Укрепление основания фундамента необходимо при появлении признаков разрушении старого фундамента, а также нового вследствие ошибочных проектных расчётов или некачественного выполнения строительных работ. Классические методы по устранению деформаций не всегда применимы. В таком случае используют метод укрепления буроинъекционными сваями, которой технологически сложный и дорогостоящий, но один из самых надёжных и эффективных
Ключевые слова: свая, фундамент.
В современном строительстве этот метод применяется почти для всех типов объектов, имеющих самую разную конструкцию и стоящих на любых грунтах и рельефе. Это универсальный метод для старых и новых фундаментов из любого материала, применяющийся также при разрушении фундаментов, возникшем по причине проектных ошибок и некачественного выполнения строительных работ. Просадки зданий легко устраняются устройством буроинъекционных свай. Этот метод ещё называют цементацией грунтов.
Цементация — это нагнетание под давлением 0,2–1 МПа цементного раствора в пустоты конструкции и подачей его в инъекторы. Обычно цементация происходит комплексно, то есть усиляют и сам фундамент, и кладку стен.
Подготовительные работы очень трудоёмкие: отрывание фундамента, бурение отверстий под сваи, установка специальныхрубок для инъектирования и присоединение их к инъекционным насосам. Отверстия для инъекторов бурятся при помощи перфоратора или буровой установки, шурфы располагаются в шахматном порядке с шагом 0,8–1,2 м.
Затем в пробуренные отверстия вставляются инъекторы (перфорированные трубки диаметром 50 мм) и закрепляются цементно-песчаным раствором. Инъекционная смесь растекается в грунте в радиусе 0,6–1,2 м. Расход бетона, требующегося для укрепления фундамента, напрямую зависит от объёма разрушений в основании, свойств инъекционной смеси и характеристик грунта.
По факту расход наблюдается в пределах 0,2–0,4 от объёма цементируемого грунта в основании фундамента.
Но что же такое буроинъекционная свая? Это конструкция из бетона, устанавливаемая под углом 300–450 к фундаменту с целью переноса нагрузок с него, то есть разгружает основание. Этот метод довольно прост, но практически невозможен без специального оборудования.
Свая состоит из бетона с наполнителями мелких фракций без арматурного каркаса, то есть не армируется. Данный метод один из самых дорогих, так как требует большого количества бетона, который нужно приготовить и доставить на строительную площадку. Для укрепления фундамента количество свай может варьироваться от нескольких единиц до десятков, минимальный диаметр которых 30 см, а глубиной до нескольких метров, что выливается во внушительный объём расхода цемента. На практике глубина погружения сваи напрямую связана с глубиной промерзания грунта и на 0,5–0,7 м больше этой величины.
Сваи обязательно должны быть погружены ниже уровня промерзания грунта, только в таком случае они обеспечивают прочность конструкции, разгружают основание и играют роль главного укрепляющего элемента фундамента.
Основные плюсы метода укрепления основания буроинъекционными сваями:
1. Монтаж может вестись в стеснённых местах городской застройки, где сложно обеспечить доступ строительной технике;
2. Возможность укрепления фундаментов зданий, находящихся в зоне сильных промышленных вибраций;
3. Буроинъекционные сваи способны укрепить даже старые смещённые фундаменты, фиксируют их и разгружают от основной несущей нагрузки от здания;
4. Метод довольно прост в проектировании и позволяет вычислить количество свай и тип конструкции, используя классические методики;
5. Буроинъекционные сваи способны выдержать нагрузку от любого здания, построенного на рыхлых грунтах
Фундамент рекомендуется укрепить, если:
− В фундаменте или стене появились трещины;
− Происходит локальная усадка здания — накренились углы или стены здания по периметру;
− При реставрации или реконструкции аварийного здания, текущее состояние которого необходимо сохранить до начала работ;
− При попадании здания в область промышленных или производственных вибраций, что негативно сказывается на несущей способности фундамента;
6. Буроинъекионные сваи способны выдержать нагрузку от любого здания, построенного на рыхлых грунтах
Фундамент рекомендуется укрепить, если:
− В фундаменте или стене появились трещины;
− Происходит локальная усадка здания — накренились углы или стены здания по периметру;
− При реставрации или реконструкции аварийного здания, текущее состояние которого необходимо сохранить до начала работ;
− При попадании здания в область промышленных или производственных вибраций, что негативно сказывается на несущей способности фундамента;
− При разрушении винтовой сваи или столбчатой опоры в качестве замены можно установить буронабивную сваю;
− Для укрепления здания в зоне плотной городской застройки, где существуют негативные воздействия от рядом стоящих зданий.
