Чтобы уменьшить осадку свайного фундамента, необходимо тщательно провести геологические изыскания перед строительством, что позволит оценить свойства грунта и выбрать оптимальный тип свай. Использование свай более глубокого заложения или их увеличенная площадь сечения также способствует равномерному распределению нагрузки и снижению оседания.
Кроме того, правильный выбор материала для свай и применение технологий, таких как вибропогружение или инъекционные методы, могут значительно повысить устойчивость фундамента. Следует также учитывать сезонные изменения грунтовых вод и их влияние на несущую способность основания, что является важным аспектом для предотвращения избыточной осадки.
Осадка свайного фундамента
Вопрос от клиента: "Добрый день. Планирую возводить двухэтажный коттедж на свайном фундаменте в Подмосковье. В процессе проектирования основания столкнулся с проблемой осадки — большинство соседей говорят, что из-за осадки им приходилось неоднократно усиливать фундаменты своих домов. Подскажите пожалуйста, как правильно рассчитать устойчивость фундамента к осадке на стадии проектирования, чтобы избежать проблем в дальнейшем. Заранее спасибо".
Оглавление:
- Что такое осадка фундамента и что на неё влияет
- Расчёт осадки — методы
- Способ эквивалентного слоя
На данной странице представлена информация об осадке свайного фундамента. Вы узнаете, что это за процесс и какие факторы на него влияют. Мы рассмотрим методы расчетов осадки, способы ее фактического определения и технологии предотвращения осадки железобетонных свай.
Что такое осадка фундамента и что на неё влияет
Осадка свайного фундамента — это изменение уровня размещения свай в грунте, возникающие в процессе их эксплуатации. Основная причина осадки — неправильные расчеты устойчивости фундамента к нагрузкам на стадии его проектирования, которые приводят к использованию опор недостаточной длины либо меньшего, чем того требуют фактические условия, сечения.
Проседания свай возникают под воздействием следующих факторов:
- Недостаточной несущей способности почвы, в которой размещена опорная подошва свай;
- Нагрузок, передающихся на фундамент в процессе работы в грунте, исходящих от массы здания, давления снега и эксплуатационных воздействий.
Важно: несущая способность почвы увеличивается пропорционально уровню ее расположения — чем глубже находится пласт, тем большей плотностью и силой сопротивления он обладает, тогда как поверхностные слои почвы, как правило, представлены низкоплотными породами, неспособными выдержать исходящую от фундамента нагрузку.
Рис. 1.1: Схема осадки свайных фундаментов
Грузонесущуя способность железобетонной опоры по материалу будет всегда больше, чем аналогичная характеристика грунта. Если в расчетах фундамента допущены ошибки, то пласт грунта в котором расположена опорная часть свай, под весом здания будет уплотняться и проседать, что приведет к уменьшению нулевого уровня фундамента (его осадке).
Рис. 1.2: Схема работы свай в грунте — а) сваи-стойки; б) висячие сваи.
Данная проблема особенно характерна для висячих свай, которые получают устойчивость за счет трения почвы с боковыми стенками опоры. Сваи стойки, опирающиеся на глубинные, несжимаемые пласты грунта, ввиду высокой плотности породы практически не подвергаются осадке.
Расчёт осадки — методы
Специалисты, занимающиеся проектированием фундаментов, определяют расчетную осадку свай исходя из второй группы предельных состояний железобетонных опор, для чего используется два метода:
- Способ послойного суммирования;
- Способ эквивалентного слоя.
Рассмотрим каждый из них подробнее.
Способ послойного суммирования
Данный метод рекомендован к применению действующим СНиП, он является наиболее часто используемым способом вычислением осадок свайных оснований.
При использовании способа послойного суммирования свайное основание принимается за условную монолитную конструкцию, размеры которой считаются по контуру крайних точек свайного поля. На нижеприведенной схеме размеры свайного основания представлены границами АВДС.
