Строительство новых зданий или реконструкция старых требуют надежного основания, чтобы они крепко держались и были безопасными, только вот грунт не всегда может обеспечить таковые условия, ведь он может быть и слабым. В этом случае его необходимо укреплять, а сделать это можно массой способов в зависимости от особенностей территории объектов, которые строятся.
Если грунт сухой и плотный, то сооружений зданий можно проводить без дополнительной подготовки – это стабильный грунт. Слабый, или нестабильный, грунт может потребовать осушения или уплотнения. Уплотнение грунта часто осуществляется такими альтернативными материалами, как дорожные плиты купить которые можно для обустройства как частного сектора, так и промышленных объектов.
Механический метод
В этом случае грунт укрепляют при помощи внедрения дополнительных элементов или материалов: свай, щебня, грунта и т.д. А для того, чтобы немного уплотнить структуру, могут воспользоваться трамбовкой и подобными операциями. Рассмотрим их особенности.
- Укрепление с помощью железобетонных свай . Суть этого метода заключается, что свая проходит сквозь слой слабого грунта и достигает слоя более плотного, закрепляясь там, и тем самым укрепляя грунт. Чтобы устроить такое укрепление, используют несколько способов: так, сваю могут вдавливать специальной машиной, могут забивать в грунт, пробурив для этого отверстие или без него. Есть также вариант, когда в грунт погружается труба, а уже в нее потом заливается бетон. В любом случае, такой способ требует огромных усилий и немалой строительной площадки, используется, в основном, при строительстве крупных объектов.
- Грунтовые сваи . Принцип и эффект сравним с предыдущим вариантом, только получается намного дешевле и более экологично. В общих чертах, принцип их создания выглядит так: бурится отверстие, в которое потом поэтапно засыпают наполнитель из разных фракций, периодически все это трамбуется. В итоге получаем надежно укрепленный грунт.
- Если слой того грунта, который будет нужен, небольшой, то можно воспользоваться средствами трамбовки с помощью катков, виброплит и некоторыми другими устройствами. Если основа – пылеватый песок, то трамбовку проводят вместе с водой. Такой способ применим на таких объектах, как дороги, аэродромы и т.д. Если же грунт настолько слабый, что такой способ не поможет, то есть смысл извлечь его и заменить другим.
Цементация
Способ, который заслуживает внимания. Тут для того, чтобы сделать грунт крепче, в него добавляют раствор цемента, однако технологии могут отличаться:
- простая цементация , когда грунт просто перемешивается с цементным раствором: последний подают с помощью специального механизма, который вместе с тем сразу перемешивает грунт с раствором. Способ очень недорогой, часто применяется в тех районах, где грунты переувлажненные;
- струйная цементация – несколько усовершенствованный способ. Тут цементный раствор подается под большим напором специальным механизмом прямо в грунт. Под давлением образовывается отверстие и сразу идет смешение с цементом.
Оба эти способы отлично подходят даже в том случае, если здание уже построено , а грунт нужно укрепить. При этом работы проводятся практически бесшумно, а цемент для смешивания может подаваться как перпендикулярно поверхности, так и под углом.
Армирование
Армирование – это уже более современный метод, где укрепление производится с помощью полимерных конструкционных элементов. Способ подходит не только для ровных площадей, но и для наклонных, для укрепления склонов, берегов, при создании ландшафтов разного типа. Среди самых распространенных конструкций, которые используются, стоит отметить:
Укрепление по плоскости
Когда нужно построить объект, который сильно тянется в длину, то используют целую комбинацию способов, так как в разных точках состав и характеристики грунта могут сильно отличаться. Так, вместе с механическими методами распространено использование таких способов:добавление разных природных материалов : щебеня, грунта, глины, песка, суглинка и т.д. – в зависимости от характеристик основы. Перемешивание происходит в специальном устройстве, а в итоге мы получаем довольно экологичный способ стабилизации больших площадей;
Осушение грунтов
Часто для того, чтобы грунт стал намного плотнее и надежнее, достаточно просто удалить из него лишнюю воду, а это делается посредством использования определенных химических веществ или процессов:
Таким образом, в зависимости от того, какой объект будет находиться на участке со слабым грунтом, выбирается самый оптимальный способ его стабилизации.
Усиление фундаментов цементацией – это распространенный, эффективный метод их укрепления. Технология применяется для улучшения несущих показателей грунта перед строительством и для проведения ремонта эксплуатируемого основания. В последнем случае укрепляется не только фундамент, но и почва под его подошвой. Под воздействием различных факторов опора под постройкой может деформироваться. Это часто сопровождается появлением трещин на стенах здания. Чтобы остановить процесс разрушения и продлить срок службы сооружения, обязательно необходимо проводить укрепление. Предварительно делают осмотр строения для выявления причины процесса.
