Как опорная конструкция любого здания, фундамент испытывает огромные нагрузки, находясь под давлением всего расположенного над ним массива сооружения. Показатели прочности, несущая способность, со временем ослабляются под влиянием ряда разрушающих факторов. Причин несколько, и они бывают естественной и техногенной природы. Дело доходит до нарушений целостности фундамента, разрушения бетонной защиты. Происходит осадка, возникают трещины. Только вовремя выполненное усиление фундамента остановит вертикальное распространение трещин по стенам, нежелательные деформации в виде перекошенных оконных и дверных блоков, проваливания полов.
Обследование фундамента
Выполнение работ по усилению фундаментов зданий требует понимания причин, повлекших повреждения в них. Поэтому необходимо выполнить техническое обследование фундамента. Это работа для инженеров компаний, имеющих все требуемые лицензии и сертификаты. Предварительно специалистам потребуется попросить у заказчика предоставить исчерпывающие сведения об истории сооружения. Сбор технической документации особенно актуален для усиления опор давно построенных домов. Необходимо собрать:
- Сведения о дате завершения строительства объекта;
- Данные об изначальном виде строения, о том, какие изменения были внесены (пристройка площадей, наращивание этажности, перепланировки);
- Было ли здание в аварийном состоянии;
- Вся информация о принятых в прошлом ремонтно-восстановительных мерах.
Изучение документов на здание, полученных проводящими обследование инженерами помогает сократить общий объем исследовательских работ на объекте. Обследование фундамента здания предполагает три этапа - надземной и подземной части, а также обязательно изучается прилегающая территория.
Когда инженеры обследуют надземную часть, они выявляют фактические размеры всего здания, устанавливают значение реальных нагрузок. Осматриваются полученные внешние повреждения, сначала визуально, потом с участием приборов и строительных инструментов. Применяются методы неразрушающего контроля: механические, радиометрические, химические, акустические исследования.
Инженерные работы в подземной части – очень важный этап. Это и есть обследование фундамента. Здесь выясняются его характеристики: тип конструкции, материал, размеры. Определяются параметры прочности, на какую глубины он залегает. Требуется понять, выполнена ли гидроизоляция фундамента, с каким качеством. Чтобы провести исследование грунтов основания, нужно выполнить откопку шурфов. В зависимости от состояния конструкций здания, их количество может различаться. Если имеются дефекты, шурфы откапывают в зонах предполагаемых повреждений. Шурф можно представить, как прямоугольник, который большей стороной прилегает к основанию.
Выраженность осадки здания определяют инструментальными методами. Чтобы измерить раскрытие трещин, в предварительно очищенной области раскрытия каждой трещины ставят два маяка. Один - в точке максимального раскрытия, другой в начале этой области. На установленных маяках, выполненных из гипса, иногда стекла или металла, примерно за 2-3 недели не должно возникнуть трещин. В таком случае считается, что процесс деформации здания стабилизировался.
Способы усиления
Рассмотрим технологии усиления фундаментов, расскажем также об их преимуществах и недостатках.
Прилегающую территорию исследуют, чтобы точнее выяснить причины повреждений. Это могут быть факторы, влияющие на состояние грунтов и основания фундамента. Такие, как русла старых рек, водоемы, засыпанные овраги, неправильно выполненный отвод поверхностных вод. Это не менее важная часть обследования фундамента.
Усиление фундамента сваями
Если в проект строительства здания вкрались серьезные недочеты, в результате были заложены конструкции недостаточной прочности и несущей способности, выполняется усиление фундамента сваями. Тем же методом выполняют усиление фундамента дома, когда просел грунт, и это запустило процесс его разрушения. Также, когда вблизи здания началось новое строительство или сооружение нуждается в надстройке, применяются сваи.
Чаще этим способом укрепляют ленточные фундаменты, широко распространено и усиление свайных. Сваи бывают винтовыми, буронабивными, буроинъекционными и забивными.
Усиление фундаментов сваями винтовыми – методика универсальная, в том смысле, что укреплять можно основания, расположенные на любых типах грунта, кроме скалистого. При этом постройка слегка приподнимается на домкратах, прежнее основание демонтируется. Винтовые сваи, число которых рассчитывается, забиваются очень близко к стенам и вкручиваются в землю. Далее монтируется стальной ростверк из двутавра или швеллера, а дом ставят на прочный новый каркас из металла.
Методику целесообразно применить при запланированном расширении площади, то есть выполнении пристройки.
Такое усиление фундамента имеет недостаток - приходится заменять конструкции. Хотя часто только часть дома подлежит укреплению и замене. Со временем полученная свайная опора может просесть, чем вызовет необходимость нового ремонта.
Буронабивные сваи представляют собой каркас из арматуры и раствора бетона. Вначале бурятся с помощью шнековых буров скважины, доходящие до плотных слоев грунта, где снимается почва и оголяется старый фундамент. В отверстие помещается опалубка с помощью обсадной трубы, внутрь которой монтируется арматурный каркас. Конструкция усиливает несущую способность сваи. При помощи стальных балок, выпусков арматуры, каркас соединяют с фундаментом. В завершение, всю скважину, вплоть до связки фундамента и каркаса заливаются бетоном – выполняется цементация фундамента. Так усиливают, в основном, сборный, ленточный типы фундаментов.
