Как усилить или укрепить свайно-винтовой фундамент

Комплексное укрепление разрушенного фундамента
Усиление фундаментов цементацией – это распространенный, эффективный метод их укрепления. Технология применяется для улучшения несущих показателей грунта перед строительством и для проведения ремонта эксплуатируемого основания. В последнем случае укрепляется не только фундамент, но и почва под его подошвой. Под воздействием различных факторов опора под постройкой может деформироваться. Это часто сопровождается появлением трещин на стенах здания. Чтобы остановить процесс разрушения и продлить срок службы сооружения, обязательно необходимо проводить укрепление. Предварительно делают осмотр строения для выявления причины процесса.

Когда возникает необходимость усиления

Просевший или изначально слабый грунт усиливают под уже построенным зданием либо перед началом строительства на участке с плохими инженерно-геологическими условиями. Как правило, укрепление грунта под действующим сооружением сочетают с ремонтом и усилением фундамента.

Необходимость укрепления основания под фундаментом существующего здания возникает по следующим причинам:

1. просчеты проектирования из-за отсутствия или недостоверной информации о геологии участка, некачественное проведение строительных работ;
2. возрастание нагрузки на фундамент при реконструкции, надстройке дополнительных этажей, монтаже нового оборудования;
3. смещение пластов при проведении строительно-монтажных работ поблизости;
4. размыв основания при подъеме уровня грунтовых вод, нарушениях водоотвода талых и дождевых вод, авариях систем водоснабжения и канализации;
5. вспучивание грунта из-за увеличения глубины промерзания зимой под действием изменений в климате.

Выбор конкретной технологии при укреплении основания под построенным сооружением увязывают с соответствующими объективными ограничениями. При новом строительстве способ усиления грунтов выбирают по результатам технико-экономического обоснования.

Технологии последнего времени позволяют задействовать в строительстве после дополнительной подготовки площадки с самыми сложными инженерно-геологическими условиями.

Диагностика проблемы

Диагностика — это комплекс мероприятий, направленных на получение полной информации о состоянии несущей конструкции, наличии механических повреждений, трещин или деформаций.

Производится обследование состояния подстилающего грунта, песчаной подушки и прочих элементов, воспринимающих нагрузку от веса дома.

Процедура производится поэтапно:

• Наружный осмотр видимых частей ленты. Визуальное обнаружение повреждений ленты производится снаружи, из подвала (если есть возможность). Отыскиваются видимые признаки появления проблем с примыкающими слоями грунта — проседания, промоины и т.д.
• Подземный осмотр. Лента окапывается по периметру, проверяется состояние траншеи, осматривается поверхность ленты и обнаруживаются все возникшие повреждения. Оценивается глубина погружения ленты и материал закладки основания.

Составляется дефектная ведомость, в которую включаются все обнаруженные повреждения. Составляется план основания, на котором отмечаются точки возникших повреждений, трещины, деформированные участки.

На основании составленной документации производится принятие решения о мерах решения возникших проблем.

Во время этих работ производится месячная проверка неподвижности ленты. На поверхности устанавливаются специальные контрольные маячки, фиксируется их состояние.

Через месяц производится проверка их положения. Если изменений нет, значит, оседания ленты завершились.

Для выполнения сложных работ требуется разгрузка фундамента. Ее целью является перенос веса дома на вспомогательную опорную систему, позволяющую удалить грунт под лентой для его замены или гидроизоляции.

Меры по предотвращению размывания грунта

Укрепление основания неразрывно связано с работами по защите от размыва и удалению излишней влаги.

Способы защиты от размывания:

1. устройство отмостки – бетонирование или асфальтирование по периметру здания с уклоном для отвода талых и дождевых вод от фундамента;
2. дренаж – формирование вокруг здания сети труб, лотков и других водоотводящих путей, устройство при необходимости ливневой системы;
3. откачка насосами – сброс воды в накопительные приямки, колодцы или котлованы с последующей откачкой насосами в водоотводные канавы;
4. вакуумная установка с эжекторными иглофильтрами – понижение уровня грунтовых вод путем их откачки под действием разрежения через установленный в грунте иглофильтр;
5. электроосмотическое осушение – уплотнение влажных илистых грунтов, через которые пропущен постоянный электрический ток, при сочетании электроосмотического осушения с вакуумным водопонижением эффективность повышается.