Сущность метода цементации
Цементация фундамента представляет собой процесс его уплотнения путем введения внутрь цементного раствора. Также часто затрагивается грунт возле основания. Раствор доставляется насосом (под давлением) в нужное место по пробуренным скважинам. При этом заполняются существующие пустоты, происходит упрочнение проблемных зон, потому что улучшается сцепление элементов конструкции. В результате целостность опоры восстанавливается.
Цементирование фундаментных конструкций необходимо проводить в таких случаях:
- если произошел естественный износ основания в процессе его эксплуатации;
- при необходимости укрепления нестабильных грунтов во время строительства или под эксплуатируемой постройкой;
- когда на поверхности фундамента появляются трещины (даже незначительные);
- при деформации основания;
- в случаях возрастание действующей нагрузки на опорную конструкцию из-за достраивания здания;
- если в грунте под фундаментной подошвой образовались пустоты в результате действия подземных вод, либо почва из-за этого разрыхлилась.
Услуги по цементированию предоставляют строительные организации. Расценки на ее проведение начинаются у различных подрядчиков приблизительно с 4000 рублей за погонный метр. Окончательная стоимость определяется после вычислений сметчиков.
Самостоятельно укрепление основания методом цементации не выполнишь, потому что для проведения работ требуется специальное оборудование, а также навыки обращения с ним и соответствующий опыт.
Причины деформации основания
Причины разрушения фундамента и стен постройки различные. Перед проведением укрепления состояния их следует точно определить, чтобы получить нужный результат.
Наиболее распространенные причины, вызывающие деформацию основания, а также появление дефектов на его поверхность и внутри такие:
- плохая гидроизоляция (низкого качества);
- расположение здания на участке, имеющем наклон;
- изменение несущих свойств грунта под постройкой (после ее возведения) из-за его переувлажнения, пучения либо подъема уровня подземных вод;
- проведение объемных земляных работ вблизи от строения;
- ошибки проектирования основания;
- неправильный расчет действующей нагрузки;
- увеличение массы строения из-за перепланировок или реконструкции здания с увеличением этажности либо применения более тяжелых строительных материалов;
- постоянные или разовые вибрации земли под сооружением и вблизи него, вызванные расположением поблизости железной дороги, проведением подземных выработок, землетрясением;
- использование для строительства материалов низкокачественных материалов;
- неправильная эксплуатация: отсутствие плановых ремонтов;
- сильное промерзание почвы;
- затопление участка с постройкой, например, из-за наводнений, выпадения обильных осадков, паводков;
- отступление от технологии при проведении строительных работ.
В таблице ниже представлены различные виды деформаций построек и вызвавшие их возможные причины.
| Усадка центральной части сооружения | Осадка конструкции по краям | Деформация стен |
|---|---|---|
| образование пустот в земле под средним участком постройки | слабое основание под любым углом здания | воздействие нагрузок от имеющихся растяжек, прикрепленных к строению |
| просадка грунта | рытье траншей или котлованов вблизи разрушающейся постройки | землетрясения |
| ослабление по центру фундамента | проблемы с грунтом, оползни | нагрузки от рабочего оборудования, расположенного внутри здания |
Каждая причина для своего устранения, кроме восстановления прочности фундамента, требует еще проведения целого спектра сопутствующих работ. Это может быть обезвоживание территории, монтаж дренажной системы, проведение исследований изменений, произошедших с грунтом и прочие мероприятия. Все это отражается на конечной смете.
Практическая реализация технологии
Работы начинают с предварительного осмотра ремонтируемого сооружения. Это позволяет определиться с объемами предстоящих работ, а также со связанными с ними расходами материалов и финансовых средств.
Осмотр может быть 2 видов:
- подземный, предназначенный для определения габаритов фундамента, эксплуатационных характеристик (например, прочности), используемых при его создании материалов, структуру и состояние грунта;
- наружный, который позволяет установить размеры строения, состояние его стен, наличие и характер трещин, рассчитать нагрузку на основание.
Правильное проведение осмотра с последующим анализом полученных данных способствует определению причины возникновения деформаций. Обследование объекта также помогает составить точную смету.
Чтобы выяснить, остановилась ли усадка здания, устанавливают маяки поперек имеющихся трещин. Один при этом монтируют в максимально широком месте, а другой – вначале зазора. Если при прошествии месяца рейки не отпадут либо не деформируются, то значит, что усадка постройки закончилась. Маяки могут использоваться при проведении наблюдений за ходом процесса.
Укрепление основания и грунта под ним проводят 2 способами:
- традиционным;
- струйным.
Цементационные работы различными методами проводятся по отличающимся друг от друга технологиям. Используемые смеси могут состоять из разных материалов.
С помощью струйного метода улучшают несущие свойства грунта под существующим основанием либо на площадке под новостройку. Суть технологии состоит в том, что подается в скважину цементный раствор под давлением. Энергия струи вызывает разрушение почвенной структуры. В результате этого происходит его упрочнение, а также возрастает сопротивляемость разнонаправленным сдвигам и деформации. Рабочая смесь перемешивается при этом с грунтовой массой на месте. Итогом процесса является образование грунтоцементных свай сечением от 30 см до 2,5 м, которые рассматриваются в виде единого массива с грунтом.
