Усиление основания фундамента методом устройства выносных свай

Укрепление фундамента методом инъекцирования

Классические методы усиления существующих фундаментов в некоторых случаях просто не подходят. Причин тут несколько: ограниченная площадь застройки для ремонта основания, нужно проводить реставрацию памятки архитектуры или структура почвы не способна выдерживать длительные нагрузки через смещение слоев впоследствии мощной вибрации.

Также нельзя не помнить о классическом человеческом факторе, ведь большинство разрушенных и поврежденных фундаментов случается из-за ошибок в проектировании и подборе оптимальных строительных материалов.

Сейчас большой популярностью среди строителей и ремонтников пользуется инновационный метод усиления и ремонта фундаментов буроинъекционными сваями.

Метод отлично подходит для старых и новых фундаментов, а также тех, где во время проектирования и дальнейшего строительства были допущены ошибки. Такие конструкции успешно используются не только для укрепления старых фундаментов, но и усиления новых, особенно когда возникла просадка из-за смещения грунтов.

Когда требуется усиление свайного фундамента?

Необходимость в усилении свайного фундамента возникает при появлении внешних признаков:

Трещины, образовавшиеся на бетонном ростверке.
Перекосившиеся стены дом, свидетельствующие о просадках одного или нескольких углов.
Появление затруднений при закрывании окон или дверей.
Образование трещин поперек несущих стен (особенно в верхней части).

Кроме того, необходимость усиления свайного фундамента может быть запланированной:

Расширение площади этажей, увеличение их количества.
Строительство дополнительной площади, монтаж тяжелей облицовки (например, отделка натуральным камнем или лицевым кирпичом).
Создание пристроек, изменяющих конфигурацию постройки и требующих дополнительных опорных конструкций.

Помимо установки дополнительных стволов, широко используется увеличение их толщины, позволяющее существенно увеличить допустимую нагрузку. Все технологии могут быть выбраны только после тщательного обследования фундамента, установки контрольных маяков и проведения качественного анализа состояния всей опорной конструкции в целом.

Нередко возникают ситуации, при которых требуется воздействие на грунт, непосредственно окружающий опоры, без непосредственного вмешательства в их конструкцию.

В любом случае окончательное решение должен принимать опытный строитель, прошедший профессиональную подготовку и способный правильно оценить приоритет тех или иных действий.

Укрепление фундаментов вдавливаемыми сваями

Более трудоемкий, с большим объемом земляных работ, способ с применением вдавливаемых свай при помощи домкрата. Такие сваи составные из нескольких частей вдавливаются домкратом под основание фундамента.

Применение вдавливаемых свай, позволяет существенно упростить работу и ускорить процесс. Опоры имеют сегментарное строение, а в ходе укрепления осуществляется их последовательное заглубление в почву посредством домкрата. Конструкции производятся с применением железобетона и имеют секционное строение, с отдельными элементами, соединяющимися посредством стыков.

Использование технологии вдавливания обеспечивает решение следующих проблем в процессе установки:

вибрации;
динамическое воздействие;
шум;
уменьшаются трудозатраты.

Методы для различных типов основания на сваях

Если дом стоит на свайно-винтовом фундаменте, который просел с одной стороны, можно провести укрепление путем ввинчивания нескольких металлических свай в дополнение к уже существующим.

Новые конструкции должны располагаться строго вдоль линий, соединяющих старые элементы. При монтаже дополнительных железных опор потребуется приподнять дом на домкратах.

На фото пример укрепления фундамента винтовыми сваями

Если же проблема возникла не из-за проседания, а из-за перекоса винтовых свай, установка дополнительных элементов необязательна. Достаточно выполнить новую обвязку, которая будет эффективнее удерживать опоры в строго вертикальном положении, защищая их от перекоса. Для обвязки используют профилированную трубу или стальные швеллеры.

Фундаменты, построенные на железобетонных или бетонных сваях буроинъекционного, буронабивного и забивного типа, укрепляют несколькими способами.

