Технология ремонта и усиления фундаментов

В процессе длительной эксплуатации зданий и сооружений происходят деформации конструкций. При строительстве зданий на слабых грунтах основными причинами деформаций являются неравномерные осадки, вызывающие разрушения самих фундаментов, стен, колонн, перекрытий.

Выбор технологии усиления оснований и фундаментов зависит от категории состояния здания, а также от категории риска предполагаемых работ по консервации, реставрации либо реконструкции. Реконструкция может быть связа­на с увеличением нагрузок на существующие фунда­менты за счет надстроек, замены деревянных перекрытий железобетонными, изменения технологии. Основополагающими при выборе технологии усиления являются факторы, связанные с конструктивными особенностями здания, состоянием грунта в основании и оснащенностью организаций, осуществляющих работы. Сегодня существует оборудование, с помощью которого возможно выполнять работы по усилению оснований и фундаментов технологично, быстро, надежно, при минимальном использовании ручных операций.

Прежде чем приступить к выполнению работ по ремонту и усилению фундаментов, необходимо установить, а затем устранить причину повреждения фундаментов.

При выявлении причин, вызвавших повреждения фундаментов, а также при их реконструкции проводят сбор сведений по истории здания или сооружения, выполняют техническое обследование надземной и подземной частей здания и прилегающей территории. Выполнение указанных операций особенно важно при планировании работ для зданий старой постройки. Сбор сведений по истории здания дает возможность получить следующую информацию:

• о точной дате постройки;
• первоначальном виде здания;
• изменениях, которые происходили в процессе его эксплуатации (надстройки, пристройки, перепланировка);
• аварийных состояниях.

Наличие технической документации значительно сокращает объем дальнейших обследований.

Обследование надземной части здания позволяет получить следующие сведения:

• о его фактических размерах;
• состоянии несущих и ограждающих конструкций;
• фактически действующих нагрузках;
• внешних повреждениях и причинах их возникновения.

Обследование подземной части здания выполняют с целью определить следующие характеристики:

• конструкцию, размеры и материал фундамента,
• его прочностные характеристики, глубину заложения,
• наличие и состояние гидроизоляции,
• тип грунтов в основании.

Для этого производят откопку шурфов, количество которых зависит от физического состояния отдельных конструкций и всего здания в целом.

Если при реконструкции или капитальном ремонте здания нагрузки на фундамент не возрастают, то достаточно отрыть 2–3 шурфа. При наличии деформаций и трещин в стенах шурфы обязательно выполняют в местах предполагаемых повреждений фундамента. Их отрывают на 0,5 м ниже уровня подошвы фундамента. В плане шурф имеет форму прямоугольника, причем большая его сторона длиной 1,5–3 м примыкает к фундаменту. Прочность фундаментов и стен подвала определяют известными неразрушающими методами, например акустическим, радиометрическим, механическим.

Осадку здания контролируют инструментально, а раскрытие трещин – с помощью маяков, устанавливаемых поперек трещин на стене здания (см. рис. 1). Маяки устраивают в виде мостика длиной 250–300, шириной 50–70 и толщиной 15–20 мм. Участок, на котором устраивают маяк, очищают от штукатурки, краски, облицовки. На каждой трещине устанавливается два маяка: один – в месте наибольшего раскрытия, другой – в ее начале. Если в течение 15–20 дней на маяках не появились трещины, то можно считать, что деформации здания стабилизировались. Маяки можно изготовить из гипса, металла, стекла.

Обследование прилегающей территории способствует выяснению причин повреждений, таких как неправильный отвод поверхностных вод, наличие вблизи русл старых рек, засыпанных оврагов (см. таблицу).

Работы по переустройству фундаментов могут выполняться по двум направлениям:

1) восстановление несущей способности оснований и ее повышение;

2) ремонт и усиление фундаментов.

В отдельных случаях указанные работы могут выполняться совместно.

Восстановление и повышение несущей способности оснований является сложным и дорогостоящим процессом, сущность которого заключается в увеличении плотности и несущей способности грунта основания. Известны различные пути решения поставленной задачи, такие как цементизация, битумизация, силикатизация.