Отличия струйного метода от классического варианта цементирования заключается в следующем:
- можно проводить укрепление почти всех разновидностей грунта;
- диаметр рабочих отверстий составляет 30-250 см, а при традиционной технологии он не превышает 25-30 мм.
Рабочий процесс при струйном способе цементации проходит такие этапы:
- создание скважины требуемой по проекту глубины (прямой ход);
- подъем буровой части оборудования с одновременным ее вращением и подачей под большим давлением струи рабочего раствора;
- армирование грунтобетонной сваи.
Достоинством струйного способа является высокая скорость цементирования и предсказуемый качественный результат. Монтаж прутьев арматуры проводят, если это заложено в сметном документе.
Традиционный способ
Усиление грунтов основания фундаментов традиционным методом цементации заключается в том, что нагнетают ремонтный раствор непосредственно в опорную конструкцию и под нее.
Для проведения цементации применяются следующие растворы:
- цементный;
- цементно-песчаный;
- цементно-известковый.
Рабочие качества растворов улучшают путем внесения пластификаторов и других добавок.
Состав вносят специальным оборудованием, которое устанавливается исходя из особенностей собственной конструкции и условий проведения цементирования следующими способами:
- опусканием в отверстия (диаметром 2,5-3,5 см), проделанные для этого предварительно;
- забиванием в несвязные (рассыпчатые) грунты, не имеющие при этом включений крупных размеров.
Первый вариант установки инъекторов используют при расположении выше укрепляемого участка плотных слоев грунта, что делает невозможным применение второго способа.
При наличии подвалов оборудование устанавливают в предварительно пробуренные скважины.
Порядок действий при цементации такой:
- забивают инъекторы или опускают в пробуренные для них скважины до достижения проектной глубины, располагая их при этом шахматным порядком с шагом 0,3-0,6 м;
- насосом нагнетают под давлением нужное количество рабочего раствора;
- демонтируют оборудование;
- заделывают оставшиеся отверстия.
Затвердение ремонтной массы происходит через 2-4 суток. При этом одни инъекторы погружаются в фундамент, а другие – под его подошву на 0,5 м.
При традиционном методе раствор проникает в основание и под него, заполняя имеющиеся там пустоты и трещины. Таким образом, восстанавливается целостность фундамента, а также его прочность и несущая способность.
Технология струйной цементации показана в видеоролике далее.
Цементация грунтов и фундаментов – это один из способов их укрепления.
Данный метод используется как самостоятельно, так и совместно с другими. При появлении трещин или деформаций стен постройки либо ее основания следует как можно быстрее приступать к укреплению конструкции, предварительно установив причину их образования. Промедление может привести к плачевным результатам, вплоть до разрушения здания. Среди 2 методов цементации следует подбирать подходящий вариант с практической точки зрения: по бюджету и возможности реализации.
В ходе реконструкции или строительства зданий и сооружений может возникнуть проблема недостаточно . Слабое грунтовое основание может не выдержать нагрузки от тяжелой постройки, поскольку оно принимает на себя весь вес.
Все грунты можно условно разделить на стабильные и нестабильные. Стабильные грунты представляют собой плотный сухой слой, способный выдержать любые нагрузки от фундамента или дороги. Нестабильный грунт требует осушения и уплотнения до необходимых критериев.
Методы укрепления грунта:
1. Механический.
Механический метод укрепления грунта подразумевает внедрение в основание высокопрочных изделий, таких как сваи или другие материалы (щебень), а также уплотнение с помощью утрамбовки или вибрирования.
2. Укрепление сваями из железобетона.
Смысл такого метода заключается в том, что прочная свая проходит через слой нестабильного грунта и упирается в плотный слой. Таким образом, нагрузка передается вертикально по свае. Она же удерживается за счет трения самого грунта о свою поверхность. Данный метод требует наличия дорогостоящего и громоздкого оборудования и достаточно большой строительной площадки.
Сваи могут быть:
- набивные - забиваются в грунт с предварительным бурением или сразу;
- буронабивные - в осадную трубу заливают жидкий бетон;
- вдавленные - погружаются в грунт машиной-домкратом.
3. Укрепление грунтовыми сваями.
Для создания грунтовых свай бурят отверстие, в которое засыпается смесь из гранулометрического заполнителя разной фракции. Сваи трамбуются послойно и считаются наиболее дешевыми и экологичными по сравнению с обычными железобетонными.
4. Утрамбовка, вибрация или замена грунтовой подушки.
Такие методы используют при небольшой толщине слоя с заданными свойствами. Утрамбовку производят катком (гладким или кулачковым), виброплитами или другим оборудованием с вибрацией. Все пылеватые грунты с песком трамбуют с применением воды. Такой метод наиболее оптимален для строительства дорог, аэродромов и прочих объектов с большой площадью. Если же данный метод по каким-то причинам применить невозможно, то строители извлекают слой слабого грунта и меняют его на прочный.