Буроинъекционные сваи стали применяться сравнительно недавно. Они целесообразны при наличии осадки постройки, в некоторых других ситуациях. Посредством механизмов отверстия для свай пробуривают прямо сквозь старый фундамент. Требуется точно рассчитать угол наклона и глубины бурения. Затем методом инъекций раствор цементно-песчаный раствор подается внутрь. Грунт рядом с местом будущего расположения сваи укрепляется.
Затем, используя технологию вибрационного погружения, в заполненную скважину погружают арматурный каркас. Работы происходят тихо, оперативно, можно применять такие сваи на оползающих склонах. Образовывать скважины больших диаметров и бурить на значительные глубины. Но это довольно затратный метод. Самым дешевым методом является усиление фундаментов винтовыми сваями.
Цементация
Усиление фундаментов цементацией - наиболее простая и дешевая технология. При ее реализации цементный состав под достаточным давлением впрыскивается в пустоты. Используется бентонитовый либо цементно-песчаный раствор. Ведется расчет зон, где будут проделывать отверстия и количества инъекций, которое следует выполнить в одно отверстие.
Смесь подается специальными инъекторами через заранее сформированные скважины, просверленные в фундаменте или грунте. Методика хороша также своей универсальностью. Она вполне применима на разных типах фундаментов. Он может быть плитным, свайным, ленточным, столбчатым. Размеры сооружения тоже не играют особой роли. Можно проводить усиление цементацией фундаментов крупных и мощных зданий, либо выполнять этим методом усиление фундамента небольшого частного дома в пригороде.
Песок, применяемый в растворе следует подбирать мелкий или со средним содержанием фракций. Выбор определяется составов материалов основания. Когда каждую пору заполнит раствор, надо дождаться пока он затвердеет. По окончании этого процесса вся конструкция будет представлять собой единый прочный монолит.
Уширение подошвы фундамента
Суть методики в том, что площадь опоры наращивается с помощью монтажа с боковых граней дополнительных элементов из бетона или железобетона. Они могут ставиться с одной-двух сторон по методике наращивания. Либо с трех-четырех сторон фундаментной основы. В последнем случае применяются обоймы или применяются железобетонные рубашки. Для чего используются железобетонные рубашки и обоймы мы расскажем в следующем разделе.
Нагрузка распределяется по несколько большей поверхности. Таким путем снимается осадка, снижается риск утраты основанием несущей способности, на фундамент возможно подавать более значительные нагрузки. Методика уширения подошвы фундамента способна, в частности, стабилизировать его крен, уравнять перепад контактных давлений.
Технология уширения подошвы фундамента неприменима либо ограниченно возможна в случаях, когда наблюдается значительный уровень подъема грунтовых вод. К тому же, она не рекомендована на насыщенном водой грунте, на слабых, неустойчивых структурно почвах.
В состав элементов для наращивания (они сами называются «наращиванием») входят сборные банкеты. Используются и монолитные детали, которые устанавливаются вплотную к боковой грани фундамента. Технология уширения подошвы предполагает устройство наращиваний по всей длине. Иногда усиление ставится под наиболее загруженные участки фундамента.
Работы по установке сборных элементов (банкетов) сопряжены с предварительным обжатием грунта под подошвой. Добиваются того, чтобы основание способствовало укреплению остального фундамента. После предварительного обжатия грунта и выполнения усиления, к работе подключаются дополнительные элементы.
Применяются домкраты, работающие по гидравлическому принципу. Их закрепляют особыми клиньями. Предварительное обжатие можно создать также поворотом сборного элемента вокруг нижней грани.
Усиление железобетонной рубашкой или обоймами
«Рубашка» представляет собой трехмерную каркасную структуру. При монтаже ее приваривают к открытой арматуре фундамента. Получается, что она охватывает существующий фундамент со всех сторон. Мы уже упоминали железобетонные рубашки в предыдущем разделе – их используют, чтобы расширить подошву.
Предварительно, до того, как бетонировать конструкцию, грунт под ее подошвой уплотняют. Так делается для обеспечения прочности, ведь монтаж рубашки предполагает уширение подошвы фундамента. Крепежными элементами, применяющимися в методе, являются анкерные соединения. Их забивают в фундамент, чтобы повысить несущую способность железобетонной рубашки.
Железобетонные обоймы – это полностью замкнутые конструкции, которые охватывают после установки всю поверхность, не только проблемную часть фундамента. Монтаж обоймы позволяет исправить недочеты, ошибки, допущенные на этапе строительства. Такие недостатки восполняют обоймы без увеличения площади подошвы. Их применяют, если надо укрепить отдельные фрагменты фундамента, и только в случае, когда стены обладают достаточной несущей способностью.
