Технологии ремонта и усиления фундаментов

В процессе длительной эксплуатации зданий и сооружений происходят деформации конструкций. При строительстве зданий на слабых грунтах основными причинами деформаций являются неравномерные осадки, вызывающие разрушения самих фундаментов, стен, колонн, перекрытий.

Выбор технологии усиления оснований и фундаментов зависит от категории состояния здания, а также категории риска предполагаемых работ по консервации, реставрации либо реконструкции. Реконструкция может быть связана с увеличением нагрузок на существующие фундаменты за счет надстроек, замены деревянных перекрытий железобетонными, изменения технологии и пр. Основополагающими при выборе технологии усиления являются факторы, связанные с конструктивными особенностями здания, состоянием грунта в основании и оснащенностью организаций, осуществляющих работы. Разработанным на сегодня оборудованием можно выполнять работы по усилению оснований и фундаментов технологично, быстро, надежно, с минимальным использованием ручных операций.

Современные методы расчета впервые дают возможность смоделировать на основе геотехнической информации конкурентоспособные варианты технологии усиления оснований и фундаментов. Без должного расчетного обоснования нельзя отказываться от традиционных технологий. В комплексе с новыми, современными, они часто дают положительный эффект.

При сложных случаях реконструкции, как правило, используют несколько технологических приемов. Так, например, частичная традиционная перекладка фундаментов может выполняться в комплексе с инъекционными технологиями.

Во всех случаях предложенная технология должна обеспечить надежную длительную эксплуатацию здания, соответствующую данному при проектировании геотехническому прогнозу. Должны быть учтены вопросы экономики, экологии, безопасности ведения работ. Экологический аспект в большей степени касается многочисленных химических способов искусственного улучшения свойств грунтов. Последствия вторжения в природную гидрогеологическую среду непредсказуемы. Так, например, усиление фундаментов Малого театра в Москве, выполненное ведущей европейской фирмой «Bauer» с использованием высоконапорных инъекций, решило проблему локальной стабилизации фундаментов здания. Однако объемные массивы укрепленного грунта стали играть роль плотин, нарушающих сложившийся гидрогеологический режим. Последствия таких воздействий трудно прогнозировать. Это может способствовать развитию карста, выносу тонкодисперсных частиц из-под фундаментов соседних зданий и т. д.

Рассмотрим и проанализируем традиционные и новые технологии усиления оснований и фундаментов, предварительно оценив причины, обусловливающие необходимость такого усиления. Согласно обобщенной классификации Б. И. Далматова это прежде всего:

• — увеличение нагрузки на фундаменты;
• — разрушение кладки фундамента или снижение его гидроизолирующих свойств;
• — ухудшение условий устойчивости фундаментов либо грунтов в их основании;
• -увеличение деформативности грунтов;
• — непрерывное развитие недопустимых перемещений конструкций.

Анализируя данные сплошного обследования свыше 10 тысяч жилых зданий, результаты обследований, проведенных другими институтами, лабораториями, можно конкретизировать причины деформаций зданий Петербурга, расположив их по степени значимости:

• — неравномерное уплотнение слабых, заторфованных либо насыпных грунтов вследствие изменения гидрологического режима территории либо неравномерной загрузки этих грунтов;
• — нарушение структуры грунтов при откачке вод из подвалов, утечке их в коллекторы с выносом тонкодисперсных частиц (механическая суффозия), а также при динамических воздействиях транспорта, промышленной сейсмики;
• — повсеместное понижение горизонта подземных вод в центральной части города в связи со строительством инженерных сетей глубокого заложения, метро, что ведет к гниению деревянных лежней и свай;
• — локальное обводнение основания техногенными водами, изменяющими химический состав и температуру грунтовых вод и приводящими к гниению деревянных лежней, свай и оглеению грунта;
• — строительство рядом со старыми зданиями новых, соразмерных с существующими;
• — устройство заглубленных сооружений (гаражей, переходов);
• — аварии на инженерных сетях, в подвалах здания с выносом грунта в канализационную сеть (глубокие коллекторы);
• — промерзание и оттаивание грунтов в основании и пр.

Надо отметить, что в последние годы активизировался процесс гниения лежней и свай в Стокгольме, Хельсинки и Петербурге в связи с активным освоением подземного пространства. Строительство новых станций метро в самом центре города без предварительного укрепления фундаментов старых зданий привело к целой серии аварийных ситуаций.

В сложных инженерно-геологических условиях этих городов при большом количестве уникальных памятников необходим соответствующий арсенал технологических способов по усилению оснований и фундаментов.

В литературе рассматриваются, как правило, традиционные способы усиления. Однако последние 20 лет развиваются новые технологии, особенно интенсивно в ФРГ, Англии, Франции, Италии, Швеции, Финляндии. Причем ведущие фирмы специализируются не только на работах по усилению оснований и фундаментов, но и создают новые технологии, продают разработанное оборудование.