5. Цементация и инъекции в грунт.
Суть метода сводится к приданию грунту определенных свойств за счет добавления цемента в структуру.
Цементация представляет собой перемешивание грунта с раствором цемента. Для этого применяется шнековый бур с пустой штангой (отверстием по всей длине). Во время работы шнека через отверстие подается цемент, который перемешивается с грунтом. Такой метод недорогой и эффективный, поэтому его часто применяют во влажных грунтах.
6. Струйная цементация.
При струйной цементации раствор подается по трубке под высоким давлением. Таким образом, одновременно пробивается место для «инъекции», а раствор смешивается с грунтом. Для реализации этого способа необходима специфическая строительная техника.
Струйная и механическая цементация подходит для усиленных грунтов, на которых уже построены здания. Для работы в стесненных условиях строители используют компактные установки для цементных инъекций («джет-сваи»), которые можно вводить вертикально и под углом. Все работы происходят в ускоренном темпе и относительно бесшумно.
7. Укрепление плоскости грунта для дорожного полотна.
При обустройстве дороги используют комбинированные способы укрепления грунта под полотно, поскольку на протяжении дорожной линии он обладает разными свойствами. Чаще всего дорожные строители используют механический метод укрепления и утрамбовки поверхности.
8. Смешивание с природными гранулами.
При помощи добавления гранул в грунт можно изменить его свойства. Гранулометрический или другой наполнитель значительно повышает прочность основания. В зависимости от состояния грунта для стабилизации добавляют природные материалы: песок, щебень, глину, гравий и суглинок. Такой метод недорогой и экологичный, поскольку для повышения плотности не нужны химические компоненты. Процесс перемешивания грунта происходит в шнековом бункере.
9. Смешивание с минеральными вяжущими компонентами.
Самый известный способ – это известкование. Оно уменьшает липкость и пластичность глинистого грунта и делает его более устойчивым к размоканию. Но у метода есть существенный недостаток – небольшая морозостойкость. Как правило, известкование грунта используют при подготовке нижнего слоя подушки.
10. Смешивание грунта с органическим вяжущим компонентом.
Этот метод мало отличается от известкования, но здесь в качестве добавки используют смолу, битум, деготь или жидкую эмульсию. Эффект от использования вяжущих компонентов схож с предыдущим методом. Но материалы для такого уплотнения будут стоить существенно дороже. К тому же, они проявляют агрессивное воздействие на окружающую среду. По этой причине данный метод практически не используется. Строители предпочитают недорогие и проверенные способы уплотнения грунта. Иногда для повышения прочности достаточно укрепить участок дороги при помощи обычного мотокультиватора.
11. Осушение грунта
Одним из основных факторов слабого грунта может быть высокая влажность и наличие воды в составе. Если удалить лишнюю влагу, грунтовое основание станет более плотным.
12. Обжиг или термическое укрепление.
Такой метод очень эффективен при работе с глинистым грунтом. В заранее пробуренную скважину погружают перфорированную трубу из огнеупорной стали и в нее подают горячий газ. Лишняя влага полностью испаряется, а сама глина запекается. Особенностью метода можно назвать тот факт, что для разогрева газов используется природное топливо в виде угля или дров.
13. Смешивание грунта с химическим раствором.
Самый простой метод – это силикатирование. Он заключается в добавлении жидкого стекла в грунт с помощью раствора. Раствор нагнетают в заранее пробуренную скважину по трубам, которые потом извлекают. После такой подготовки грунт окаменевает. Но недостатком такого метода является низкая морозоустойчивость, быстрое затвердение материала и достаточно ограниченная область применения. Причем, в зависимости от состава грунта требуется определенный раствор химических реагентов для силикатирования.
14. Электрический метод.
Для укрепления используют электроосмос, в котором движение воды происходит от «плюса» к «минусу». Этот метод подходит для обезвоживания влажного грунта.
15. Электрохимическое укрепление.
Данный метод основан на добавлении в грунт химических растворов в определенных точках. Это энергоемкий процесс, нуждающийся в больших затратах электроэнергии. При хорошем уровне знаний дорожных специалистов электрохимический способ (с применением осмоса) можно использовать для постоянного отведения воды от фундамента.
16. Армирование.
При создании откосов или оформлении берегов при ландшафтном дизайне используется армирование полимерными конструкциями. Армирование одинаково эффективно на ровных или наклонных поверхностях дороги.
17. Георешетка.
Решетка для укрепления грунта представляет собой трехмерную конструкцию из перфорированных лент. Она придает хорошую прочность и удерживает грунт во всех плоскостях. Для этого в соты решетки засыпают мелкий наполнитель или обыкновенный грунт. Для утрамбовки его проливают водой. Толщина армированного слоя грунта обычно колеблется в пределах 10-25 см.
