Ремонт аварийных фундаментов

Это происходит постепенно. Сначала заклинивает двери и плохо закрываются окна, дальше «встают на дыбы» полы, а затем появляются трещины на фасаде здания. Причина очевидна: повело фундамент либо просело основание под ним.

Схема образования неравномерных деформаций пучения:

1 – поверхность талого грунта; 2 – поверхность вспученного грунта; 3 – граница промерзания; 4 – снег; df – глубина промерзания; hf – величина пучения поверхности грунта

Чаще всего это бывает в тех случаях, когда будущий владелец дома экономит на гидрогеологических изысканиях, что приводит к серьёзным ошибкам в проектировании и, как следствие, к нарушению технологии возведения. В группу риска попадают и землепользователи, приобретающие «недострой». Проектная документация в таких случаях не всегда предоствляется по той простой причине, что её может просто не быть. Поэтому имеющийся на таком участке фундамент иначе как «котом в мешке» назвать сложно.

Причины разрушения

Даже если фундамент не имеет видимых внешних повреждений (трещин, разломов), он всё равно может требовать серьёзного ремонта, вплоть до изменения конструкции. Работы по спасению фундамента, находящегося в аварийном состоянии, ведутся в двух направлениях: закрепление грунтов основания и, собственно, усиление фундамента. На практике оба процесса часто протекают параллельно.
Очень важно понять причину разрушения. По статистике, до 80% аварийных деформаций связаны с недооценкой прочностных свойств грунтов основания. Причиной повреждения могут стать также ошибки при гидрогеологических исследованиях. В результате неправильного определения уровня грунтовых вод и глубины промерзания в проекте фигурирует ошибочная глубина заложения фундамента.

Схема разрушения фундаментной плиты под действием сил пучения:

1 – фундаментная плита; 2 – стены цокольного этажа из фундаментных блоков ФБС; 3 – плита цокольного перекрытия; 4 – трещина; 5 – стрела прогиба; df – глубина промерзания грунта; dф – глубина заложения фундаментной плиты; Pд – нагрузка от дома на плиту; ?f – давление пучения на плиту.

Дом на откосе

При строительстве зданий на крутопадающем рельефе не забывайте учитывать боковое давление грунта и возможность его сдвига. Величина давления зависит от крутизны откоса и гидрогеологического состава грунта, поэтому трудно поддаётся расчёту. Учитывать надо и то, что с течением времени любой откос может сползти. Обычно в таких условиях самыми надёжными оказываются ленточные фундаменты с обязательным армированием в продольном и поперечном направлениях. На сухом грунте ленту из монолитного бетона может повести, поэтому лучше использовать железобетон. Возможен вариант строительства столбчатого фундамента глубокого заложения с непременным объединением столбов железобетонным поясом (ростверком), чтобы при погашении бокового сдвига конструктивные элементы работали совместно. Устойчивость в этих случаях значительно повышается.

Экономия должна быть разумной

Стремление сэкономить может привести к ошибкам в проектировании. Например, на участке планируется возвести элитный коттедж с тяжёлыми конструкциями, опирающимися на фундамент. Заторфованность почвы составляет 810 м; основанием являются пылеватые пески и плывуны. Выборка торфа и замена его насыпным грунтом – удовольствие действительно дорогое. Оптимальное решением в данном случае будет строительство фундамента на свайном ростверке.

Сваи обязательно должны доходить до так называемых моренных грунтов, образовавшихся в ледниковый период и содержащих большое количество камней, гальки и другого обломочного материала. Находятся они на глубине от 5 до 25 м (в вышеприведённом примере глубина составляет 15 м). Плюс ко всему, технология требует заглубления свай в морену не менее чем на 0,5 м. Конечно, фундамент на свайных ростверках обойдётся в три раза дороже, чем плитный мелкого заложения. Но это как раз то, на чём не следует экономить: неправильный выбор конструкции фундамента является грубейшей ошибкой проектирования. Естественно, расчёт нагрузки и площади опоры на грунт также должен быть верным.

Земля и вода

Любая ошибка при производстве земляных работ может сказаться на последующей эксплуатации фундамента. Если было вынуто слишком большое количество материкового грунта, а вновь подсыпанный не уплотнили должным образом, либо произошло вымывание основания при откачке воды из траншей или ям и котлованов, это грозит дальнейшим разуплотнением грунта и может привести к сильной осадке здания.

