай: 1 - свая; 2 - ростверк; 3 - домкрат, удаляемый перед обетонированием; 4 - надставки; 5 - балка; 6 - обетонирование; 7 - существующий фундамент; 8 - штрабы

Рис. 12. Сопряжение фундаментов существующего здания и пристройки: 1 - буронабивная свая; 2 - ростверк для пристройки; 3 - сетка, объединяющая ростверки; 4 - вырубаемый слой бетона; 5 - обнажаемая арматура существующего ростверка; 6 - существующий ростверк; 7 - забивная свая; 8 - поддерживающий консольный выступ

Сваи, применяемые при усилении фундаментов, существенно отличаются от свай, применяемых в обычных условиях. При усилении фундаментов используют буровые сваи, буроинъекционные, сваи вдавливания. Отличительной особенностью свайных технологий является необходимость применения малогабаритной техники, приспособленной для работы в низких помещениях (в подвалах, первых
этажах зданий).

Рис. 13. Варианты конструктивных решений «пересадки» усиливаемых фундаментов на вертикальные сваи: а — с поперечными распределительными балками: б — с продольными: в — сечение по 1- I; 1 — усиливаемый фундамент; 2 — стена; 3 — сваи: 4 — балка поперечная; 5 — балка продольная, заделанная в штробе

Подведение свай вблизи стены чрезвычайно затрудняет работу. Для выполнения буронабивных свай необходимо, чтобы минимальное расстояние от свай до стены составляло не менее 2,5 м.

При этом поперечные балки получаются громоздкими, что осложняет их монтаж и вызывает большие расходы металла. Кроме того, бурение крупных скважин сопровождается сотрясением, а часто и увлажнением грунта, что может повлечь дополнительные осадки здания под нагрузкой.

Вертикальные (буровые, вдавливаемые) сваи располагают вдоль края усиливаемого фундамента в ряд, их объединяют монолитной железобетонной балкой, которую заделывают в штробы, выполненные в теле фундамента, или закрепляют анкерными устройствами. При двусторонней постановке вертикальных свай их объединяют попарно балками, которые пропускают через отверстия в старых фундаментах.

Внутри здания работы еще более осложняются из-за стесненности пространства и недопустимости нарушения технологических процессов предприятия, поэтому приходится иногда применять такие конструкции усиления, в которых стена подвешивается на консольные балки, и часть буронабивных свай работает на увеличенную нагрузку по сравнению с нагрузкой на существующие фундаменты.

Рис. 14. Усиление фундамента буронабивными сваями, расположенными снаружи здания: 1 - буронабивные сваи; 2 - анкеры; 3 - балка; 4 - фундамент здания; 5 - замоноличиваемая заделка балки

Зачастую забивка свай и бурение недопустимы по грунтовым условиям, по состоянию здания или по требованиям, исключающим шумы и вибрации. В этом случае применяются вдавливаемые сваи. Расположение свай может быть ближе к стене и даже под существующим фундаментом. Для этого надо сначала укрепить фундамент, а иногда укрепить и стену, затем, отрывая последовательно шурфы под фундаментом (на 1,8-2 м глубже их подошвы), подводить и вдавливать в грунт отрезки металлических труб, свариваемых одна с другой и заполняемых бетоном. Вдавливание производится домкратом. Иногда такие сваи вдавливают на глубину 25 м. Преимуществом этих свай является возможность определить их несущую способность в процессе производства работ.

За рубежом применяют вдавливаемые сваи из сборных железобетонных элементов длиной до 100 см - сваи Мега. Площадь сечения свай 20×20 и 30×30 см. Внутри свай имеется сквозное отверстие. Допустимая нагрузка: 400 кН на сваи 30×30 см и 200 кН на 20×20 см. Расстояние между сваями принимается 1,3-2 м.

Устройство буронабивных и вдавливаемых свай требует соединения этих свай со старым фундаментом, что выполняется либо с помощью металлоконструкций (см. рис. 6 и 8), вставляемых в проемы и штрабы фундамента, либо с помощью железобетонных обойм (см. рис. 7).

Длина свай усиления назначается в соответствии с геологическим разрезом основания так, чтобы пята свай достигала плотного грунта. Обычно длина свай изменяется от 3 до 20 м. Диаметр свай назначают в зависимости от применяемого оборудования, длины сваи, материала и других факторов; обычно он варьируется в пределах от 80 до 250 мм. Сваи рассчитывают по несущей способности и на продольный изгиб. Число свай и шаг свай в рядах назначают в зависимости от того, какую часть нагрузки от несущих стен и колонн требуется передать на сваи, полагая при этом, что часть нагрузки передается на основание существующими фундаментами.