При этом вокруг укрепляемых конструкций бурят скважины диаметром 50-80 мм, в которые затем нагнетается бетонный раствор. В результате образуется «рубашка», которая предотвращает последующее разрушение фундамента.
Второй вариант укрепления таких фундаментов – использование дополнительных металлических опор винтового типа. Конструкции ввинчивают в грунт на максимально близком расстоянии к старому основанию, глубина погружения должна достигать плотных слоев почвы.

Установленные сваи бетонируют изнутри, а на верхних торцах закрепляют оголовки, на которых фиксируются швеллеры или двутавровые балки, предназначенные для обвязки свай.

Винтовыми сваями

Усиление фундамента винтовыми сваями проводят для небольших строений и частных домов. Технология работ такая же, как и для строительства нового фундамента, но есть отличия. Процесс включает в себя следующие этапы:

Уже существующий ленточный фундамент оголяется. При возможности это делают с двух сторон. Необходимо обкопать каждую сторону до уровня подошвы. Ширина траншеи выбирается таким образом, чтобы в ней было удобно работать и размещать оборудование.
Максимально близко к фундаменту в грунт ввинчиваются металлические винтовые сваи. Высота верха фундамента определяется тем, каким образом сваи будут объединятся с существующей конструкцией. Если будет проходить бетонирование для увеличения ширины ленты, верх сваи оставляют таким образом, чтобы он оказался в толще бетона.
Для передачи нагрузки на сваи применяют также стальные конструкции. Для этого на них монтируются швеллеры или двутавры, на которые опирается существующий фундамент. Соединение металлических элементов проводится путем бетонирования.

Усиление ленточного фундамента сваями – один из методов остановки разрушения здания при ошибках в проектировании или осадках грунта. Выбор правильной конструкции проводится путем расчета несущей способности и стоимости каждого варианта. Важно принимать во внимание расположение близлежащих зданий и характеристики грунта.

Методы усиления свайного фундамента

Существуют следующие способы усиления свай:

Наиболее доступно усиление свайных стволов, если здание имеет высокий ростверк. Сваи с трещинами и даже при их частичном разрушении усиливаются с применением железобетонных обойм, с толщиной стенок е менее 100мм. Такие обоймы устанавливаются по всей видимой длине сваи, плюс осуществляется их заглубление не менее чем на метр, в грунт.

Железобетонная обойма представляет собой монолитную, замкнутую по периметру свайного столба конструкцию, за счет обжатия которой тела сваи достигается предотвращение распространения по ней трещин и уже существующих деформаций. Также обойма дополнительно увеличивает площадь свайной опоры, что приводит к росту ее грузонесущей способности.

Читать еще: Как правильно залить монолитную плиту фундамента

Технология усиления свай железобетонными обоймами следующая:

Производится откопка свайной опоры на глубину ее заложения (ввиду трудоемкости разработки грунта на большую глубину, данный метод практикуется лишь для усиления свай длиной до 5 метров);
Оголенная свая очищается от налипшего грунта и проверяется на предмет механических повреждений;
В шахматном порядке по телу сваи просверливаются шурфы — отверстия, выполняющие функцию посадочных гнезд под монтаж арматуры;
В шурфах размещаются арматурные стержни, длина которых подбирается исходя из требуемой толщины обоймы;
К стержням приваривается каркас из стальной сетки либо арматуры меньшего диаметра, каркас по всей высоте сваи обшивается листовым металлом;
Полученная опалубка заполняется бетонной смесью.

Усиленная свая засыпается почвой после полного отвердевания бетона обоймы.

Другой способ – по периметру сваи бурятся скважины от 50 до 80 мм., не менее чем по одной скважине возле каждой грани сваи. В дальнейшем в скважины нагнетают цементный раствор. Таким образом, вокруг сваи получается «рубашка», препятствующая дальнейшему разрушению сваи.

В зависимости от способа реализации технологии, монтаж буроинъекционных свай может вестись стандартным методом либо при увеличенном давлении (струйный метод).

При стандартном методе подача бетона осуществляется при давлении 15-20 мПа, при укреплении по струйной технологии — при давлении 350-450 мПа. В последнем случае поток нагнетаемого бетона расширяет стенки пробуренного шурфа, вытесняя почву, что приводит к ее уплотнению и, как следствию, дополнительному увеличению грузонесущей способности сваи.