Проведение мероприятий, предотвращающих размыв основания, помимо устойчивости здания положительно сказывается на гидроизоляции строительных конструкций.

Как укрепить фундамент старого дома

Рассмотрим наиболее надежный и практически универсальный способ усиления – железобетонная рубашка. Порядок действий:

1. Откопать цоколь. Бетонную ленту следует откапывать и укреплять небольшими отрезками по два-три метра.
2. Очистить и обезжирить поверхность.
3. Сделать на бетонной ленте насечки, чтобы улучшить сцепление с бетоном.
4. Забить горизонтально насквозь анкера.
5. Установить опалубку для будущего пояса.
6. Установить арматурный каркас, приварить к анкерам.
7. Залить бетон, дождаться набора прочности.
8. Произвести гидроизоляцию.
9. Засыпать канаву, уплотняя засыпку послойно.

При устройстве кирпичной обоймы основание по периметру обкладывают кирпичом, соединяя новый пояс со старым анкерами.

Иногда можно наблюдать просадку углов дома (например, деревянного). В таких случаях угол приподнимают и соответствующий участок основания заливают заново. Чтобы выполнить эту процедуру:

1. Подставляют примерно в 40 см от аварийного угла домкрат.
2. Сверху и снизу от него помещают толстые доски.
3. Медленно поднимают, заводя в зазоры сначала доски, потом бетонные блоки.
4. Удаляют и заменяют подгнившие бревна.

Разбирают остатки бывшего фундамента, заливают новый.

Инъектирование основания

Укрепление грунта под фундаментом инъектированием заключается в бурении скважин и закачке укрепляющего ремонтного состава через инъекционные приспособления. Под ленточным или столбчатым фундаментом скважины бурятся с поверхности земли наискосок, плитный просверливается сверху насквозь.

Ремсостав под давлением проникает во все прилегающие к скважине пустоты. Необходим постоянный контроль процесса, чтобы закачиваемый материал не ушел в глубину. На выбор конкретной технологии инъектирования влияет тип грунта, от которого зависит вид состава.

Способы инъектирования грунта:

1. Силикатизация. Для закачки используется жидкое стекло. Способ применяется для закрепления песчаных или лессовых грунтов и плывунов.
2. Смолизация. В скважины закачивают синтетические быстроотверждаемые смолы. Технология используется для укрепления водонасыщенных или сухих песков, лессов, супеси, суглинка.
3. Цементация. Скважины заливают растворной смесью на основе цемента с примешиванием глины, суглинка или песка. В крупные пустоты дополнительно закачивают горячий битум. Консистенцию раствора подбирают с учетом плотности грунта или размеров трещин в скальной породе. Технология с трудом осуществима в мелкозернистых песках и совсем непригодна для супеси, суглинка, глинистых или илистых грунтов.
4. Аммонизация. Метод предназначен для защиты от просадки лессовых грунтов. В грунтовое основание под фундаментом нагнетают газообразный аммиак, который вступает в химическую реакцию с породой.

Процесс инъектирования происходит без задействования крупногабаритного оборудования, не требует частичной разборки или приостановки эксплуатации здания. Дополнительное преимущество инъекционной технологии состоит в возможности приподнять и вернуть в изначальное положение осевший фундамент. Помимо укрепления основания под фундаментом создается противофильтрационная завеса для поднимающихся грунтовых вод.

Применение профилированных труб

Для усиления свайного основания используют профилированные трубы размерами 3х6 см. Работы выполняются по следующей технологии: при помощи труб нужного размера последовательно соединяют сваи под всем зданием. Этот вариант применим, когда опоры возвышаются над поверхностью не меньше 0,7-0,8 м.

Приваривают трубы надо с внутренней стороны опор – в дальнейшем он не будут мешать проведению отделочных работ или установке защитных панелей. Если сваи выступают над землей более, чем на 0,7 м, приваривают трубы крест-накрест. Середину стыка закрепляют при помощи специальной металлической накладки. Так называется квадратная пластина размером 20х20 см.

