Укрепление фундамента буроинъекционными сваями: усиление инъецированием

Цементация

Усиление фундаментов цементацией предполагает введение в тело основания инъекций специальных цементных растворов. Каким именно должен быть этот состав зависит от материалов, использованных при сооружении существующего фундамента. Чаще всего речь идет о классическом цементном растворе, песчано-цементной смеси или бентонитовой. Предварительно в основании выполняются буром отверстия, в которые и подается под напором раствор. Пользуясь специальными формулами и данными, производится расчет оптимального количества инъекций для поврежденного участка фундамента. По завершению всех манипуляций бетонное основание упрочняется и становится монолитным. Эта технология еще известна, как усиление фундаментов инъецированием.

Устройство буроинъекционных свай

Что такое буроинъекционная свая, и как она устроена? Это конструкция из бетона, которую устанавливают под углом 300-450 к стенкам фундамента для того, чтобы она взяла на себя несущие нагрузки от ремонтируемого локального участка (строители говорят – разгрузила). Технология ремонта основания буроинъекционными сваями технически несложная, кроме одного пункта: установить их самостоятельно и без специального оборудования практически невозможно.

Свая делается из бетона с наполнителями мелких фракций, не армируется, но таким способом можно укрепить любой фундамент. Бетон в этой технологии используется везде – и при создании сваи, и при ее заливке, и при проведении инъекций, так что основной недостаток этого метода – дороговизна, связанная не только с приготовлением большого объема раствора, но и с его доставкой. Скважин для монтажа свай может понадобиться от нескольких единиц до нескольких десятков, а при минимальном диаметре скважины 30 см и глубине заложения опоры до нескольких метров получится внушительная цифра расхода смеси. На практике глубина погружения сваи зависит от уровня промерзания грунта, и бурить нужно на 0,5-0,7 м ниже этой точки.

Устройство и монтаж буроинъекционных свай

Преимущества буроинъекционных свай при усилении и ремонте оснований:

Монтировать сваи можно в труднодоступных для строительной техники местах;
Укрепить можно даже фундаменты зданий, находящихся в зоне сильных промышленных вибраций:
При использовании природного камня-дикаря получается не самое прочное основание, которое может смещаться вбок со временем, но применение буроинъекционных свай укрепляет и такие старые конструкции;
Профессиональное проектирование свай использует классические методики, позволяющие узнать количество опор и тип конструкции;
Буроинъекционные сваи имеют идеальную несущую способность, что позволяет им выдерживать вес любого здания, стоящего на рыхлом или песчаном грунте, так как скважина бурится ниже уровня слабых слоев почвы.

Спецтехника для монтажа свай Фундамент рекомендуется усиливать в таких случаях:

В фундаменте начали появляться трещины;
Происходит локальная усадка здания. Это может проявляться как по углам, так и по периметру стен дома;
При реставрации аварийного здания, текущее состояние которого необходимо сохранить до начала ремонта;
При необходимости защиты фундамента от промышленных или производственных вибраций. Как пример – вибрации грунта в зоне железнодорожных узлов или крупных автотрасс;
При необходимости замены разрушенной винтовой сваи или столбчатой опоры можно использовать буронабивную сваю;
При укреплении здания в зоне плотной застройки – в центре города, к примеру.

Монтаж сваи внутри здания Последовательность рабочих операций по укреплению фундаментов с применением буроинъекционных свайных опор:

Перед составлением проекта ремонтируемого основания делается расчет новой конструкции, после чего разрабатывается сам проект;
Путем изысканий устанавливается тип и свойства грунта, количество слоев и глубина залегания прочного слоя;
По разметке в проекте бурятся скважины – угол бурения 300 от вертикальной оси, глубина – расчетная;
Бетонный раствор для инъекций должен быть средней плотности с низкой дисперсностью;
Спецтехникой или мощным насосом, создающим необходимое давление, бетонный раствор подается в скважину;
Скважины соединяются арматурой друг с другом и с ремонтируемым фундаментом.

