Усиление фундамента представляет собой комплекс специальных мероприятий, направленных на повышение прочности, надежности и долговечности работы строительных конструкций, обеспечивающих взаимодействие работы здания или сооружения с грунтовым основанием. Также усиление фундамента позволяет предотвратить негативные последствия от просадочных или пучинистых явлений грунтов, развития неравномерных осадок или повреждений конструкций от коррозии. Главная цель при проведении подобных работ ̶ обеспечение безопасности и эксплуатационных качеств объекта в соответствии со строительными нормами и разработанным проектом.
Существует несколько основных методов усиления оснований зданий и сооружений. Выбор в пользу того или иного способа зависит от ряда факторов, в числе которых:
- текущее состояние фундамента и конструкции объекта в целом;
- тип основания, геологическая природа грунта;
- окружающая среда, включая застройку и инженерные сети;
- доступность объекта и климатические воздействия.
В статье будут рассмотрены наиболее распространенные и эффективные методы, а также приведен обзор диагностических мероприятий и нормативных актов, описывающих требования и условия проведения мероприятий по усилению фундаментов.
Как понять, что фундамент здания требует усиления?
К важным сигналам о возможных проблемах фундаментных конструкций, на которые может обратить внимание собственник, относятся: затрудненное открывание и закрывание дверей и окон, провалы грунта вокруг здания, изменение положения отмостки, изменение уровня грунта вблизи фундаментов, наличие воды в подвале, разрушение облицовки вследствие образования наклонных трещин, а также элементов внутренней отделки.
Необходимо принять во внимание что вышеперечисленные признаки относятся только к визуальным. Помимо них существуют и скрытые сигналы развития негативных процессов, которые могут диагностировать только специалисты. Оценить их визуально невозможно или крайне затруднительно. Поэтому при появлении подозрений в отношении состояния фундамента следует обратиться к экспертам. Также полезно выполнять регулярные обследования и геотехнический мониторинг экспертными организациями для минимизации затрат на ремонт.Существует ряд признаков, указывающих на необходимость усиления фундамента. Основными из них являются:Появление трещин в фундаментных и несущих конструкциях. Наличие трещин, по форме напоминающих “лесенку” на стенах, зачастую свидетельствует о развитии неравномерных деформаций фундамента. Подобное явление особенно актуально в случае, если трещины появляются преимущественно вблизи или вокруг дверных и оконных проемов. В нормативной документации существуют строгие требования по допускам неравномерных осадок.
Наклон здания или изменение положения отдельных конструкций. Если конструкция начинает наклоняться в одну из сторон, то это явный признак того, что фундамент не справляется с нагрузкой и возникшими в нем напряжениями. То же касается и интенсивного оседания здания – просадки.
Подъем или выпучивание фундамента. Этот признак указывает на наличие пучинистых грунтов или произошедшее всплытие подземных конструкций в результате действия грунтовых вод.
Появление воды в подвальном помещении. Данное явление может свидетельствовать о наличии повреждений вследствие чрезмерных деформаций, через которые вода проникает внутрь.
Факторы, вызывающие необходимость усиления фундамента
- Дефекты фундаментных конструкций - Это трещины, сколы, разрывы, другие дефекты, появившиеся вследствие механического воздействия либо других факторов. Повреждения могут быть вызваны ошибками при строительстве, использованием некачественных материалов, перегрузом, неправильным распределением нагрузок, естественным износом ввиду длительной эксплуатации здания и прочим.
- Негативные изменения в грунтовом основании - Чрезмерные или неравномерные осадки, затопления, выпучивание, вынос грунта вследствие рельефа или наличия грунтовых вод, специальные геологические условия и прочее
- Изменение назначения здания (сооружения) и условий эксплуатации - Фундамент может потребовать усиления ввиду предполагаемого увеличения нагрузки, требуемого повышения устойчивости, воздействия вибраций и прочее
- Строительство нового объекта вблизи конструкции - Возведение нового объекта может привести к дополнительным осадкам существующих зданий и сооружений вокруг. Это связано как с изменением напряженно-деформационного состояния грунта, так и в первую очередь динамическими воздействиями в процессе строительства, изменения гидрологии – грунтовых вод.
- Реконструкция здания, возведение надстройки - Подобные действия могут стать причиной увеличения нагрузки или изменения ее характера на фундамент, что потребует мероприятий по их компенсации – усилению.
