Общестроительные мероприятия: ключевые методы усиления фундаментов при реконструкции

Общестроительные мероприятия по реконструкции часто требуют усиления фундаментов для повышения их несущей способности и устойчивости сооружений. Основные способы усиления включают инъекцию цементных растворов в грунт, что позволяет улучшить его характеристики, а также методов увеличения площади фундамента, таких как расширение или устройство новых опор.

Также применяются технологии, связанные с установкой подфундаментных элементов, таких как сваи или буронабивные столбы, которые могут стать дополнительно поддерживающей основой. Эти методы позволяют не только решить проблемы существующих конструкций, но и обеспечить долговечность и безопасность здания в целом.

Усиление и реконструкция фундаментов

Виды разрушения фундаментов в процессе эксплуатации

Основными причинами разрушения фундаментов в процессе эксплуатации являются: коррозия материала фундамента под воздействием агрессивной среды; нарушение режима эксплуатации технологического оборудования; динамические воздействия технологического и подъемно-транспортного оборудования; перегрузка фундаментов и некачественное исполнение их.

Большую опасность для оснований фундаментов представляют поверхностные воды, отводу которых часто не уделяется должного внимания. Между тем замачивание оснований из поверхностных источников, как правило, приводит к неравномерным деформациям зданий. Особенно опасно замачивание оснований, сложенных структурно неустойчивыми грунтами — просадочными, набухающими, засоленными, пылеватыми и песчаными.

Как показывают наблюдения, в ряде крупных промышленных городов страны отмечается интенсивный подъем уровня грунтовых вод. Причинами этого являются интенсивная застройка территорий, нарушающая условия поверхностного стока, утечки из коммуникаций, отстойников, резервуаров, а также подтопление водами вследствие строительства плотин, водохранилищ. Интенсивные вырубки леса тоже могут стать причиной подтоплений. В результате названных явлений во многих случаях изменяется несущая способность основания, обусловливая возникновение значительных осадок оснований и деформаций существующих зданий и сооружений. При этом возникает проблема обеспечения нормальных условий эксплуатации зданий и сооружений на обводненных основаниях.

При строительстве сооружений непосредственно на склоне нарушение их устойчивости нередко происходит в виде появления недопустимых (порой катастрофических) осадок.

Общая классификация отказов фундаментов

Система основание — фундамент должна сохранять надежность в процессе всего периода эксплуатации здания или сооружения и способность воспринимать все внешние воздействия, предусмотренные при проектировании.

Под безотказностью работы системы основание — фундамент следует понимать способность ее сохранять работоспособность в определенных условиях эксплуатации в течение времени функционирования. Безотказность включает в себя требования прочности, надежности, устойчивости и долговечности как всей системы, так и ее элементов.

Полная или частичная утрата надежности системы называется отказом. В отдельных случаях понятие отказа является четко определенным (например, обрушение всего сооружения), однако в общем случае понятие отказа является весьма относительным, так как в значительной степени зависит от конкретных условий функционирования системы. Отказом системы основание — фундамент является как полный выход системы и всего сооружения из строя, так и недопустимые отклонения параметров системы от расчетных или от требуемых новых условий ее работы. Наряду со случайным колебанием параметров системы может наблюдаться и монотонное необратимое их изменение (износ), обусловленное старением, коррозией и т.п. Такие отказы называются постепенными.

Внезапные (катастрофические) отказы фундаментов и их оснований обычно приводят сооружение к предельному состоянию. Причинами возникновения внезапных отказов оснований являются: дефектность инженерно-геологических изысканий; несоответствие принятых расчетных схем и несовершенство методов расчета несущей способности и деформаций; грубые нарушения режима эксплуатации оснований, аварии и стихийные бедствия.

Постепенный (не катастрофический) отказ основания обычно обусловлен дефектами и погрешностями испытаний грунтов, недостаточной информацией об инженерно-геологических, природно-климатических и эксплуатационных условиях и т.д. Проявление постепенно отказа связано с накоплением пластических деформаций и приспособлением системы основание — фундамент и ее отдельных элементов к изменившимся условиям функционирования. Постепенный отказ характеризует достижение системой или ее элементами предельного состояния по деформации.