Создание и заливка буроинъекционных свай

Усиление фундамента

Применение инъектирования для усиления основания — новаторский метод. Провести самостоятельно не получится, так как потребуется специальная строительная техника.

Суть усиления заключается в том, чтоб под углом 45 градусов делаются скважины, которые заполняются раствором. В течении суток раствор густеет, полностью заполняет трещину.

В скважины монтируют сваи, в них заливают цемент или бетон. Грунт увеличивается на 10 процентов. Раствор действует как инъекция — он заполняет ослабленные внутренние поверхности. Таким образом удается достигнуть увеличения несущей способности сооружения, при этом не прибегая к серьезным строительным мерам.

Но несмотря на то, что инъектирование применяется часто, существует масса нюансов, которые не учитываются мастерами при работе, в результате чего эффективность процесса снижается.

На процесс не влияет на угол наклоны и надежность конструкции. Увеличение угла не нужно, хотя некоторые строители и пытаются сделать это при расчетах. Сваи обязательно крепятся плотно на фундаменте здания. Инъекции цемента в старом основании нужно, если он не будет убираться. Укрепление дополнительными материалами требуются, если заделка сваи менее пяти диаметров.

Обращают внимание на состав грунта. Если он склонен к оседанию или движению, то используются в комплекте с цементным составом дополнения инертного типа, например, песок

Если под фундаментом располагаются грунтовые воды, то используются методики комплексного усиления. Дело в том, что бетон при контакте с водой не может показывать предельные показатели прочности, начинает разрушаться со временем. Строители, видя этот недостаток при начале монтажа, используют буронабивные сваи. Суть методики заключается в том, что в предварительно сделанные дыры в фундаменте, монтируются трубки, выполняющие роль опалубки.

Усиление прочности тела фундамента

При определении тех или иных работ по усилению фундамента бывает достаточно повысить прочность тела конструкции, потерявшую проектные характеристики. Для восстановления качества, прочности, водонепроницаемости бетона применяется технология микроцементирования.

Микроцемент — минеральное вяжущее особо тонкого помола, производится методом воздушной сегрегации, имеет плавную градацию гранулометрического состава.

Инъекция микроцемента в тело бетона до выхода из трещин

Технология заключается в инъектировании в тело укрепляемой конструкции водной суспензии микроцемента под давлением 10—30 бар. Вот некоторые этапы процесса проведения инъектирования:

В теле бетона под углом бурятся отверстия глубиной 2/3 конструкции, не доходя 40—50 сантиметров до подошвы основания. Отверстия делают через 50—60 сантиметров по периметру фундамента.
Устанавливаются манжетные колонны или пакеры.
Приготавливается водная суспензия микроцемента на специальном высокоскоростном смесителе (>2000 оборотов в минуту). Водоцементное отношение принимается в пределах 0.7—1.2.
Производится закачка суспензии через манжеты, пакеры шнековым или плунжерным насосом до выхода раствора с обратной стороны или получение «стоп» при возрастании давления >30 бар.
Суспензия проникает в поры бетона, раковины, волосяные и усадочные трещины. Давление в системе сбрасывается, пакер остаётся, поддерживает остаточное давление в теле конструкции.

Кроме эмульсии микроцементов при инъекции применяются: жидкое стекло, композиции на основе полимеров.

Старые методы

Укреплять основания можно несколькими способами. Некоторые из них сочетаются между собой, другие используются отдельно. К устаревшим вариантам усиления грунтов под фундаментами относятся:

электрохимические;
термические;
силикатные;
механические.

Первый способ подразумевает создание прочного непроницаемого для влаги основания. Требует расходования в больших объёмах электроэнергии. Второй — обжиг слишком мягкого, подвижного грунта потоком раскалённого газа. Третий — введение под давлением в толщу земли гидрофобного раствора, при затвердевании образующего жёсткую подложку.

Все эти процессы позволяют усилить почву. Однако они отнимают много времени и эффективны только для определённых типов земли: влажного, лессового, песчаного. Универсальная технология, применяемая РЕЙНФОРМС, — инъецирование грунта, установка буронабивных или вдавливаемых свай.