Струйная цементация основания

Технология струйной цементации, или jet grouting, состоит в размыве грунта с одновременным заполнением образовавшейся полости чистым или смешанным с грунтовой массой раствором. Такой метод укрепления грунта под фундаментом можно рассматривать двояко – как усиление грунтового основания с устройством противофильтрационной завесы и как формирование нового свайного фундамента под прежним.

В отличие от инъектирования струйная цементация подходит почти для всех типов грунта, результат усиления определяется с высокой точностью. Структура и состав грунта, а также процентное содержание цемента влияют на прочность затвердевшего грунтобетона.

Струйная цементация проводится в два этапа – сначала выполняется размывка и образуется скважина, при обратном ходе буровой колонны подают раствор. Диаметр колонны из застывшего раствора зависит от типа грунта, силы нагнетаемого давления, длительности размыва, применяемой технологии.

Варианты технологии:

1. Однокомпонентный. Для размыва используют только цементный раствор, диаметр колонн наименьший.
2. Двухкомпонентный. Дополнительно подают сжатый воздух, диаметр колонн приблизительно в два раза больше, чем в предыдущем случае.
3. Трехкомпонентный. Размыв выполняют водовоздушной струей, в образовавшуюся полость закачивают цементный раствор без примесей. Диаметр колонн наибольший, однако технология укрепления наиболее сложная, требуется крупногабаритное оборудование.

Многие зарубежные фирмы сейчас начали применять для струйной цементации компрессоры повышенной мощности. Использование подобного оборудования дало возможность увеличить диаметр колонн до 5 метров.

Пошаговый порядок работ

Своевременное усиление фундаментов цементацией помогает предотвратить просадку углов, обрушение зданий и сооружений. Проведение работ имеет строгий регламент.

1. Шурфование. Периметр фундамента оголяется в той части, где предстоит производить бурение, на глубине чуть меньшей, чем уровень залегания подошвы. Желательно располагать их в шахматном порядке, со внутренней и наружной части основания дома. Примерные размеры 1х1 м.
2. Осмотр опорных конструкций. Он необходим для выявления ослабленных участков поверхности. После рытья шурфов проводится визуальная оценка глубины и величины провалов, по мере необходимости устанавливаются подпорки для обеспечения безопасности работ.
3. Бурение скважин. Их располагают с расстоянием 25-50 см, под углом, непосредственно в теле опоры здания. Бур должен иметь диаметр 40-110 мм, глубина его погружения рассчитывается так, чтобы до подошвы оставалось около 300 мм и более.
4. Приготовление раствора. Чаще всего используется цементная смесь с песком мелкой фракции, достаточно жидкая, чтобы легко проходить по используемому шлангу. Точный подбор состава определяется типом основания здания. Раствор должен совпадать с ним по пропорциям.
5. Подключение насосного оборудования. Оно будет подавать раствор из бетоносмесителя к подошве объекта. Важно, чтобы все соединительные элементы были герметичными. Это необходимо для предотвращения утечки цементно-песчаной смеси в процессе ее движения под давлением.
6. Первичная подача раствора. Сначала его делают очень жидким, с соотношением сухих ингредиентов с водой в пределах 0,9-1 к 1. Эту смесь подают к подошве в течение 10 минут при давлении в 0.2 МПа. Перекачку прекращают со снижением поглощения раствора до 3,5 л/мин.
7. Вторичная и последующая цементация. Для каждого такого этапа густота смеси повышается. Закачивание раствора производится до момента, пока скорость его подачи не снизится до 5 л/мин. Оптимальное давление для густых смесей составит 0,3 МПа.
8. Выдержка. Укрепленные участки оставляют на 48 часов для твердения раствора. Как только он схватится, можно переходить к обратной засыпке грунта. Подошва будет считаться укрепленной.

Следуя инструкции, можно выполнить усиление фундаментов путем заливки под него цементного раствора в качестве связующего элемента.