До начала работ по ремонту и усилению фундаментов должны быть исключены причины, вызывающие его неравномерную осадку или разрушение. Если деформация фундамента вызвала соответствующие деформации стен и перекрытий, то работы выполняют в следующей последовательности:

• укрепление (вывешивание) перекрытий;
• укрепление стен в местах деформаций;
• ремонт и усиление фундаментов;
• ремонт стен;
• ремонт перекрытий.

К основным работам по ремонту и усилению фундаментов относятся следующие:

1) усиление оснований и фундаментов;

2) уширение подошвы фундаментов;

3) увеличение глубины заложения;

4) полная или частичная их замена.

Перед началом работ необходимо принять меры по обеспечению устойчивости здания и предохранению конструкций от возможных деформаций, то есть выполнить частичную или полную разгрузку фундаментов.

Частичную разгрузку выполняют путем установки временных деревянных опор, а также деревянных и металлических подкосов. Для установки временных деревянных опор (см. рис. 2) в подвале или на первом этаже, на расстоянии 1,5–2 м от стены укладывают опорные подушки. На них размещают опорный брус, на который устанавливают деревянные стойки. По верху стоек укладывают верхний прогон, который крепится к стойкам с помощью скоб. Затем между стойками и нижним опорным брусом забивают клинья, включая тем самым стойки в работу. Таким образом, нагрузка от перекрытия частично снимается со стен и передается на временные опоры. Опоры на этажах должны устанавливаться строго одна над другой. С целью увеличить устойчивость конструкции, стойки раскрепляют раскосами.

Полную разгрузку фундаментов производят с помощью металлических балок (рандбалок), заделываемых в кладку стены, а также поперечных металлических или железобетонных балок. Рандбалки (см. рис. 3, а) устанавливают выше обреза фундамента в заранее пробитые с обеих сторон стены штрабы, на постель из цементно-песчаного раствора. Штрабы необходимо пробивать под тычковым рядом кирпичной кладки. Временное закрепление рандбалки в штрабе выполняют клиньями. В поперечном направлении через 1,5–2 м балки стягивают болтами, имеющими диаметр 20–25 мм. Пространство между временно закрепленной балкой и стеной заполняют цементно-песчаным раствором, имеющим состав 1:3. Стыки рандбалок по фронту соединяют накладками на электросварке. В этом случае нагрузка передается на соседние участки фундамента.

На поперечные балки стены вывешивают следующим образом (см. рис. 3, б). В нижней части стены вблизи верхнего обреза фундамента через 2–3 м пробивают сквозные отверстия, в которые заводят поперечные балки. Под каждой поперечной балкой устраивают 2 опорные подушки на уплотненном основании. Передача нагрузки на опорные подушки осуществляется через продольные балки с помощью клиньев или домкратов.

При неудовлетворительном состоянии стены ее предварительно усиливают путем установки рандбалок, которые располагаются выше пробиваемых отверстий.

Ремонт кирпичных и бутовых фундаментов предусматривает выполнение следующих работ:

• расшивки трещин;
• перекладки отдельных участков;
• цементации;
• устройства обоймы из стального профиля и последующего оштукатуривания по сетке;
• устройства сжимов с обетонированием;
• замены бутового фундамента бутобетонным;
• восстановления отмостки;
• ремонта или устройства гидроизоляции.

Ремонт бетонных и железобетонных фундаментов заключается в устранении волосяных трещин, ремонте или восстановлении отмостки и гидроизоляции.

Различные способы усиления и реконструкции фундаментов мелкого заложения, применяемые в настоящее время, можно классифицировать по критерию конструктивно-технологических способов их выполнения (см. таблицу).

 

Работы по ремонту и усилению фундаментов сложны, трудоемки и очень ответственны. Их выполняют специализированные бригады по захваткам. Протяженность захваток не должна превышать 2 м, для того чтобы была исключена возможность повреждения смежных участков фундамента и вышележащих конструкций здания или сооружения. Работы обязательно должны производиться по предварительно разработанным и утвержденным технологическим картам в составе проекта производства работ при наличии рабочих чертежей.

Следует рассмотреть отдельные способы ремонта и усиления фундаментов, в частности особенности технологии выполнения работ.