Еще один способ – усиление свай с помощью погружения забивной или устройства буронабивной сваи вплотную к свайному стволу

Данный метод усиления свайных фундаментов практикуется в случаях, когда возникает необходимость в увеличении грузонесущей способности основания (как правило, при надстройке дополнительных этажей). Технология не предусматривает устранения дефектов в уже существующих сваях — дополнительные опоры лишь равномерно распределяют нагрузку от массы здания, принимая ее часть на себя.

При усилении дополнительными опорами фундаментов на винтовых сваях, ростверк и само здание поднимается над свайным полем посредством гидравлических домкратов и опоры устанавливаются по контуру стен. При работе с железобетонными сваями и тяжелыми кирпичными зданиями, новые сваи монтируются на расстоянии 1.5-2 метра от стен дома и соединяются со старым свайным полем с помощью выносных блок

Смотреть так же:

Фундамент с ростверком на сваях
Погружение железобетонных свай

Последовательность работ при подъеме грунтовых вод выше отметки подошвы основания

Грунт удаляется на полную глубину с одной стороны фундамента с оборудованием вертикальной стенки его крепления.

Выполняется очистка, насечка боковых сторон фундамента и вычистка грунта в отметке подошвы с щебневым уплотнением.

На дно ямы вплотную к фундаменту ставятся пригрузочные элементы с необходимой расчетной массой.
На второй и третьей гранях выполняются в последовательном порядке перечисленные операции.

На четвертой грани осуществляется весь цикл усилительных работ: отрывка ямы, насечка бетонной поверхности, армирование (с выпусканием концов арматуры), заливка бетоном, выдерживание бетона (нужна 50% прочность), устройство заграждающих щитов от проникновения грунта в емкости на соседних сторонах при засыпке пазухи. Пазуха засыпается с трамбованием грунта.

На первой, второй, третьей гранях попеременно повторяется полный цикл работ тогда, когда на той стороне, где выполняется работа, предварительно сняты пригрузочные элементы. В ходе указанных операций осуществляется стыковка выпусков арматуры, оставленных на соседних сторонах.

Пригрузочные компоненты нужно заранее изготовить из бетона размером 0,5х0,5 м с высотой 1 и 1,5 м, размером 0,75×0,75 м и 2 м высотой, что отвечает их массе от 0,5 до 2,5 тонн. Для строповки элементы должны в верхней их части иметь утопленные в бетон петли.

Этап второй. Усиление угловых модулей «быками»

Начать следует с укрепления тех участков фундамента, на которые приходится основная часть распределённой массы. Угловые части опоры здания испытывают наибольшую нагрузку, что исходит из геометрии строения. Зачастую достаточно только усиления углов фундамента, чтобы предотвратить дальнейшее его разрушение и снизить степень естественной деформации.

Подготовка объекта. Оголяем фундамент

Для того чтобы получить доступ к бетонному основанию, требуется вырыть котлован с учетом следующих особенностей:

Размеры не менее 100х100 сантиметров и заглубление ниже уровня залегания фундамента.
Четвёртая часть котлована должна приходиться непосредственно на угол бетонной конструкции.
Подкоп под фундамент не должен быть слишком большим: достаточно обеспечить зазор в 10 сантиметров.
Когда фундамент вскрыт, с него следует смыть грязь и дать просохнуть в течение суток.

Ввинчивание свай

Погружение угловых свай можно, при необходимости, произвести ручным способом: размеры котлована и отсутствие ограничений со стороны стен дают возможность свободного движения воротка. Сваи необходимо погружать на глубину, определенную особенностями действующей конструкции с тем расчётом, чтобы плоский оголовок оказался на одном уровне с нижней гранью фундамента. Точка погружения сваи должна быть расположена как можно ближе к углу здания. Проектом может быть предусмотрено использование двух свай по разные стороны угла фундамента.

Армирование и заливка

В вырытом котловане должен быть залит бетонный блок, именуемый «быком». Для этого следует собрать каркас из стальной арматуры:

Под фундамент заводятся пруты профильной арматуры диаметром от 12 мм и не достающие до границы подкопа на 5–10 см. Наилучшим вариантом будет подпереть арматуру к фундаменту при помощи камней или битого кирпича.
Выходящие наружу концы арматуры должны закрывать не менее половины площади котлована. В общем случае, достаточно 6–7 прутьев, которые кладутся плашмя на оголовок сваи и привариваются к нему. После фиксации арматуры на оголовках фиксирующие камни следует убрать.
К оголовку сваи вертикально привариваются несколько прутьев арматуры.
В соответствии с заданными параметрами, из арматурных прутьев и армирующей сетки формируется каркас.

