Грунтовое основание, требующее усиления перед установкой фундамента, является важным этапом в строительстве. Если грунт имеет низкую несущую способность или подвержен осадке, необходимы дополнительные меры для его укрепления. Это может включать использование различных технологий, таких как инъектирование, использование геосетки или дренажные системы, которые улучшают структуру почвы и снижают риск деформаций.
Подготовка грунтового основания также помогает предотвратить возможные проблемы в будущем, такие как трещины в стенах или перекос фундамента. Правильное усиление основания не только обеспечит надежность строительной конструкции, но и продлит срок ее службы, что делает этот этап необходимым для успешного завершения проекта.
Работы по укреплению грунтов
Усиление грунтов — важнейший аспект современного строительства и реконструкции зданий и сооружений. Эта статья подробно рассматривает различные методы и технологии укрепления грунтового основания, их применение и эффективность.
Почему важно усиление грунтов?
Грунт является основой любого строительного объекта. От его прочности и стабильности зависит долговечность и безопасность зданий и сооружений. Слабый или неустойчивый грунт может привести к серьезным проблемам:
- Просадке фундамента
- Появлению трещин в стенах и конструкциях
- Перекосу дверных и оконных проемов
- Повреждению инженерных коммуникаций
- В крайних случаях — к разрушению здания
Поэтому усиление грунтов — это не просто строительная процедура, а необходимое условие для обеспечения надежности и долговечности любого объекта.
Когда требуется усиление грунтов?
Работы по усилению грунтового основания могут потребоваться в следующих случаях:
- При строительстве на слабых или обводненных грунтах
- При реконструкции зданий с увеличением нагрузки на фундамент
- При обнаружении повреждений несущих конструкций или фундамента
- При новом строительстве рядом с существующими объектами
- При изменении гидрогеологических условий участка
Методы усиления грунтов
Цементация грунтов
Цементация — один из наиболее распространенных методов усиления грунтов. Технология заключается в инъектировании цементного раствора или специальных составов в грунтовое основание.
Процесс выполнения работ:
- Бурение скважин в фундаменте или грунте
- Установка инъекторов
- Нагнетание раствора под давлением
- Затвердевание состава и укрепление грунта
Преимущества метода:
- Высокая эффективность
- Быстрота выполнения работ
- Возможность усиления грунта под существующими объектами
- Повышение несущей способности фундамента
- Укрепление илистых и глинистых грунтов
Усиление грунтов сваями
Применение свайных технологий позволяет значительно повысить несущую способность грунтового основания.
Виды применяемых свай:
- Буроинъекционные
- Вдавливаемые
- Буронабивные
- Буровые
Особенности метода:
- Возможность усиления без нарушения структуры грунта
- Высокая эффективность при реконструкции зданий
- Значительное увеличение несущей способности фундамента
- Применимость в стесненных условиях
Устройство "стены в грунте"
Этот метод особенно эффективен для защиты от грунтовых вод и укрепления грунтового массива.
Преимущества:
- Надежная гидроизоляция
- Укрепление грунта по периметру объекта
- Возможность выполнения работ в сложных гидрогеологических условиях
- Минимальное воздействие на окружающую среду
Химическое закрепление грунтов
Метод основан на инъектировании в грунт химических растворов, которые, взаимодействуя с грунтом, повышают его прочность.
Применяемые материалы:
- Силикатные растворы
- Синтетические смолы
- Полимерные составы
Особенности:
- Высокая проникающая способность
- Быстрое затвердевание
- Возможность усиления различных типов грунтов
Струйная цементация
Технология предполагает разрушение грунта высоконапорной струей цементного раствора с одновременным перемешиванием и замещением грунта цементным камнем.
Преимущества:
- Формирование прочных грунтоцементных элементов
- Возможность усиления на большую глубину
- Высокая скорость выполнения работ
Выбор метода усиления грунтов
Выбор оптимального способа усиления грунтового основания зависит от многих факторов:
- Типа грунта
- Характера и величины нагрузок
- Состояния существующего фундамента
- Наличия грунтовых вод
- Особенностей строительного объекта
Для определения наиболее подходящего метода необходимо провести тщательное обследование грунтов и выполнить соответствующие расчеты.
