Восстановление и усиление фундаментов: Технология ремонта и усиления фундаментов

Содержание

Принципы и способы восстановления и усиления фундаментов

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

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

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

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

раствора:

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

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

Ремонт и усиление тела фундаментов материалами на основе полимеров. Способ основан на использовании полимербетонов, полимерных растворов и мастик для заделки трещин в теле фундаментов и инъецирования их внутрь. Для заделки трещин шириной 2 мм и более и раковин глубиной менее 50 мм используются полимеррастворы и полимермастики. Если разрушения более значительны и имеются обнажения арматуры, восстановление выполняют полимербетоном или полимерраствором, нанесением торкретбетона.

При наличии пустот, трещин и других дефектов внутри тела для укрепления его используют инъекционное лечение полимерными смесями смол с отвердителями. В связи с высокой стоимостью смол инъекцирование их ограничивается небольшими объемами дефектов.

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

Расстояние между контрфорсами находится из расчета балок на изгиб. Весь фундамент заключается в железобетонную рубашку, монолитно связанную с балками.

Рис. 8 Вариант усиления кладки ленточного фундамента:

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

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

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

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

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

Рис. 9 Схемы усиления ленточных фундаментов бетонными обоймами:

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

на всю высоту тела фундамента;

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

Рис. 10 Варианты усиления бутовых и бутобетонных фундаментов:

а – обоймами с креплением их балками и штрабами;

б – арматурными элементами; в – жестким металлическим каркасом;

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

балка; 4 – арматурные стержни; 5 – металлический каркас

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

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

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

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

При необходимости значительного увеличения площадей подошвы применяются более жесткая система разгрузочных балок с устройством подкосов, опирающихся на кладку (рис.

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

После усиления уширенная часть фундамента начинает воспринимать часть действующей и дополнительной нагрузок. В случаях большого увеличения нагрузок элементы уширения должны быть введены в работу путем предварительного обжатия основания. В настоящее время в практике имеется значительное количество способов обжатия. Для ленточных фундаментов, в частности, может быть применен способ, суть которого заключается в установке с двух сторон фундамента дополнительных железобетонных сборных блоков уширения, нижнюю часть которых стягивают анкерами из арматурной стали, пропущенными сквозь них и существующие фундаменты.

Верхняя часть блоков отжимается от поверхности фундаментов клиньями или домкратами. В результате этого блоки поворачиваются вокруг нижней, закрепленной анкерами точки, и подошвой обжимают неуплотненный грунт основания. После обжатия зазор между блоками и фундаментом расклинивается и заполняется бетоном (рис. 12, а).

Рис. 11 Варианты усиления сборных ленточных фундаментов с помощью:

а – горизонтальных штраб и монолитной обоймы;

б – металлического каркаса и монолитной обоймы;

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

Рис. 12 Варианты усиления с предварительным обжатием основания:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 14 Переустройство ленточного фундамента с разборкой старой кладки фундамента

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

Рис. 15 Переустройство столбчатых фундаментов в ленточные:

1 – столбчатый фундамент; 2 – железобетонная перемычка;

3 – арматурные каркасы; 4 – уширенная часть перемычки

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

Рис. 16 Переустройство ленточных фундаментов в плитные:

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

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

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

Рис. 17 Усиление ленточных и столбчатых фундаментов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 19 Варианты усиления фундаментов трубчатыми задавливаемыми сваями:

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

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

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

Рис. 20 Варианты усиления фундаментов железобетонными задавливаемыми сваями:

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

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

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

Рис. 21 Варианты усиления фундаментов буроинъекционными сваями:

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

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

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

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

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

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

Рис. 23 Усиление фундамента опускным колодцем:

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

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

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

Рис. 24 Усиление ростверков свайных фундаментов:

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

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

Рис. 25 Вариант усиления свайных фундаментов выносными сваями:

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

Усиление и ремонт фундаментов: реконструкция

Содержание

Технологии проектирования ремонта фундаментов
Как рассчитать усиление фундамента
Классические методы ремонта и усиления фундаментов
Технология подведения свай
Как использовать буронабивные сваи
Использование инъекционного усиления

Проблемы с фундаментом

На данный момент еще не придуманы настолько совершенные технологии возведения фундаментов, которые гарантировали бы его расчетный срок эксплуатации.