Порядок проведения цементации

Укрепление фундамента цементированием предполагает выявление факторов, которые привели к нарушению целостности конструкции. Изучают основные характеристики: размеры, основание, устойчивость, глубину установки, гидроизоляционную систему, прилегание грунтовых пород, материалы для изготовления фундамента.

Для этого выкапывают шурфы на глубину меньше уровня залегания подошвы фундамента. Шурфы могут выкапываться в виде траншей или колодцев в песчаных и глинистых грунтах. Они имеют прямоугольную форму размером 1, 5 на 3 м.

Шурфы роются в шахматном порядке, изнутри и снаружи фундамента. Большая сторона траншеи прилегает к основанию. Тщательное изучение поверхности конструкции поможет определить изъяны, требующие ремонта.

Через 25-50 см в теле фундамента под углом роют скважины шириной от 4 до 11 см. Главное условие: бур (режущий инструмент для проделывания отверстий в твёрдых материалах — бетон, камень, кирпич) не должен достигать конструкции на 3 см.

Насосом накачивается жидкий раствор, заливаются вырытые колодцы.

Готовят бетонный раствор:

Подготовка жидкой смеси вода-цемент в соотношении 0,9-1.

Песок: мелкой и средней фракции, бентонитовый песок, вспученный перлитовый или обожженный диатомовый песок, перлит или пламилон.Первые 10 мин. им заполняют углубление под давлением 0,2 Мпа до отказа – потребление бетонной смеси уменьшится до 3,5-4 л в минуту.Дальше дело за более вязкими водоцементными растворами соотношением — 0,8…0,7 к 1.Цементация проводится до полного наполнения — погружение до 5 л в минуту. Давление — 0,3 МПа;

Потребуется 2 дня для просушки смеси.

Если через неделю после нанесения алебастрового раствора проблемное место (зазор, трещина) увеличится в размере, это значит, что структура фундамента нарушена.

Факт увеличения щелей устанавливают с помощью маяков (специальных направляющих реек для выравнивания плоскости).

Рейки монтируются поперек трещин на поверхности помещения. Внешне они напоминают мостик длиной 30, шириной 5…7 и высотой 1,5…2 см. Место крепления маяка зачищают до бетонного основания.

На зазорах фиксируются по 2 рейки: первая — в месте максимального увеличения, другой — в ее начале. Если через три недели на маяках не образовались щели, значит, деформация конструкции нормализовалась. Маяки создают из гипса, металла или стекла.

Этапы работы

После оценки объема необходимых работ монтируют пакеры.

Начинают с диагностики состояния сооружения, пытаясь найти причину нарушений целостности. Определяются с оборудованием и составами для инъектирования, приводя все в рабочее состояние. Технология ремонтной операции состоит из следующих моментов:

Подготовительный этап.
Крепление пакеров.
Введение раствора.
Заключительные работы.

Предварительные мероприятия

Поверхность очищают от грязи, протирают, продувают воздухом.
Магнитным методом исследуют каркас здания. На поверхность наносят линии, обозначающие проекцию арматуры, чтобы не повредить ее во время сверления.
Выполнение отверстий. Глубина должна соответствовать длине пакера + 1 см, размещение по отношению к трещине — шахматный порядок, промежуток — 70 см — 1 м.
Продувание отверстий сжатым воздухом.

Монтаж пакеров

Для усиления и защиты от воды трещины в плитах перекрытий также заполняют раствором.

Крепление трубок включает разный перечень работ в зависимости от их вида, типа дефекта и целей. Правильная установка пакеров обеспечивает равномерное и полное распределение состава в объекте и восстановление его целостности. По типу заполнения выделяют вертикальный, горизонтальный и потолочный направления введения.

Во время инъектирования важно контролировать расход материала и давление закачки. При повышении количества раствора на трубку без увеличения давления работу надо остановить

По окончании введения все инструменты удаляют, отверстия заделывают ремонтным составом. После полного застывания наносят декоративный (в квартире) или изолирующий слой.

