Укрепление фундамента дома своими руками. Технология ремонта и усиления фундаментов. Замена отдельных свай

Трещины на стенах, разрушение цоколя, оседание углов дома, выпучивание и искривление стен, как по вертикали, так и горизонтали, проседание пола, нарушение целостности отделки – всё это говорит о начавшемся процессе разрушения фундаментной конструкции. И тут встаёт вопрос как укрепить фундамент, чтобы предотвратить эти деформации. На его решение влияют несколько факторов.

Для начавшихся деформаций частного дома, эксплуатируемого несколько лет, в первую очередь необходимо определить процент физического износа по ВСН 53-86. Это покажет категорию технического состояния фундамента, и в случае аварийного статуса целесообразнее будет полностью его заменить.

Возможно, укрепление фундамента частного дома связано с увеличением нагрузки на него, такие, как надстрой еще одного этажа или мансарды, тем не менее, для выбора оптимального способа усиления необходимо оценить сам фундамент, а также условия, в которых он работает:

Инженерно-геологические условия – основополагающий фактор. Потому как некоторые методы могут быть просто бесполезны;
Нагрузки, действующие на фундамент. Иногда даже при больших нагрузках и изгибающих моментах бывает достаточным только укрепление самого основания (грунта);
Размеры существующей фундаментной конструкции. Так, к примеру, при большой высоте с высоким коэффициентом армирования, очень трудно выполнить усиление буроинъекционными сваями.

После оценки вышеперечисленных параметров, можно подобрать наилучший метод для укрепления фундамента своими руками.

Методы усиления

При всём многообразии методов, разнящиеся в зависимости от конструктивного типа фундаментной конструкции и материала, можно объединить и выделить те, которые наиболее подходят к решению вопроса как усилить фундамент частного дома, имеющий ленточную или столбчатую конструкцию.

Однако если планируется увеличение нагрузок или если деформации частного дома вызваны:

Неравномерной осадкой фундаментной конструкции;
Наличием агрессивных подземных вод;
Затоплением участка под домом.

Тогда в первую очередь следует укрепить основание, после которого возможно даже не потребуется усиление самого фундамента. Существует 3 вида закрепления грунтов:

Усиление грунтов

Химический

Самый разнообразный по количеству применяемых методов:

Силикатизация. Суть этого метода составляет жидкое стекло, которое, в зависимости от вида грунтов, либо смешивается с двумя или тремя ингредиентами и далее эта смесь инъецируется в грунт – однорастворная технология, либо неразбавленный раствор силиката натрия вводят в грунт, а следом инъецируют хлористый кальций – двухрастворная технология. Силикатизация применяется для лессовых и мелкозернистых, с высоким содержанием песчаных частиц, грунтов, обладающих водопроницаемостью до 5 м/сут.
Электросиликатизация. Представляет собой сочетание силикатизации и электрического тока, которое используется для мелких песков и супесей, с водопроницаемостью 200 мм/сут, которые обводнены.
Газовая силикатизация. Сочетает в себе силикатизацию и углекислый газ, в качестве отвердителя. Применяется для песчаных с водопроницаемостью 100-200 мм/сут, лессовых грунтов.
Аммонизация. Данный метод основан на применении газообразного аммиака, который нагнетают в грунт под средним давлением. Используется для лессовых грунтов, дабы предотвратить их просадочность.
Смолизация. В этом методе вводят в грунты растворы синтетических смол. Эффективен в отношении грунтов с водопроницаемостью 500-5000 мм/сут.

Инъекторы располагают в разных направлениях. Схема их расположения показана на фото.

Термический

Сущность данного метода заключается в сгорании жидкого или газообразного топлива в, закрытых заслонками, пробуренных скважинах. Обжиг применим к просадочным и глинистым грунтам.

Физико-химический

К нему относят:

Усиление фундамента

Цементация

Данный способ позволяет усилить фундамент в частном доме, выполненный из бутового камня, бутобетона или железняка. Применяется для восстановления прочности кладки в следующих условиях:

Деформационные изменения слабо выражены, но характеризуются начавшимся процессом расслоения кладки или же частично обрушившимися камнями;
Основание обладает достаточной несущей способностью;
Увеличение нагрузки не предусмотрено либо оно незначительно.

Технология: В усиливаемую конструкцию устанавливаются инъекционные трубы в шахматном порядке, с шагом 500 – 1000 мм. Через эти трубки нагнетают цементный раствор под давлением 6-7 атмосфер. Усиление схематично изображено на фото.