Рис. 1.3: График работы свай в грунте при реализации метода послойного суммирования
Первоначально составляется габаритная схема основания АБСД, при расчетах используется величина уклона "а", выводящаяся из следующих формул:
- φcp — усредненный угол внутреннего трения контактирующих со сваей слоев почвы, определяемый посредством геодезических изысканий;
- а — эпюра рассеивания нагрузок по высоте свайной опоры.
После определения величины "а" производится расчет длины и ширины основания AБCД по формуле:
Полученные габаритные характеристики применяются в формуле расчета давления на опорную часть фундамента (Р усп). Давление сопоставляется с удельным сопротивлением контактирующих со сваями пластов грунта (R усл. фун).
Удельное сопротивление почвы, в свою очередь, выводится по формуле:
Если в результате сопоставления нагрузок и сопротивления грунта получается соблюдение условий, составляются эпюры нагрузок на сваи "σ0z" и "σбz" (приведены на схеме), и по формуле S выводится величина осадки основания.
Важно: если полученная в результате расчетов величина осадки превышает предельный допустимый показатель, в проект свайного фундамента вносятся коррективы, направленные на увеличения длины применяемых опор (что приводит к передаче нагрузки от здания на более плотные, глубинные пласты почвы) и расчеты выполняются повторно.
Способ эквивалентного слоя
Альтернативный способ эквивалентного слоя подразумевает расчет осадки исходя из контролируемого бокового расширения почвы. В данном случае за эквивалентный слой принимается пласт почвы (hэ), который при невозможности пространственного расширения дает удельную осадку, аналогичную общей осадке равномерно нагруженного фундамента. По простому — вместо послойного суммирования слоев используется одномерный коэффициент, совокупный для всех контактирующих со сваей пластов грунта.
Мощность условного эквивалентного слоя высчитывается на основе коэфф. Пуансона, коэффициента жесткости фундамента (w) и его габаритной ширины (b) по формуле:
При этом за А принимается коэффициент, индивидуальный для каждого типа грунта: А равно .
Используемое при расчетах соотношение Aw (коэффициента грунта и жесткости фундамента) именуется величиной эквивалентного пласта, нормативные данные которого представлены в нижеприведенной таблице:
Рис. 1.4: Таблица коэффициента эквивалентного пласта
Осадка фундамента рассчитывается по формуле: , в которой:
- Ро — эксплуатационное давление на опорную часть свайного фундамента (от массы здания, снеговых и полезных нагрузок);
- mv — нормативный коэфф. сжимаемости почвы.
Важно: при определении осадки посредством способа эквивалентного слоя значительно упрощается технология проведения расчетов. Также тут учитывается коэфф. линейного расширения грунта (коэфф. Пуансона), который не используется в методе послойного суммирования, что дает более точные итоговые результаты.
Как определить осадку свайного фундамента
Фактическая осадка свай определяется посредством их статических испытаний. В процессе испытаний на опору гидравлическими домкратами оказывается давление и с помощью прогибомера измеряется величина осадки сваи от полученной нагрузки.
Технология статических испытаний предназначена для определения критических и предельных нагрузок, которые может выдержать свайный фундамент. Под критической нагрузкой подразумевается давление, которое приводит к резкой осадке (проваливанию) сваи в грунт, величина которой в 5 и более раз превышает осадку от ранее полученного сваей давления. Осадка предельного типа определяется по нагрузке, на 1 ступень меньшей, чем нагрузка приводящая к критической осадке.
Рис. 1.5: Процесс статического испытания свай
Для проведения испытаний используются гидравлические домкраты с усилием давления от 50 до 200 тонн, измерения ведутся с точностью до 0.1 мм. Прогибомер фиксируется на высотных реперах, которые представлены стойками, удаленными от сваи на 1-2 метра, и закрепленными на них ригелями (на ригелях посредством ступицы фиксируется измерительный прибор).
