Ремонт и усиление грунтовых оснований и фундаментов зданий и сооружений

Для усиления оснований применяются различные методы, в том числе цементация, битумизация, смолизация, термозакрепление и иные способы уплотнения грунтов.

Методы усиления оснований

Цементация

Грунты: скальные трещиноватые крупнообломочные, крупно - и среднезернистые песчаные, супесчаные с малым содержанием пылеватых частиц.

Технология выполнения: в грунт погружают инъекторы - трубы металлические диаметром 25-75 мм. На поверхности нижней части труб в шахматном порядке сверлят отверстия диаметром 5-6 мм с расстоянием между ними 2-5 диаметров. Раствор нагнетают при давлении до 7 атм. Для измерения давления у оголовков инъекторов устанавливают манометры. При повышении давления на 15-20% инъектор можно считать отработанным. Объем инъецируемого раствора определяют в зависимости от пористости грунта (в пределах 0,5-0,4 от объема грунта).

Силикатизация

Грунты: мелкозернистые (глинистые, суглинистые с большим содержанием пылеватых частиц), лессовидные, плывунные.

Технология выполнения: аналогична предыдущей. Грунты закрепляют параллельным нагнетанием через две самостоятельные группы инъекторов двух видов раствора - силиката натрия (жидкое стекло) при концентрации 50% и водного раствора хлористого кальция с удельной массой 1,26-1,28 т/м³. При усилении лессовидных грунтов нагнетают только жидкое стекло (однорастворная силикатизация), так как функции хлористого кальция выполнят кальциевые соли, содержащиеся в лессе. Количество нагнетаемого жидкого стекла в этом случае увеличивается втрое. Для закрепления плывунов, обладающих малой проницаемостью и требующих введения менее вязкого жидкого стекла, применяют силикадоль, представляющий смесь 1 части жидкого стекла с удельной массой 1,19 т/м³ и З частей фосфорной кислоты с удельной массой 0,025 т/м³.

Битумизация

Грунты: сухие песчаные и скальные.

Технология выполнения: усиление грунтов проводят путем нагнетания в трещины горячего битума через специальные инъекторы, установленные в пробуренные скважины. Холодная битумизация грунтов проводится битумной эмульсией с коагулянтом для устройства противофильтрационных завес в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации 0,012-0,12 см/с.

Смолизация

Грунты: песчаные.

Технология выполнения: в грунт через инъекторы нагнетают раствор карбамидной смолы и соляной кислоты. Гель, который возникает при взаимодействии растворов, заполняет поры в песке и склеивает частицы между собой.

Глубинное уплотнение оснований

Грунты: насыпные.

Технология выполнения: устройство вертикальных или наклонных набивных песчаных, бетонных или грунтовых свай с подъемом по мере заполнения скважин обсадных труб - уплотнение грунта происходит за счет увеличения объема набивных свай.

Термозакрепление (обжиг)

Грунты: глинистые

Технология выполнения: обжиг осуществляется в герметически закрытых затворами скважинах, пробуренных вертикально, наклонно или горизонтально (на косогорах) в толще закрепляемого грунта. В качестве источника теплоты могут быть использованы нихромные электронагреватели

Методы ремонта и усиления фундаментов

Основными причинами, вызывающими необходимость переустройства фундаментов, являются увеличение нагрузки при надстройке зданий или изменение их функционального назначения, нарушения в сцеплении кладочных материалов, разрушение материала фундамента от действия агрессивных сред, деформации в связи с потерей прочности или при осадке оснований. В зависимости от конструкции фундаментов, а также характера деформаций и причин, их вызывающих, применяются различные способы ремонта и усиления деформированных фундаментов.

Усиление жестких фундаментов может осуществляться путем увеличения площади их подошвы или при помощи свай различного типа.

При проектировании усиления необходимо максимально использовать существующий фундамент, обеспечив его совместную работу с элементами усиления.

Несущую способность фундаментов реконструируемого объекта определяют с учетом фактических прочностных и деформативных характеристик материала фундамента и грунтов основания, а при свайных фундаментах используют также результаты полевых испытаний (зондирование, статические испытания и др.).

Инъецирование

Фундаменты: бутовые, с расслоениями, но при сохранившейся конфигурации.

Технология выполнения: инъецирование осуществляется жидким стеклом (силикатизация) или цементными растворами (цементизация). Подготовка фундамента к инъецированию заключается во вскрытии фундамента, бурении гнезд, установке инъекторов, соединении их с инъекционной установкой и проверке готовности системы (рис.1). Гнезда для установки инъекторов бурят или пробивают перфораторами в шахматном порядке на расстоянии 0,8-1 м одно от другого. Диаметр отверстия, в которое вставляют инъектор, на 3-5% больше диаметра инъектора. Инъектор укрепляют на цементном растворе. При цементации раствор в тело фундамента нагнетают инъекционными установками под давлением около 1 МПа. Радиус действия инъектора 0,6-1,2 м. Потребность в растворе для инъецирования фундаментов зависит от состояния фундаментов и плотности материала кладки. Ориентировочно ее можно принимать в размере 0,3 от объема инъецируемых фундаментов.