Усиление обоймами

Наиболее простой и надежный метод усиления. Обоймы крепко обжимают усиливаемый конструктивный элемент при наборе прочности бетона, таким образом, обеспечивая целостность и монолитность конструкции, к тому же заставляя работать её как единое целое. Причем этот способ применим к фундаментам, выполненным как из камней или монолитного бетона, так и из сборных элементов.

Подразделяется на 2 вида:

Без уширения подошвы фундамента. Таким способом усиливают фундаменты:

с сильной степенью разрушения материала;
без увеличения нагрузок;
с прочным несущим слоем под основанием.

Технология: Участок разделяют на захватки по 2 – 2,5 м с расстоянием между ними не менее 6 м. Разрабатывают траншеи по обе стороны от существующего фундамента. Устанавливают опалубку, армируют пространственными каркасами и бетонируют. После того как бетон наберет 70% прочность, можно укреплять смежный участок.

Важно! Толщину обойм определяют расчетным путем, но не менее 150 мм. А пространственные каркасы, армирующие железобетонные обоймы, должны собираться из замкнутых хомутов диаметром 12 – 14 мм.

С уширением . Этим методом можно усиливать при нижеперечисленных условиях:

фундамент имеет высокую степень разрушения;
требуется повысить нагрузки;
присутствуют устойчивые грунты в основании.

До каких значений необходимо увеличить размеры подошвы, можно получить расчетным путем, используя формулы раздела 5 . Впрочем, новые участки являются малой частью усиливаемой конструкции, поэтому подошва старого элемента всё также будет воспринимать большую часть нагрузок. Это допустимо при небольшом увеличении, так как новая часть фундамента будет препятствовать выдавливанию грунта в стороны. Однако если планируются значительные нагрузки, тогда уширенную часть следует задействовать через предварительное обжатие основания.

Технология: Работу принято вести захватками по 1,5 – 2 м. Выкапывают шурфы вдоль фундамента, грунт в которых утрамбовывают в 2 – 3 слоя щебня. Наносят штробы на старую конструкцию. Устанавливают металлические штыри. Затем монтируют опалубку и проводят бетонирование. После того, как бетон набрал прочность, грунт обратно засыпают слоями, а затем утрамбовывают.

Совет! В наружном слое бетонного или железобетонного фундамента, находящегося в эксплуатации долгое время, начинают происходить модификации, влияющие на достижение монолитности конструкции. Для предотвращения этого рекомендуется снять старый слой бетона, затем очистить и увлажнить поверхность. Далее на неё укладывают бетонную смесь, которую подвергают тщательному уплотнению.

Подведение и углубление

Также относится к способу уширения фундамента, однако происходит это благодаря задействованию различных конструктивных элементов, которые подводятся под фундамент и за счет чего он углубляется. Применяется, когда под домом в его основании залегают слабые грунты и требуется передать нагрузку на более прочный слой грунта, находящийся на незначительной глубине. При этом фундамент характеризуется слабой степенью разрушения.

Технология: Усиление фундамента проводят участками длиной по 1 – 2 м. В пределах захватки выкапывают грунт под фундаментом. Затем подводят плиту или другие железобетонные элементы. Далее обжимают грунт путем применения гидравлических домкратов, а промежуток между старой конструкцией и новым подведенным элементом заполняют бетоном, который уплотняют вибраторами.

Метод, который не предполагает проведения земляных работ. Используется при обвале грунта на участке и средней степенью разрушения фундамента, повлекшей к осадке угла дома и выпучиванию стен. Также целесообразно применение этого метода, если планируется значительно увеличить нагрузку, но в основании слабые грунты.

Суть метода содержится в устройстве корнеобразных выростов, которые переносят нагрузку на более устойчивые слои грунта.

Технология: Размечают места для свай. Посредством буровых установок, способных, вращаясь, пробиться сквозь толщу стен и фундаментов, пробуривают скважины. Далее в них вставляют арматурные каркасы с фиксаторами и инъекционные трубки, через которые нагнетают раствор. После того, как завершили цементирование скважин, инъекторы извлекают и устье скважины опрессовывают сжатым воздухом.

Во многих случаях этот метод является наиболее рациональным, а порой даже экономичнее других методов.

Усиление буронабивными сваями

Это усиление получило наиболее широкое распространение в сложных условиях строительства, однако, при тех же критериях применения, которые действуют для буроинъекционных свай.

