Способы реконструкции фундаментов зданий

Деформация зданий, сооружений в процессе эксплуатации – довольно частое явление. Поэтому работы по реставрации, усилению или восстановлению фундамента постоянно являются востребованными. Среди факторов, влияющих на то, каким образом будет проведено восстановление фундамента, отмечаются конструктивные особенности дома, состояние грунта и оснащенность организации, осуществляющей работы. На сегодня существует множество технологий, подробно обосновывающих, как восстановить фундамент. Это зависит от состояния здания на текущий момент, степени риска, связанной с возможным разрушением основания, стен дома.

Бывают случаи, когда у старого строения начинает оседать основание и причиной этого являются изменения, которые происходят в грунте. В таких случаях фундамент необходимо ремонтировать.

На первом этапе производится расчет, сформированный на геотехнической информации. Современная компьютерная техника дает возможность смоделировать наиболее оптимальные варианты реконструкции.

В любом случае выбранная технология должна обеспечить длительную эксплуатацию здания с учетом технических нагрузок, экологии.

Экологический аспект связан с применением химических методов усиления грунта.

Основные причины ремонта фундаментов

Основные причины разрушения фундаментов (силы: а — тяжести, б — сопротивления грунта, в — морозного пучения): 1. Проседание грунта; 2. Выталкивание фундамента; 3. Морозное пучение; 4. Опрокидывание фундамента.

Правильно выявленная причина разрушения основы здания непосредственно влияет на выбор технологии восстановления. Многочисленными лабораториями был проведен ряд исследований, которые выявили основные причины разрушения фундаментов:

• увеличение нагрузки;
• ошибки при проектировании здания;
• деформация кладки вследствие потери ею гидроизолирующих свойств;
• повреждение цоколя или применение для его облицовки некачественного материала;
• разрушение отмостки либо неправильное расположение гидроизоляции (ниже отмостки на 10-15 см);
• отсутствие второго гидроизолирующего слоя на цоколе;
• постоянное развитие перемещений конструкций;
• потеря устойчивости фундамента из-за деформации грунта;
• строительство рядом со старыми зданиями новых и устройство сооружений на глубине (гаражи, переходы);
• промерзание и последующее оттаивание грунта;
• аварии на проходящих по соседству инженерных сетях;
• изменение уровня грунтовых вод.

Отсутствие гидроизоляции – причина, которую устранить проще всего. Для этого достаточно пробить в цоколе прямоугольное отверстие высотой в пару кирпичей, выровнять раствором поверхность и положить на нее двойную гидроизоляцию. Затем все заложить кирпичом. Исправление иных повреждений требует времени и связано с большими трудозатратами.

Виды разрушений фундамента и основные способы восстановления

Укрепление фундамента по периметру: 1. песчаная подушка; 2. старый фундамент; 3. металлическая сетка; 4. анкер; 5. место разрушения; 6. опалубка; 7. бетон.

1. Выщелачивание бетона или его кристаллизационное разрушение. Причиной подобного разрушения является постоянное воздействие на конструкцию щелочной, соленой или мягкой воды. Поэтому главное, что необходимо сделать в подобной ситуации, – отвести от дома агрессивные воды либо хотя бы снизить их уровень посредством обустройства дренажной системы. На последующем этапе нужно вынуть грунт вокруг фундамента до его основания (захватами, зонами по 0,8 м). Пораженные места тщательно очищаются. Углубления в фундаменте заполняются раствором с одновременным сооружением вертикальной кирпичной кладки, параллельной фундаменту. Кирпич необходимо пропитать битумом, изолировать его от основания дома посредством рубероида. После того как ремонт будет завершен, свободное место заполняется жирной глиной.
2. Расслоение. Причиной этого явления становится отсутствие перевязки в кладке, недостаточная ее прочность либо появление чрезмерной нагрузки вследствие, например, сооружения надстройки. Для устранения подобного дефекта чаще всего восстанавливают фундамент, заполняя трещины раствором, или укрепляют его путем обустройства выносных балок, на которые будет перераспределяться нагрузка.
3. Разрыв по высоте. Причиной может быть неправильное сооружение фундамента (засыпка смерзающимся грунтом, склонным к вспучиванию); разрушение отмостки, ведущее к подтоплению или повышение уровня грунтовых вод. Для устранения подобного дефекта необходимо убрать вспучивающийся грунт вокруг конструкции и заполнить раствором место разрыва. Пазухи засыпаются непучинистым грунтом, при необходимости нужно восстановить отмостку. Чтобы не допустить повторное проникновение грунтовых вод и лишний ремонт, понадобится обустройство дренажной системы.