Допустим, здание требуется надстроить, увеличив нагрузку по обрезу фундаментов несущих стен р на 10 %, несущая способность основания исчерпана, т. е. р = R (R -расчетное сопротивление основания). Следовательно, вся нагрузка от надстройки должна быть воспринята сваями.

Усиление фундаментов и основания при надстройке зданий Надстройка зданий широко практикуется и рассматривается как средство получения полезной площади с наименьшими затратами. К примеру, в дореволюционное время в Санкт-Петербурге при перемене владельца здания часто выполнялась реконструкция, менялась планировка, осуществлялась надстройка здания, изменялся облик фасада. Изучение исторических материалов показало, что надстройки выполнялись несколько раз и, допустим, одноэтажный дом превращался в двух- или трехэтажный.

Очевидно, что решение о возможности надстройки здания во многом определяется техническим состоянием фундаментов: устойчивостью основания и величиной дополнительной осадки. Еще в довоенное время в Ленинграде было принято правило, допускающее увеличение нагрузки на существующие фундаменты без усиления на 25…30 % от существующей нагрузки, что допускало надстройку на один этаж без поверочных расчетов основания.

Методы инъекционного закрепления системы «основание-фундамент»

Буроинъекционные сваи отличаются от буровых тем, что в ствол скважины строительный раствор (обычно мелкозернистый пескобетон) подается под давлением от 1 до 3 МПа. Эта операция называется «опрессовкой» скважин, при этом грунт, окружающий сваю уплотняется, и фактический размер сваи получается большим, чем номинальный диаметр скважины, на 5… 10 %. Бурение скважин осуществляют разными методами: «проходными» шнеками, с обсадными трубами или с промывкой скважин буровым глинистым раствором. Наклонные сваи пробуривают через кладку фундамента и грунт основания до слоя достаточно плотного грунта. Эти сваи можно выполнять с двух сторон, с одной стороны (под разными углами), с уровня улицы, с пола подвала, с перекрытий над подвальным этажом.

Рис. 15. Конструктивные решения пересадки фундаментов на буроинъекцион-ные сваи: а, в — односторонняя постановка сваи; б, г — двусторонняя постановка свай; а, б — устройство свай с пола первого этажа здания; в, г — устройство свай в подвале; I — фундаменты; 2 — стена; 3 — перекрытие; 4 — лежни (бревна); 5 — буроинъекционные сваи

Метод инъекционного закрепления состоит в том, что грунт насыщают строительными растворами, которые заполняют поры, придают грунтам повышенные механические свойства и образуют замкнутые объемы. Растворы, нагнетаемые в грунт, заполняют полости или зоны ослабленного (разрыхленного) грунта, компенсируют объем древесины лежней, свай и ростверков, утраченный при гниении. С течением времени растворы отверждаются, при этом достигается уширение подошвы фундаментов и увеличение глубины заложения подошвы, т. е. обеспечивается повышение несущей способности основания и уменьшение его деформируемости.

Использование струйной технологии Ее суть состоит в том, что высоконапорная струя позволяет перемешивать грунт с цементным раствором и получать новый материал — цементогрунт, обладающий достаточно высокими механическими свойствами.

Рис. 16. Инъекционное закрепление: а — кладки: б — грунта несущего слоя (здание Нового Эрмитажа. Реализованный проект, 2001 г.): 1 — фундамент: 2 — кирпичная стена: 3 — инъекционная скважина; 4 — полусгнившие лежни; 5 — массив закрепленного грунта; б — подвал

Рис. 17. Высоконапорная инъекция «джет граут» — технологическая схема: а — бурение скважины: б — начало струйного нагнетания; в — объем закрепленного грунта (завершение работы)

Рис. 18. Использование технологии «джет граут» для пересадки фундаментов стен на закрепленный грунт и образования подпорной стены подземного гаража; 1 — стена дома: 2 — бутовый фундамент; 3 — массив закрепленного грунта под фундаментом; 4 — массив закрепленного грунта возле фундамента (подпорная стенка подземного объема); 5 — котлован; 6 — подвал существующего дома: 7 — водоупор

В последнее время начинают применяться для укрепления фундаментов буроинъекционные сваи, называемые также корневидными. Для устройства этих свай нет необходимости выполнять большие земляные работы, пробивать вручную проемы и штрабы в старых фундаментах, зачищать боковую поверхность для сцепления нового бетона с материалом старого фундамента, расходовать стальной прокат.