Технология: Вначале (1 этап) вдоль ленточной фундаментной конструкции или вокруг столбчатой разрабатывают траншеи с креплениями. Вдоль нижней части стены пробивают штрабу, а в неё на раствор укладывают металлическую балку, обмотанную проволокой. Затем (2 этап) пробуривают скважины, в которые устанавливают арматурные каркасы с последующим бетонированием. После этого (3 этап) сквозь существующий фундамент пробивают отверстия, и в них уже в продольном направлении устанавливают металлические балки. Следом (4 этап) задавливают сваи в грунт с помощью домкратов, и заклинивают балки. Последним этапом является установка опалубки и бетонирование ростверка, а после набора прочности, производится обратная засыпка с послойным трамбованием. Для большей ясности, как усилить фундамент с помощью буронабивных свай, можно обратиться к фото:

Схема этапов усиления фундамента буронабивными сваями.

Совет! Желательно рассматривать несколько способов усиления одновременно. Это позволит выбрать наиболее рациональный метод, удовлетворяющий как инженерно-техническую сторону, так и экономическую.

Совет! Если вам нужны подрядчики, есть очень удобный сервис по их подбору. Просто отправьте в форме ниже подробное описание работ которые нужно выполнить и к вам на почту придут предложения с ценами от строительных бригад и фирм. Вы сможете посмотреть отзывы о каждой из них и фотографии с примерами работ. Это БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает.

Со временем разрушается фундамент практически у каждого строения. Но если при этом сам дом в хорошем техническом состоянии, то проще укрепить фундамент и цоколь, чем строить весь дом с нуля. Но прежде чем выполнять укрепление фундамента старого дома следует выяснить причины повреждения основания, выбрать способ усиливающий основание и повышающий его надёжность.

Прежде чем укреплять фундамент важно разобраться с причиной его разрушения – это может быть подмывание или проседание грунта

Главные причины повреждения фундамента

Усиление основания дома потребуется, если фундамент повреждён, а происходит это по следующим причинам :

ветхость здания;

проектирование выполнено с ошибками;

нарушение технологий закладки фундамента;

добавление дополнительных пристроек отрицательно повлияло на конструкцию;

изменение состояния грунта , повышение уровня грунтовых вод из-за продолжительного выпадения осадков;

проведение застройки окружающей местности, прокладка коммуникаций при масштабных земляных работах;

выполнение непредусмотренной при проектировании перепланировки строения, и, не учитывая дополнительную нагрузку на фундамент;

неправильное устройство водостока с последующим подмыванием здания;

существенная вибрация грунта от близлежащей автомагистрали или при взрывных работах;

из-за большой массы строения из кирпича происходит разрушение его основания, в связи с чем требуется укрепление фундамента кирпичного дома.

Неправильный расчет фундамента для большого дома приводит к быстрому износу основания

Подготовительные мероприятия и диагностика перед укреплением фундамента

Каким способом будет проводится укрепление фундамента частного дома зависит от причин, повлекших несоответствие фундамента. Поэтому, предварительно проводится диагностика, предполагающая два действия :

установку маячков на трещинах стен;

обследование фундамента в местах разрушения.

Действия эти выполнить не сложно, а полученные сведения помогут определить способ усиления основания.

Установление маячков

Установление маячков позволит выяснить:

продолжается разрушение или прекратилось;

в случае продолжения, по какому направлению идёт усадка и как быстро;

по каким причинам появились трещины.

Процесс предполагает установку на трещины вверху и внизу маленьких цементных или гипсовых лотков (маркеров). Материал должен быть настолько хрупким, чтобы в случае передвижек, он мог лопнуть. На каждую трещину нужно использовать как минимум два маячка.

Состояние маячков периодически проверяется. Если несколько недель положение маркеров не изменилось, значит, осадка остановилась.

При расширении трещин, можно увидеть какая часть дома просаживается.

Определить с какой стороны требуется срочный ремонт, поможет строительный маячок

Рытьё шурфа

В местах, где расширяются трещины, начинают отрывание фундамента в пределах глубины его залегания, не более. Длина траншеи должна быть небольшая, а ширина – позволять использовать внутри лопату.

В качестве страховки необходимо использование подпорок для поддержания стен при раскопках.

Если на дне траншеи будет вода, то потребуется водоотведение в виде создания дренажной системы.