Одной из основных характеристик надежности оснований и фундаментов является ее ремонтопригодность, т.е. способность системы к предупреждению, обнаружению и устранению различных отказов и отклонений путем проведения ремонтов. Степень ремонтопригодности фундамента зависит в первую очередь от его конструктивных особенностей. Как правило, ремонт фундамента возможен только при постепенном отказе, внезапные же отказы обычно приводят сооружение в предельное состояние по прочности и устойчивости.

Свойство системы сохранять работоспособность и надежность при установленной системе ремонтов вплоть до состояния, при котором дальнейшая эксплуатация становится невозможной или опасной, а ремонт и восстановление экономически нецелесообразным, называется долговечностью.

Долговечность материала фундамента в основном зависит от интенсивности протекания процессов разрушения бетона под влиянием агрессивных сред при контакте с грунтом или технологическими растворами. Мерой долговечности является период времени до наступления предельного состояния сооружения (физический отказ) либо время полезного функционирования последнего (моральный отказ).

При физическом отказе, зависящем от степени естественного износа, возникает необходимость усиления системы основание — фундамент или ее дополнительной защиты от агрессивных или динамических воздействий.

При наступлении морального отказа система основание — фундамент не пригодна для дальнейшей эксплуатации вследствие невозможности, ее использования в первоначальном виде в условиях технического перевооружения и переоснащения производства. В этом случае требуется переустройство или реконструкция системы для получения новых ее качеств. Для обеспечения большей эффективности следует как можно полнее иcпользовать элементы старой системы.

УКРЕПЛЕНИЕ И УСИЛЕНИЕ ОСНОВАНИЙ

Осушение и дренаж оснований

При эксплуатации зданий и сооружений часто возникает необходимость в осушении оснований или предотвращении их обводнения. Указанное во многом связано с прогрессирующим подъемом грунтовых вод на застроенных территориях. Осушение и дренаж оснований применяются самостоятельно или в комплексе с активными способами защиты от деформаций (усиление фундаментов, замена или укрепление надземных ) конструкций и др.).

При решении вопросов защиты оснований от воздействия грунтовых вод обычно осуществляют мероприятия, которые условно можно разбить на три группы, каждая из которых проводится с определенной целью.

-Первая группа имеет цель полностью прекратить доступ воды на застроенную территорию. В этом случае устраивают нагорные канавы и кюветы, водоперехватывающие и отводящие лотки, дренажные траншеи или засыпки с отводящими дренажными трубами, противофильтрационные завесы и др. Сюда же относятся мероприятия по отводу поверхностных вод, осуществляемому путем вертикальной планировки и устройства ливневой канализации.

-Вторая группа водозащитных мероприятий предназначается для отвода поступающей на территорию воды от построенных на ней сооружений. В этом случае устраивают окольцовывающие (кольцевые) дренажи в виде траншей с уложенными в них дренами, заполненных дренажным материалом, дренажные завесы с самотечным отводом воды или с принудительной откачкой, сеть откачанных скважин, локальные противофильтрационные завесы и т.п.

-Третья группа рассматриваемых мероприятий осуществляется для понижения уровня грунтовых вод под сооружением. В этом случае устраивают пластовый дренаж с активной откачкой, водопонизительные (поглощающие или откачные) скважины, лучевой дренаж и пр.

При устройстве трубчатых горизонтальных дренажей используют керамические или асбестоцементные трубы, а при глубине заложения дрен свыше 4,5 м — бетонные и железобетонные. Их укладывают в траншеи на слой щебеночной подготовки и обсыпают сначала гравием, а затем песком (по принципу обратного фильтра) и закрывают сверху хорошо уплотненным грунтом. Грунтовые воды поступают в трубы через стыковые зазоры в 10—20 мм, открытые в верхней части на две трети внутреннего диаметра по высоте (нижняя треть заделывается просмоленной паклей), или специально устраиваемые круглые или щелевые водоприемные отверстия.