С поверхности земли и с уровня пола первого этажа или подвала бурят вертикально и наклонно через существующий фундамент скважины до опирания на прочный грунт. Диаметр скважины обычно составляет 100-250 мм. Этот вид укрепления фундаментов наиболее индустриален.

Корневидные сваи особенно целесообразно применять для усиления старых фундаментов при реконструкции здания с увеличением нагрузок на фундамент, а также при опасности нарушения естественного основания глубокими выемками или подземными выработками возле здания. Известны примеры закрепления старых фундаментов зданий в тех случаях, когда рядом строится новое здание, под нагрузкой которого возможны деформации основания под старым зданием. В отличие от буронабивных свай, корневидные сваи бурят с помощью станков с малыми габаритами и массой, не нарушающими фундамент и грунт основания.

Рис. 19. Усиление фундаментов корневидными сваями: а - висячими; б - усиление фундамента сваями-стойками; 1 - буроинъекционные (корневидные) сваи; 2 - фундамент; 3 - слабый грунт; 4 - прочный грунт

Технологическая линия по бурению скважин и устройств буроинъекционных свай состоит из буровых станков СБА-500, растворонасосов СО-48 (С-854) или СО-49 (С-855), ситогидроциклонной установки 4СГУ-2, приемных емкостей и раствороводов. В зависимости от грунтовых условий применяется бурение шнеком, шарошечным долотом, колонковой трубой как без крепления скважин обсадными трубами, так и под защитой либо обсадных труб, либо глинистого раствора. Для бурения по кирпичной, каменной кладке или по бетону используются коронки повышенной прочности.

Высокопрочные коронки могут выбурить даже арматуру больших диаметров. После окончания бурения в скважину, заполненную глинистым раствором, опускают арматурный каркас. Обычно это делают секциями длиной 1-3 м в зависимости от высоты помещения, из которого ведется бурение скважин.

Вне помещений длина каркасов может быть больше. Затем в скважину опускают инъекционные трубки, через которые подается цементно-песчаный раствор. Для уточнения несущей способности свай рекомендуется проводить полевые испытания. Принципиальные проектные решения по усилению фундаментов и укреплению оснований в процессе проектирования рекомендуется согласовывать со строительной монтажной организацией, привлекаемой к выполнению работ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аллас Э.Э., Мещеряков А.Н. Укрепление оснований гидротехнических сооружении. - М. - Л.: Энергия, 1966. - 115 с.

2. Брансден Д., Дорнкемп Дж. Неспокойный ландшафт. - М.: Мир, 1981. - 191 с.

3. Ганичев И.А. Устройство искусственных сооружений и фундаментов. - М.: Стройиздат, 1981 - 543 с.

4. Гендель Э.М. Инженерные работы при реставрации памятников архитектуры. - М.: Стройиздат, 1980. - 198 с.

5. Герсеванов И.М., Польшин Д.Е. Теоретические основы механики грунтов и их практическое применение. - М.: Стройиздат, 1948. - 247 с.

6. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты (уч. для вузов). - М.: Стройиздат, 1981. - 319 с.

7. Зурнаджи В.А., Филатова М.П. Усиление оснований и фундаментов при ремонте зданий. - М.: Стройиздат, 1970. - 96 с.

8. Камбефор Г., Пуглис Р. Подъем здания с помощью инъекций раствора. Пер. с франц., 1971. - 23 с.

9. Кнорре М.Е., Моргунов Н.С, Коль с.А. и др. Опытный кессон Волгоярстроя. - М. - Л.; Госстройиздат, 1939.

10. Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. - М.: Стройиздат, 1980. - 133 с.

11. Леггет Р. Города и геология. Пер. с англ. - М.: Мир, 1976. - 558 с.

12. Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1978. - 375 с.

13. Строительные нормы и правила. Основания зданий и сооружений. СНиП 2.02.01-83. - М.: Стройиздат, 1984.

14. Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

15. Швец В.Б. Тарасов Б.Л., Швец Н.С. Надежность оснований и фундаментов. - М.; Стройиздат, 1980. - 157 с.

16. Улицкий В М, Шашкин А Г Геотехническое сопровождение реконструкции городов М Изд-во АСВ, 1999