Технология креплений в примерах ремонта

В таблице представлены варианты монтажа пакеров в различных ситуациях:

Вид работы	Этапы монтажа
Заливка сухой трещины смесью эпоксидной смолы с кварцевым песком с помощью электропоршневого насоса	Адгезивные пакеры наклеивают на деформированный участок вдоль трещины
Подавая насосом раствор через шланг в 1-й пакер, открывают обратный клапан 2-го
Когда жидкость появляется во 2-м пакере, его закрывают
Повторяют ту же манипуляцию с каждой последующей трубкой
Ремонт протекающих трещин полиуретановой смолой	Трещину расширяют перфоратором (3*3 см)
Шпаклюют специальной ремонтной смесью
Сверлят отверстия с обеих сторон дефекта, располагая их, как на шахматной доске, на расстоянии 15—50 см, с углом наклона 45 градусов к поверхности
Трубки вводят в отверстия и укрепляют уплотнительным кольцом
Принцип инъектирования как в 1-м примере

Восстановление фундамента

Компанией URETEK в Финляндии разработана методика усиления грунта с помощью эффекта «гидроразрыва». Она применяется для усиления основы при проседании грунта. Используются специальные геополимерные смолы. Расширяющееся вещество вводят в грунт с распределением состава в участки с наименьшим сопротивлением. Когда напряжение грунта достигает максимума, смесь резко увеличивается в объеме, приподнимая фундамент и усиливая прочность несущих конструкций.

Технологии усиления фундаментов

Существует много технологий усиления и реконструкции фундаментов. Выбрать метод можно после того, как будет получена полная картина повреждения основания и выяснены ее причины.

Не каждый метод можно осуществить своими силами, в некоторых случаях нужна спецтехника и помощь профессионалов.

Перечислим основные технологии усиления фундамента:

Торкретирование и набрызг- бетон
Устройство железобетонной рубашки
Подведение дополнительного фундамента для разгрузки существующего, в том числе свай
Устройство железобетонных обойм фундаментов для укрепления их конструкции и снижения давления на грунты основания за счет увеличения площади подошвы
Создание железобетонных отливов
Различные технологии усиления грунтов оснований – цементация составом с гидравлическим вяжущим, как окружающего грунта, так и зоны взаимодействия
Устройство грунтоцементных и буроинъекционных свай

Инъектирование основания

Укрепление грунта под фундаментом инъектированием заключается в бурении скважин и закачке укрепляющего ремонтного состава через инъекционные приспособления. Под ленточным или столбчатым фундаментом скважины бурятся с поверхности земли наискосок, плитный просверливается сверху насквозь.

Ремсостав под давлением проникает во все прилегающие к скважине пустоты. Необходим постоянный контроль процесса, чтобы закачиваемый материал не ушел в глубину. На выбор конкретной технологии инъектирования влияет тип грунта, от которого зависит вид состава.

Способы инъектирования грунта:

Силикатизация. Для закачки используется жидкое стекло. Способ применяется для закрепления песчаных или лессовых грунтов и плывунов.
Смолизация. В скважины закачивают синтетические быстроотверждаемые смолы. Технология используется для укрепления водонасыщенных или сухих песков, лессов, супеси, суглинка.
Цементация. Скважины заливают растворной смесью на основе цемента с примешиванием глины, суглинка или песка. В крупные пустоты дополнительно закачивают горячий битум. Консистенцию раствора подбирают с учетом плотности грунта или размеров трещин в скальной породе. Технология с трудом осуществима в мелкозернистых песках и совсем непригодна для супеси, суглинка, глинистых или илистых грунтов.
Аммонизация. Метод предназначен для защиты от просадки лессовых грунтов. В грунтовое основание под фундаментом нагнетают газообразный аммиак, который вступает в химическую реакцию с породой.

