Усиление тела фундамента — это комплекс инженерно-строительных мероприятий, направленных на восстановление или повышение прочностных характеристик фундамента, если его существующее состояние признано неудовлетворительным. Такие мероприятия выполняются по результатам технического обследования, которое выявляет повреждения, дефекты и потери несущей способности конструкций.
Причины усиления фундамента
Разрушение материала фундамента
- Трещины, сколы, каверны, выветривание бетона или кирпича.
- Потеря сцепления арматуры с бетоном (коррозия арматуры).
- Снижение прочности по результатам контрольных испытаний образцов.
Агрессивные воздействия
- Химически агрессивные подземные воды.
- Переменное замораживание и оттаивание.
- Повышенная влажность, вызывающая выщелачивание цементного камня.
Ошибки при проектировании или строительстве
- Недостаточная глубина заложения.
- Нарушение технологии бетонирования.
- Применение некачественных материалов.
Изменение нагрузок
- Надстройка новых этажей.
- Замена оборудования или изменение назначения здания.
Этапы производства работ
До производства работ по усилению определяют грунтовые условия, состояние материала фундаментных конструкций.
Производят расчеты по определению несущей способности фундамента с учетом выявленных повреждений, прочности основания.
Проектируют схему усиления фундамента с учетом местных условий, назначают марку связующего раствора, число и расположение мест инъекцирования в зависимости от степени поврежденности фундамента, разрабатывают технологию усиления
Обследование состояния основания и фундамента
Проводится в соответствии с СП 13-102-2003 и ГОСТ 31937-2011.
Включает визуальный осмотр, инструментальные измерения, отбор кернов, зондирование, расчёт несущей способности.
Разработка проекта усиления
Ведётся на основе СП 28.13330.2017 (актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*) и с учётом СП 22.13330.2016.
Проект должен учитывать причины повреждений, геологические условия и проектные нагрузки.
Основные способы усиления тела фундамента:
- ЦЕМЕНТАЦИЯ (нагнетание цементного раствора через инъекторы);
- СИЛИКАТИЗАЦИЯ (нагнетание силикатно-полизоцианитового раствора). Наибольшее распространение получил состав «Компаунд» на основе синтетических смол;
- СМОЛИЗАЦИЯ (нагнетание смеси эпоксидной смолы ЭД-6, полиэтиленполиамина ПЭПА, бутилфталата ДБВ и кварцевого песка);
- УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ОБОЙМЫ из бетона, стойкого к реальным агрессиям.
- РАСШИРЕНИЕ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА (устраивают дополнительную опорную поверхность - увеличивают площадь подошвы для перераспределения нагрузок)
- ПЕРЕСАДКА ФУНДАМЕНТА НА БУРОИНЪЕКЦИОННЫЕ СВАИ (установка дополнительных свай или микросвай, соединённых с существующим фундаментом)
- МЕТОД «ПРЕПАКТ». Этот метод предусматривает первоначальное заполнение опалубки жесткой фракцией (гравием, щебней) с крупностью 15-25 мм с последующим закачиванием цементного раствора с песком. Способ «Препакт» распространен в Финляндии;
Последовательность усиления тела фундаментов цементацией
1. Для установки инъекторов в теле фундамента перфораторами бурят шпуры согласно схеме усиления. Диаметр пробиваемого отверстия больше диаметра инъектора на 2-3 мм. Расстояние между шпурами принимают 100-150 мм, глубина - (0,4÷0,6) ширины фундамента.
2. Устанавливают инъекторы (2) для нагнетания подвижного (жидкого) цементного раствора в просверленные отверстия.
3. Производят нагнетание раствора через инъекторы в тело фундамента под давлением 0,2÷0,6 МПа (определяется соответствующим расчетом). При этом раствор распространяется на 0,6÷1,2 м вокруг инъектора и образует наплывы (3) на поверхности фундамента.
4. Удаляют инъекторы по мере наполнения шпура. Восстанавливают разрушенные участки покрытия пола и отмостки.
Преимуществом такого способа усиления является отсутствие земляных работ.
Усиление фундамента устройством железобетонной обоймы или защитной стенки
Предусматривает создание защитного экрана тела фундамента, воспринимающего агрессивное действие среды
В качестве защитной стенки используют:
- сборные железобетонные плиты;
- природный камень;
- шпунтованные доски.
Для устройства защитной стенки необходимо оголить тело фундамента, очистить и смочить водой его поверхности.
Расширение подошвы фундамента
Как правило расширение подошвы выполняют монолитными банкетами. Могут применяться банкеты сборные железобетонные, балочного типа, а также монолитные или сборные железобетонные опорные подушки. Банкеты размещают преимущественно с двух сторон от фундамента. Как правило, расширенная часть фундамента включается в работу (передается нагрузка от здания) с помощью системы распределительных и опорных балок (металлических или железобетонных). Распределительные балки выполняются вдоль стен, а опорные – перпендикулярно через тело стены.
При устройстве монолитных банкет разрабатывается траншея (захватками) вдоль фундамента с одной или двух сторон. Банкеты устраиваются на подготовленное основание. На боковой поверхности фундамента в шахматном порядке закрепляются анкерные стержни. Устанавливается опалубка, после чего банкет бетонируется до уровня размещения распределительных балок, которые монтируются после набора бетоном прочности. Над ними через «окна» в стене заводятся опорные балки. Банкет добетонируется на высоту распределительных балок, производится заделка «окон» и омоноличиваение опорных балок.
Пересадка фундамента на буроинъекционные сваи
Решение применяется для исключения недопустимых осадок здания при попадании здания в зону негативного влияния строительства или в результате изменения гидрогеологических условий площадки, при значительном увеличении нагрузки на фундамент, а также при необходимости исправления ошибок, ранее допущенных на этапах проектирования и строительства. Подразумевает включение в работу фундамента или полный перенос нагрузки на дополнительные элементы – буроинъекционные сваи, через которые нагрузка передается от сооружения на несущие слои основания.
Пересадка возможна на наклонные («козловые») или прямые сваи. В первом случае сваи бурятся через тело фундамента с одной или двух сторон под наклоном. После набора прочности бетона сваи включаются в работу без устройства дополнительных конструкций. Во втором случае, как правило, буроинъекционные сваи выполняются вертикально парами с двух сторон от фундамента. Нагрузка от стен на фундамент передается через рандбалки, которые объединяют пары свай между собой и устраиваются перпендикулярно через стены. Возможны различные схемы передачи нагрузок от балок на сваи.
Выполнение буровых и инъекционных работ оказывает минимальное воздействие на конструкции, что позволяет использовать технологию при работе на объектах культурного наследия. Компактные размеры технологического оборудования позволяют производить работы в стесненных условиях, например внутри подвальных помещений. Решение сочетает в себе высокую скорость и технологичность выполнения работ с надежностью результата.