Читать еще: Как утеплить фундамент дома снаружи пенополистиролом

Заливку бетона следует производить в два этапа. На первом бетонная смесь заливается на уровень не ниже середины существующего фундамента и подвергается вибрационной трамбовке. На втором этапе можно снизить расход бетонной смеси, сократив размеры котлована на 30–40% с помощью внешней опалубки.

Примечание: если дополнительная заливка проектом не предусмотрена, в качестве оголовка используется угловой кронштейн и дополнительное армирование не проводится.

Мероприятия по гидроизоляции

Нередко причиной осадки свайного фундамента оказываются подземные воды, которые негативно влияют на грунт и опорную конструкцию. Чтобы предотвратить такие последствия, потребуется качественная гидроизоляция, которая защитит опорные элементы от воздействия влаги.

Выбор материалов для работы зависит от используемых свай:

гидроизоляция буронабивных свай выполняется путем бурения скважины, укрепления стенок глиной, армирования и заливки бетона. Перед тем как залить раствор, в скважину укладывают рубероид, свернутый в виде трубы — он не позволит воде проникнуть внутрь.
Для защиты винтовой металлической опоры достаточно покрасить ее специальным антикоррозийным средством с гидрофобным эффектом.
Для защиты забивных свай от воды потребуется обработка водозащитным составом, которую выполняют при реконструкции.

Усиление своими руками ленточного фундамента

Проблемы с фундаментом проявляются в появлении трещин в цоколе или даже в стенах дома. За трещинами ведут наблюдение, установив поперек них бумажные или гипсовые маячки. Случаи их расширения являются сигналами необходимости ремонта основы дома.

Способов усиления ленточного фундамента несколько:

При усилении фундамента частного дома обязательна смоченная и утрамбованная песчаная или гравийно-песчаная подушка под новой частью, толщиной не менее 200 – 250 мм.

В стене с шагом, заложенным в проекте реконструкции, сверлят горизонтальные отверстия – шпуры под отрезки арматурных стержней, передающих усилия с основной части основания на его уширения. Стержни забивают в хорошо смоченные отверстия, после введения в них жидкого цементного раствора. При необходимости стержни связывают арматурной сеткой.

Уширение под опорой стены и/или в ее нижней части.

Тут усиление нужно делать узкими захватками, подкапываясь под подошву. Но проще укрепить грунт под подошвой устройством буроинъекционных скважин и закачать полимерно-цементный или цементно-песчаный раствор, или даже жидкое стекло.

В остальном процедура, как и при обычном уширении.

Усиление фундамента железобетонной рубашкой.

Если дополнительная нагрузка и толщина уширения будет большой, то имеет смысл усиление фундамента железобетонной рубашкой или обоймой. Для этого на горизонтальные стержни арматуры, проходящие через фундамент, вяжут конструкцию арматурного каркаса в виде сетки из вертикальных и горизонтальных прутьев, устанавливают опалубку и бетонируют. Обязательно обеспечить для арматуры защитный слой бетона в 30 – 50 мм.

В зоне углов или переломов плоскостности стены продольное армирование нужно проводить по установленным правилам армирования. Главное – не делать стыков и перекрещиваний на самом переломе.

Перед обратной засыпкой не забудьте гидроизолировать новую часть.

Часто в процессе строительства в условиях плотной городской застройки, в процессе реконструкции зданий, или при прокладке сетей инженерно-технического обеспечения, а также при потере работоспособности существующих фундаментов на этапе эксплуатации, требуется проведение работ по усилению существующих фундаментов и оснований зданий и сооружений.