18. Геотекстиль.
Метод используют для многослойной подготовки грунтового основания. из прочного материала пропускает воду, но не позволяет другим слоям перемешиваться между собой. Таким образом он распределяет нагрузку между слоями.
19. Геосетка.
С помощью можно растянуть нагрузку на грунтовое основание. Сетку применяют довольно редко в качестве арматуры тонкого слоя и при сочетании с другими материалами.
20. Засев травой.
Метод декоративного укрепления откосов с помощью засева склонов травой очень эффективен при крутизне не более 1 к 1,5 м. При засеве грунт уплотняют механическим способом на не затапливаемых откосах. Выросшая трава хорошо предотвращает процесс эрозии и размывания почвы.
На приусадебных участках часто используют сочетание армированной технологии с засевом травой. С помощью сетки создаются интересные и оригинальные конструкции, в которые утрамбовывается грунт с семенами. Таким образом, можно создать невероятные ландшафтные формы и сохранить природную чистоту грунта.
Для повышения несущей способности оснований зданий и сооружений применяют различные способы укрепления грунтов: цементацию, силикатизацию, битумизацию, электрохимическую и термическую обработку. Временное искусственное замораживание применяется при разработке водонасыщенных фунтов в гидротехническом строительстве и метростроении.
Наиболее простыми и надежными способами укрепления грунтов являются цементация, силикатизация и электросиликатизация.
Силикатизация фунтов выполняется однорастворным (силикат натрия - жидкое стекло, алюминат натрия) или двухрастворным (жидкое стекло и хлористый кальций) составами, нагнетаемыми через инъекторы (перфорированные трубы диаметром 19...38 мм и длиной 1 м) под давлением 0,3...0,6 МПа (3...6 атм). Силикатизацией закрепляют мелкие и пылеватые пески, плывуны и лёсс. Радиус закрепления фунтов вокруг одного инъектора примерно 0,3... 1 м.
При электросиликатизации - пропускании через инъекторы (как электроды) постоянного тока - ускоряются в 4...20 раз темпы работ и повышается их качество. Особенно эффективен метод электросиликатизации для закрепления грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,1 м/сут.
Однорастворную силикатизацию применяют для грунтов при содержании солей кальция и магния более 0,6 мг-экв, при меньшем содержании этих солей в грунте необходимо использовать двухрастворный состав. При двухрастворном закреплении грунтов каждый из растворов последовательно нагнетается отдельным насосом (типа НС-3 или ручным ГН-200 и т. п.). Инъекторы забивают в фунт с помощью пневматических молотков или механических копров, а извлекают из грунта лебедкой, копром или домкратом грузоподъемностью 5... 10 т.
Цементация грунтов (преимущественно песчано-гравийных) производится инъекторами из стальных труб диаметром 25...75 мм, при этом изготавливают звенья длиной 1...1,5 м, которые соединяют муфтами по мере погружения труб в грунт. Обычно раствор готовят на цементах марки 400 при соотношении 0,8 (вода): 1 (цемент). Расход раствора составляет 0,2...0,4 мна 1 мукрепляемого грунта. После извлечения инъекторов из грунта скважину заливают цементным раствором. Возможно также использование цементно-глинопесчаных растворов: 1 (цемент): 1 (глина): 1 (песок): 4 (вода).
Свайные работы
Сваи применяют для передачи нагрузки от возводящихся зданий и сооружений нижележащим слоям грунта или для уплотнения грунта и увеличения его несущей способности как основания. К свайным работам также относят устройство шпунтовых ограждений при постройке водонепроницаемых перемычек, для защиты котлованов от грунтовых вод и удержания грунта от выпирания. По характеру работы сваи подразделяют на сваи-стойки , которые передают давление от зданий и сооружений на прочный грунт, расположенный под толщей слабого грунта, и висячие сваи , передающие нагрузку на окружающий грунт через трение о боковые стенки.
В плане сваи располагают полями - в несколько рядов или в шахматном порядке, кустами - группами из нескольких свай, рядами, сплошными шпунтовыми рядами. В грунт сваи забиваются вертикально (вертикальные сваи) и наклонно под некоторым углом (наклонные сваи). Верх свай срезают под один уровень и соединяют между собой ростверком, принимающим на себя нагрузку от зданий и сооружений, равномерно распределяя ее на сваи.
Размещение, тип, размер, глубина и способы погружения свай указываются в проектах. Сваи различают по способу изготовления, материалу, форме поперечного и продольного сечений и способу погружения (рис.3).