Учитывая, что с каждым днем экология становится все хуже, то даже прочные металлы и бетоны неизбежно разрушаются и этот процесс нужно или приостановить, или хоть замедлить на некоторое время. Понятно, что причин деформации фундаментов бывает множество, но стоит отметить ключевых из них:

Человеческий фактор. К этим факторам можно отнести ошибки в расчетах допустимых нагрузок на фундамент, неправильно подобранные технологии с учетом типа почвы, а также ошибочный выбор и монтаж строительных материалов;
Климатический фактор: разрушение материала фундамента за счет воздействия агрессивных грунтовых вод, кислотных и щелочных дождей;
Техногенный фактор. Это строительство поблизости от здания автомобильных и железнодорожных магистралей с интенсивным движением и отсутствием средств защиты от воздействия вибрации.

Фактически, ремонт и усиление любого фундамента нужно начинать делать, если:

Обнаружена просадка, деформация или разрушение несущей кладки, снижение его гидроизоляционных свойств или возникновение просадки только одного угла здания;
Обнаружено снижение устойчивости фундаментов и грунтов;
Увеличивается скорость деформации и разрушения грунтов под воздействием различных факторов;
Возникло непредвиденное и неконтролируемое перемещение элементов несущих конструкций независимо от арматурного пояса.

Основные причины деформации фундаментов, при которых реконструкция неизбежна:

Возникшее неравномерное уплотнение слабых грунтов, возникшее из-за изменения гидрологического режима территории или возникшей неравномерной нагрузки самих почв на подошву;
Нарушение структуры грунтов впоследствии неправильного осушения болотистых территорий или проведения глубинных бурильных работ;
Динамическое воздействие примышленных предприятий, транспортных магистралей, промышленного сейсмического влияния;
Понижение уровня грунтовых вод;
Локальное повреждение подземной части основания грунтовыми водами с агрессивными составляющими, а также нарушение внешней гидроизоляции цоколя;
Нарушение правил застройки поселений, когда по соседству со старыми зданиями возводятся новые с нарушениями технологического процесса;
Непредусмотренное типов и характеристиками основания дополнительное возведение подземных этажей и мансардных уровней. В результате на фундамент ложится более высокая нагрузка, чем расчетная;
Промерзание почвы выше расчетного уровня.

Понятно, что причин для деформации и повреждения основания существует множество. Но, прежде чем приступать к реставрации основания, нужно точно определиться с причиной и сначала ее устранить. А уже потом заниматься непосредственно ремонтом и усилением поврежденного фундамента, причем часто оба технологических процесса делают одновременно. Но, перед началом работ по усилению фундаментов, нужно провести тщательный, правильный и многогранный расчет технологии ремонта, чтобы затем повторно не проводить одни и те же работы.

Технологии проектирования ремонта фундаментов

Учитывая, что необходимость в усилении фундаментов возникает в следующих случаях:

При обнаружении опасных деформаций грунтов и искусственном или естественном износе материала оснований. В таких случаях сначала делается усиление грунта, устранение подвижек и фиксирование пластов, а уже потом нужно приступать к ремонту основания. Как правило, эта проблема особенно часто возникает в зданий старой постройки, памяток архитектуры. И проводить проектирование усиления нужно с учетом особенностей такого здания, чтобы не допустить в процессе реставрации дальнейшего разрушения несущих элементов.
Когда проведено необдуманное вмешательство в конструкцию возведенного дома, особенно при строительстве подвалов и мансардных этажей;
При строительстве на соседних участках.

Особенность фундаментов старых домов в том, что нет чертежей, а возведение проводилось самим подрядчиком. Поэтому, реставрация таких оснований довольно сложная и проектирование усиления всегда начинается из работ по обследованию наземных и цокольных конструкций, а затем способом откопки шурфов.