Горизонтальные скважины устраивают путем забуривания их в осушаемый пласт или проходки из специальных колодцев (шахт) расходящихся скважин-лучей, в которых устанавливают фильтровальные трубы- дрены. Горизонтальные лучи могут выполняться значительной длины (до 50—100 м) поэтому водозахватная способность лучевых дренажей очень высока [37, с.146—153]. Их применение особенно эффективно для защиты от подтопления оснований существующих зданий и сооружений.

УСИЛЕНИЕ И РЕКОНСТРУКЦИЯ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

Классификация методов усиления

Выбор метода усиления и реконструкции фундаментов мелкого заложения (как столбчатых, так и ленточных) зависит от причин, вызывающих необходимость такого усиления, конструктивных особенностей существующих фундаментов и инженерно-геологических условий строительной площадки.

Известно, что проектирование усиления фундаментов почти всегда сложнее проектирования новых конструкций. Это объясняется тем, что в каждом случае усиления приходится считаться с условиями эксплуатации объекта, со стесненными условиями работы, с разнообразием проявления деформаций зданий и сооружений и др.

Применяемые в настоящее время методы усиления и реконструкции фундаментов мелкого заложения можно классифицировать в зависимости от конструктивно-технологических способов их выполнения:

• Усиление Частичная замена кладки фундаментов.
• Устройство обойм без уширения подошвы
• Усиление вдавливаемыми, винтовыми сваями
• Пересадка на выносные фундаменты.
• Подведение свай под подошву фундамента
• Усиление буронабивными сваями.
• Усиление конструкциями, возводимыми способом "стена в грунте”
• Усиление фундаментов зданий и сооружений опускными колодцами.
• Переустройство столбчатых фундаментов в ленточные основания

На эти способы большое влияние оказывают условия, в которых находятся фундаменты: степень их разрушения, величины нагрузок, передаваемых на них, особенности конструктивной схемы здания или сооружения, инженерно-геологические и гидрогеологические условия.

Работы по предотвращению развития аварийных деформаций домов включают усиление надземных и подземных конструкций зданий, фундаментов, а иногда и укрепление оснований. Возможны различные сочетания конструктивных мероприятий.

Ремонт фундаментов, усиление их обоймами и подведением конструктивных элементов

Фундаменты промышленных, жилых и гражданских зданий, построенных в первой половине XX века, как правило, выложены из бутового камня, бутобетонной кладки и сравнительно редко из пережженного красного кирпича — железняка. Под влиянием грунтовых вод, агрессивных сред, температурных и других воздействий материал фундаментов с течением времени теряет свою прочность и становится легко разрушаемым. Длительное увлажнение бутового камня, в особенности из слабых известняковых пород, приводит к образованию глубоких каверн, снижению несущей способности и интенсивному разрушению кладки. В бутовой кладке чаще всего разрушается материал швов. Под влиянием коррозии разрушаются также бетонные и железобетонные фундаменты.

Для восстановления прочности кладки используют цементацию. Цементация производится путем нагнетания в пустоты фундамента через инъекционные трубки цементного раствора консистенции от 1:1 до 1:2 и более под давлением 0,2-1 МПа. Иногда боковую поверхность фундамента перед цементацией покрывают цементной штукатуркой. Цементацию производят после засыпки и уплотнения грунта в предварительно разработанных (но условиям технологии установки инъекционных трубок) траншеях с противоположных сторон фундамента.

При незначительных повреждениях фундамента на отдельных захватках в шахматном порядке через 0,5 м в кладку заделываются анкерные штыри, к которым прикрепляется арматурная сетка, и устраивается рубашка. Рубашка может быть выполнена из раствора на крупном песке методом штукатурки или торкретирования, а также пневмонабрызгом бетона или укладкой его в опалубку. Вместо анкерных штырей иногда лучше пробивать в кладке отверстия через 1,5-2 м и пропускать балки.