- Эрозия грунта, подтопление - Климатические и стихийные воздействия, изменение уровня грунтовых вод, могут приводить к вымыванию грунта или его разрыхлению, изменению свойств, например, повышению текучести, и, как следствие, снижение устойчивости фундамента.
Согласно нормативным документам, фундамент требует усиления в зависимости от уровня снижения его несущей способности. При показателе до 5% никаких действий предпринимать не нужно, так как проектирование производится всегда с хорошим запасом. При снижении несущей способности до 15%, усиление необходимо при наличии трещин. Если показатель находится выше 15%, то рассматриваемые мероприятия проводить нужно в обязательном порядке.
Нормативные акты и стандарты, регламентирующие методики и подходы усиления фундаментов и оснований
Ниже представлен список нормативных документов, регламентирующих стандарты проектирования, строительства и усиления фундаментов зданий и сооружений. К ним относятся:
- ГОСТ Р 59538.2021 РАСТВОРЫ ИНЪЕКЦИОННЫЕ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТА
- ГОСТ Р 59706.2022 ГРУНТЫ ХИМИЧЕСКИ ЗАКРЕПЛЕННЫЕ
- СП 15.13330.2012 КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
- СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений
- СП 24.13330.2011 СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ
- СП 45.13330.2012 ЗЕМЛЯНЫЕ СООРУЖЕНИЯ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
- СП 63.13330.2012 БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
- СП 291.1325800.2017 КОНСТРУКЦИИ ГРУНТОЦЕМЕНТНЫЕ АРМИРОВАННЫЕ
- СТО НОСТРОЙ 2.3.18.2011 Освоение подземного пространства. Укрепление грунтов инъекционными методами в строительстве
- СТО 36554501-007-2006 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И УСТРОЙСТВО ВЕРТИКАЛЬНОГО ИЛИ НАКЛОННОГО ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО БАРЬЕРА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИОННОГО НАГНЕТАНИЯ
Предварительная диагностика и подготовительные мероприятия
Мероприятия по обследованию и геотехнический мониторинг позволяют выявить истинные причины образования дефектов и развития деформаций, их правильно классифицировать, дать оценку текущего состояния конструкций, спрогнозировать их поведение и эксплуатационные характеристики, а также получить рекомендации о необходимости выполнения мероприятий по усилению фундаментов. Полученное в результате исследований заключение также является важной основой для выбора оптимального способа и технологии усиления фундамента с учетом его типа, состояния, геологии и других факторов.
Первый этап диагностики - визуальная оценка состояния фундамента. Она предполагает обнаружение сколов, трещин, различных деформаций. При этом особое внимание в процессе диагностики уделяется мониторингу – изменению положению конструкций в течение времени и оценке характера осадки здания. Для оценки прогресса развития деформаций производят измерение ширины раскрытия трещин. Для этого могут применяться маяки, монтируемые поперек трещин. Очень важно соблюдать правила установки маяков, чтобы они действительно показали результат. Если на маяках не появляются новые зазоры и разрывы в течение 3-4 недель, то это может говорить о стабилизации фундамента, но окончательную оценку могут дать только специалисты, потому что необходимо учитывать внешние факторы.
Деформации бывают разного типа. Появляться они могут по разным причинам.
Чрезмерная осадка всего здания
Возможные причины деформации:
• превышение допустимой нагрузки на фундамент
• слабое грунтовое основание
• ошибки проектирования и строительства
• консолидация грунта под нагрузкой после строительства
• изменение гидрогеологии участка
• просадочность грунтов при их замачивании
Осадка одной части здания или наклон
Возможные причины деформации:
• локальный вымыв грунта вызванный подземными водами
• локальный прорыв трубопроводов с последующим подтоплением участка
• различия в геологии грунтового основания
• наличие грунтовых аномалий
• наличие склонов, откосов или расположение вблизи траншей, котлованов;
• конструктивные отличия частей здания (например, пристройка к основному зданию)
• строительство новых объектов в непосредственной близости
Выпучивание фундаментов
Возможные причины деформации:
• пучинистость грунтов при их замораживании и оттаивании
• набухающие глинистые грунты
• химические процессы в грунте связанные с ростом объема
В ряде случаев после разработки проекта требуется прохождение его экспертизы в компетентных органах и для получения разрешений.Для определения типа и величины деформаций проводят геодезические исследования положений конструкций объекта. Данные измерения позволяют:выявить уровни осадки посредством измерения отклонений в горизонтальной и вертикальной плоскостях;
оценить неравномерности осадки по площади объекта
зафиксировать развитие изменений положения фундаментов во времени при периодических исследованиях
Перспективным методом оценки положения конструкций здания является лазерное сканирование, которое позволяет создать трехмерную модель объекта высокой детализации.