Проектирование работ по усилению грунтов
Проект усиления грунтов должен учитывать:
- Результаты инженерно-геологических изысканий
- Данные о состоянии существующих конструкций
- Требования к несущей способности грунта
- Технологические возможности выбранного метода
- Экономическую эффективность решения
Качественный проект — залог успешного выполнения работ и долговечности строительного объекта.
Технология выполнения работ
Независимо от выбранного метода, работы по усилению грунтов включают следующие этапы:
- Подготовка строительной площадки
- Бурение скважин или устройство инъекторов
- Приготовление укрепляющих растворов
- Нагнетание растворов в грунт
- Контроль качества выполненных работ
Все работы должны выполняться квалифицированными специалистами с использованием современного оборудования.
Контроль качества
Контроль качества усиления грунтов включает:
- Лабораторные испытания применяемых материалов
- Проверку соблюдения технологии выполнения работ
- Испытания укрепленного грунта
- Мониторинг состояния конструкций в процессе и после усиления
Укрепление грунта под фундаментом
В значительной части случаев именно просевший фундамент становится причиной, по которой деформируются строительные конструкции. Последствия видны невооруженным глазом, это потрескавшиеся стены, перекошенные дверные и оконные блоки. Серьезные деформации способны привести даже к разрушениям здания. Вовремя принятые меры по усилению грунта предотвращают ухудшение несущих характеристик, тем самым обеспечивается безаварийная эксплуатация объекта.
В каких случаях требуется укреплять основание
Работы по усилению ведутся перед возведением постройки, если на строительной площадке изначально неважные инженерно-геологические условия, либо на уже действующем объекте при ослаблении несущей способности основания. В последнем случае в перечень проводимых мероприятий дополнительно включают укрепление фундамента.
Причины, по которым приходится усиливать основание:
- Ошибки проектировщиков в связи с отсутствием либо неточностью данных о геологии строительной площадки, плохое качество работ
- Рост нагрузки в результате реконструкции объекта, увеличения этажности, установки нового оборудования
- Подвижки грунта, вызванные проходящими рядом строительными работами
- Размыв толщи грунта вследствие изменения уровня грунтовых вод или прорыва инженерных сетей
- Вспучивание основания из-за возросшей глубины промерзания, обусловленной переменой климата
Если речь идет о ранее сооруженном объекте, способ укрепления грунта выбирают с учетом реальных ограничений. В случае возведения с нуля решение принимается на основе технико-экономического обоснования. Современные технологические достижения позволяют вовлекать в строительство те участки, на которых прежде оно считалось нецелесообразным или вовсе невозможным.
Меры профилактики размыва грунта
Размыв основания под фундаментом представляет большую опасность и способен доставить массу неприятностей. Поэтому экономить на профилактических мероприятиях нельзя, хотя они и требуют существенных расходов.
Как можно защитить грунт от размыва:
- Устройство отмостки. По внешнему контуру здания под уклоном прокладывается дорожка из бетона или асфальта, которая вплотную примыкает к стене и служит для отведения в сторону дождевых или талых вод.
- Дренаж участка. В грунтовой толще устраивается система водоотвода, в случае необходимости прокладывается ливневка.
- Откачка насосами. Избыток воды сбрасывается в накопители, откуда откачивается в водоотводные или придорожные канавы.
- Откачка вакуумной установкой. Способ позволяет понизить уровень грунтовых вод, откачивание происходит через размещенные в грунтовой толще эжекторные иглофильтры.
- Осушение электроосмотическим методом. Технология применяется для уплотнения водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов путем пропуска через них электрического тока. При комбинировании электроосмотического метода с откачкой вакуумом эффективность возрастает.
У профилактики размыва грунта имеется дополнительный положительный эффект. Наряду с укреплением основания за счет принятых мер снижается вероятность увлажнения конструкций.
Инъектирование грунта
Укрепляющий состав нагнетается под давлением в грунтовую толщу через инъекционные устройства, размещенные в пробуренных скважинах. Бурение под ленточным или столбчатым фундаментом ведется под углом, фундаментную плиту бурят перпендикулярно насквозь.
