Усиление фундаментов.

Причинами, вызывающими необходимость ремонта или усиления фундаментов является:

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

Основными методами восстановления и усиления фундаментов являются:

- укрепление кладки фундаментов без расширения подошвы;

- устройство обойм,

- применение разгружающих конструкций;

- изменение конструктивной схемы фундамента.

Усиление и восстановление кладки фундаментов цементацией. Способ применяется, когда кладка ослаблена по всей толще, а увеличения нагрузки на фундамент нет. Цементация производится путем нагнетания в пустоты фундамента через инъекционные трубы цементного раствора консистенции от 1:1 до 1:2 и более под давлением 0,2... 1,0 МПа (рис. 2). Через один инъектор заполняется пространство диаметром 0,6... 1,2 м.

Рис. Усиление кладки фундамента инъекцией цементного раствора:

1 - инъекторы; 2 - фундамент; 3 - цементный раствор

Обычно число мест инъекции зависит от степени разрушения кладки фундаментов. Работы по укреплению целесообразно вести захватками длиной 2,0...2,5 м. Иногда для уменьшения расхода раствора боковые поверхности фундамента перед цементацией покрывают цементной штукатуркой.

Усиление железобетонных фундаментов обоймами ввиду простоты и надежности устройства получило широкое распространение в практике. Обоймы, устраиваемые без углубления фундамента, могут выполняться как без увеличения площади подошвы, так и с ее уширением. По материалу они могут быть бетонными и железобетонными. Последние более надежны, так как охватывают усиливаемый фундамент, обжимая его при усадке бетона.

Обоймы без увеличения площади подошвы фундаментов устраиваются редко. Их применяют в тех случаях, когда тело фундамента имеет недостаточную прочность, а его подошва и основание находятся в хорошем состоянии.

Обоймы с увеличением площади подошвы фундамента устраиваются в фундаментах мелкого заложения, выполненных из различных кладок, бетона или железобетона. Изготовление обойм возможно как на всю высоту фундамента, так и на часть высоты (рис. 3).

Применяют данный способ при необходимости увеличения нагрузки на фундамент и недостаточной несущей способности основания. По этим причинам обоймы достаточно часто используют для усиления бутовых и бутобетонных фундаментов при надстройке или других видах реконструкции зданий старой постройки.

Обоймы устраивают, как в подвальных, так и безподвальных зданиях. При необходимости не только уширения подошвы, но и повышения прочности стен подвала или колонн обоймы фундаментов и стен делают едиными.

При необходимости значительного увеличения площадей подошвы применяются более жесткая система разгрузочных балок с устройством подкосов, опирающихся на кладку.

Для обеспечения жесткости в продольном направлении балки между собой связывают уголками и арматурными стержнями.

В качестве разгружающих конструкций могут быть применены жесткие пояса из металлического проката, размещенные в горизонтальных штрабах и обеспечивающие перераспределение нагрузок (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Установка разгрузочных балок:

1 - металлическая балка; 2 – металлическая сетка;

3 – раствор; 4 - стяжной болт

Передать нагрузки от здания на более прочные, ниже расположенные грунты можно «пересадкой здания» на выносные сваис помощью системы балок и прогонов (рис.4.6).

При выполнении работ с двух сторон деформированного фундамента отрывают траншеи шириной 1,2-1,5 м, глубиной на 0,5 м меньше заложения фундаментов. Траншеи крепят надежными креплениями. В соответствии с проектом вдоль фундамента устраивают набивные или забивные бетонные или железобетонные сваи, по верху которых делают железобетонную обвязку (рандбалку).

После выполнения работ по устройству свай с обвязкой в фундаменте пробивают отверстия, в которые вставляют разгрузочные поперечные балки. Затем, после плотной заделки балок в отверстиях фундамента и схватывания раствора, в промежуток между низом поперечных балок и свайных обвязок забивают стальные клинья, образовавшиеся отверстия заделывают цементным раствором, чем обеспечивается передача давления всего здания на выносные сваи.

При изменении конструктивной схемы фундамента может быть увеличена ширина подошвы фундамента, столбчатые фундаменты переустроены в ленточные, а ленточные – в плитные, применены «корневидные» сваи, устроены дополнительные (промежуточные) опоры или под фундаменты подведена фундаментная плита.