Алгоритм рабочих операций по устройству буроинъекционных свай следующий:
1. Выполняется расчёт нагрузок от здания на фундамент, только после этого начинается разработка проекта;
2. Производятся инженерно-геологические изыскания, вследствие чего определяется тип, свойства и состав грунта, количество слоёв и глубина залегания прочного слоя;
3. По плану отверстий в проекте бурятся скважины под углом 300 градусов к фундаменту, глубина расчётная;
4. В пробуренные скважины через инъекторы под определённым давлением нагнетают бетонный раствор с помощью спецтехники и мощных насосов;
5. Скважины между собой и с фундаментом соединяются арматурой. Процесс усиления буроинъекционными сваями:
1. С помощью пневматических буров в фундаменте выполняют отверстия под определённым углом и расчётной глубины;
2. В эти отверстия под давлением 0,2–1 Мпа начинает поступать инъекционная смесь, которая заполняет пустоты в фундаменте.
При бурении скважины уширяется и её подошва благодаря боковому давлению грунта, что способствует увеличению площади основания сваи, вследствие чего свая может выдержать нагрузку больше расчётной. Также этот метод препятствует негативному воздействию грунтовых вод на фундамент, создавая щит из свай, который забирает всю нагрузку на себя.
Метод универсальный, так как его можно применять для любого типа фундаментов, но на каждом объекте подбирается бетон определённого класса. Класс бетона зависит от типа грунта и его свойств, глубины промерзания, уровня подземных вод и несущей способности основания.
Также особенность рассматриваемого метода заключается в том, что даже с виду правильный проект может быть не точным и содержать ошибки, но технология нивелирует эти погрешности, ведь запас прочности у укреплённого основания намного выше. Но составлять проект и производить расчёт основных конструкций должны всё же профессионалы, так как это непростая математическая процедура, а полагаться на онлайн-калькуляторы чревато неприятными последствиями.
Важно отметить, что при устройстве буроинъекционных свай следует приостановить все строительные работы, способные вызывать вибрации в грунте. Иногда используют в качестве защиты от грунтовых сдвигов от близлежащих объектов временный щит.
Данный метод укрепления фундамента буроинъекционными сваями используется для следующих типов оснований:
1. Ленточный тип. В фундаменте бурятся скважины конической формы, в которые помещают армированную сваю и заливают бетоном под определённым давлением;
2. Столбчатые и свайно-ростверковые фундаменты. Сваи монтируются под ростверком как дополнительные опоры, разгружающие основание. Или старые опоры заменяются на новые сваи;
3. Плитный монолитный фундамент. Подбираются сваи исходя из габаритов плиты. Используется высокопрочный бетон. Этот тип фундамента ремонтируется таким методов лишь в крайних случаях.
Литература:
- Все о мелкозаглубленных фундаментах и садовых строениях на них. — М.: Bestiary, 2013. — 766 c.
- Все о строительстве деревянного дома от фундамента до крыши. — Москва: Гостехиздат, 2013. — 256 c.
- Вялых, В. А. Антропологические исследования как фундамент смыслоориентированного образования. Учебно-методическое пособие / В. А. Вялых. — М.: Флинта, 2014. — 858 c.
- Гарагаш, Борис Ашотович Надежность пространственных регулируемых систем «основание-фундамент» при неравномерных деформациях основания (количество томов: 2) / Гарагаш Борис Ашотович. — М.: Ассоциация строительных вузов (АСВ), 2016.— 851 c.
- Горелов, Владимир Межвидовой унифицированный комплекс средств автоматизации пунктов управления и командных пунктов радиотехнических формирований ряда «Фундамент» / Владимир Горелов. — Москва: СИНТЕГ, 2018.— 551 c.
- Далматов, Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты включая специальный курс инженерной геологии / Б. И. Далматов. — Москва: Высшая школа, 2017. — 416 c.
- Далматов, Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты (включая специальный курс инженерной геологии). Учебник / Б. И. Далматов. — М.: Лань, 2017. — 321 c.
- Далматов, Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты, включая специальный курс инженерной геологии. Учебник / Б. И. Далматов. — М.: Лань, 2016.— 440 c.
- Далматов, Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Включая специальный курс инженерной геологии. Учебник / Б. И. Далматов. — М.: Лань, 2017. — 147 c.
- Дашжамц, Далайн Основания и фундаменты на мерзлых и пучинистых грунтах (на примерах Забайкалья и Монголии) / Далайн Дашжамц. — М.: АСВ, 2016.— 137 c.