Основные требования к грунту помимо достаточной плотности – это водонепроницаемость и низкая теплопроводность. Для утепления фундамента лучше всего использовать керамзит и экструдированный пенополистирол. Если на момент возведения строительная площадка сухая, всё равно будьте настороже. Подтопление может произойти изза сезонного колебания уровня грунтовых вод или в результате повышенного выпадения осадков. Поэтому во время подготовки к строительству необходимо осушить территорию застройки и сделать хороший дренаж.

Закрепление грунта

СтройГарантПрестиж Хорошо сконструированный и добротно армированный фундамент сам может и не получить повреждений, но в случае его неравномерной осадки велика вероятность деформации вышележащих конструкций. Тогда принимается решение о закреплении грунтов основания с целью увеличения их плотности и несущей способности. В результате значительно увеличивается прочность и обеспечивается необходимая водонепроницаемость. Выбор метода закрепления грунтов зависит от гидрогеологических условий. Рассмотрим основные способы.

1. Цементация. Применяется для закрепления скальных трещиноватых и гравелистых пород в сухом или водонасыщенном состоянии. При этом в грунт через инъекторы под давлением нагнетают цементный раствор. Стоимость – от 40 руб./м3.

2. Силикатизация. Служит для закрепления сухих и водонасыщенных крупных, средних, а также мелких и пылеватых песков. В зависимости от характеристик грунта, применяется одно и двухрастворная силикатизация. В качестве нагнетаемых растворов выступают жидкое стекло, хлористый кальций, серная или фосфорная кислота. Электросиликатизация является разновидностью работ, проводимых для закрепления водонасыщенных мелкозернистых песков и супесей. Стоимость – 1035 руб./м3.

3. Смолизация. Служит для закрепления песчаных грунтов. Нагнетается водный раствор синтетической карбомидной смолы, смешанной с отвердителем. Стоимость – 4050 руб./м3.

4. Электрохимическое закрепление. Актуально для водонасыщенных связных (глинистых, пылеватых, илистых) грунтов. Производится при помощи генератора постоянного тока и растворов солей. Стоимость – 35 руб./м3.

5. Термическая обработка. Обжиг грунта производится посредством сжигания топлива в скважинах или нагнетания горячих газов. Грунт теряет способность разбухать, размокать и лишается пластичности. Обжиг продолжается в течение 57 суток при температуре 6006500C. Метод применим только к глинистым, лессовым грунтам и чернозёму. Стоимость – 10 руб./м3.

Строительство и эксплуатация

При длительном хранении цемента прочность его снижается: за полгода – на 25%, за год – на 35-40%, за два года – на 50%, поэтому приобретать его заранее не следует.

Нарушение технологии возведения также может стать причиной деформации фундамента. Легко запомнить непреложную аксиому: бетон набирает 70% прочности в течение 7 дней. Полная готовность наступает через 28 дней; тогда же допускается снятие опалубки. Раньше времени нагружать фундамент не следует, но и ждать дольше положенного срока не стоит. Например, фундаменты, возведённые в пучинистых грунтах и оставленные на зиму без нагрузки (без стен, перекрытий и крыши), могут деформироваться. Поэтому надо стремиться завершить строительство и сдачу в эксплуатацию дома, базирующегося на таком фундаменте, за один сезон.

Зачастую причиной, ведущей к разрушению фундамента, является так называемый человеческий фактор. Непредвиденные деформации могут произойти, например, в том случае, если построенный дом в зимнее время не эксплуатируется и не отапливается, а глубина заложения его фундамента была рассчитана на тепловой режим отапливаемого здания. Или же в ходе эксплуатации меняется назначение здания, появляются дополнительные надстройки и производится реконструкция, а площадь опоры и прочность фундамента остаются прежними.

Обследование и диагностика

Как только вы обнаружили искривление горизонтальных и вертикальных швов кладки или заметили трещины в монолите фундамента, нужно сразу же принимать меры. Для начала необходимо провести обследование. Это могут сделать только специалисты. Диагностика начинается с визуального осмотра конструкции и пробной выемки грунта по направлению трещин и разломов с целью оценки масштаба разрушений. Осуществлять подкоп под основание фундамента до выяснения причин повреждения не рекомендуется.