Если цементацию провести затруднительно, то кладку можно усилить бетонными или железобетонными обоймами на всю высоту фундамента или его часть. В ленточных фундаментах противоположные стенки обоймы в отдельных случаях крепят одна к другой анкерами из арматурной стали и поперечными балками. Иногда обоймы устраивают с предварительной установкой в них инъекционных труб для последующей цементации. В этом случае в процессе цементации обоймы препятствуют вытеканию раствора из фундамента и поступлению его в грунт, что позволяет создать в теле фундамента большое давление, которое способствует лучшему прониканию раствора внутрь кладки. Применение этого способа особенно целесообразно при цементации бутовых стен подвалов, так как обойма препятствует поступлению раствора внутрь помещения.

В последнее время для укрепления оснований под существующими зданиями применяют специальные грунтоцементные сваи, которые устраивают без извлечения грунта на земную поверхность путем перемешивания его с вяжущим материалом в пробуриваемой скважине.

Существо технологии устройства илоцементных и грунтоцементных свай заключается в том, что рабочий орган буровой штанги, снабженный как основными (режуще-уплотняющими), так и дополнительными (перемешивающими) лопастями, вращаясь, погружается в грунт, который рыхлит и одновременно перемешивает с подаваемым через полый корпус штанги закрепляемым материалом (обычно суспензией). При извлечении рабочего органа, осуществляемом обратным вращением, смесь грунта с цементом дополнительно перемешивается и уплотняется задними гранями основных лопастей.

Представляет интерес применяемый в Японии способ укрепления оснований путем устройства грунтоцементных свай. Способ основан на разрушении грунта с помощью гидравлических струй высокого давления при применении гидромонитора специальной конструкции, который обеспечивает раздельную подачу воды, воздуха и цементного раствора. Кроме водяных струй, могут использоваться струи из цементной суспензии. В этом случае необходимость в подаче воздуха отпадает и конструкция гидромонитора упрощается.

Компания Ростайп эффективно применяет существующие и новые решения для усиления фундаментов.

Усиление фундаментов

Проектные работы по усилению фундаментов и грунтов основания могут быть разделом общего проекта реконструкции или усиления здания либо отдельным специально разработанным проектом на отдельные виды работ.

Как правило, проектирование усиления фундамента — это процесс разработки решений, направленных по повышение эксплуатационных свойств фундаментных конструкций и основания, либо ликвидации аварийной ситуации.

Основной целью такого проектирования является обеспечение дополнительной прочности и устойчивости фундамента, чтобы он мог выдерживать дополнительные нагрузки или исправить проблемы, связанные с несоответствием или повреждением фундаментной конструкции.

Процесс проектирования усиления фундамента включает изучение результатов инженерных изысканий, обследования здания, фундаменты которого должны быть усилены, сбор нагрузок в уроне подошвы фундаментов. Далее по результатам обобщения имеющейся документации определяется наиболее подходящий способ усиления, разрабатываются соответствующие разделы проектной документации и чертежи.

Как определить необходимость проведения работ

Необходимость усиления фундамента определяется:

• По результатам визуального осмотра и освидетельствования строительных конструкций здания. Наклонные трещины, простирающиеся от этажа к этажу, свидетельствуют о деформациях в основании фундаментов либо повреждении фундаментных конструкций. По результатам визуального освидетельствования разрабатывается и утверждается программа детального обследования.
• По результатам геологических изысканий в совокупности с результатами обследования здания, включая обследование фундаментов и грунтов основания. Проведение инженерных и геотехнических исследований позволяет оценить состояние грунта и фундамента, а Выявить дефекты фундаментных конструкций и основания.
• Анализ нагрузок в уровне подошвы фундаментов. По результатам сравнительного анализа действующего давления в уровне подошвы фундамента и определения несущей способности грунтов основания определяется наличие дефицита по несущей способности основания. В определенных случаях выполняется расчет прочности тела фундамента. При выполнении сбора нагрузок учитывается вес строительных конструкций здания, нагрузка от снега, ветра, полезной нагрузки на перекрытия (от людей, оборудования и т.д.).
• По результатам консультации с инженером. В случае необходимости проектирования и дальнейшей реализации проекта усиления нужно обратиться в проектную организацию специализирующейся на выполнения специальных проектных работ. Специалисты такой компании обладают достаточными знаниями и опытом в области проектных работ по усилению фундаментов и способны провести детальную оценку состояния фундамента по результатам обследования и определить наиболее подходящий способ и технологию усиления с учетом специфических условий вашего строительного объекта.