При силикатизации в фундаменты вводят по одним и тем же инъекторам, но с помощью различных насосов первоначально жидкое стекло, а за тем хлористый кальций. Технологические перерывы между нагнетанием одного и второго видов растворов не должны превышать шести часов. Жидкое стекло вводят до полного насыщения фундаментов, постепенно повышая давление от 0,05 до 0,4 МПа. Нагнетание хлористого кальция осуществляется при начальном давлении 0,4 МПа с постепенным повышением его до 0,5 МПа.

Необходимость усиления определили два фактора: резкое увеличение нагрузок в связи с заменой перекрытий и гниение голов свай из-за понижения горизонта подземных вод. Разрабатывались конкурсные варианты усиления оснований и фундаментов. Была выбрана струйная технология.

Основные преимущества струйной технологии в условиях слабых грунтов: возможность ведения работ в любых неблагоприятных грунтовых и в стесненных условиях; экологическая чистота всех технологических операций.

Однако струйная технология имеет и ряд недостатков, основными из которых являются: опасность локальных деформаций в процессе временного размыва грунтового массива под фундаментом до набора прочности; высокая стоимость и материалоемкость из-за больших объемов закрепления грунта; повышенная опасность при работе с высоким давлением.

Усиление железобетонной обоймой

Фундаменты: бутовые, с расслоившейся кладкой, выпадающими камнями, с нарушенной конфигурацией.

Технология выполнения: фундаменты усиливают монолитными железобетонными обоймами захватками длиной 2-2,5 м с отрывкой траншей с двух сторон фундамента. Минимальная толщина обоймы 15 см. для бетонных обойм применяют бетон с мелким гравием литой консистенции. Усиление смежного участка выполняют не ранее чем через 7 суток после окончания работ на предыдущем участке. Последовательно выполняют работы на участках, отстоящих друг от друга на расстоянии 2-2,5 м. Одновременно допускается выполнение работ на участках отстоящих друг от друга на расстоянии не менее 6 м.

Уширение подошвы

Фундаменты: бутовые и бутобетонные.

Технология выполнения: при подведении сборных железобетонных подушек основание вскрывается с обеих сторон фундамента. Подушки подают в траншею краном и заводят последовательно под фундамент участками длиной не более 1,5-2 м. Установка подушек в проектное положение производится с помощью домкратов. После укладки подушек на захватке зазоры между верхом подушек и низом фундаментов заполняют раствором состава 1: 3 или бетоном класса В15 на мелком щебне. Сборные железобетонные подушки могут заводиться с одной или двух сторон фундамента. В первом случае применяют неразрезные подушки, а во втором - подушки делают составными по ширине фундамента для упрощения процесса установки их в проектное положение.

При слабых грунтах и значительных дополнительных нагрузках под фундаменты подводят сплошную монолитную железобетонную плиту. Минимальная толщина фундаментной плиты 25 см. Плиту заводят в фундаменты на глубину 35-40 см. Армирование плиты, марка бетона и сечение ребер жесткости определяются проектом. Плиту бетонируют по щебеночному хорошо уплотненному основанию толщиной 15-20 см. Работы выполняются в соответствии с технологической картой, в которой указывается последовательность разбивки штраб, укладки арматуры и бетонирования отдельных участков. Особое внимание при производстве работ следует уделять тщательности заполнения штраб и качеству уплотнения бетонной смеси.

При подводке фундаментов успешно применяют конструкции из монолитного бетона и железобетона. Минимальная высота подводимой части фундамента 40-50 см. В необходимых случаях подушку фундаментов армируют сетками с рабочей арматурой диаметром 10-12 мм.

Подводка фундаментов осуществляется участками длиной 1,5-2 м в соответствии с технологической картой производства работ. Работы по подводке монолитных фундаментов могут проводиться с одной или двух сторон. Бетонную смесь укладывают, как правило, в опалубку. Особо тщательно выполняется завершающая часть бетонных работ с целью обеспечения плотного примыкания подводимой части фундамента к существующей. Все неплотности примыкания устраняют зачеканкой цементным раствором состава 1: 3. Прочность бетона фундаментов контролируют испытанием бетонных кубиков габаритами 150х150х150 мм в возрасте 3, 7 и 28 дней. После завершения работ по уширению подошвы проводится обратная засыпка траншей с послойным трамбованием.