Рис.3. Виды свай:
а - деревянная,
б - железобетонная сплошного сечения,
в - железобетонная полая,
г - стальная винтовая,
д - набивная бетонная в процессе изготовления
2 - стальная труба,
3 - верх бетона
Деревянные сваи изготавливают из хвойных пород - сосны, кедра, лиственницы, иногда используется дуб. Нижний конец сваи заостряется на длину, равную 1,5...2 диаметрам бревна, и на него надевается стальной башмак, предохраняющий заостренный конец сваи от разрушения во время забивки. На верхний конец сваи надевается стальное кольцо - бугель, предохраняющий от раскалывания и размочаливания древесину сваи при ударах молотом. Деревянные сваи применяют длиной 4,5... 16 м с диаметром в тонком конце не менее 18 см.
Железобетонные сваи чаще всего бывают сплошные квадратного сечения 30 х 30 и 40 х 40 см, длиной 3...60 м с заостренным концом и стальным башмаком или обоймой (табл.5).
Таблица 5
Размеры железобетонных свай
|
#G0Типы свай |
Сечение, диаметр, см | |
|
Сплошные квадратного сечения: | ||
|
с напряженной арматурой | ||
|
с поперечной арматурой | ||
|
без поперечного армирования | ||
|
Составные квадратного сечения | ||
|
с поперечным армированием | ||
|
с круглой полостью | ||
|
Круглые сваи-оболочки: | ||
|
составные | ||
Полые железобетонные сваи круглого сечения - сваи-оболочки диаметром 40...60 см состоят из звеньев длиной 4, 6, 8, 10, 12 м, которые на месте соединяют болтами или с помощью сварки. Нижние звенья имеют наконечник, а верхнюю часть сваи-оболочки заполняют бетоном.
Металлические сваи изготавливают из проката разного профиля - двутавра, швеллера, рельсов, а также из труб. Трубчатые стальные сваи используют диаметром 30...60 см, при необходимости заполняют бетоном, превращая их в трубобетонные сваи. Трубчатые металлические сваи в сравнении с железобетонными имеют преимущества - сравнительно небольшой вес (в 3 раза меньше при той же длине), большие жесткость и прочность, неограниченная глубина забивки (производят отдельными звеньями, соединяемыми муфтами или электросваркой). Винтовые сваи представляют собой металлические трубы диаметром до 1 м и железобетонные стволы сплошного сечения, снабженные винтовой полостью для завинчивания в грунт. По сравнению с другими видами свай они обладают большей несущей способностью, заменяя от 4 до 10 железобетонных свай.
Шпунт стальной, деревянный и железобетонный применяют для устройства ограждений стенок глубоких котлованов и перемычек, в гидротехническом строительстве, при сооружении набережных и причалов. Для соединения отдельных шпунтин и образования сплошной стенки на обеих кромках каждой шпунтовой сваи делают замки различной формы.
Стальной шпунт представляет собой пластины плоской, корытообразной и зетовой формы (табл.6) длиной 12...25 м (рис.4).
Деревянный шпунт применяется при глубине забивки не более 3 м, изготавливается из чисто обрезных досок толщиной не менее 4 см.
Железобетонный шпунт выполняют прямоугольного сечения с пазом и гребнем трапецеидальной или полукруглой формы.
Рис.4. Профили стальных шпунтов:
а - плоский ШП,
б - корытный ШК,
в - Ларсен (Л)
Набивные сваи делают в металлической оболочке - обсадной трубе или в предварительно пробуренные скважины с заполнением их бетоном. Иногда устанавливают металлический каркас и укладывают бетонную смесь или заполняют грунтом скважины, получая железобетонные и фунтовые сваи. Набивные сваи могут изготавливаться с уширенным основанием. При устройстве набивных свай устраняются сотрясения грунта, имеющиеся при забивке свай, поэтому такие сваи можно применять возле существующих сооружений и для усиления фундаментов. Недостаток набивных свай: при твердении уложенной бетонной смеси в присутствии грунтовых вод может снижаться прочность бетона; невозможность загружать набивные сваи непосредственно после изготовления.
Таблица 6
Стальной шпунт
|
Размеры, мм |
Масса 1 пм, кг |
|||||
|
Плоский ШП-1 | ||||||
|
Корытный ШК-1 | ||||||
|
Ларсен Л-3 | ||||||
Готовые сваи погружаются в грунт ударами молота по свае, вибрационным воздействием или вдавливанием. Выбор механизма для погружения свай зависит от типа свай, их веса, количества, сроков забивки и наличия средств механизации.
Перед забивкой свай и шпунтов или бурением скважин для набивных свай производится разбивка их расположений на местности, которая осуществляется геодезическими инструментами или простым провешиванием с применением вешек, рулеток, отвеса и обносок. На обноску выносят оси продольных и поперечных рядов свай и закрепляют их на обноске гвоздями или зарубками. По осям каждого ряда натягивают тонкую проволоку, образующую сетку осей свайного основания. Опуская отвес в местах пересечения проволоки, переносят на местность центры каждой сваи, в которые вбиваются колышки с надписью номера сваи.
Процесс забивки и погружения свай в грунт состоит из трех операций:
Перемещение копра или крана к месту забивки сваи,
Подъем и установка сваи,
Погружение сваи в грунт.