Обследование фундамента с использованием шурфов

Что такое шурфирование оснований? Это получение подробной информации о фундаменте путем откопки шурфов с одной или (чаще) нескольких сторон от подошвы основания. В некоторых случаях такие шурфы могут иметь глубину до 4-5 метров, что часто практиковалось древними архитекторами при возведении массивных зданий с натурального камня.

После получения всех данных шурфования выполняются подробные чертежи, подбирается оптимальный тип строительных материалов, и отбираются образцы почвы.

Можно также получить подробную информацию о фундаменте способом бурения скважин и отбора образцов. Такой способ позволяет обнаружить и обследовать скрытые конструкции в фундаменте, например, деревянные сваи, ростверки, а также их конструкционные особенности.

Усиление фундамента лучше сразу совмещать с капитальным ремонтом здания, ведь тогда можно одновременно обработать все несущие стены и перекрытия, подобрать иной строительный материал и под его параметры выбрать способ усиления фундамента.

Строительная практика часто показывает, что при ремонте фундамента заселенного дома приходится использовать специальные пневматические домкраты и устранение пустот в несущих слоях с максимальной безопасностью для окружающих.

Как рассчитать усиление фундамента

Провести расчет качественного усиления иногда не так просто, ведь тут учитывается не только выбор технологии, но и результаты проведенных изысканий. Поэтому, главным этапом всегда становится сбор нагрузок, которые передаются на подошву основания со стороны почвы, самого здания и внешних факторов.

Классические методы ремонта и усиления фундаментов

Усиление фундаментов

Как правило, все они сводятся к увеличению полезной площади подошвы основания, благодаря чему снижается давление на почву. В таких случаях практикуется несколько методов:

Бурение скважин ниже глубины промерзания почвы, но не ниже нижней кромки несущей подошвы основания. Затем под него закачивается под давлением бетон, который заполняет поры грунта и подошвы, равномерно растекается по всей поверхности и там застывает.
Также можно провести углубление подошвы основания и заменить поврежденные и разрушенные деревянные, металлические конструкции на современные минеральные соединения. Такая технология считается оптимальной, когда будет строиться подвал или увеличивается его глубина. В таких случаях рекомендуется расширение проводить с помощью бетонных плит или натурального камня. Полученная подошва будет иметь трапециевидную форму, поэтому существенно усилит новый фундамент.
Установка монолитных плит под подошву. Такая технология дорогая, оправдывает себя в случае ремонта основания, поврежденного впоследствии влияния подвижек почвы от метрополитена, железнодорожных линий и промышленных комплексов. Плиты производятся из железобетона, устанавливаются в специально предусмотренные штробы на уровне нижней кромки подвального помещения. Плитные конструкции в таком случае принимают на себя нагрузку равномерно из существующим фундаментом.
Кирпичная или бетонная кладка в стороне от основного фундамента с целью смещения центра тяжести от поврежденного фрагмента. Практикуется в случаях наличия дома небольшой массы и если на строительной площадке есть возможность проводить земляные работы. В таких случаях по внешней стороне от поврежденного участка выкапывается траншея на глубину подошвы, устанавливается деревянная опалубка. Внутри опалубки предусматривается песчано-гравийная подушка, тщательно трамбуется и устанавливается арматурный пояс. Заполняется опалубка жидким бетоном, кирпичом или натуральным камнем, дополнительно покрывается гидроизоляционным слоем. Часто практикуется при реставрации старых оснований в сельской местности, когда нет смысла демонтировать старое здание и возводить новое.

Традиционные технологии себя оправдывают, когда ремонт или реставрация фундамента проводится на сухих и прочных почвах. Они не подходят для усиления оснований на влагонасыщенных почвах, ведь тогда приходится новые конструкции монтировать выше уровня подошвы и залегания грунтовых вод и такое усиление часто становится не эффективным.

