Как повысить несущую способность фундамента здания
Стабильность и долговечность здания напрямую зависит от прочности его фундамента. Что делать, если выявлена недостаточная несущая способность основания из-за наличия слабых грунтов? В статье рассмотрим современные способы решения этой проблемы.
Значение несущей способности фундамента в обеспечении надежности здания
Несущая способность фундамента - это максимально допустимая нагрузка на основание, которую оно может выдержать без повреждений и опасных деформаций. От этого показателя напрямую зависит устойчивость всей конструкции здания.
Если фактические нагрузки превышают несущую способность фундамента, может произойти его разрушение и деформация здания. Это чревато трещинами в стенах, нарушением горизонтальности перекрытий, отслоением штукатурки и облицовки. В случае значительного превышения допустимых нагрузок возможно частичное или полное обрушение строения.
Несущая способность фундамента - критически важный фактор безопасности зданий и сооружений. От этого зависят жизни людей.
Поэтому при проектировании и строительстве так важен запас прочности, позволяющий выдерживать возможные перегрузки. А в процессе эксплуатации необходим постоянный мониторинг технического состояния фундамента и грунта основания.
Факторы, определяющие несущую способность фундамента
На несущую способность фундамента влияет комплекс факторов:
- Тип грунта и его характеристики
- Глубина заложения фундамента
- Размеры и конструкция фундамента
- Величина и характер нагрузок на фундамент
- Наличие подземных вод и их уровень
- Возможность просадочных и набухающих грунтов
- Сейсмическая активность района строительства
При проектировании проводят расчет несущей способности с учетом всех этих факторов. Запас прочности позволяет компенсировать возможные отклонения фактических характеристик грунта и величин нагрузок.
Опасность представляют участки с просадочными, засоленными, набухающими грунтами. Их негативное влияние может существенно снизить несущую способность со временем. Поэтому так важно заранее выявлять проблемные зоны и учитывать риски при проектировании.
Опасность просадочных грунтов для фундамента
Просадочные грунты представляют повышенную опасность из-за способности существенно снижать несущую способность фундамента со временем. Это связано с их структурой и водопроницаемостью.
В отличие от песчаных и глинистых грунтов, структура просадочных почв имеет повышенную пористость. За счет этого они способны впитывать и накапливать значительные объемы воды при подъеме грунтовых вод или инфильтрации осадков.
| Тип грунта | Степень потенциальной просадочности при замачивании |
| Пески гравелистые | Непросадочные |
| Супеси | Практически непросадочные |
| Суглинки | Слабопросадочные |
| Глины | Средне- и сильнопросадочные |
При замачивании в воде структура таких грунтов меняется - они уменьшаются в объеме и теряют несущую способность. В результате фундамент и здание дают неравномерные осадки и деформации, что крайне опасно.
Поэтому при наличии таких участков применяют специальные методы их закрепления и уплотнения перед строительством. Это позволяет минимизировать риски для фундамента в дальнейшем.
Оценка несущей способности существующего фундамента
Для существующих зданий важно периодически оценивать фактическую несущую способность фундамента и сравнивать с проектной. Это позволяет выявить проблемные участки и принять превентивные меры до возникновения аварийной ситуации.
Оценку несущей способности выполняют специализированные организации с использованием георадаров и другого диагностического оборудования. По результатам строят карту фактической несущей способности грунтов по всей площади здания:
Fd = k × σ
где Fd – несущая способность, k – коэффициент условий работ, σ – предел прочности грунта на сжатие.
Затем выявленные проблемные зоны укрепляют специальными методами для восстановления требуемой несущей способности.
Варианты модернизации слабых грунтов
Чтобы минимизировать негативное влияние слабых грунтов на фундамент, применяют различные способы их модернизации:
- Механическое уплотнение
- Химическое закрепление
- Электрохимическое закрепление
- Термическое закрепление
- Замена слабого грунта на более прочный
Конкретный метод выбирают в зависимости от типа грунта, глубины залегания, площади участка и других факторов.