Термический метод

Этот способ применяют в основном при укреплении просадочных грунтов. Технология усиления грунта термохимическим обжигом основана на обработке основания продуктами сгорания жидкого или газообразного топлива. При необходимости сжигаемый материал обогащают добавками.

Топливо сгорает в герметичной скважине, расположенной вертикально, горизонтально или под наклоном. В результате образуются прочные термогрунтовые столбы.

Более современный электротермический обжиг ведут с помощью нихромных электронагревателей. Возможность колебаний мощности нагревателя по высоте скважины позволяет регулировать форму и размеры образующихся при обжиге столбов в соответствии с неоднородностью пластов.

Укрепление фундамента своими руками

Требования к реставрации и реконструкции оснований изложены в СП пункт 13.9.

Способ укрепления самого основания зависит от его типа и характера трещин. Варианты:

• бетонная лента, небольшие горизонтальные или «волосяные» трещины. Подходящий способ – торкретирование: нанесение на поверхность дополнительного слоя бетона;
• лента, вертикальные и наклонные трещины. Уширение подошвы фундамента за счет дополнительного слоя армированного бетона или готовых ж/б плит;
• мелкозаглубленную ленту с такими же трещинами можно ремонтировать путем углубления подошвы. Технология похожа на предыдущую;
• то же самое, третий способ – железобетонная или кирпичная обойма (рубашка);
• четвертый вариант – между стеной и фундаментом устанавливается балка с опорой на дополнительные сваи. Крепление элементов – анкерами;
• пятый – двутавровые балки или швеллера монтируются в специально проделанные штробы в ленте. Под продольными балками устанавливают поперечные, опирают их на сваи;
• буронабивной или столбчатый фундамент при мелких повреждениях можно укрепить торкретированием;
• при серьезных – четыре варианта. Первый – объединение опор в единую ленту;
• уширение подошв столбов;
• заглубление;
• кирпичная или ж/б обойма.

Глубинное уплотнение

Грунтовое основание уплотняют механически, с помощью устройства песчаных или грунтоизвестковых свай. Известь при гашении вследствие контакта с водой многократно увеличивается в объеме и давит на стенки скважины, сильно уплотняя грунт. Другие варианты уплотнения – установка жестких элементов либо вибротрамбовка.

Глубинное уплотнение оснований под уже построенными зданиями ведут через наклонные скважины. Ранее такие скважины бурились буровыми снарядами с последующей выемкой дробленой массы или пробивались сердечниками. Несовершенство бурения состоит в недостаточном уплотнении, а при пробивке возникает сильное динамическое воздействие и существуют сложности с извлечением сердечника из скважины.

Сейчас из-за указанных недостатков стараются применять более прогрессивные технологии усиления грунтов глубинным уплотнением – винтовое продавливание либо уже упомянутую струйную цементацию.

Общие рекомендации

Существует множество способов укрепления неправильно рассчитанного и построенного фундамента, однако, есть 3 золотых правила реставрации:

1. Обязателен пересмотр и перерасчет проекта. Если сваи были поставлены без расчёта и угадать с расположением опор и их несущей способностью не получилось, стоит ли рисковать ещё раз?
2. Быстрое принятие мер – половина успеха. Сложно угадать, как быстро будет развиваться деформация, а это чревато растрескиванием несущих конструкций, что влечёт опасность разрушение дома.
3. Профессиональный подход очень важен. Только опытные строители с необходимой техникой действительно помогут отреставрировать фундамент, ведь в этом вопросе очень важна точность от подъёма дома до установки нового ростверка.

Не игнорируйте признаки деформации и общие рекомендации ведь на кону самое ценное – ваша жизнь и здоровье.

• Фундамент

Замена свай

Иногда опоры под домом настолько разрушены, что необходимо их заменить. Как делать демонтаж свайного фундамента, если, например, необходимо удаление свай под деревянными домиками и замена их новыми, то разбирать здания нет необходимости. Так, если произошла усадка и столбы полностью провалились, для укрепления фундамента деревянного дома можно нарастить оголовок каждой опоры. Оголовками называют торец опоры, который находится сверху, прямо под домом. Наращивать опоры можно при помощи оголения арматуры. К ней приваривается необходимой высоты элементы, устанавливается обрешетка и заливаются бетоном. Ремонт оголовков данным способом после обследования можно выполнить и самостоятельно, так как он не представляет сложности. Если столбы выдавило, удаляют оголовки, для чего излишнюю часть осторожно разрушают до нужной высоты, а затем срезают армирование.