В процессе реконструкции здания существенно увеличиваются нагрузки на основание, поэтому и нужно проводить реконструкцию и усиление одновременно. В таких случаях практикуют использование бетонных или железобетонных обойм.

Процесс усиление старого фундамента

Технология простая, но трудоемкая:

Проводится расчет типа обойм, их размера и материала наполнения.
Затем в четко указанных местах непосредственно в фундаменте бурятся скважины (шпуры).
В готовые отверстия устанавливают арматуру, обвязывают ее с арматурой старого основания с целью увеличить полезную площадь перекрытия подошвы.
Также в шпуры монтируют поясную вертикальную арматуру, которая защищает конструкцию от смещения.
Готовые элементы заливают бетоном под давлением.

Если обойма делается в фундаменте с бутового камня, тогда сначала нужно вырыть траншею и отверстия делать аккуратно перфоратором или ударной дрелью. В отверстия устанавливают стяжки, затем конструкция заливается бетоном. За счет неровной поверхности кладки, сцепление бетона и бутового камня будет максимальным.

Технология подведения свай

Замена нижних венцов при ремонте фундамента деревянного дома

Такая технология предусматривает ремонт фундамента за счет переноса части или всей массы здания на новый фундамент, возведенный под основной подушкой. Фактически, это пересадка старого основания на новые железобетонные сваи, а грунт закрепляется с помощью инъекции строительного раствора.

Но такая технология себя оправдывает, если под основанием обнаружен прочный слой почвы на относительно небольшой глубине. В иных случаях нужно использовать другие методы усиления фундамента здания.

Тут также нужно помнить, что сваи для усиления конструкций отличаются от обычных свай, на которых возводятся дома. Тут используются специальные буронабивные и инъекционные сваи, а также сваи вдавливания.

Особенность технологии в том, что нужно использовать малогабаритную технику, а если есть доступ до строительной площадки, то и вид ремонта можно подобрать.

Как использовать буронабивные сваи

Этапы работ по усилению ленточных фундаментов набивными сваями

Как правило, в условиях заселенного города часто ограничен доступ до строительной площадки. Поэтому, если есть достаточно места для подвода тяжелой техники, тогда стоит использовать буронабивные сваи, ведь они устанавливаются на расстоянии не менее 2.5 метра от стены.

Но при установке свай часто возникает сильная вибрация грунта, а это может привести к дальнейшему разрушению основания. Также стоит помнить, что поперечные балки громоздкие и требуют расхода большого количества металла.

Технология установки свай:

Сначала проводится подготовка строительной площадки, она тщательно выравнивается.
Затем монтируются и открываются шурфы, в которые подводят и вдавливают металлические трубы, которые между собой сваривают арматурой.
Трубы заливают бетоном.

Преимущество технологии очевидно, ведь можно трубы установить на глубину до 25 метров, а на месте определяется их несущая способность, а реконструкция основания будет проведена за считанные недели.

Использование инъекционного усиления

Инъекционное закрепление фундамента

Ключевое отличие инъекционной технологии от буронабивной – это использование бетона, подаваемого под большим давлением. Когда бетон попадает на нижнюю часть сваи, он выдавливает грунт и заполняет полученную полость. В результате происходит надежное уплотнение грунта под основанием с одновременным формированием новой подушки.

Вариантов бурения существует большое количество, тип и способ подбирается исходя от ситуации на строительной площадке, а также типа фундамента. Все сваи имеют наклонную конструкцию, пробивают фундамент и углубляются до уровня прочного грунта. Также допускается бурение с двух сторон с небольшим интервалом.

Инъекционное закрепление оправдано при ремонте зданий, возведенных на песчаных грунтах. Ведь в таких случаях происходит локальное насыщение грунта строительными растворами, которые улучшают механические характеристики почвы.

