Методы и особенности усиление фундамента

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

В каких случаях фундаментам необходимо усиление?

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

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

  

  Основные причины усиления фундаментов

Гарантированно потребуется усиление фундамента в случаях:

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

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

Внимание: Величина воронки оседания напрямую зависит от веса коттеджа.

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

Теория усиления оснований и фундаментов

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

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

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

  

  Варианты усиления оснований под фундаментами

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

Технологии реставрации

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

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

Разгрузка эксплуатируемой конструкции

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

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

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

Рыхлые, недостаточно прочные, кирпичные фундаменты вывешивают другим способом:

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

  

  Методы полной разгрузки фундаментов

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

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

Усиление ленточного фундамента

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

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

  

  Таркетирование фундамента для повышения прочности

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

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

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

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

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

  

  Увеличение глубины фундамента с вывешиванием

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

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

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

  

  Увеличение глубины заложения без вывешивания

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

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

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

  

  Технология железобетонных отливов

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

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

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

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

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

Метод обоймы

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

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

Последовательность операций при выполнении железобетонной обоймы следующая:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  

  Усиление столбчатого фундамента обоймой

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

Усиление буронабивными сваями

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

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

  

  Усиление фундаментов буровыми сваями

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

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

Усиление винтовыми сваями

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

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

  

  Классический ремонт фундамента винтовыми сваями

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

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

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

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