При расшивке трещин в кладке прежде всего с обеих сторон обнажают фундамент до его подошвы. Из кладки удаляют раздробленные и отслоившиеся камни, а трещины расчищают и промывают. Удаленные камни заменяют новыми, которые подбирают по размеру и устанавливают на постель из цементно-песчаного раствора. Трещины заполняют пластичным цементно-песчаным раствором марки 50. После этого восстанавливают гидроизоляцию и выполняют обратную засыпку с послойным трамбованием.

При перекладке отдельных участков фундамента работы выполняют в следующей последовательности:

1) производят полную разгрузку перекладываемого участка фундамента:

• отрывают его с обеих сторон котлованы (шурфы);
• разбирают старую кладку и выполняют новую, соблюдая перевязку швов и оставляя штрабы для связи с кладкой на смежных участках;

2) выполняют перекладку фундамента по захваткам длиной не более 2 м, в очередности, предусмотренной проектом. Допускается одновременное выполнение работ на захватках, удаленных друг от друга на расстояние не менее 4–6 м. В первую очередь перекладывают участки с наиболее ослабленной кладкой. Работы на соседних захватках производят с технологическим перерывом 7–10 дней.

При повышении прочности фундамента методом цементации с обеих его сторон в шахматном порядке отрывают шурфы размером 1×1 м, с шагом 1–2 м для кладки из валунов. Для бутовых фундаментов отрывают траншеи шириной 1 м. В теле фундамента просверливают отверстия (обычно в швах кладки), в которые устанавливают инъекторы со следующим шагом:

• 1–2 м – для кладки из валунов;
• 0,2–0,25 м – для кладки из бутового камня.

Затем производят нагнетание пластичного цементного раствора под давлением 0,02–0,03 и 0,04–0,05 МПа соответственно для кладки из валунов и из бутового камня. Состав цементно-песчаного раствора соответственно 1:1–1:1,5 и 1:1–1:2.

Нагнетание цементного раствора производят до полного насыщения кладки, что сопровождается повышением давления на 15–25%. При наличии подвала инъекторы устанавливают из подвальных помещений. Шаг иньекторов, состав раствора, его расход и величина давления нагнетания принимаются согласно проекту и уточняются пробным нагнетанием.

При устройстве обоймы из стального профиля с последующим оштукатуриванием по сетке выполняются следующие работы:

1) на захватке с обеих сторон фундамента отрывают траншеи;

2) фундамент очищают от грязи и промывают водой;

3) производят разметку и устройство сквозных отверстий под стяжные болты;

4) на выровненную цементно-песчаным раствором поверхность фундамента устанавливают стальной профиль и стяжные болты;

5) в шахматном порядке, на расстоянии 0,5–1 м друг от друга просверливают отверстия диаметром 37 мм, на глубину до середины фундамента;

6) в них устанавливают инъекторы и производят нагнетание цементного раствора состава 1:1 до полного насыщения кладки. Расход раствора предварительно назначается в количестве 20–30% от объема ремонтируемого участка кладки фундамента;

7) к стальному профилю приваривают с шагом 500–600 мм арматурные стержни Ø12 мм класса А400.

8) к ним на скрутках прикрепляют сварную сетку из стали А240 Ø4 мм, имеющую размер ячейки 100×100 мм, и производят оштукатуривание фундамента цементным раствором состава 1:3. Шаг инъекторов, расход раствора и давление нагнетания принимаются согласно проекту и уточняются пробным нагнетанием.

Устройство сжимов с обетонированием выполняют в следующей последовательности:

1) обнажают, очищают от грязи и промывают водой верхний обрез фундамента;

2) просверливают сквозные отверстия диаметром 22 мм с шагом 1,2–1,4 м;

3) устанавливают с обеих сторон стальные утолки 75x75x3 и соединяют их между собой сжимными болтами Ø20 мм;

4) выполняют цементацию кладки фундамента (аналогично, так же как в ранее указанных способах) и производят с двух сторон обетонирование по всей длине ремонтируемого участка бетоном класса В7,5–В10 для защиты стальных деталей от коррозии.

При реконструкции фундаментов, в целях повышения их несущей способности, выполняются следующие виды работ:

• усиление фундаментов;
• уширение подошвы фундамента;
• увеличение глубины заложения фундамента;
• полная или частичная замена фундамента.