Этапы

Проектирование усиления фундамента включает несколько этапов:

• Изучение имеющейся архивной документации. Специалист в области проектирования усиления фундаментов изучает имеющуюся архивную техническую документацию по объекту: паспорт здания, архивные результаты инженерно-геологических изысканий, проектную документацию, результаты предыдущих обследований, результаты наблюдений за осадками здания. Очень часто указанная документация имеется в неполном объеме или полностью отсутствует. Поэтому специалист определяет виды инженерных изысканий индивидуально в каждом отдельном случае.
• Изыскания. Необходимым этапом проведения работ по усилению является выполнение обследования здания или сооружения фундаменты которого необходимо усилить. В процессе обследования определяется конструктивная схема фундаментов, его основные параметры, вид материала, прочность. Также отбираются пробы грунтов основания с целью проведения испытаний в лаборатории.
• Поверочный расчет несущей способности грунтов основания. На основе данных, полученных в процессе обследования здания или сооружения, фундаменты которого необходимо усилить, производится сбор нагрузок в уровне подошвы фундамента и его верхней части и производятся расчеты грунта основания по несущей способности и тела фундамента. Также производится расчет осадок фундаментов и относительной разности осадок
• Проектирование усиления. На основе расчетов основания и тела фундамента, а также его осадок инженеры разрабатывают проект усиления фундамента. При определении метода усиления учитываются технологические особенности метода, возможность его реализации в условиях объекта и обеспечения сохранности конструкций во время выполнения работ по усилению.
• Разработка комплектов рабочих чертежей. После разработки проекта стадии «П» выполняется разработка комплектов чертежей стадии «Р» — «Рабочая документация». В рабочих чертежах приводятся планы фундаментых конструкций с конструктивными усиливающими элементами, разрезы, услы сопряжения конструкций. Приводятся общие рекомендации и указывается последовательность выполнения работ. Приводятся ведомости работ и материалов, спецификации к элементам и узлам.
• Реализация проекта и контроль. После утверждения проекта усиления фундамента начинается его реализация на объекте усиления. Важно обеспечить строгое соблюдение проектных решений и проводить контрольные мероприятия для обеспечения качества и безопасности.

Методы усиления фундамента

Существует несколько способов усиления фундаментов. Вот некоторые из них:

• Усиление с помощью свай. Этот метод включает в себя устройство свай, воспринимающий часть или полностью всю нагрузку от существующих фундаментов. Сваи усиления передают нагрузку на нижележащие грунты основания, способные воспринимать существующие или проектные увеличивающиеся нагрузки. Свайные фундаменты имеют как плюсы так и минусы. К плюсам можно отнести возможность усиления фундаментов, когда другие способы не реализуемые или не эффективны. Иногда свайный вариант усиления бывает единственно возможным методом усиления, например усиление в связи с рядом расположенным строительством глубокого котлована в условиях плотной городской застройки; наличии техногенных грунтов в основании с включениями крупных элементов строительного мусора или состоящим из бытового мусора. К минусам можно отнести его дороговизну, необходимость в обустройстве узла сопряжения существующего фундамента и свай усиления, технологические дополнительные осадки существующих фундаментов.
• Применение струйной геотехнологии Jet-1 или Jet-2. Применение струйной геотехнологии при усилении фундаментов нашло широкое распространение в России благодаря технологичности и достаточно высокой эффективности. Струйная геотехнология – это подземный размыв грунта горизонтальными струями из заранее пробуренных скважин с образованием полостей в грунте заданных форы и размеров, с синхронным заполнением этих полостей материалом с заданными свойствами и с синхронным перемешиванием, при необходимости, разрыхленного грунта с твердеющим раствором (И.И. Бройд). В результате формируется грунтоцементные столбы с заданными геометрическими и прочностными параметрами. К плюсам можно отнести технологичность – возможно выполнения работ с минимальным воздействием бурового инструмента на существующие фундаментные конструкции (минимизация выключения из работы рабочей арматуры существующих фундаментов), возможность проведения работ в подвальных помещениях. К минусам можно отнести требовательность к соблюдению технологического регламента на проведение работ, также необходимость проведения послеусадочной цементации, также относительно высокая стоимость работ.
• Инъекционный метод закрепления. Сущность метода заключается в нагнетании под давлением в грунты основания инъекционного раствора, преобразующего механические свойства грунтов. Инъекцию можно осуществлять водными растворами обычного общестроительного цемента, цементами особо тонкого помола, растворами жидкого стекла, карбомидной смолы, полиуретанами и пр. Подбор метода технологии инъектирования, рецептуры инъекционного состава осуществляется инженером на основе данных инженерно-геологических изысканий и обследования грунтов основания усиливаемого здания. К минусам данной технологии усиления грунтов можно отнести избирательность в применении метода относительно состава грунтов основания и требовательность к проработке проектных решений, также к соблюдению технологической части проекта при реализации на площадке строительства. К плюсам – относительную дешевизну способа (например, цементация общестроительным раствора под подошву фундамента) и низкое технологическое воздействие на грунты основания и фундаментные конструкции. Инъекция грунта может укрепить слабые или подверженные оседанию участки грунта.
• Уширение и заглубление фундаментов. Суть метода заключается в устройстве новых фундаментов заданной глубины и ширины под существующими. В качестве новых фундаментов может быть применены ленточные бетонные конструкции или сплошная фундаментная плита. Подводка новых фундаментов — классический и широко используемый метод усиления, позволяющий распределить нагрузку от существующих фундаментных конструкций на грунты основания. К минусам данного способа относится трудоемкость, длительность проведения работ, необходимость в полном доступе к существующим фундаментам, что не всего возможно. К несомненным плюсам можно отнести надежность метода и предсказуемость результата усиления.
• Прочие методы усиления. К ним можно отнести компенсационное нагнетание (подвид инъекционного закрепления, предусматривающего особый режим инъектирования), устройство разделительных геобарьеров, замораживание грунтов основания.

Что входит в предоставляемую услугу

Проект усиления фундаментов и грунтов основания может быть разработан в соответствии с техническим заданием Заказчика с учетом данных инжнерно-геологических изысканий и результатов обследования здания. Также при необходимости учета требования раздела конструктивных решений при реконструкции здания учитываются требования указанного раздела. Проектирование может выполняться в одну или две стадии. Проект на усиление грунтов основания и фундаментов может быть защищен при прохождении Экспертизы. При реализации проекта специалисты компании могут осуществить авторский за проведением работ.

Какая нормативная документация регулирует процедуру

Нормативная база по усилению фундаментов и зданий включает следующие документы:

1. СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции.
2. СП 16.13330.2011 Стальные констуркции.
3. СП 20.13330.2016 "Нагрузки и воздействия".
4. СП 22.13330.2016 "Основания зданий и сооружений".
5. СП 24.13330.2021 "Свайные фундаменты".
6. СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии»
7. СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».
8. СП 50-101-2004 "Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений".
9. СП 116.13330.2012 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов».
10. СП 249.1325800.2016 «Коммуникации подземные».
11. СП 291.1325800.2017 «Конструкции грунтоцементные армированные. Правила проектирования»
12. СП 381.1325800.2018 «Сооружения подпорные. Правила проектирования».

Каждый проект усиления фундамента может иметь свои особенности и требования, поэтому важно обратиться к опытным инженерам и специалистам для получения индивидуальной консультации и разработки проекта.

Усиление фундаментов

Часто в процессе строительства в условиях плотной городской застройки, в процессе реконструкции зданий, или при прокладке сетей инженерно-технического обеспечения, а также при потере работоспособности существующих фундаментов на этапе эксплуатации, требуется проведение работ по усилению существующих фундаментов и оснований зданий и сооружений.