Определение причин и методов укрепления основания

Собрав сведения при наблюдении за маячками, а также во время рытья шурфа, выясняются причины потрескивания фундамента и стен. Определив причину, можно понять каким способом лучше укрепить фундамент частного дома.

Высыпание цемента

По мере откапывания основания происходит оценка его состояния. Бетон может посыпаться из-за нарушения технологий и его неправильного составления. Изменение кислотности в воде может послужить причиной разъедания стройматериала. В таком случае потребуется водоотвод, удаление осыпающихся частей и укрепление осыпающегося раствора.

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу проектирования и ремонта фундамента . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Вымывание грунта

Если во время рытья шурфа обнаружилась пустота, это значит, что происходит вымывание грунта из под дома. Тогда в траншее вскоре появится вода, а для исправления ситуации потребуется устройство дренажной системы.

Появление воды в траншее верный признак размывания фундамента грунтовыми водами

Потом выполняется гидроизоляция, пустоту засыпают грунтом, утрамбовывают, устанавливают отмостку.

Проседание непрочного грунта

В случае значительного проседания при песчаной или супесчаной почве, потребуется укрепление самого грунта. Тогда бурятся скважины, доходящие ниже основания (подошвы), туда заливают цементный или другой укрепляющий раствор.

При явных разломах и сдвигах основания, потребуется долить фундамент или усилить при помощи свай. К подобным повреждениям приводят грунтовые подвижки, изменение загруженности здания (из-за пристроек, цементных стяжек).

Способы укрепления основания дома

Все здания подразделяются на: кирпичные, каменные, деревянные. К примеру деревянный дом можно поднять или передвинуть. Это неприменимо, если встает вопрос как укрепить фундамент кирпичного дома или каменного. Все дома отличаются цоколем, характером ремонтных работ, проводимых в соответствии с проектом постройки.

Укрепление свайного фундамента

Перед тем, как усилить фундамент, нужно определить какие неисправности имеют сваи здания (просели, провалились, изменили форму).

Усиление фундамента дома буронабивными сваями

Для выяснения забивают сваю около фундамента, чтобы определить достаточную глубину нахождения основных свай. Потому, что в начале строительных работ заглубление свай могло не достигнуть точки промерзания грунта, и не было упора при их вкручивании. При изменении форм свай, их заглубляют до твёрдого грунта. При обвале, под сваями размещают деревянные или металлические подкладки.

Замена отдельных свай

Чаще всего для старых деревянных построек использовался свайный бревенчатый фундамент. Под долголетним воздействием влаги на эти элементы основания, они повреждались и становились менее прочными. Чтобы произвести замену таких бревенчатых свай, здание приподнимается домкратами, извлекается бревно, а на его место устанавливается новая свая.

Перед поднятием строения, подкладывают прочные доски для упора домкрата, чтобы он не углублялся в землю от нагрузки, а поднимал здание. Между строением и домкратом тоже должна быть прослойка из древесины.

На дно отверстия от извлечённого старого бревна заливают бетон для укрепления новой сваи. Потом, в течение нескольких дней раствор должен засыхать, после этого устанавливается новая опора.

Чтобы сваи не «ушли» в сторону нужно дождаться полного высыхания раствора

Такой метод подходит, если нужно заменять только отдельные брёвна (2-4 шт.), для замены всего основания используют буронабивные или винтовые сваи. Поэтому перед заменой тщательно изучают состояние фундамента, чтобы вскоре не пришлось и его менять.

Обновление нижних венцов

Усиление фундамента старой деревянной постройки часто выполняется в виде обновления её нижних венцов. Со временем под воздействием осадков и грунтовых вод древесина приходит в негодность.

Определить в каком состоянии находится нижняя часть здания можно по внешним признакам брёвен, лежащих на фундаменте. Если происходит гниение, перекос – требуется замена нижних венцов дома.

Для защиты брёвен от неблагоприятного воздействия внешней среды, влаги, вредителей, древесина пропитывается антисептиками и антипиренами.

Железобетонная опора к ленточному фундаменту

Чтобы укрепить ленточный фундамент выполняется армированная доливка в следующей последовательности :

Обкапывают фундамент здания.

Убирают старый бетон, расшивают отверстия, просверливают основание.

Вставляют в отверстия арматуру.

Убирают насколько можно выступающие части бетона.

На арматурные прутья приваривают каркас.

Делают опалубку (деревянную конструкцию) и заливают бетоном.

Усиление кирпичного фундамента

С целью укрепления кирпичного основания изготавливаются бетонные блоки (быки) для наращивания на углы цоколя, чтобы увеличить площадь опоры и усилить конструкцию.