Забивка или вибропогружение сваи занимает 20...30% времени от всего цикла, а остальное время затрачивается на передвижку копра и установку сваи. Забивка свай ведется в определенной последовательности, устанавливаемой проектом производства работ.
В зависимости от свойств грунтов применяют следующие схемы забивки свай: рядовую, спиральную - от середины к периметру и секционную (рис.5).
Рядовая схема применяется в несвязных грунтах, сваи забивают последовательно в каждом ряду. Применение такой схемы в связных грунтах может вызвать неравномерное напряжение в грунте и осадку сооружения.
Рис.5. Последовательность забивки свай:
а - рядовая,
б - спиральная,
в - секционная
По спиральной схеме от середины к периметру ведут забивку свай в слабосжимаемых грунтах, при этом сваи средних рядов испытывают меньшее сопротивление, чем при забивке в первую очередь свай внешних рядов.
Секционная схема применяется при забивке свай в связных грунтах. Вначале забивают сваи в отдельных рядах секции с пропуском соседних рядов, затем в пропущенных рядах, чем достигается более равномерное нарушение структуры грунта на всей площади свайного поля. Для ускорения и облегчения погружения сваи (шпунта) в песчаных и гравелистых грунтах может применяться подмыв. К острию сваи с внешней стороны по двум-трем трубкам под напором подается вода, которая разрыхляет и насыщает водой грунт, и свая легче и быстрее погружается в него. Необходимый напор и расход воды, количество и диаметр подмывных труб зависят от вида грунта, поперечного сечения сваи и глубины погружения и должны указываться в проекте производства работ.
Ориентировочно для погружения сваи диаметром 40...50 см на глубину 8...16 м в илисто-глинистые грунты расходуется 900...1400 л воды в минуту. После прекращения подачи воды грунт уплотняется и хорошо обжимает сваю.
При наличии на территории строительства высоких грунтовых вод или заболоченных мест необходимо произвести водоотвод, водоотлив или водопонижение в зависимости от интенсивности притока воды. Водоотвод осуществляют системой открытых лотков или закладкой дренажа, укладывая на дно траншей и котлованов дренирующие материалы - песок, гравий, щебень, гальку и керамические или бетонные трубы диаметром 125...300 мм с зазорами в стыках.
Водоотлив применяют, когда в отрытых выемках приток воды мешает производству работ. Для отлива воды применяют насосы - центробежные, винтовые, диафрагмовые и поршневые. Наибольшее применение имеют насосы центробежные типа С-374, С-665, С-666 с подачей до 120 м/ч, высотой подъема 9...20 м и высотой всасывания 6 м при массе насосов 86...290 кг.
Водопонижение на глубину до 6 м можно осуществлять иглофильтровыми установками, которые состоят из ряда эжекторных иглофильтров, погружаемых в грунт. Иглофильтры объединяют водосборным коллектором, подсоединяемым к насосу. Водопонижение применяют при краткосрочных работах по укладке трубопроводов в траншеях и возведении фундаментов.
Укрепление грунтов в близи фундамента может потребоваться как при новом строительстве, так и при ремонте уже существующего фундамента здания. Усиление основания необходимо для повышения несущей способности опорной части дома, предотвращения равномерных и неравномерных деформаций, появления трещин.
Своевременные мероприятия по усилению грунта позволят продлить срок службы фундаментов, предотвратить или отсрочить появление различных повреждений (трещины, сколы). Методов проведения работ существует большое количество. Выбор между ними зависит от масштаба проблемы и типа грунта на участке. К основным способам можно отнести:
- механический;
- электрохимический;
- инъектирование;
- термический;
- электроосмос.
При выполнении любых мероприятий необходимо руководствоваться СП 45.13330.2012, пунктами 16 и 17.
Такой вариант подойдет для стабилизации грунта при новом строительстве. Использовать его для ремонта затруднительно без разборки фундаментов. Для предотвращения подвижек и деформаций можно применять один из следующих способов механических воздействий на почву:
- Частичная замена грунта и устройство песчаных подушек. Чтобы усилить очень слабые грунты таким методом, потребуется вложить много усилий. Но для не достаточно прочных оснований вариант поможет предотвратить деформации и ослабить воздействие морозного пучения.
- Трамбовка и уплотнение . Мероприятия проводятся с помощью катков или виброинструментов. Также возможно укрепить грунт плитами, сбрасываемыми с большой высоты.
- (цементация путем смешения цементного раствора с грунтом буросмесительным способом). Этот способ активно используется при строительстве подземных сооружений, защите склонов от обрушения. Суть заключается в том, что одновременно с работой бура в грунт подается закрепляющий раствор, который перемешивается с почвой и застывает. Вариант подойдет для слабых торфяных грунтов. Вместо грунтоцементных свай иногда используют железобетонные буронабивные. Шаг элементов назначается небольшим, они устанавливаются практически вплотную друг к другу.