Усиление фундаментов выполняют в следующих случаях:

При увеличении нагрузок и воздействий на фундаменты, (например увеличении этажности после реконструкции, замене оборудования после капитального ремонта и т.д.);
При нарушении работоспособности конструкций существующих фундаментов в силу природного выветривания или факторов агрессивной среды;
При снижении физико-механических параметров грунтов или изменения состояния инженерно-геологической среды, например под воздействием механической или химической суффозии которые приводят к предельным состояниям фундаментов зданий или сооружений;
При потере работоспособности (достижения предельных состояний) из-за ошибок допущенных при разработке проектной или рабочей документации, а также ошибок технологии производства работ.
При изменении напряженно-деформированного состояния грунтов основания в силу техногенного влияния на окружающую застройку.

В настоящее время в современной геотехнической практике используют следующие методы усиления фундаментов, а также оснований: изменение полей напряженно-деформированного состояния под подошвой фундамента; повышение прочности конструкций фундамента; увеличение несущей способности грунтов за счет преобразования их свойств (техническая мелиорация). Данные методы сводятся к выполнению следующих работ:

Укрепление кладки фундамента (цементация кладки, частичная или полная замена кладки, устройство железобетонной обоймы);
Расширение фундамента (расширение ленточных и столбчатых фундаментов, устройство фундаментой плиты);
Устройство и постановка на промежуточные и выносные опоры;
Устройство и постановка фундамента на сваи (рядом стоящие набивные сваи, прорезающие кладку буроинъекционные сваи);
Укрепление оснований (усиление грунтов).

Выбор того или иного решения по усилению фундамента принимают только по результатам обстоятельного изучения исходных данных, изучения и анализа инженерно-геологических условий, выполнения ряда аналитических и численных расчетов с обоснованием методов и порядка выполнения строительных работ, другими словами техническое решение усиления фундамента принимается по результатам работ комплексного проектирования.

В случаях работы со зданиями повышенного уровня ответственности (I-й уровень), выполнения работ в стесненных условиях (в условиях окружающей застройки), размещения площадки строительства в зоне с опасными инженерно-геологическими процессами, а также при глубине заложения фундаментов более 5 метров, требуется разработка программы геотехнического мониторинга с последующим прохождением геотехнической экспертизы.

Изменение интенсивности и характера передачи давления под подошвой фундамента на грунты оснований осуществляют с помощью двустороннего или одностороннего увеличения размеров подошвы, глубины заложения фундаментов или устройства буроинъекционных или набивных свай и включения их в совместную работу с существующим фундаментом.

Увеличение подошвы фундамента

Данный метод применим для отдельно стоящих зданий с преимущественно, неэксплуатируемой прилегающей к зданию территории, так как он подразумевает существенный объем земляных работ. Увеличение площади подошвы фундамента выполняют для распределения внешней нагрузки – для снижения давления под подошвой фундамента. В данном случае увеличение площади (уширение) возможно за счет устройства дополнительной конструкции фундамента — см. рисунок. Дополнительное уширение может быть включено в работу за счет применения домкратов или инъектирования технологических зазоров набухающим цементно-песчаным раствором — см. рисунок. Это выполняют как правило, для снижения дополнительных осадок здания, а также для повышения эффективности усиленной конструкции фундамента.

Читать еще: Устройство монолитной плиты фундамента

Без использования методов включающих уширение фундамента в работу, дополнительная конструкция вступит в работу только после приложения расчетной нагрузки и прироста осадки здания. Однако, как показали исследования, дополнительные конструкции уширения вступят в работу не полностью, основную нагрузку будет воспринимать по прежнему старая конструкция фундамента.

Увеличение глубины фундамента

Глубину фундаментов увеличивают как правило для устройства или расширения подземной части здания. Данные работы весьма трудоемки и продолжительны так как погружение фундаментов приходится выполнять под существующим зданием. В этих условиях изменение напряженно-деформированного состояния конструкций или грунтов массива приводит к появлению и развитию трещин, как самого здания, так и строений окружающей застройки. Поэтому производство работ выполняют последовательно, по небольшим захваткам (1-2 м), с учетом разработанной технологии производства работ при подготовке проектной и рабочей документации. При расчете данных мероприятий, разработке конструкторской документации, учитывается большое количество конструктивных, геологических и геотехнических факторов, выполняются многочисленные аналитические и конечно-элементные расчеты. Специфика и сложность данных работ обуславливает их редкий характер. Такие работы выполняют для зданий снос и демонтаж которых запрещен градостроительной документацией, например здания исторической застройки или памятники архитектуры.