Усиление фундаментов выполняют в следующих случаях:

• При увеличении нагрузок и воздействий на фундаменты, (например увеличении этажности после реконструкции, замене оборудования после капитального ремонта и т.д.);
• При нарушении работоспособности конструкций существующих фундаментов в силу природного выветривания или факторов агрессивной среды;
• При снижении физико-механических параметров грунтов или изменения состояния инженерно-геологической среды, например под воздействием механической или химической суффозии которые приводят к предельным состояниям фундаментов зданий или сооружений;
• При потере работоспособности (достижения предельных состояний) из-за ошибок допущенных при разработке проектной или рабочей документации, а также ошибок технологии производства работ.
• При изменении напряженно-деформированного состояния грунтов основания в силу техногенного влияния на окружающую застройку.

В настоящее время в современной геотехнической практике используют следующие методы усиления фундаментов, а также оснований: изменение полей напряженно-деформированного состояния под подошвой фундамента; повышение прочности конструкций фундамента; увеличение несущей способности грунтов за счет преобразования их свойств (техническая мелиорация). Данные методы сводятся к выполнению следующих работ:

• Укрепление кладки фундамента (цементация кладки, частичная или полная замена кладки, устройство железобетонной обоймы);
• Расширение фундамента (расширение ленточных и столбчатых фундаментов, устройство фундаментой плиты);
• Устройство и постановка на промежуточные и выносные опоры;
• Устройство и постановка фундамента на сваи (рядом стоящие набивные сваи, прорезающие кладку буроинъекционные сваи);
• Укрепление оснований (усиление грунтов).

Выбор того или иного решения по усилению фундамента принимают только по результатам обстоятельного изучения исходных данных, изучения и анализа инженерно-геологических условий, выполнения ряда аналитических и численных расчетов с обоснованием методов и порядка выполнения строительных работ, другими словами техническое решение усиления фундамента принимается по результатам работ комплексного проектирования.

В случаях работы со зданиями повышенного уровня ответственности (I-й уровень), выполнения работ в стесненных условиях (в условиях окружающей застройки), размещения площадки строительства в зоне с опасными инженерно-геологическими процессами, а также при глубине заложения фундаментов более 5 метров, требуется разработка программы геотехнического мониторинга с последующим прохождением геотехнической экспертизы.

Изменение интенсивности и характера передачи давления под подошвой фундамента на грунты оснований осуществляют с помощью двустороннего или одностороннего увеличения размеров подошвы, глубины заложения фундаментов или устройства буроинъекционных или набивных свай и включения их в совместную работу с существующим фундаментом.

Увеличение подошвы фундамента

Данный метод применим для отдельно стоящих зданий с преимущественно, неэксплуатируемой прилегающей к зданию территории, так как он подразумевает существенный объем земляных работ. Увеличение площади подошвы фундамента выполняют для распределения внешней нагрузки – для снижения давления под подошвой фундамента. В данном случае увеличение площади (уширение) возможно за счет устройства дополнительной конструкции фундамента — см. рисунок. Дополнительное уширение может быть включено в работу за счет применения домкратов или инъектирования технологических зазоров набухающим цементно-песчаным раствором — см. рисунок. Это выполняют как правило, для снижения дополнительных осадок здания, а также для повышения эффективности усиленной конструкции фундамента.

Без использования методов включающих уширение фундамента в работу, дополнительная конструкция вступит в работу только после приложения расчетной нагрузки и прироста осадки здания. Однако, как показали исследования, дополнительные конструкции уширения вступят в работу не полностью, основную нагрузку будет воспринимать по прежнему старая конструкция фундамента.

Увеличение глубины фундамента

Глубину фундаментов увеличивают как правило для устройства или расширения подземной части здания. Данные работы весьма трудоемки и продолжительны так как погружение фундаментов приходится выполнять под существующим зданием.

В этих условиях изменение напряженно-деформированного состояния конструкций или грунтов массива приводит к появлению и развитию трещин, как самого здания, так и строений окружающей застройки. Поэтому производство работ выполняют последовательно, по небольшим захваткам (1-2 м), с учетом разработанной технологии производства работ при подготовке проектной и рабочей документации. При расчете данных мероприятий, разработке конструкторской документации, учитывается большое количество конструктивных, геологических и геотехнических факторов, выполняются многочисленные аналитические и конечно-элементные расчеты. Специфика и сложность данных работ обуславливает их редкий характер. Такие работы выполняют для зданий снос и демонтаж которых запрещен градостроительной документацией, например здания исторической застройки или памятники архитектуры.