Способы усиления фундаментов зданий

🕑 Время чтения: 1 минута

Усиление фундаментов колонн требуется в случае приложения дополнительных нагрузок. Расширение и усиление существующих фундаментов может быть выполнено путем устройства бетонной оболочки к существующим основаниям. Новая оболочка должна быть надлежащим образом прикреплена к существующему основанию и шейке колонны, чтобы гарантировать надлежащую передачу нагрузки. Это может быть достигнуто путем сверления отверстий в существующем бетоне основания и заливки эпоксидной смолой продольной арматуры кожуха. Другая возможность – обеспечить полную длину анкеровки для продольной арматуры , удлинив кожух колонны в верхней части фундамента. Когда опорная площадь фундамента недостаточна, размер фундамента должен быть увеличен. Если колонна также снабжена кожухом, передача нагрузки с колонны на фундамент становится легкой. Размер «рубашки» должен выбираться таким, чтобы среднее максимальное давление фундамента не превышало рекомендуемого допустимого значения. При строительстве следует обратить внимание на то, чтобы земляные работы для новых «оболочек» не затрагивали существующие соседние фундаменты. Возможен откол нового бетона от поверхности старого бетона под действием нагрузок. Чтобы избежать этого расщепления бетона, вокруг фундамента должно быть предусмотрено достаточное количество замкнутых колец с достаточным перекрытием или сварным соединением.

Ступени усиления изолированного основания

Усиление изолированного основания путем увеличения размера основания и стальных стержней арматуры следующим образом:

Земляные работы вокруг фундамента
Очистка и придание шероховатости бетонной поверхности.
Установка дюбелей на расстоянии 25-30 см в обоих направлениях с использованием соответствующего эпоксидного материала.
Крепление новых стальных стержней дюбелями с помощью стальной проволоки. Диаметр и количество стальных стержней должны соответствовать проекту.
Покрытие поверхности фундамента связующим веществом для достижения необходимой связи между старым и новым бетоном.
Заливка нового бетона до высыхания связующего. Новый бетон должен содержать безусадочный материал.

Предыдущие шаги показаны на рис. ниже.

Рис: Ступени для усиления фундаментов

Оболочка фундаментов для усиления

Следующие фото (1 – 4) иллюстрируют практичный способ облицовки фундамента железобетоном.

Рис. 1 – 4: Усиление фундамента оболочкой

Если необходимо увеличить опорную площадь фундамента без усиления колонны, давление грунта на увеличенной площади фундамента должно быть передано на существующее основание. Передача давления грунта на существующий фундамент затруднена, так как требуются земляные работы ниже существующего фундамента. Здание должно иметь надлежащую опору, и следует избегать оседания фундамента. В этом случае также наблюдается тенденция к отслоению нового бетона от старого бетона. Чтобы избежать этого, требуется достаточное количество хорошо закрепленных/сваренных обручей. Подробнее: Усиление железобетонных конструкций и когда оно требуется? Типы фундаментов зданий и их использование Что такое продавливание? Продавливающие ножницы в плитах и фундаментах Материалы для ремонта, замены и покрытия бетона

Поделиться этой статьей

Facebook

Укрепление фундамента — один из наиболее важных структурных аспектов проекта — Проект 9 Капитолийской площади Вайоминга0001

06 июня 2019 г. 06 июня 2019 г. / Гость

Когда Капитолий снова откроется в конце этого года, один из наиболее важных структурных аспектов проекта будет скрыт под ногами посетителей. Новые опоры фундамента, называемые микросваями, расположенные почти на 35 футов ниже фундамента Капитолия, укрепили 130-летнее здание, чтобы выдержать структурные изменения, необходимые для восстановления.

Процесс, называемый подкреплением, позволил существующему фундаменту Капитолия выдерживать более высокие нагрузки, чем первоначально предполагалось в конце 1880-х годов, и позволяет современным коммуникациям проходить под историческим основанием.

Подкрепление включало установку дополнительной глубокой опоры фундамента, называемой системой поддержки микросвай и игольчатых балок, чтобы лучше справиться с плохой плотностью грунта и историческими основаниями. Микросваи представляют собой элементы глубокого фундамента, сооруженные из высокопрочного композитного стального стержня с резьбой малого диаметра.