Закачиваемый ремонтный состав заполняет пустоты в примыкающем к скважине грунте. В ходе закачки приходится тщательно контролировать процесс, иначе вместо распространения вширь состав уйдет вглубь. Конкретный способ инъектирования и вид закачиваемого состава определяется категорией грунта.
| Способ инъектирования | Вид используемого состава | Подходящие категории грунта |
|---|---|---|
| Силикатизация | Жидкое стекло | Песчаные грунты, лессы, плывуны |
| Смолизация | Синтетические смолы | Водонасыщенные или сухие песчаные грунты, супесь, суглинок, лессы |
| Цементация | Цементный раствор с примесью песка, суглинка или глины, крупные полости дополнительно заливают битумом | Малоприменимо в мелкозернистых песчаных грунтах, абсолютно не годятся супеси и суглинок, глинистые и илистые грунты |
| Аммонизация | Аммиак в виде газа | Лессы |
Инъекционное оборудование довольно компактно, частичный демонтаж конструкций не требуется, эксплуатация здания ведется в прежнем режиме. Дополнительные плюсы инъектирования – это возможности возврата в первоначальное положение просевшего фундамента и создания противофильтрационной завесы, защищающей от подъема грунтовых вод.
Струйная цементация
Грунт размывается высоконапорной струей, а образовавшаяся полость сразу заполняется растворной смесью. Для заполнения используется цементный раствор в чистом виде, без примесей, либо перемешанный с размытой грунтовой массой. При струйной цементации достигается двойной эффект – укрепляется основание с созданием противофильтрационной завесы и одновременно под старым фундаментом сооружается новый свайного типа.
Технология годится для грунтов практически любой категории, в этом ее главное преимущество перед инъектированием. Результат укрепления основания под фундаментом прогнозируется с большой точностью.
Прочность бетонной или грунтобетонной сваи зависит от характеристик грунта и пропорции цемента в растворе. Диаметр сваи может достигать нескольких метров. Каким он будет, зависит от категории грунта, силы давления при нагнетании раствора, продолжительности размыва и избранного варианта технологии.
Какие способы струйной цементации возможны:
- Однокомпонентный. Грунт размывают исключительно цементным раствором, диаметр свай в данном случае наименьший.
- Двухкомпонентный. Наряду с раствором при размыве осуществляется подача сжатого воздуха. Диаметр свай здесь примерно вдвое больше, если сравнивать с однокомпонентным вариантом.
- Трехкомпонентный. Для размыва используется водовоздушная струя, а освободившееся пространство заполняется чистым цементным раствором без грунтовых примесей. Диаметр свай получается максимальным, но это самый сложный способ, при котором используется крупногабаритное оборудование.
Международное название технологии струйной цементации – jet grouting. Многие зарубежные компании, занятые этой деятельностью, сейчас стали использовать компрессоры с более высокой мощностью. Применение такой техники позволяет увеличить диаметр свай до 5 метров.
Термический обжиг
Технология используется главным образом в просадочных и пучинистых грунтах. Суть метода заключается в пропуске через грунтовую толщу раскаленного воздуха или газов, в результате возникает прочная структура и теряется значительная часть химически связанной воды.
Существует два возможных варианта термического укрепления грунта под фундаментом – термохимический и электротермический. При термохимическом обжиге основание обрабатывается продуктами сгорания топлива, для электротермического используются электронагреватели. Мощность нагревателей может колебаться с изменением высоты скважины, что позволяет регулировать конфигурацию и размеры свай с учетом неоднородности грунтовых пластов.
Глубинное уплотнение
Укрепление основания происходит механическим путем. Грунт уплотняется путем вытрамбовывания котлованов, устройства песчаных, грунтовых или известковых свай, виброуплотнения.
Под ранее возведенными зданиями основание уплотняется через скважины, проходящие под наклоном. Прежде для этого применялись буровые снаряды или пробивные сердечники. Минус бурения в посредственном уплотнении, а пробивки сердечником – в мощной динамической нагрузке и трудностях с вытягиванием оборудования из скважины. Из-за перечисленных недостатков теперь стараются уплотнять основание винтовым продавливанием или струйной цементацией, о которой сказано ранее.
Замораживание грунтов
Технология применяется в условиях вечной мерзлоты. Ее суть состоит в поддержании отрицательных температур основания за счет применения хладагента. Тем самым сохраняется высокая несущая способность свай, погруженных в мерзлый грунт.