Процесс инъектирования происходит без задействования крупногабаритного оборудования, не требует частичной разборки или приостановки эксплуатации здания. Дополнительное преимущество инъекционной технологии состоит в возможности приподнять и вернуть в изначальное положение осевший фундамент. Помимо укрепления основания под фундаментом создается противофильтрационная завеса для поднимающихся грунтовых вод.

Преимущества использования буроинъекционных свай для усиления фундаментов

Компактное буровое оборудование позволяет производить работы в стесненных условиях подвальных помещений

Возможность монтажа конструкций на труднодоступных для техники участках;
Проводится усиление фундаментов на территориях, подверженных сильным вибрациям;
Можно провести реставрацию старых оснований, сделанных из натурального камня;
При проектировании свай используются классические методы расчета количества и типа конструкций;
Они отлично выдерживают нагрузку от здания, построенного на сыпучих почвах, ведь подошва упирается на прочные слои грунта.

Укрепление фундамента таким методом проводится, когда:

Пример трещин в фундаменте

Обнаружены трещины в основании здания;
Возникла локальная просадка угла дома или целой секции;
Если дом в аварийном состоянии, но его нужно сохранить до начала проведения восстановительных работ;
Когда нужно защитить поврежденное основание или усилить фундамент от мощных вибраций от железнодорожных путей или автомобильных трасс;
Когда возникает необходимость сваями заменить поврежденный или разрушенный винт или столб основания;
Когда сваями усиливают здания в плотной городской застройке.

Способы усиления бутовых фундаментов

Усиление выполняется в основном для фундаментов, выложенных из бутового камня, бутобетонной кладки и кирпича. Причем, основной материал (бутовый камень, кирпич) обладает достаточной прочностью, но сам фундамент ослаблен в результате разрушения раствора, появления трещин и пустот. Усиление фундаментов выполняют путем цементации или силикатизации кладки, укрепления отдельных камней (кирпичей) кладки и устройством железобетонных обойм.

Цементация кладки производится путем нагнетания в пустоты фундамента через инъекционные трубки цементно-песчаного раствора состава 1:1. 1:2 под давлением 0,2. 1 МПа. В большинстве случаев цементация кладки производится одновременно с цементацией основания. При подготовке фундамента к инъецированию выполняют его вскрытие (при необходимости), бурение шпуров, установку инъекторов, их соединение с инъекционной установкой и проверку работы смонтированной системы. Шпуры для инъекторов бурят или пробивают перфораторами в шахматном порядке на расстоянии 0.8. 1,2 м друг от друга. Затем устанавливают инъекционные трубки (стальные перфорированные трубы диаметром 50 мм), закрепляя их в теле шпуров с помощью цементно-песчаного раствора. Радиус действия инъекторов составляет 0,6. 1,2 м. Расход цементно-песчаного раствора для инъецирования зависит от степени физического износа фундаментов и плотности материала кладки и ориентировочно составляет 0,2. 0.4 от объема усиливаемой кладки фундамента.

При силикатизации нагнетание рабочего раствора по одним и тем же инъекторам выполняют в два этапа: вначале жидкое стекло, а затем хлористый кальций. Технологический перерыв при их нагнетании не должен превышать 6 часов. Жидкое стекло нагнетают до полного насыщения тела фундаментов путем ступенчатого повышения давления от 0,05 до 0,4 МПа. Нагнетание хлористого кальция осуществляется при начальном давлении 0,4 МПа с постепенным его повышением до 0,5 МПа.

Укрепление отдельных камней кладки выполняют при незначительной степени физического износа фундаментов. Камни, которые слабо держатся в кладке фундамента, вынимают; гнездо очищают стальной щеткой от грязи и старого раствора, смачивают водой и заполняют цементно-песчаным раствором. Камни устанавливают обратно в гнезда, втапливая их в раствор с помощью последовательных ударов молотком.