Важно: на основании информации о фактической осадке и приводящих к ней нагрузкам вносятся коррективы в проект свайного фундамента.
Допустимые нормы осадки
Действующие строительные нормативы не разделяют осадку фундамента на первоначальную — полученную в процессе возведения, и эксплуатационную — возникшую при работе свай в грунте. Согласно положениям СНиП № 2.02.01 — "Деформации зданий и сооружений", величина допустимой осадки составляет:
- Для железобетонных зданий — 8 см;
- Для панельных зданий со стальным несущим каркасом — 12 см;
- Для кирпичных и блочных сооружений безкаркасного типа — 10 см.
Важно: осадка свайного фундамента, возникшая в процессе его строительства, отличается равномерностью — она происходит по всему пятну основания, что не приводит к деструктивным нагрузкам на возводимое сооружение.
На практике кирпичные здания, фундамент которых подвергся неравномерной усадке более чем на 12 см, получают серьезные деформации, вплоть до появления на стенах и перекрытиях сквозных трещин.
Как избежать осадки
Предотвратить осадку фундамента можно еще на стадии проектирования основания. Если расчеты показывают, что величина осадки превышает допустимою норму, нужно заменить висячие сваи на сваи-стойки — использовать опоры большей длины, которые работают в грунте не за счет сопротивления почвы боковым стенкам конструкции, а за счет опирания на глубинный пласт несжимаемого грунта.
Рис. 1.6: Процесс укрепления грунтов цементацией
Снизить риск осадки фундамента можно и посредством увеличения сопротивления грунтов, что достигается за счет их цементации. Данный метод особенно эффективен в условиях почвы, обладающей низкой плотностью. Его суть заключается в нагнетании в толщу грунта бетонной смеси либо силикатного раствора с помощью специальных инъекторов.
Инъектор представляет собой перфорированную стальную трубу, которая погружается в почву и подключается к бетононасосу. Подача смеси ведется в пласты грунта, в которых расположена опорная часть сваи. В результате вокруг опорной подошвы сваи, после отвердевания смеси, образуется монолитная бетонная подушка, которая предотвращает осадку фундамента под внешними нагрузками.
Полезные материалы
Свайный фундамент своими руками — пошаговая инструкция
СК "Установка Свай" занимается возведением фундаментов на железобетонных сваях.
Как рассчитать свайный фундамент
В местностях с зыбкими, слабыми грунтами предпочтительные виды фундаментов под дома и сооружения – свайный и свайно-ростверковый.
Как закрыть свайный фундамент
Свайный фундамент, особенно высокий фундамент с ростверком на сваях , обычно стараются закрыть.
Осадка фундамента – как остановить осадку и разрушение фундамента
Наиболее частая проблема для владельцев частных домов, промышленных и социальных сооружений – осадка фундамента.
Этому способствует большое количество различных причин:
- технологические ошибки на этапе строительства,
- усадка грунта,
- подтопление почвенного слоя подземными водами,
- повреждения механического характера.
Если не обращать внимание на признаки, указывающие на возникновение данной сложной ситуации (перекосы оконных блоков и дверных проемов, появление трещин на стенах и пр.), то последствия, могут быть крайне серьезные и необратимые – конструкции несущего характера строения начнут разрушаться.
Основные причины осадки фундамента
Есть целый ряд ключевых факторов, провоцирующих осадку основания строения
- Нарушение технологических норм в процессе возведения фундамента. Некачественно выполненная укладка арматурных элементов, нарушения на этапе заливки бетона, слабое уплотнение почвенного слоя и прочие ошибки — все это минимизирует несущие показатели фундамента и снижает его эксплуатационные характеристики.
- Неравномерная усадка грунта. Достаточно частой причиной такого рода проблемы является неравномерная просадка почвенного массива под домом (строением). Усадка естественным путем проходит на любых грунтах. Однако, проблема появляется в том случае, когда усадка одной из частей фундамента идет гораздо быстрее остальных его элементов. Как следствие – нарушается равновесие всего основания.