Механические методы укрепления грунтов достаточно трудоемки и требуют наличия специальной техники. При строительстве своими руками в большинстве случаев они не применимы.
Электрохимический способ для глинистых и илистых почв, пылеватых песков
В этом случае в почву через трубы подаются специальные химические вещества. Одновременно выполняются три действия:
- прохождение электрического тока через грунт;
- подача в грунт растворов солей через электрод со знаком «+» (анод);
- откачка грунтовой воды через электрод со знаком «-» (анод).
При прохождении электрического тока область закрепления грунта насыщается различными солями. Почва при этом уплотняется. Среди всех способов закрепления основания под строящимися или существующими фундаментами электрохимический можно назвать одним из самых дешевых. Но увеличение стоимости электроэнергии приводит к повышению затрат на строительные работы.
Инъектирование сыпучих грунтов и болотистых почв
Метод актуален при необходимости укрепления песков и крупнообломочных пород. Суть заключается в введении в основание специального вяжущего вещества, которое надежно скрепляет сыпучий или слабый материал в единое целое. Перед выполнением работ стоит ознакомится с пособием к СНиП 3.02.01-83 по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве.
К преимуществам использования инъекционных установок можно отнести: малые габариты техники, сокращение буровых работ, возможность применения для труднодоступных мест и стесненных участков и высокую производительность. В зависимости от используемого раствора рекомендуемая область применения отличается:
- Цементация и битумизация инъекторами подойдут для связывания крупнообломочных и гравийных почв, размер фракции которых достаточно велик. В качестве рабочего материала также иногда используют глину с высокой прочностью.
- Силикатизация позволит усилить песчаные основания любой фракции. Закрепление грунта в этом случае проводится жидким стеклом. Также вариант применим для лессовых отложений. При выполнении мероприятий жидкое стекло можно заменить на смолу. Точный состав раствора для укрепления зависит от типа почвы.
Цементация грунта инъекцией.
Чаще всего раствор нагнетается в почву инъекторами через заранее пробуренные скважины. Основное оборудования для производства работ представлено буровыми установками, мощными насосами и миксерами для приготовления раствора.
Важно, чтобы частицы цемента свободно проходили между частицами основания. По этой причине метод нагнетания цемента, битума или жидкого стекла не подойдет для глинистых почв. Эти породы не пропускают даже воду.
Подбор раствора для выполнения мероприятий станет достаточно сложной задачей. Лучше доверить такое усиление фундаментов профессионалам. Кроме привычных составов возможно применение микроцементных и геополимерных растворов.
Термическое закрепление лессов
Для выполнения задачи применяются раскаленные газы. По этой причине усиливаемая порода должна обладать высокой газопроницаемостью. Грунты обжигают двумя методами:
- под отдельно стоящие фундаменты здания (столбы, сваи);
- весь массив под домом.
В обоих вариантах для термической обработки используют скважины, в которые помещается камера сгорания для топлива (солярка, горючий газ). Во втором случае скважины размещают так, чтобы границы зон упрочнения соприкасались.
Топливо моет сжигаться только в верхней части скважины или поочередно по всей ее высоте. Здесь все зависит от имеющегося оборудования. Во втором случае оно должно позволять перемещать камеру сгорания.
Температура обработки лессов не должна превышать 750-850°С. В противном случае порода станет непроницаемой для газов. Средняя продолжительность воздействия высоких температур составляет 5-12 суток. В результате принятых мер структура основания уплотняется, появляются прочные структурные связи, устойчивые к воздействию влаги.
Электроосмос для глин
Из-за низкой проницаемости глинистых оснований их усиление другими методами может быть затруднено. Способ электроосмоса отлично подойдет для водонасыщенных грунтов. Метод схож с электрохимическим, но не подразумевает использования специальных растворов.
При электроосмосе связанная вода стремиться к отрицательному электроду.
В грунт погружают два электрода (положительный и отрицательный). При пропускании тока происходит частичное уплотнение структуры. Связанная с почвой влага скапливается у отрицательного катода. Электрод должен быть выполнен в виде перфорированной трубы, через которую можно выполнить откачку жидкости.
Степень уплотнения зависит от времени воздействия электрического тока на основание. Одновременно метод позволяет укрепить основание и осушить его. Стержень-анод после выполнения работ частично разрушается.
Грамотное укрепление грунтов на этапе строительства или реконструкции позволит увеличить срок эксплуатации всего дома. Перед началом работ потребуется выполнить геологические изыскания и определить тип грунта на участке. При этом стоит руководствоваться ГОСТ «Грунты. Классификация».
Совет! Если вам нужны подрядчики, есть очень удобный сервис по их подбору. Просто отправьте в форме ниже подробное описание работ которые нужно выполнить и к вам на почту придут предложения с ценами от строительных бригад и фирм. Вы сможете посмотреть отзывы о каждой из них и фотографии с примерами работ. Это БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает.