Усиление фундаментов сваями

В современной геотехнической практике усиления фундаментов не редки решения с использованием свай. В этом случае используют два принципиальных решения:

Устройство свай в теле существующего фундамента — в этом случае в конструкции фундамента и в грунте основания бурят скважины диаметром 100 – 250 мм, в которые под защитой обсадных труб закачивают бетонную смесь с последующим трамбованием – см. рисунок. Однако, при устройстве таких свай происходят существенные технологические, вибрационные воздействия, которые способны приводить к дополнительной осадке основания, деформациям и трещинообразованию существующих конструкций.
Устройство свай рядом с существующим фундаментом с последующим перераспределением на них усилий. В этом случае также возможно устройство буронабивных, буроинъекционных свай. В некоторых случаях используют последовательно вдавливаемые в грунт с помощью домкрата звенья стальных или железобетонных свай – см. рисунок. Устройство свай вдавливания (статическим способом) является достаточно безопасной технологией, так как влияние технологических воздействий минимально. В этом случая вся задача специалиста геотехника сводится к корректной оценке усилий в свае и к прогнозу режима ее осадки, на всех этапах производства работ и эксплуатации здания.

Усиление фундаментов сваями позволяет достигать существенных значений несущей способности фундаментов так как возможно их погружение на любые глубины до полного отказа.

Усиление конструкции фундамента

Повышение прочности конструкции фундамента достигается за счет повышения механических параметров материала конструкции, что может быть достигнуто при инъецировании цементным раствором кирпичной кладки фундамента, за счет устройства стальной или железобетонной обоймы вокруг конструкции фундамента – см. рисунок. Нередки случаи в строительной и геотехнической практике полной замены части фундаментов зданий на новые, эффективные конструкции.

Увеличение несущей способности грунтов оснований

Зачастую, при строительстве новых объектов в условиях плотной застройки или при реконструкции существующих зданий, выявляется невозможность проведения запланированных работ без усиления грунтов оснований. Данный вид работ в строительной и геотехнической практике именуемый технической мелиорацией грунтов, который за счет многообразия методов и технологий, за счет глубокой научной базы, в современных условиях (особенно за рубежом), выделился в отдельную прикладную дисциплину. С помощью данных работ увеличение несущей способности оснований происходит за счет преобразования состава, строения, состояния, а также свойств грунтов массива. В настоящее время разработано большое количество способов и методов укрепления грунтов. Подробнее о методах преобразования грунтов.

Усиление фундаментов зданий прилегающей застройки

В связи с тем, что способы усиления фундаментов существующих зданий, а также методы усиления их оснований связаны с изменением напряженно-деформированного состояния, эти виды работ сопряжены с развитием дополнительных деформаций прилегающей территории, что может негативно сказаться на состоянии конструкций окружающей застройки – что, к сожалению, как показывает практика строительства в г. Москве в условиях плотной застройки, происходит с незавидной регулярностью.

Возведение зданий в условиях плотной застройки, вблизи существующих зданий и сооружений, является значительно более сложной задачей, чем возведение отдельно стоящего объекта.

Так например, при разработке проектной конструкторской документации не профильной организацией, а также при выполнении производства работ по усилению существующих фундаментов и устройству подземного пространства под зданием принадлежащему Пушкинскому музею в г. Москве были допущены ряд ошибок и неточностей, что привело к появлению сквозных трещин на главных фасадах этого памятника архитектуры, см. фото.

К сожалению, подобные ситуации в геотехнической практике строительства не редкость. Анализ таких предаварийных и аварийных ситуаций говорит о том, что работы по усилению фундаментов и оснований должны выполняться по результатам комплексного проектирования при участии специализированных организаций.

Наша организация предлагает комплексные работы по подготовки проектной и рабочей документации на устройство усиления фундаментов для зданий и сооружений.

Более полную информацию по разработке документации по усилению фундаментов вы можете получить позвонив нам по телефону + 7 (499) 350-23-58, или оставив заявку по форме или по электронной почте.

0 0 голоса

Рейтинг статьи