После крепления бетонных блоков профессионалы иногда могут увидеть, что этого не хватает для усиления. Тогда потребуется комплексное укрепление прямых участков фундамента. Этот процесс отличается от крепления блоков:

стены обкапываются не более чем на 2 м, чтобы не появились трещины и обвал фундамента;

при укреплении фундамента частного дома допускается соединение старого бетона с новым, всё также перевязывается с отдельными участками;

устанавливается гидрозащита между блоков, чтобы не появлялись глубокие трещины, не попадала вода, не расшатывалось, не разрушалось основание.

Буроинъекционный способ укрепления

Буроинъекционные сваи являются разновидностью буронабивных и используются в случаях, когда требуется повышенная прочность свай, а также для предотвращения осыпания почвы со стенок скважины. Изготавливаются буроинъекционные и буронабивные сваи по аналогичной технологии.

Буроинъекционный метод пользуется популярностью у профессионалов и применяется он с помощью специалистов и спецтехники:

через старое основание бурятся скважины с наклоном, с диаметром не более 25 см, до глубины нахождения твёрдых слоёв грунта;

в отверстия заливается раствор, закрепляется арматурный каркас.

Теперь у старого строения появляется укрепление в виде дополнительных свай.

Бетонное усиление

Для укрепления основания используют монолитный каркас, что позволяет заливать бетон сбоку здания:

по всему периметру строения выкапывается траншея ;

цоколь очищается от земли и бетона;

сверлятся отверстия для установки анкерных стержней;

в траншее собирают несъёмную опалубку для закрепления там объёмного каркаса;

стягивают его с помощью шпилек и строительных анкер;

на всё пространство заливается раствор , которым заполняют все щели;

после высыхания бетона делается гидроизоляция , возводится прочная отмостка.

Видео описание

Еще такой вид усиления фундамента используется при применении тяжелой облицовки стен:

Укрепление фундамента с одной стороны

В случае проседания здания с одной стороны, перед укреплением строения его делят на несколько частей по 2 м, после чего выполняют следующие действия:

выкапывают траншею более глубокую и широкую;

старый фундамент просверливают для установки арматурных прутов для стяжки старой конструкции;

проделывают канавки в бетоне (штрабы), чтобы увеличить сцепление всей площади строения;

арматурный каркас , прутья вставляют в повреждённое основание и цементируют;

фиксируют опалубку , заливают раствором бетона.

При высыхании бетона выполняют подобные действия на других участках строения. После завершения всех работ все части соединяются арматурой.

Укрепление бутового фундамента

Укрепление бутового основания потребуется в случае менее тщательной забутовки за лицевым рядом, при использовании там менее прочных камней. Камни могли раскрошиться, растворы вымыться, высыпаться.

Если разрушение вызвано грунтовыми водами – потребуется дренаж для отведения воды и отмостка.

При проседании выкрошенных пустот потребуется цементация кадки. Пустоты через трубы заполняются бетоном. Также действуют при отведении вод от размытого грунта.

Торкретирование

Торкретирование является послойным напылением цементных растворов под высоким давлением. Такой способ усиления фундамента частного дома используют при ленточном основании с повреждением только несущей основы. При этой методике происходит усиление цоколя дома, увеличение его водостойкости. Для укрепления слоя укладывают армирующую сетку, заливают её цементным раствором.

Полная замена основания

Замену фундамента делают, если его нельзя уже укрепить или восстановить. Это трудоёмкая и продолжительная процедура. Выкапывается траншея по всему фундаменту глубиной не более 2 м, удаляется старая конструкция, заливается новый бетон.

Чтобы избежать полной замены нужно следить за зданием. Все трещины, перекосы дверей, окон сразу исправлять.

Видео описание

Наглядно про ремонт и замену фундамента смотрите в следующем видео:

Заключение

Основание любого здания можно восстановить, добавив новые элементы в конструкцию. Чётко проделанная работа гарантирует длительную целостность основания дома. И если вы сами не знаете как усилить фундамент в частном доме правильно, то лучше доверить эту работу опытным рукам, чтобы не остаться и без фундамента и без дома.

Содержание статьи

Если в основании дома ваших соседей появились трещины или просело само строение, то вам пора решать, как укрепить фундамент дома, принадлежащего лично вам. Ведь подобная симптоматика, проявляемая по соседству или по месту вашего жительства, сигнализирует о возможных проблемах с грунтом или с конструкцией самого фундамента.