Усиление фундаментов сваями

В современной геотехнической практике усиления фундаментов не редки решения с использованием свай. В этом случае используют два принципиальных решения:

1. Устройство свай в теле существующего фундамента — в этом случае в конструкции фундамента и в грунте основания бурят скважины диаметром 100 – 250 мм, в которые под защитой обсадных труб закачивают бетонную смесь с последующим трамбованием – см. рисунок. Однако, при устройстве таких свай происходят существенные технологические, вибрационные воздействия, которые способны приводить к дополнительной осадке основания, деформациям и трещинообразованию существующих конструкций.
2. Устройство свай рядом с существующим фундаментом с последующим перераспределением на них усилий. В этом случае Возможно устройство буронабивных, буроинъекционных свай. В некоторых случаях используют последовательно вдавливаемые в грунт с помощью домкрата звенья стальных или железобетонных свай – см. рисунок. Устройство свай вдавливания (статическим способом) является достаточно безопасной технологией, так как влияние технологических воздействий минимально. В этом случая вся задача специалиста геотехника сводится к корректной оценке усилий в свае и к прогнозу режима ее осадки, на всех этапах производства работ и эксплуатации здания.

Усиление фундаментов сваями позволяет достигать существенных значений несущей способности фундаментов так как возможно их погружение на любые глубины до полного отказа.

Усиление конструкции фундамента

Повышение прочности конструкции фундамента достигается за счет повышения механических параметров материала конструкции, что может быть достигнуто при инъецировании цементным раствором кирпичной кладки фундамента, за счет устройства стальной или железобетонной обоймы вокруг конструкции фундамента – см. рисунок. Нередки случаи в строительной и геотехнической практике полной замены части фундаментов зданий на новые, эффективные конструкции.

Увеличение несущей способности грунтов оснований

Зачастую, при строительстве новых объектов в условиях плотной застройки или при реконструкции существующих зданий, выявляется невозможность проведения запланированных работ без усиления грунтов оснований. Данный вид работ в строительной и геотехнической практике именуемый технической мелиорацией грунтов, который за счет многообразия методов и технологий, за счет глубокой научной базы, в современных условиях (особенно за рубежом), выделился в отдельную прикладную дисциплину. С помощью данных работ увеличение несущей способности оснований происходит за счет преобразования состава, строения, состояния, а также свойств грунтов массива. В настоящее время разработано большое количество способов и методов укрепления грунтов. Подробнее о методах преобразования грунтов.

Усиление фундаментов зданий прилегающей застройки

В связи с тем, что способы усиления фундаментов существующих зданий, а также методы усиления их оснований связаны с изменением напряженно-деформированного состояния, эти виды работ сопряжены с развитием дополнительных деформаций прилегающей территории, что может негативно сказаться на состоянии конструкций окружающей застройки – что, к сожалению, как показывает практика строительства в г. Москве в условиях плотной застройки, происходит с незавидной регулярностью.

Возведение зданий в условиях плотной застройки, вблизи существующих зданий и сооружений, является значительно более сложной задачей, чем возведение отдельно стоящего объекта.

Так например, при разработке проектной конструкторской документации не профильной организацией, а также при выполнении производства работ по усилению существующих фундаментов и устройству подземного пространства под зданием принадлежащему Пушкинскому музею в г. Москве были допущены ряд ошибок и неточностей, что привело к появлению сквозных трещин на главных фасадах этого памятника архитектуры, см. фото.

К сожалению, подобные ситуации в геотехнической практике строительства не редкость. Анализ таких предаварийных и аварийных ситуаций говорит о том, что работы по усилению фундаментов и оснований должны выполняться по результатам комплексного проектирования при участии специализированных организаций.

Наша организация предлагает комплексные работы по подготовки проектной и рабочей документации на устройство усиления фундаментов для зданий и сооружений.

Более полную информацию по разработке документации по усилению фундаментов вы можете получить позвонив нам по телефону + 7 (499) 350-23-58, или оставив заявку по форме или по электронной почте.