Традиционные методы усиления фундамента

Изображение 1. Основные методы ремонта и усиления фундамента.

Классические технологии по ремонту и усилению фундаментов в основном связаны с увеличением площади основания, в результате чего уменьшается давление на грунт. Достигается это посредством обустройства железобетонных обойм или банкетов, которые могут быть одно-, либо двухсторонними. Работы по реконструкции должны начинаться с укрепления фундамента разгрузочными балками. Для предотвращения угрозы обрушения стены откапывать основание надо не целиком, а захватами (отдельными участками). ИЗОБРАЖЕНИЕ 1 показывает основные методы, как осуществить ремонт и усиление фундамента. Цифры обозначают:

1. стена;
2. фундамент:
3. поперечный разгружающий элемент (двутавровая балка или швеллер);
4. паз для шпоночного зацепления;
5. бетон;
6. продольный разгружающий элемент (швеллер, двутавр);
7. анкерный болт;
8. каркас из арматуры;
9. монолитная подушка;
10. железобетонные балки;
11. сваи буронабивные;
12. железобетонные балки (приливы);
13. железобетонная плита (монолит).

• а) простое расширение фундамента.
• б) расширение с одновременным углублением.
• в) расширение при помощи железобетонных балок.
• г) и д) перераспределение нагрузки от стены на сваи (забивные, буронабивные) с обеих сторон (Г) или с одной (Д).
• е) перераспределение нагрузки на железобетонные приливы.
• ж) переделка подушек с обустройством шпоночных связей.

Раскапывать захваты необходимо через один. Работу на свежевырытом участке нельзя начинать до тех пор, пока не будет зарыт предыдущий. Длина, ширина захвата обычно не превышает 1 м. Если требуется радикальное усиление ленточного фундамента, то его переделывают в плиточный, с применением арматуры. В отрытых захватах грунт необходимо оставить в естественном состоянии.

Нестандартный способ усиления или ремонта фундамента

Изображение 2. Способ восстановления каменных фундаментов.

Сущность метода, усиление фундамента заключаются в создании перенапряженной обоймы, которая частично разгружает основу. Схематично это показано на ИЗОБРАЖЕНИИ 2. Сначала участок вокруг старого фундамента (1) разбивают на отдельные захваты. На каждом из них основу дома раскапывают с обеих сторон и вынимают грунт из-под подошвы. Под ней устанавливают армированную бетонную перемычку (4), к которой приваривают вертикальные арматурные стержни (5). Их верхние концы временно прикрепляются к монтажным балкам, расположенным на поверхности. Далее заполняют свободное пространство бетоном, создавая приливы (6). Когда они затвердеют, устанавливают консоли (7), а на стержни навинчивают гайки (8), производя тем самым перенапряжение. Когда временные балки убираются, то создается перенапряженная железобетонная обойма (9), передающая часть нагрузки на приливы.

Этот способ является запатентованным методом, обеспечивающим усиление старого фундамента. Его основное достоинство – повышение жесткости основы, долговечности, увеличение несущей способности. Обойма из железобетона способна защитить фундамент от воздействия грунтовых вод. Подобный «саркофаг» обжимает каменную основу, в результате чего вместе работают и фундамент, и обойма. Реконструированный фундамент получает более широкую подошву, глубина его залегания увеличивается, грунт уплотняется. Все это значительно повышает несущую способность основы здания.

Химический способ усиления грунта под фундаментом

Усиление фундамента двухсторонней банкеткой: 1 – существующий фундамент; 2 – несущая балка банкета; 3 – разгрузочные балки; 4 – банкет из монолитного бетона; 5 – арматурные сетки; 6 – откосы котлована; 7 – штраба в фундаменте для установки балки; 8 – щебеночное уплотнение основания.