Впрочем, к счастью владельцев оснований с подобными проблемами, обозначенные неурядицы все же можно исправить, сделав ставку на укрепление фундамента. И в данной статье мы расскажем вам о технологиях, позволяющих увеличить прочностные характеристики фундамента.

Эта информация будет интересна и владельцам участков с проблемным грунтом, и собственникам старых домов, желающих укрепить основание строения.

Профилактические методы укрепления фундамента

Как известно: лучшее лечение – это профилактика заболевания. Поэтому, чтобы ваш фундамент не «болел» вам придется позаботиться о его «здоровье» еще на этапе строительства основания.

Причем подобная забота будет выражаться в неукоснительном соблюдении следующих рекомендаций:

Словом, соблюдайте технологии строительства, не планируйте необдуманных изменений в конструкции дома и не экономьте на качестве – и тогда ваш фундамент послужит и вам, и вашим внукам!

Технологии усиления основания

Итак, все худшее уже случилось – ваш фундамент оказался не так хорош, как вам думалось. В итоге, на его цоколе появились трещины, пол в жилище отклонился от горизонтали, а отделка напольного перекрытия и стен – потрескалась. Что же делать в этом случае? Разумеется – укреплять фундамент!

Укрепление грунта под фундаментом

Большая часть проблем фундамента является следствием недостаточной несущей способности грунта или склонности почвы к пучению. Поэтому некоторые проблемы фундамента можно устранить путем вмешательства в такие характеристики почвы, как глубина промерзания и уровень залегания грунтовых вод.

Проще говоря: для укрепления грунта нужно, в первую очередь, подсушить опорную площадку, а затем утеплить почву вокруг фундамента. Такая технология поможет укрепить фундамент старого дома, а равно и только что построенного строения.

Дренажная защита

Процедура «усушки» почвы реализуется за счет обустройства кольцевого дренажа с выходом лишней влаги в дренажный колодец.

Для реализации подобной технологии вам придется сделать следующее:

Такая система уменьшит влажность опорного грунта, а это, в свою очередь, приведет к уменьшению деформации пучения. В итоге, уменьшится и давление на фундамент, со стороны почвы, и интенсивность разрушительного воздействия воды на цементное тело основания. Только перед тем, как укрепить старый фундамент дома (или новостройки) обязательно посоветуйтесь со специалистами, которые помогут вам определить глубину залегания грунтовых вод . В ином случае ваши усилия не дадут ожидаемого результата.

Утепляющая защита

Технология утепления почвы реализуется немного иначе.

Для этого вам придется предпринять следующие действия:

Такая система не только защитит грунт от атмосферной влаги, но и изменит глубину промерзания почвы, нивелировав саму возможность возникновения деформации пучения.

Кроме того, армированный пояс вокруг дома соединенный с вбитыми в стену штырями, увеличит опорную поверхность подошвы фундамента, подстраиваясь под несущую способность ослабевшего грунта.

Укрепление и усиление основания дома

Бывает, что все меры по осушению и утеплению грунта под фундаментом так и не дают положительных результатов – основание продолжает «играть» (смещаться вверх вниз) при каждой смене сезонов. В этом случае вам придется применить более трудоемкую и действенную технологию, усиливающую несущие характеристики фундамента.

Укрепление фундамента монолитным поясом

Азы этой технологии были упомянуты выше по тексту – в описании утепляющей защиты.

Монолитный пояс, связанный с телом основания, действительно способен уменьшить давление на грунт, изменив площадь подошвы фундамента. В итоге, грунт под основанием деформируется более равномерно, проседая только до определенной глубины.

Именно так устраняют перекосы, уклоны и проседание фундамента. С точки зрения строительной технологии это выглядит точно так же, как и процедура утепления фундамента.

То есть, вы роете кольцевую траншею, монтируете в ней опалубку и крепите армирующий каркас к стенке основания. Далее следует заливка, и после ее отвердения фундамент приобретает совершено иные характеристики.

Эта технология предполагает существенно больший объем работ. Соответственно и стоит такая технология намного дороже, чем обычные методики. Но итог усилий – оправдывает все траты.

Многие владельцы старых деревянных домов сталкивались с ситуациями, когда требовалось укрепить фундамент. Иногда такие ситуации возникают и в новых домах из бревна или бруса, если во время строительства нарушили технологию изготовления фундамента, или не были учтены особенности грунта. В этой статье мы расскажем о том, как укрепить , причем не только деревянного, но и построенного из камня или кирпича.