Подводка и углубление

Фундаменты: каменные и бетонные.

Технология выполнения: работы проводят на участках длиной не более 1,5 м. Подводку и углубление фундаментов производят участками через один, начиная с наиболее нагруженных мест. Новую кладку выполняют на цементном растворе марки не ниже 25. Горизонтальный шов между поверхностями старой и новой частей фундамента зачеканивают жирным жестким раствором на расширяющемся цементе.

Одним из вариантов наращивания является передача части нагрузки с существующего фундамента на отдельные плиты с помощью металлических или железобетонных балок, пропущенных через отверстия в усиливаемом фундаменте (рис.5). В этом случае опорные плиты предварительно обжимаются с помощью домкратов или гравитационной нагрузкой до расчетной. Ленточные неармированные фундаменты могут наращиваться с помощью арматуры, заанкеренной в тело фундамента и обетонированной на расчетную ширину усиления (рис.6).

Кроме того, подводка новых частей фундамента может осуществляться рядом с существующим (рис.7). В этом случае нагрузка от несущего элемента передается на фундамент усиления через подкосы и металлическую (железобетонную) обойму. Устройство нового фундамента под существующим выполняется с частичной или полной разгрузкой существующего фундамента на локальных небольших по ширине участках. Причем эта подводка может быть сплошной или частичной. При подводке новых фундаментов следует обеспечить плотное прилегание подошвы существующего фундамента с новым. При подводке под ленточные фундаменты конструкции усиления рекомендуется размещать на прямых участках с максимальными нагрузками, так как подводка новых фундаментов в углах и пересечениях вызывает серьезные трудности.

Усиление фундаментов с помощью свай

Фундаменты: каменные и бетонные.

Технология выполнения: эффективным средством усиления фундаментов, особенно при неравномерных деформациях сооружения, являются составные сборные сваи "Мега", которые не требуют больших габаритов помещения и включаются в работу сразу после вдавливания. Недостатком этих свай является достаточно высокая трудоемкость работ по их устройству, а также необходимость выполнения временного котлована под подошвой фундамента, что снижает его несущую способность в процессе усиления (рис.8). При передаче на фундамент дополнительных горизонтальных и вертикальных нагрузок эффективны буроинъекционные (корневидные) сваи, которые могут также просверливаться через существующий фундамент, используемый в этом случае как ростверк.

Включение в работу существующего фундамента свай усиления выполняется с помощью монолитного плитного ростверка или распределительных балок, которые образуют со сваями рамную систему.

Плитный ростверк можно устраивать в пределах высоты существующего фундамента (рис.10) и путем подводки под него (рис.11). Первые варианты аналогичны работам при устройстве железобетонных обойм или наращивания, требуют соединения арматуры существующего фундамента с арматурой ростверка и используются в том случае, если возможно уширение фундамента в пределах его высоты. Подводка нового ростверка под существующий фундамент достаточно трудоемка и применяется в случае невозможности уширения фундамента в пределах его высоты, при его повреждениях, а также слабых грунтах под его подошвой или при повреждении головок существующих свай.

17.Общестроительные мероприятия при реконструкции элементов подземного цикла: восстановление гидроизоляции зданий.

Причины нарушения гидроизоляции

· некачественный материал;

· деформации, возникающие в условиях смещения конструкции здания;

· чрезмерная влажность грунта;

· неправильный монтаж гидроизоляции;

· плохое сцепление основания с грунтом;

· недостаточное или избыточное нанесение гидроизоляционного слоя;

· изменение направления грунтовых вод;

· неправильный тип гидроизоляции.

Для чего важно знать причину нарушения гидроизоляции фундамента? Это необходимо для того, чтобы при восстановительных работах первоначально устранить ту самую причину.

Методы восстановления:

1. Очень часто для восстановительного процесса используется цементная штукатурка. Помимо этого, используется специальная железобетонная “рубашка” толщиной примерно 10-15 мм, которая, как и водонепроницаемая штукатурка, отлично способствует устранению трещин и прочих неровностей в поверхности основания.

2. Оклеечный метод. Судя по названию, легко догадаться, что данным методом является оклейка основания фундамента. Для этого используются листы гидроизола, которые монтируются в несколько слоев, а затем пропитываются специальной стеклотканью. Все что нужно сделать после этого – облицевать поверхность слоем кирпича или асбоцементными листами.

3. Понижение уровня внешней воды. Если вдруг случилось так, что путь грунтовых вод стал проходить выше или ближе к основанию фундамента, то необходимо удалить или поменять направление воды дальше от конструкции. Это поможет восстановить нормальный уровень влажности в доме.