Для установки причин развития дефектов в фундаментах и оснований на третьем этапе проводят инженерно-геологические изыскания, включающие:бурение скважин с отбором проб грунта, позволяющих оценить состояние грунта на разной глубине;
лабораторное исследование образцов грунта с целью определения физико-механических характеристик грунта, оценки его несущей способности и деформативности;
зондирование грунта с оценкой его плотности и прочностных свойств в непосредственной близости к фундаменту
геофизические неразрушающие исследования проблемных участков
К третьему этапу также стоит отнести инструментальное исследование состояния фундамента с проверкой его прочностных характеристик, состояния бетона или кладки, выявлении коррозионных процессов снижающих прочность, оценки глубины и характера дефектов с последующим заключением.
На четвертом этапе производится анализ фактических нагрузок, оказываемых на фундамент и основание и их сопоставлением с фактической несущей способностью которую может обеспечить фундамент на основании проведенных обследований в рамках предыдущих этапов. В рамках этого этапа производится сбор нагрузок и расчет фундамента. В ряде случаев данный этап может предполагать разработку модели совместной работы конструкции и грунтового основания в расчетных геотехнических программных комплексах типа PLAXIS или MIDAS, где могут быть определены результаты расчета фундамента по несущей способности и деформациям.
После всех вышеуказанных этапов и мероприятий специалисты производят разработку проекта усиления фундамента и основания, включающую:выбор и обоснование оптимального метода и технологии;
создание плана и технологической карты требуемых работ;
подбор необходимых материалов и оборудования;
определение стоимости и сроков.
Обзор основных способов усиления фундаментов и оснований
Как уже упоминалось выше, выбор метода усиления зависит от типа фундамента и его состояния, вида и интенсивности деформаций, геологической природы грунта, его физико-механических свойств и других факторов.
Условно все методы можно разделить на две большие группы:
- усиление грунтового основания в зоне сжимаемой толщи под и вокруг фундамента;
- усиление и ремонт самого фундамента.
Есть еще один современный метод, который позволяет выполнить работы быстро и с минимальными неудобствами для собственника объекта. Это технология двухкомпонентной инъекции грунта быстрореагирующей вспенивающейся полиуретановой смолой. Для подачи материала в грунт используются забивные трубки малого диаметра, что позволяет минимизировать грязные буровые и строительные работы. Подача осуществляется насосами высокого давления с раздельной подачей компонентов, в результате химической реакции состава происходит уплотнение грунта, его усиление и герметизация. Метод позволяет моментально получить результат из-за высокой скорости набора прочности состава ̶ за несколько минут. Данная технология также позволяет вернуть положение конструкций в проектное положение ̶ произвести работы по контролируемому лифтингу.Данная технология хорошо зарекомендовала себя как на крупных промышленных объектах с большими нагрузками, жилых зданиях, так и на небольших частных постройках.
Хотите узнать больше об уникальном методе усиления фундаментов, который позволит добиться надежного результата в максимально короткий срок с учетом конкретной ситуации на объекте?
Предлагаем обратиться в компанию Геотехсинтез за бесплатной консультацией. Вы можете связаться по телефону +7 (905) 472-79-98 или заполните короткую заявку. После изучения Вашей задачи и сбора исходных данных, специалисты предложат необходимые диагностические мероприятия и предложат варианты решения.
Геотехсинтез – это производитель материалов и разработчик технологий под ключ в области усиления грнутов и стабилизации фундаментов:
- 100+ реализованных проектов в самых разных отраслях;
- 200+ клиентов по всей России и за ее пределами;
- 40+ лет совокупной экспертизы наших экспертов;
- Современные технологии позволяющие выполнить усиление фундамента без простоев объекта или вывода из эксплуатации, в короткие строки и с минимальными неудобствами
- прозрачное ценообразование и экономичность
- применение только решений, разработанных под конкретный проект;
- выполнение как отдельных этапов, так и работ под ключ;
- наличие собственного парка оборудования и профессиональной материально-технической базы;
- использование собственных уникальных разработок в области новых технологий для усиления грунтов.