Зачем нужно укреплять фундамент

Основным назначением фундамента является распределение веса дома по большой территории, благодаря чему снижается удельная нагрузка на грунт. Если фундамент построен с учетом несущей способности грунта, глубины промерзания и веса здания, то никаких проблем обычно не возникает. Если же один из параметров не учтен, или учтен неправильно, то велика вероятность разрушения фундамента и просадки дома. Это приводит к появлению трещин в стенах, а также повреждению окон и дверей.

Способы укрепления фундамента

Существует несколько способов укрепления фундамента:

Замена цоколя.
Заливка усиливающего пояса.

Каждый из способов имеет как преимущества, так и недостатки. Железобетонная подушка, которую заливают под фундаментом, снижает нагрузку на грунт благодаря большой площади. Кроме того, подушка позволяет утеплить грунт, благодаря чему полностью прекращается морозное пучение, являющееся самой частой причиной перелома фундамента. Однако такую подушку можно заливать лишь кусками длиной не более двух метров, причем прежде, чем приступать к следующему участку, необходимо дать подушке выстояться 25–28 дней, чтобы набрать необходимую крепость. Поэтому такой способ используют, чтобы остановить проседание одного из углов, или если собираются не спеша и не считаясь с затратами, укреплять весь фундамент вкруговую.

Замена цоколя производится в том случае, если проблема в этой части фундамента. К примеру, цоколь из песчаника сильно осыпался и может разрушиться. Проще всего выполнить такую работу под деревянным домом из-за его малого веса, если же приходится менять цоколь под каменным или кирпичным домом, то это нужно делать кусками длиной не более метра. Усиливающий пояс заливают, если фундамент покрыт трещинами, но их число не увеличивается со временем. Этот метод лишь незначительно увеличивает прочность фундамента, зато предотвращает его дальнейшее разрушение.

Чтобы залить подушку под фундаментом, необходимо обкопать ремонтируемый участок как снаружи, так и изнутри дома. Для это придется снять отмостку и пол, после чего сначала откопать землю вокруг фундамента, создав две траншеи, глубина которых составляет ¾ глубины фундамента, а длина 3–3,5 метра . Эти траншеи позволят вам оценить состояние фундамента и при необходимости не только залить подушку, но и заменить сам фундамент. Если фундамент в порядке, не покрыт трещинами и не рассыпается, то начинайте копать яму под подушку. Длина ямы не больше 2 метров. Глубина, относительно фундамента 40–50 см. По возможности старайтесь делать дно ямы ровным. Закончив с рытьем ямы, застелите ее дно геотекстилем, насыпьте песчаную подушку толщиной 3–5 см и слой щебня толщиной 10 см. Фракция щебня 30–40 мм.

Поверх щебня насыпьте чистый песок, чтобы выровнять поверхность и уложите слой твердого пенопласта толщиной 5 см. Сверху уложите армирующую конструкцию и установите опалубку. После чего заливайте бетоном и уплотняйте вибратором. Помните, чем меньше воды в бетоне, тем он будет крепче. Оптимальное соотношение массы воды и бетона 1:4. Если же бетон получился слишком густым и его тяжело заливать в яму, добавьте в него пластификатор, который можно купить в любом строительном магазине. Готовая бетонная подушка должна охватывать ремонтируемый участок старого на высоту не меньше 10 см, это не только снизит удельное давление на грунт, но и укрепит фундамент. Через 2 дня можете снять опалубку, а через 25–28 дней приступать к заливке следующего участка. Если вы не успели до зимы отремонтировать весь фундамент, то засыпьте выкопанные траншеи землей и накройте пенопластом, чтобы защитить фундамент от морозного пучения.

Замена цоколя

Замену цоколя необходимо проводить кусками, длиной не больше метра. При этом расстояние между ремонтируемыми участками должно быть не меньше 3 метров. Для этой работы вам потребуются не только бетономешалка, но и цепная пила по бетону, потому что без нее вы не сможете аккуратно вырезать из цоколя необходимые участки. Кроме того, вам пригодятся перфоратор и сварочный аппарат, ведь армирующие элементы нужно будет прикреплять не только к фундаменту, но и к соседним участкам. Подготовив все инструменты и материалы (арматуру, цемент, песок, щебень, пластификатор), снимите в доме пол напротив места ремонта. Ведь вам придется спускаться в подпол, чтобы устанавливать опалубку.