- Дефекты механического типа. Вследствие влияния нагрузок различного характера на фундаменте по истечении времени появляются сколы, трещины и прочие повреждения. Это приводит к дальнейшей осадке фундамента, и к его деформационным изменениям.
Как определить причины осадки фундамента
Чтобы определиться с наиболее приемлемым для конкретного случая методом, направленным на профилактику дальнейшей осадки фундамента, необходимо выявить его причину.
С этой целью следует организовать ревизию технического состояния самого фундамента и грунтов основания.
Обследование фундамента включает:
- визуальное изучение состояния конструкций сооружения с целью обнаружения различного рода деформаций (провисаний, сколов и трещин, кренов);
- анализ почвенного слоя: сверление скважин для взятия образцов, определение состава и характеристик грунтов;
- наблюдения геодезического характера посредством специализированного оборудования за горизонтальными и вертикальными перемещениями фундамента;
- проведение оценочных работ несущих показателей основания и конструктивных элементов фундамента при помощи специальных расчетов.
Трудности при восстановлении просевших фундаментов в России
Данный вид ремонтно-строительных работ в России, как правило, сопровождается большим количеством бюрократических проволочек:
- первоначально следует получить разрешение на проведение работ в местной администрации, что обычно занимает период от двух недель до двух месяцев;
- затем, обратиться в проектную организацию, которая разработает проект по усилению фундамента, а затем его необходимо утвердить в управлении архитектуры;
- когда все строительные работу будут завершены, потребуется провести повторную экспертизу проведенных мероприятий, чтобы получить разрешение на ввод строения в эксплуатацию;
- нередко данный процесс сопровождается решением целого комплекса вопросов с ТЖС и управляющими компаниями.
Методы восстановления фундаментов
Укрепление грунтов основания фундамента
- Для усиления песчаных почвенных слоев используют силикатизацию грунтов. Инъектирование проводят посредством жидкого стекла на основе натрия. Состав при взаимодействии с песчаным грунтом образует прочный состав камневидного типа.
- Цементация грунтов предполагает внедрение цементного состава в пустоты и трещины почвенного слоя под давлением. В результате образуется надежный цементный слой, который стабилизирует грунт и повышает его прочностные показатели. Такой подход дает возможность ликвидировать усадку глинистых почв и исключит их подтопление. Цементация обеспечивает фиксацию фундамента на долгий срок, но, следует учитывать, что такие работы стоят достаточно дорого.
Усиление существующего фундамента
По завершении работ по стабилизации почвенного слоя организуются строительные мероприятия по восстановлению и закреплению основания строения:
- Одним из самых надежных решений является обустройство бетонной обоймы. Монолитная обойма из армированного бетона оформляется по всем контуру объекта, с обязательным обустройством ростверка и пильот.
- Сваи из стали забиваются рядом с фундаментом по всему его периметру и при помощи оголовок образуют единую конструкцию. Это более дешевый метод.
- Закрепление фундамента анкерным способом: анкеры монтируются вдоль всего фундаменты с целью его жесткой фиксации. Для их установки сверлят скважины, а после монтажа производят их натяжение.
Следующие работы по восстановлению фундамента
Когда мероприятия по восстановлению и стабилизации основания объекта завершены, проводят ремонтные работы по дому:
- удаление отделочного слоя цоколя;
- обустройство гидроизоляционной защиты объекта;
- восстановление инженерных сетей (кабелей, труб) внутри дома;
- проведение штукатурных работ и восстановление фасада строения.
Методы усиления разрушенных фундаментов
Инъектирование трещин
- технология используется в случае возникновения трещин волосяного типа и дефектов шириной до 5 мм;
- проводится посредством внедрения в поврежденную поверхность составов на базе полимеров, которые заполняют собой все дефекты, склеивая их;
- способствует восстановлению несущих показателей и монолитности бетона.