Если нужна надстройка в доме (или же стены в строении недостаточно толстые) – требуется расширение подошвы основания. Сначала выкапывают траншею вдоль основания дома, проводят тщательную зачистку дома по периметру. Высверливаются отверстия под прутья арматуры, на которых позже формируют каркас. Его обваривают листовым металлом, а в пустые области фундамента и во все трещины заливают под давлением бетон. Когда раствор затвердеет, им заполняют полностью всю опалубку из металла.
Торкретирование
Эту методику широко применяют во время реконструкции, предполагающей возрастание величин нагрузок. При торкретировании смешивают песок с цементом в соотношении 2 к 1 или 6 к 1. Под большим давлением, создаваемым в компрессоре сжатым воздухом, раствор подается посредством торкрет-пушки. С разных линий в ее сопло подают сухую смесь и воду. Образуется покрытие, толщиной до полутора сантиметров. В таком вот варианте реализуется «сухой» способ торкретирования.
В «мокром» методе применяют щебенку с более крупными, чем в «сухом» частицами. Величина фракций, однако, не должна превышать 8 мм. Уже готовый раствор подается на проблемную поверхность. Получается гораздо большая толщина одного слоя, более 10 сантиметров. При большом объеме работ используется бетононасос.
Отскок, то есть выход подаваемой смеси в обратном направлении, невысок. Место проведения работ остается практически чистым. Возможна также финишная отделка. Некоторый недостаток такого метода в невысокой маневренности. Работы требуют высокой скорости выполнения, нельзя допускать, чтобы бетонный раствор в рукаве установки засыхал.
«Сухой» способ усиления фундаментов торкретированием отличает высокая производительность, а также значительные расстояния, на которые можно подать компоненты состава. Однако выполнение методики приводит к большому проценту отскоков, так что рабочую площадку необходимо потом убрать. Работы требуют концентрации внимания, большого опыта.
Усиление углеволокном
Эта технология усиления фундамента является инновационной, сравнительно молодой. Сейчас к ней очень часто прибегают в строительной практике. Полотна из углеродного волокна накладывают на проблемные зоны - плоскости, изгибы, грани. Как правило, такой метод предполагает компьютерное моделирование фундамента, с заложенным в программу нужным результатом. Исходя из таких вычислений определяется количество требуемых полотен углеродного волокна. Проектные документы включают также схемы, чертежи, поэтапный план работ.
Поверхность фундамента очищается от посторонних частиц и пыли. Подготавливается также территория возле фундамента. Иногда обрабатываются крупные трещины (торкретированием), поверхность выравнивается, потом обрабатывается грунтовкой. Затем проводится разметка участков, где будут крепиться полотна, замешивается адгезивный состав, необходимый для надежного сцепления углеволокна с поверхностью. После правильного расположения холстов на фундаменте (волокна направлены по линии наибольшего усилия), поверхность обрабатывается защитными составами. После того как работы примет заказчик, возможна окончательная отделка.
Инъектирование
Этот метод тоже относится к инновациям. Помимо укрепления, он придает фундаменту отличные отталкивающие воду свойства. В работах используются микроцементы. Так называют минеральное вяжущее средство очень мелкого помола, полученное в заводских условиях по методу воздушной сегрегации.
Подготовка к инъекциям заключается в сверлении под некоторым заданным углом и на оптимальном расстоянии отверстий. В них затем будут размещать особые трубки с раструбами, через которые будет поступать под давлением смесь. Это могут быть пакеры или монтажные колонны. Глубина отверстия составляет две трети от глубины фундамента, но от подошвы они должны отстоять примерно на полметра.
Подготавливается водная смесь, для чего используется высокооборотный смеситель. Другим представителем технического оборудования является шнековый или плунжерный насос. Им суспензия подается в толщу фундамента через пакеры, вплоть до ее обратного выхода или возрастания давления до критического. Таким способом заполняются даже мельчайшие трещины (усадочные, волосяные).
Что все таки лучше?
Углеродные волокна - усиление фундамента с их помощью, сейчас почти полностью заменило традиционные методики, уже описанные нами. Продвинутые стройматериалы из углеродного волокна стали самыми востребованными у строителей. Усиление фундамента углеволокном так востребовано, поскольку:
- Материал отлично противостоит разным водами нагрузок: растяжению, сдавливания, изгибы, скручиванию, по упругим показателям углеволокно превосходит сталь;
- Не нужны сварочные, огневые работы;
- Отпадает потребность в спецтехнике и подъемниках;
- Работы ведутся небольшими бригадами и за короткое время;
- Углеволокно не меняет вес конструкции, ее геометрию;
- Усиление углеволокном предполагает только неразрушающие технологии;
- Материал химически инертен, противодействует коррозии;
- Углеволокно абсолютно безопасно, не содержит токсины;
- Не нужно прерывать производственные процессы или менять режим посещения объекта при ведении работ по этим технологиям.
Применение инновационных технологий, в первую очередь, усиление фундамента углеродным волокном способно заменить любую из «классических» методик укрепления. Более того, из-за высоких физико-химических характеристик стройматериала, такое усиление избавляет от всех недостатков, имеющихся в традиционных методиках.