С помощью цепной пилы сделайте 5–10 пропилов, чтобы расстояние между крайними составляло один метр. Затем сделайте несколько горизонтальных пропилов, чтобы разделить вырезанный участок на небольшие куски. Уберите все вырезанные куски и тщательно очистите поверхность фундамента и нижнюю часть дома. Сделайте опалубку из двух частей, одну будете вставлять со стороны улицы, другую изнутри дома. Предусмотрите в боковых частях опалубки отверстия, через которые будут выступать наружу куски арматуры. Опалубку делайте такой ширины, чтобы изнутри и снаружи цоколь был шире стены на 5–7 сантиметров. Если не получается сделать такие отступы, то одну сторону опалубки ставьте заподлицо со внутренней или внешней стороной стены, другую на расстоянии 10 см от противоположной стороны стены. Однако, такой вариант заметно хуже, чем с равномерным отступом из-за более высокой нагрузки на край цоколя, хотя его легче заливать бетоном.

Подготовив опалубку, снимайте ее и крепите вертикальные штыри армирующей конструкции. Для этого сверлите в фундаменте отверстия под арматуру диаметром 18–22 миллиметра и вбивайте в фундамент такие отрезки, чтобы они возвышались на 10–15 см. К ним приваривайте куски нормальной длины. Затем приваривайте горизонтальные отрезки, располагая их так, чтобы они совпадали с отверстиями в опалубке. При замене цоколя нежелательно соединять арматуру вязальной проволокой из-за недостаточной прочности, лучше потратить немного времени, но сделать более прочный каркас. Закончив с монтажом каркаса, устанавливайте опалубку и заливайте бетон. Используйте минимум воды и пластификаторы. Опалубку снимайте через 2 дня. Менять соседние участки цоколя можно будет не раньше чем через 25 дней.

Заливка усиливающего пояса

Эту операцию можно выполнять как на одной, так и на всех стенах фундамента дома. Усиливающий пояс частично снимает нагрузку на фундамент, благодаря чему последний не подвергается разрушению. К тому же усиливающий пояс в какой-то мере защищает фундамент от морозного пучения, что особенно актуально для домов, стоящих на почвах с высоким уровнем грунтовых вод. Создание усиливающего пояса начинайте с обкопки фундамента снаружи дома. Необходимо полностью освободить наружную часть фундамента от земли, но углубляться дальше песчаной и щебенчатой подушки. Ширина канавы должна составлять 80–100 см. если сделать канаву уже, то вы не сможете нормально прикрепить пояс к фундаменту.

Выкопав вокруг дома траншею, уплотните грунт рядом с фундаментом ручной трамбовкой, затем насытьте слой щебня толщиной 10–15 см и фракции 30–50 мм. Уплотните щебень ручной трамбовкой и насыпьте тонкий слой песка, чтобы он только скрыл острые края. Поверх песка уложите плотный пенопласт толщиной 5 см и накройте его брезентом, чтобы защитить от искр во время сварки. Сверлите в фундаменте отверстия с шагом 60–90 см и диаметром 18–25 мм (в зависимости от толщины арматуры) и вбивайте в них обрезки арматуры в качестве анкерных креплений. Обрезки должны торчать из стены на 15–30 см. К обрезкам приваривайте две армирующие сетки из арматуры толщиной 10–14 мм. Внутренняя сетка должна отступать от фундамента на 5–7 см, наружная сетка должна отступать наружной стороны пояса на эти же 5–7 см. сетки необходимо связывать между собой кусками арматуры.

В нижней части пояса сделайте дополнительную армирующую сетку для подушки ширина, которой равна ширине траншеи, а толщина 25–35 см. Эта подушка необходима для того, чтобы снизить нагрузку на грунт без подкопки под фундамент. После того как вся армирующая сетка создана, убирайте брезент с пенопласта и устанавливайте опалубку. Заливать бетон необходимо в два этапа с разницей в 2 дня. На первом этапе заливают подушку, а через 2–3 дня заливают сам пояс. Некоторые специалисты утверждают, что желательно дать подушке выстояться 30–40 дней и лишь потом заливать пояс, но такое получается сделать не всегда из-за погодных условий. Тем не менее, заливка пояса на 2–3 день после заливки подушки обеспечивает всю конструкцию достаточной прочностью. Через 2 дня после заливки бетона снимайте опалубку, а через 3–5 дней засыпайте траншею землей.

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