Мировая практика предусматривает использование химических реагентов для закрепления грунта под зданием, сооружением. Технология была разработана еще в 60-ые годы. Химическое закрепление почвы помогает при усилении ленточного основания, расположенного в песчаном грунте. Например, подобным образом была закреплена сценическая часть здания Мариинского театра в Санкт-Петербурге. Данный метод используется при ошибках проектирования, когда для фундамента требуется усиление, т.к. он обустроен на меньшую глубину по сравнению с точкой промерзания грунта.

Закрепление грунта производят с использованием карбамидной смолы, соляной кислоты (3%-й раствор). Нагнетание производится посредством насосов при давлении 0,3 МПа. Сначала нагнетается соляная кислота, затем вода и в последнюю очередь карбамидная смола плотностью до 1,08 г/куб. см. Однако закачивание химических веществ в почву чревато изменением экологической ситуации в худшую сторону. Поэтому в последние годы большинство специалистов отказывается от подобного метода усиления грунта. Исключение составляют силикаты, не создающие опасности для окружающей среды.

Усиление фундамента с устройством анкеров в банкетке: 1 – существующий фундамент; 2 – штраба под балку; 3 – балка усиления; 4 — разгрузочная балка; 5 – двухсторонний «банкет»; 6 – анкерные выпуски по  25-30 мм, l=150 мм; 7 – щебеночное уплотнение основания.

Сущность процесса силикатизации заключается в инъекции в грунт под давлением углекислого газа (это нужно для активации минеральных частиц, содержащихся в почве) и раствора жидкого стекла. Есть даже метод силикатизации, предусматривающий использование электричества, которое увеличивает количество образующейся гелеобразной смеси.

Однако самый дешевый метод силикатизации заключается в использовании обычного портландцемента, состоящего в основном из гидросиликата кальция. Суть процесса – смешивание слабого грунта с цементной суспензией. Однако на бытовом уровне подобные методы укрепления фундамента практически не используются. В случае разрушения фундамента его ремонт и усиление предусматривают чаще всего механические способы, позволяющие частично или полностью заменить основу деревянного здания, сооружения.

Реконструкция фундамента загородного дома

Усиление фундамента устройством монолитной плиты: 1 – существующий фундамент; 2 – плита усиления; 3 – штраба для заделки армокаркаса плиты; 4 – армокаркас заделки плиты в стену; 5 – ребра жесткости плиты; 6 – уровень разработки грунта для устройства плиты; 7 – щебеночная подготовка под плиту; 8 – несущая стена здания; 9 – электросварка армокаркасов плиты.

Наименее затратным будет ремонт или усиление столбчатого фундамента старого деревянного дома или вспомогательной постройки. В качестве столбов используют деревянные стойки, называемые стульями. Сначала необходимо частично разобрать цоколь и выкопать приямок возле стула, подлежащего замене. Рядом, на расстоянии около 1 м, делается временная опора. Теперь необходимо домкратом (подымающим не менее 10 т) или мощным рычагом вывесить стену так, чтобы нижний венец вышел из шипа старого стула. Одновременно под стену подводят временную опору, более высокую. Остается установить новый стул; лучше, если он будет кирпичным или бетонным.

Ремонт, усиление, замена части кирпичного, каменного фундамента потребует приготовления раствора. Замена ослабленных участков ведется поочередно. При этом используется один из возможных способов усиления или ремонта основы дома.

При увеличении нагрузки на несущие стены фундамент просто расширяют, увеличивая его площадь. Для этого с обеих сторон роют шурфы и частично выдалбливают с боков старый фундамент. Это делается для того, чтобы обеспечить монолитное соединение новой основы дома и старой. На землю насыпается песчаная подушка, и все заливается раствором. Иногда для большей прочности в старый фундамент вставляется арматура в виде прутков большого диаметра (15-20 мм). Они могут укрепляться с каждой стороны или же проходить сквозь основу. В последнем случае надо соблюдать осторожность, иначе слишком большие отверстия могут привести к разрушению

Усиление фундамента за счет монолитной обоймы: 1 – существующий фундамент; 2 – «наращиваемый» армокаркас фундамента; 3 – «коротыши» из арматурной стали для связи армокаркасов; 4 – электросварка рабочих стержней каркаса; 5 – монолитный бетон «рубашки»; 6 – «шпонка» для обнажения арматуры; 7 – «коротыши» и 3 стержня по 12-16 мм; 8 – армокаркас рубашки.