Корневидные сваи представляют собой куст буроинъекционных свай, пронизывающих фундамент и осно­вание в различных направлениях.

Рис. 4.6. Усиление ленточного фундамента передачей

нагрузки на выносные опоры: 1 – существующий фундамент; 2 – система разгрузочных и опорных металлических балок;

3 – монолитный железобетонный ростверк;

4 – буронабивные сваи

Уширение подошвы фундамента (рис. 4.7) заключается в прикладке банкетов (участков из монолитного бетона или из бутовой и кирпичной кладки) с одной (двух) сторон для ленточных и с двух (четырех) для столбчатых фундаментов. Усиление фундаментов производят до начала демонтажных и монтажных работ при капитальном ремонте здания. Грунт в необжатых зонах под местами уширения фундаментов уплотняют насыпкой слоя щебня толщиной 5-10 см с тщательным трамбованием, а прикладываемые участки с существующей кладкой фундаментов – путем пробивки в существующей кладке гнезд и перевязки новой и существующей кладок. Гнезда с размерами сторон 10-15 см пробивают в одном-двух уровнях по высоте с шагом 1-1,5 м.

Рис. 4.7. Усиление ленточного фундамента уширением

подошвы: 1 – существующий ленточный фундамент;

2 - железобетонная балка по вытрамбованной щебеночной подготовке

Для устройства уширения разрабатывается траншея по всей длине уширяемого участка на полную глубину заложения фундаментов. Гнезда в существующей кладке пробивают вручную скарпелью или с помощью отбойных молотков. Поверхности кладки очищают от земли металлическими щетками. Устройство и разборку опалубки, установку арматуры и бетонирование при уширении монолитным бетоном производят по технологии бетонных работ.

При подведении под существующий ленточный или столбчатый фундамент сборных или монолитных железобетонных подушек их укладывают без зазоров между ними или с зазорами. В зависимости от наличия и размеров зазоров разрабатывают траншеи или котлованы с одной стороны фундамента, а также выемки под существующим фундаментом. При заведении подушек с зазорами выемки устраивают одновременно через одну или две в зависимости от размеров зазоров. При заведении подушек сплошной лентой, без зазоров, выемки разрабатывают одновременно на участках длиной до 2 м через участки.

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 (рис. 4.8). Этот метод усиления хорош тем, что не требует разработки траншей и котлованов, не нарушает структуры оснований.

Рис. 4.8. Усиление фундамента с помощью корневидных свай: 1 – усиливаемый фундамент; 2 – корневидные сваи

4. Путем устройства железобетонных рубашек или набетонок. Усиление с помощью рубашек выполняют в том случае, когда невозможно выполнять усиление цементацией

С помощью железобетонных рубашек усиливают фундаменты железобетонные. бетонные, кирпичные, бутовые, бутобетонные и т.д.

Рис. 4.5. Схема усиления фундамента «железобетонной рубашкой»:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — колонна; 3 — железобетонная рубашка;

4 — горизонтальная арматура, 5—железобетонная обойма па колонну;
6 — наклонная арматура рубашки, 7 — горизонтальная арматура рубашки;
8 — хомуты обоймы на колонну; 9 — поверхность фундамента к колонны,
подготовленные к бетонированию (насечка)

Рубашка — это сплошное обетонирование фундамента, осуществляемое с дополнительным армированием и позволяющее усилить его основные размеры. Рубашка охватывает усиливаемый элемент с четырех сторон.

Благодаря усадке бетона железобетонные рубашки плотно обжимают
усиливаемый элемент и работают совместно с ним. Набетонник устраивается при одностороннем усилении фундамента.

Прочность сцепления нового бетона со старым зависит от обработки поверхности усиливаемого фундамента, условий укладки бетонной смеси, способов ее уплотнения, густоты армирования и т. д.

Поверхность обетонируемого фундамента должна быть шероховатой.

Это достигается путем насечки бетона перфораторами либо отбойными
молотками со специальными насадками (если позволяют условия производства работ и конструкции фундамента).

Кроме того, отбойными молотками с обычным рабочим оборудованием (пиками) можно путем мелкого скола устраивать на поверхности бетона многочисленные неглубокие ямки, которые создают хорошую шероховатость.