Грамотное упрочнение грунтов основания - залог долговечности фундамента и всего здания.
Например, для уплотнения песчаных и глинистых грунтов эффективно механическое уплотнение с помощью тяжелой техники. А для закрепления просадочных грунтов оптимальным является химическое закрепление специальными растворами.
Технология химического закрепления грунтов
Суть химического закрепления заключается в инъекции (нагнетании) в грунт специальных растворов для заполнения пор и упрочнения структуры. В качестве основных реагентов используются цементные, битумные, смоляные, силикатные растворы и упрочнители.
Инъектирование осуществляют через плотную сеть скважин с расстоянием между ними 1,5–5 метров. Растворы закачиваются в грунт под давлением с помощью специального оборудования — инъекторов. Благодаря этому грунты уплотняются и обретают повышенную несущую способность, предотвращая просадки фундамента.
Варианты усиления существующего фундамента
Часто бывает необходимо усиление фундамента существующего здания. Это может потребоваться при выявлении "узких" мест с недостаточной несущей способностью, чрезмерных осадках, неправильной передаче нагрузок на грунт.
Существует несколько эффективных вариантов решения такой задачи:
- Установка опорных железобетонных поясов под основание фундамента
- Устройство буронабивных свай или микропилот в проблемных зонах
- Инъекция полимерных смол под подошву фундамента
- Уширение и утолщение основания
Более кардинальный способ — полная замена фундамента. Но он обходится существенно дороже и трудоемок в выполнении.
Актуальные строительные материалы для усиления фундаментов
Современные технологии предлагают широкий выбор эффективных материалов для решения задач усиления фундаментов и грунтов основания:
- Высокопрочный фибробетон
- Композитная фиброармированная арматура
- Углеродные ламели и сотовые панели
Правильно подобранные материалы позволяют существенно увеличить несущую способность конструкций без значительного утяжеления. А их долговечность гарантирует надежность на долгие годы.
Особенности работ по усилению фундаментов
Технологический процесс усиления фундаментов имеет ряд особенностей, требующих профессионального подхода:
- Необходимость работы в стесненных условиях подземного пространства при отсутствии возможности использования крупногабаритной техники
- Высокие требования к точности для обеспечения равномерной передачи нагрузок на усиленный фундамент
- Повышенная опасность, связанная с риском смещения конструкций при ослаблении несущей основы
Поэтому доверять такие работы нужно только профессиональным организациям, имеющим богатый опыт и специализированную технику.
Выбор подрядчика для усиления фундамента
Чтобы гарантировать качество и безопасность работ, важно правильно выбрать подрядную организацию. Основные критерии:
- Наличие большого опыта работы по усилению фундаментов
- Использование современных технологий и материалов
- Наличие собственной технической базы
- Положительные отзывы от предыдущих заказчиков
Также важно, чтобы компания предлагала комплекс услуг: обследование, проектирование, непосредственно усиление, геодезический контроль на всех этапах работ.
Требования к несущей способности фундаментов согласно СНиП
Проектирование и усиление фундаментов должно вестись в полном соответствии с действующими СНиП в области оснований и фундаментов. В нормативах прописаны обязательные требования к:
- Методикам инженерно-геологических изысканий
- Расчетным показателям прочности различных типов грунтов
- Технологиям, материалам и оборудованию для усилительных работ
- Геодезическому контролю на всех этапах
Гарантии качества при усилении фундаментов
Для обеспечения качества работ по усилению фундаментов компания должна предоставлять несколько видов гарантий:
- Гарантия на строительно-монтажные работы
- Гарантия на применяемые стройматериалы
- Гарантия соблюдения технологии и сохранения фундаментов в обозначенных пределах прочности
Самый важный показатель качества - отсутствие деформаций и полное сохранение работоспособности фундаментов на гарантийный период (как правило, не менее 5 лет).