Второй вариант, предусматривающий ремонт или усиление основы, заключается в расширении площади под подошвой. Это более трудоемкая работа, в одиночку с которой не справиться. Придется откапывать фундамент и под ним обустраивать монолитную железобетонную плиту.

Подводка нового основания, его ремонт или усиление, восстановление начинаются с более слабых мест или под стенами с проемами (дверными, оконными). После окончания работ необходимо тщательно уплотнить грунт, чтобы повысить несущую способность всего фундамента. Проще всего это сделать путем утрамбовки слоев щебня 10-15 см. Уплотнять грунт нужно до тех пор, пока камешки не станут разбиваться.

Если стены кажутся недостаточно прочными, то их усиливают посредством металлических балок-обвязок. Сначала в фундаменте пробивают горизонтальную штрабу, куда и заводят двутавр или швеллер. Чтобы их не выворачивало, поперек устанавливают балки, для установки которых в основе дома пробивают сквозные отверстия. Поперечные балки привариваются к горизонтальным. Полученная конструкция заливается цементно-песчаным раствором (1:3).

При разборке старой кладки необходимо оценить дальнейшую пригодность отдельных ее элементов. Простейший способ – оценка твердости. Для этого проведите по поверхности бута или кирпича куском шифера или осколком асбестоцемента. Если не останется ярко выраженной царапины, то материал годится для дальнейшего использования. При отборе кирпича обратите внимание на его ложковые грани: на них должны отсутствовать трещины глубиной больше 3 см.

Ликвидация трещин в фундаменте

• эпоксидная инъекция. Суть ее в заполнении полостей в бетонных плитах, стенах, цоколе синтетической или эпоксидной смолой. Сначала подготавливается поверхность, с нее удаляются любые сыпучие материалы. После заполнения трещины проблемное место необходимо скрепить скобами;
• обвязка. Осуществляется с помощью специальных ремней, лент. В их состав включен волоконный кевлар – армирующий углерод. Метод чаще всего используется при появлении горизонтальных щелей, свидетельствующих о существовании чрезмерной нагрузки. Обвязку применяют совместно с эпоксидной инъекцией.

Ремонт фундамента.

Как защитить фундамент от разрушения

После того как ремонт или усиление закончены, необходимо предпринять меры по недопущению проникновения грунтовых вод под фундамент дома, особенно это важно для деревянного строения. Для этого нужно сделать качественную отмостку, защитить цоколь морозоустойчивым отделочным материалом. При необходимости сделать дренаж. Теплозащита грунта также снижает вероятность разрушения основы дома. В качестве теплоизолятора используют керамзит, опилки, шлаковату, даже солому. Если есть возможность, то грунт возле здания можно подогревать, пропуская по проложенным в земле трубам пар, горячую воду. Это предотвратит вспучивание почвы.

Укрепление фундамента буровым способом.

Если фундамент свайный, что характерно для деревянного строения, то усиление, восстановление или ремонт можно произвести с помощью еще одного метода, заключающегося в уменьшении активной зоны промерзания. Для этого вокруг на 2/3 от глубины промерзания выкапывают яму вокруг сваи. Лучше это делать глубокой осенью или даже зимой, чтобы последовательно подморозить почву (в результате не будет поступать грунтовая вода). Далее сваю несколько раз промазывают битумом либо покрывают специальной незамерзающей смазкой. Потом ее необходимо укутать двумя слоями пленки или рубероида. Причем между слоями тоже нужно разместить битум или смазку. Разработанную яму следует засыпать непучинистым грунтом.

Ремонт фундамента каменного дома.

При визуальном осмотре фундамента, который требует ремонт или усиление, необходимо сначала определить причины возникновения дефекта. Только потом можно подбирать наиболее оптимальный метод реконструкции.

Значение имеет и уплотнение грунта вокруг фундамента, его утепление, облицовка цоколя. Не стоит пренебрегать дренажом. Если предпринимать комплексные меры по сохранности нижней части дома, то длительный срок службы основы здания будет гарантирован, а ремонт не понадобится. От надежности фундамента зависит прочность вашего дома и его долговечность.