Установка металлических свай
- применяется с целью закрепления фундаментов ленточного типа и отдельно стоящих столбчатых оснований;
- устанавливаются рядом с имеющимся фундаментом и связываются в единую систему специальными оголовками.
Буроинъекционные сваи
- оформляются за счет сверления скважин с последующим заполнением их бетонным составом под давлением;
- способствуют повышению несущих показателей фундамента.
Торкретирование фундамента: торкрет-бетон и фибробетон
- технология предполагает напыление ремонтного состава с целью закрепления бетонных поверхностей;
- имеет хорошую адгезию с бетоном;
- в результате в 2-3 раза возрастают несущие характеристики основания.
Устройство железобетонной обоймы
- самый надежный подход к укреплению разрушенных оснований строительных конструкций;
- проводится обустройство целостной обоймы с использованием арматурных элементов по контуру объекта с оформлением нового ростверка расширенного типа.
Углеродное армирование фундамента
- в данном случае вместо металлической арматуры используются ламели или углеродная ткань;
- такое армирование характеризуется высокими показателями прочности, надежно скрепляет все дефекты в бетоне, кладке из кирпича или камня.
Металлические накладки и хомуты
- в работе применяются пластины, и обоймы из стали, которые монтируются сверху трещин и сколов;
- защитные элементы крепятся при помощи анкеров или дюбелей, и останавливают дальнейшее развитие дефектов.
Инъекция эпоксидных смол
- эпоксидные материалы жидкого типа имеют высокие адгезивные показатели и образуют монолитную субстанцию после завершение полимеризации;
- качественно скрепляют все трещины, имеющиеся в основании объекта.
Электрохимическое закрепление фундамента
- в основе данной технологии лежит электролиз водных составов и осаждение минералов в образовавшихся дефектах;
- заполняют собой трещины, имеющие ширину до 20 мм, надежно закрепляют их.
Как правильно выбрать подрядчика для ремонта фундамента
Выбирая компанию для проведения ремонтных работ по остановке осадки фундамента и его восстановлению, необходимо учитывать ряд важных факторов:
- имеет ли компания разрешение СРО на организацию буровых, фундаментостроительных и геодезических мероприятий — данный документ подтверждает соответствующую квалификацию работников компании;
- опыт строительной бригады по успешному проведению такого рода строительных работ (ознакомьтесь с отзывами клиентов);
- применение современных методов в работах по проведению ревизии почвенного слоя и поврежденных поверхностей, закреплении фундамента: применение набрызгбетонных технологий, буроинъектрование и пр.;
- наличие в штате компании инженерных кадров, которые квалифицированно проведут работы по разработке проекта укрепление основания объекта и его согласование;
- комплексное выполнение всех требуемых работ одной фирмой, включая благоустройство территории после завершения основной стадии строительных мероприятий;
- приемлемые цены и возможность оплаты частями, а также наличие гарантий на выполненные работы.
Стоимость работ по предотвращению осадки и восстановлению фундамента
Ценовая составляющая на данный вид строительных работ носит плавающий характер и находится в прямой зависимости от целого ряда факторов.
Стоимость ремонтных работ фундамента включает в себя:
- техническую ревизию объекта;
- проведение проектных мероприятий;
- закрепление почвенного слоя посредством выбранной технологии: цементация/силикатизация.
Рекомендации при обнаружении осадки фундамента
- в случае выявления трещин и прочих дефектов фундамента, несущих конструкций сооружения, важно сразу же обратиться к специалистам с целью определения причин проблемы и путей ее устранения;
- ни в коем случае нельзя выполнять такие работы самостоятельно: закупоривать трещины без ликвидации основной причины их появления, — по истечении времени разрушения будут интенсивнее;
- в случае размыва почвенного слоя или угрозы подтопления участка, необходимо сразу же отвести сезонное скопление воды от основания дома;
- делегируйте все строительные мероприятия по разведке и проектированию закрепления фундамента профессиональной бригаде мастеров.