Если подобное произошло в ленточном фундаменте, тут придется выполнять радикальные меры – требуется замена фундамента. Делать это нужно, проводя предварительное обследование.

Использование уголка и швеллера

Технология применения укрепляющего уголка аналогична тому, как создается при усилении из труб пояс жесткости. Для этого подготовленные элементы приваривают так между сваями, чтобы они перекрещивались именно возле опор. Для этого при разметке отмечают места, где будут располагаться уголки. Приваривают элементы с наружной и внутренней стороны свайное основание. Благодаря этому удастся увеличить прочность основы под домом и не допустить в дальнейшем усадку. Если имеются просевшие опоры, проведенная реконструкция укрепит их и основа не провалится.

Существует еще один способ по укреплению свай в фундаментах. Если надо упрочнить фундаменты деревянных домов, у которых произошла просадка свай в насыщенных влагой почвах, используются швеллера размером от 16-и до 20 мм. Швеллер приваривают на сваях вдоль верхнего пояса. Другими словами, такая реконструкция – это создание своего рода дополнительных оголовков, соединенных в цельный каркас. Конструкция не допускает отклонения свай, что сохраняет прочность ленточной или свайной основы. Конечно, стоимость подобной защиты довольно высокая, зато она продлит эксплуатацию старого фундамента, и сохранить его от просадок. Строители утверждают, что усиленный швеллерами старый фундамент может по прочности превзойти ленточные основы. Им в скором времени не грозит усадка и просадка отдельных опор.

Способы монтажа ростверка

Для усиления ростверков применяют следующие методики:

• Торкретирование. Это процедура напыления бетона под давлением, позволяющая создать дополнительный слой нужной толщины. Специфика нанесения обеспечивает высокую плотность вновь образованной бетонной рубашки, способствует заполнению выбоин, залечивает трещины и прочие изъяны.
• Монтаж бетонной обоймы. Проблемный участок ростверка подготавливается, сверлятся сквозные отверстия, сквозь которые пропускаются арматурные стержни. Затем на всю длину намеченного для усиления участка собирают арматурный каркас, жестко связанный со сквозными прутками. Вокруг армпояса строится опалубка, обеспечивающая заданную толщину и ширину обоймы, после чего в полость закачивают бетон. Иногда в качестве опалубки используются специальные конструкции, которые плотно обжимаются вокруг ленты ростверка и заполняются бетоном.
• В сложных случаях перед монтажом бетонной обоймы устанавливают «стену в грунте». Эта методика предусматривает монтаж механической отсечки между стенами траншеи и боковыми поверхностями ростверка. Такой способ позволяет работать, не опасаясь прибывающих грунтовых вод, осыпающихся стенок траншеи и т.п.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Усиление ростверка необходимо предварительно рассчитать, чтобы не пришлось повторять процедуру уже на следующий год. Основными величинами, которые должны быть выяснены, являются толщина и протяженность слоя усиления. Иногда приходится увеличивать толщину ленты по всему периметру.

Какие материалы необходимы?

При подборе стройматериалов следует заблаговременно определить, какая технология будет использоваться при усилении свай. Если укрепление будет проводиться методом создания дополнительных буроинъекционных или буронабивных свай, железобетонной обоймы или торкретов, для проведения работ понадобится достаточное количество бетонной смеси.

Для ее приготовления необходим:

1. цемент;
2. песок;
3. гравий;
4. вода.

В большинстве случаев требуется металлическая армирующая сетка и стальная арматура. Эти материалы используются для повышения прочности железобетонных конструкций, предназначенных для усиления ослабевшего или поврежденного фундамента.

Также перед началом ремонтных работ необходимо приобрести нужное количество гидроизоляционных изделий. В зависимости от метода реставрации, могут использоваться составы на основе битума, экструдированного пенополистирола, жидкой резины или других материалов.