Целесообразным является изучение близлежащей территории и опрос пользователей земельного участка. Опытный специалист подобен экспертукриминалисту: мелочей для него не бывает. Приведём пример. На сухом участке лопнул столб фундамента. Опрос хозяев помог выявить причину происходящего: на территории оказался заброшенный и засыпанный колодец, который давно пересох. Однако в год, обильный на осадки, вода, по всей видимости, вернулась в этот некогда вскрытый водоносный пласт. Грунты перенасытились влагой, и зимой в дело вступили силы морозного пучения. Подъём дома из бруса в данном случае обошёлся в 20 000 рублей, замена столба – порядка 4000 рублей. Столб заглубили, усилили арматурным каркасом и утеплили керамзитом.

В более сложных ситуациях, когда дело касается коттеджей, имеющих тяжёлые стены, приходится задействовать весь арсенал современных технических средств контроля. Для выявления просадки фундамента применяется метод привязки контрольной точки на фундаменте к реперу. При этом используются высокоточный нивелир и рейка. Обнаружить трещины и дефекты помогает другой неразрушающий метод контроля – акустический. Контроль напряжения в бетоне и уровня статической деформации обеспечивается акустической тензометрией, что позволяет также оценить ресурс конструкции. Контроль прочности и упругости производится посредством радиационных методов. Когда сбор необходимой информации закончен, переходят к выбору способа усиления фундамента.

Из нескольких вариантов выделяют наиболее технологичный. Основные показатели, по которым оценивается каждый метод, – это оперативность и возможность свести к минимуму объём земляных работ и ручного труда. В результате подыскивается оптимальный способ, требующий минимальных затрат.

Время собирать камни

Повреждения часто носят локальный характер, без потери несущей способности конструкции (при условии своевременного обнаружения дефектов). Тогда ситуацию можно спасти с наименьшими потерями. Увеличить прочность фундамента поможет добавление новых участков кладки из аналогичных материалов. Главное – заставить работать старый и новый участки вместе. Это достигается путём сквозного забивания металлических штырей.

С монолитным бетоном проблемы возникают при недооценке степени воздействия грунтовых вод и в случае использования в конструкции фундамента не стойких к агрессивной среде материалов. Решение видится в создании в толще фундамента водонепроницаемого слоя путём нагнетания химических веществ или подачи раствора под воздействием постоянного тока. Дальнейшие действия должны быть направлены на создание вертикальной гидроизоляции, или защитной «рубашки», представляющей собой замки из глины.

При угрозе потери несущей способности предстоит гораздо более серьёзный ремонт. Традиционным способом усиления является расширение подошвы фундамента при помощи сборных плит или железобетонных обойм. Предварительно необходимо разгрузить фундамент, находящийся в аварийном состоянии, и укрепить стены металлическими балками, благодаря чему можно будет передать нагрузку на новые точки опоры. В качестве анкерных устройств берутся металлические тросы и арматура. Использование труб в конструкции анкера позволяет применять буроинъекционные сваи: в пробурённую скважину инъецируют раствор для восстановления повреждённых участков кладки. Армокаркас является своеобразной «рубашкой»защитой и бетонируется вместе с подушкой фундамента.

Этим же методом можно воспользоваться для воссоздания фундамента, разорванного по высоте. Если предполагается заглубление, то необходимо предусмотреть временное крепление фундамента в момент подкопа.

Хочется отметить, что при значительном увеличении запланированной нагрузки потребуется возведение нового фундамента, что по затратам превысит стоимость строительства «с нуля». При угрожающем положении здание вообще придётся разобрать.

Только специалист может определить, не поздно ли усилить стены постройки горизонтальными тяжами, каркасом или обоймой. Вообще, пока здание не обрушилось, нет такого фундамента, который нельзя было бы спасти. Знаменитая Пизанская башня и аналогичная «падающая» башня в Казани – тому подтверждение. Вопрос только в том, сколько это будет стоить.

Текст: Владислав Чигазов

«Загородное строительство», № 3 (31), 2008 г.