Завершенная в 2017 году система включала 621 микросваю, установленную на средней глубине 35 футов ниже фундамента.

Фундамент – Укрепление фундамента Капитолия

Часть задачи по укреплению фундамента включала устранение трех различных существующих фундаментов из трех строительных кампаний: 1888 г. щебень, 1890 г. камень и 1917 г. бетонные фундаменты.

Типичная микросвая, стальная игольчатая балка и торкрет составляют основу процесса крепления, используемого в Капитолии. Графика предоставлена JE Dunn.

В рамках процесса крепления микросваи были забурены глубоко в землю рядом со стенами. Затем были вырыты небольшие траншеи, чтобы обнажить стену фундамента. Затем были вырезаны достаточно большие отверстия, чтобы вставить стальные игольчатые балки под прямым углом под существующий фундамент, как иглу через ткань. После закрепления игольчатых балок щель под фундаментом заделывают раствором, чтобы стена могла выдерживать вес. Процесс выполняется небольшими частями за один раз. После того, как фундамент был завершен, начались глубокие раскопки местности.

На первом этапе вдоль стен были вырыты бетонные полы до грунта. Фото августа 2016 года в восточном крыле.

Микросвая строится путем бурения скважины, размещения арматуры и заливки скважины цементным раствором как единой системы. Буровая установка использует резьбовой винтообразный стержень с концевым наконечником для бурения почвы. Фотография сделана в западном крыле, декабрь 2016 г.

Во время установки этого стержня в отверстие закачивается цементный раствор, чтобы покрыть стержень и создать последнюю микросваю. Раствор передает нагрузку за счет трения от арматуры к основанию в зоне соединения. Фотография сделана в западном крыле в декабре 2016 года.

Затем стержни и цементный раствор оставляют в земле до тех пор, пока не будут проведены земляные работы и не будет выполнено соединение для привязки микросваи к существующим основаниям фундамента. Фото сделано в западном крыле, декабрь 2016 года.

Начало раскопок. Фото сделано в западном крыле, январь 2017 г.

Выемка грунта и установка стальных плит под фундаменты и стены. Фото сделано в западном крыле, январь 2017 г.

Остальные микросваи установлены. Участок с торчащими вверх стальными трубами — это место, где была построена новая вертикальная желобка, полая стена, позволяющая установить в здании механические, электрические и водопроводные системы. Февраль 2017 года в западном крыле.

Игольчатая балка помещается под фундамент перед выходом. Фото сделано в западном крыле в январе 2017 года.

Рабочий выкапывает фундамент вокруг вставленной игольчатой балки.

Рабочий выкапывает фундамент вокруг вставленной игольчатой балки.

Предварительная установка системы микросвай на фундамент с помощью гидравлического домкрата. Игольчатые балки предварительно нагружаются сверху микросвай до нижней части существующих фундаментов. Предварительное натяжение игольчатой балки и системы микросвай устраняет упругое перемещение стальных элементов, что позволяет прямолинейной конструкции оставаться в пределах жестких допусков на общую и дифференциальную осадки.

После того, как участок полностью выкопан, рабочие распыляют торкрет-бетон, который действует как раствор, на фундамент Капитолия примерно в 10 футах ниже уровня пола сада.

Раскопки завершены. Рабочий устанавливает арматурный фундамент для новой вертикальной желоба примерно на 12 футов ниже уровня пола сада. Фундамент покрыт набрызг-бетоном, который действует как раствор. Конец марта 2017 г.

К июлю 2017 г. была построена вертикальная шахта и по земле в помещении прокладывались трубы.

См. одну смену номера

май 2015 г.

ноябрь 2016 г.

Декабрь 2016

Январь 2017 г.

Март 2017 г.

июль 2017 г.

май 2019 г.

Современное программное обеспечение для 3D-моделирования

Потребовалось активное сотрудничество для координации подземных механических, электрических, водопроводных (MEP) систем и систем микросвай.

Саргорстрой