Рис.4 Усиление бутовых фундаментов путем устройства железобетонной обоймы:

При устройстве двухсторонней железобетонной обоймы (рис. 4, а) в теле фундамента в шахматном порядке через 1. 1,5 м просверливают сквозные поперечные отверстия. Затем с обеих сторон устанавливают арматурные сетки с размерами ячеек от 100×100 до 150×150 мм из арматурной стали диаметром 12. 20 мм. Арматурные сетки соединяют между собой арматурными стержнями диаметром 12. 20 мм, которые устанавливают в просверленные отверстия. Затем устанавливают опалубку и выполняют бетонирование литой бетонной смесью (осадка конуса более 15 см) класса бетона В10 и более. Бетонирование может выполняться методом послойного торкретирования. Минимальная толщина обоймы — 150 мм

Увеличить одновременно несущую способность фундамента и основания можем путем устройства буроинъекционных свай. Их применение позволяет производить работы по усилению фундамента без разработки траншей и нарушения структуры грунта в основании. Сущность способа заключается в устройстве под зданием буроинъекционных (корневидных) свай, которые передают значительную часть нагрузки на более плотные слои грунта (рис. 5). Сваи выполняют вертикальными или наклонными с помощью установок вращательного бурения, которые позволяют пробуривать скважины диаметром от 80 до 250 мм не только в грунтах основания, но и в теле фундамента.

Устройство буроиньекционных свай выполняется в следующей последовательности:

бурение «лидерной» скважины;
заполнение ее пластичным цементно-песчаным раствором;
установка трубы-кондуктора до начала схватывания раствора;
технологический перерыв для набора раствором требуемой прочности;
бурение рабочей скважины до проектной отметки под защитой глинистого раствора или обсадной трубы;

Рис. 5. Усиление фундаментов буроинъекционными сваями: 1 — фундамент; 2 — буроинъекционные сваи; 3 — стен а

Описание технологии инъекционной гидроизоляции конструкций

Используется с успехом инъекционная гидроизоляция конструкций в Москве при оборудовании подземных сооружений и кирпичных построек. Эта технология также получила название вуалевая. Производится путем закачки материала изнутри объекта, но не в стену, а за ее границы. Это дает возможность оборудовать водонепроницаемую гибкую мембрану с достаточной плотностью, которая размещается между грунтом и основанием. Подобная инъекционная гидроизоляция конструкций в Москве пользуется большим спросом при реализации подземных тоннелей с высокими показателями протяженности.

Наши специалисты располагают для реализации этой технологии не только профессиональным оборудованием, но и умело используют навык гидроизоляции объектов на практике, регулярно совершенствуя свои знания. Действуют мастера в соответствии с последовательным алгоритмом.

Высверливают отверстия.
Осуществляют монтаж пакеров.
Производят затяжку внутренних уплотнителей.
Устанавливают обратный клапан на первом пакере.
Закачивают состав и устанавливают на соседнем уплотнителе обратный клапан, только когда материал начинает вытекать.
Завершают инъектирование на обоих пакерах в соответствующей последовательности – первый уплотнитель, второй.

Заливка железобетонной рубашки

Распространённым способом усиления фундамента является заливка железобетонной рубашки.

Фундамент под заливку бетонной рубашки выкапывается с учетом длины закладок не более 3 м

Этот способ является довольно простым. Человек, обладающий малейшими навыками в строительстве, может выполнить заливку рубашки из железобетона в одиночку. Для этого потребуются следующие материалы:

бетон марки М400;
арматура для обвязки каркаса толщиной 16–18 мм.

Порядок выполнения работ

Фундамент под заливку бетонной рубашки выкапывается с учётом длины закладок не более 3 м. В первую очередь откапываются и укрепляются углы. Земля углубляется на 50 см ниже основания.
Устраиваемый арматурный каркас должен обтягивать подземную часть строения с внешней стороны. Для увеличения максимальной нагрузки используются анкеры. Прутья арматурного каркаса следует располагать по вертикали и горизонтали с обвязкой пересекающихся точек вязальной проволокой.
В собранную опалубку заливается бетонный раствор. Получившаяся железобетонная обойма способна существенно укрепить платформу любого типа.