Усиление грунтов основания фундаментов методом цементации

Усиление фундаментов цементацией

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.

Цементный раствор под основанием

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.

Разрушение стен и фундамента

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.

Схематическое изображение процесса цементации

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.

Струйный метод

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.

Струйный метод

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.

Традиционный метод цементирования фундамента

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.

Усиление фундаментов цементацией технология

Содержание

  • Методы усиления
  • Принципы технологии цементации
  • Процесс цементации

Цементация фундамента – это инъекция цементным раствором, который вводится в пустоты основания. Состав инъекции определяется пропорциями стройматериалов и их составом в растворе – стандартно для строительства фундаментов используется цементно-песчаный или бетонитовый раствор. В пробуренные заранее в рассчитанных местах отверстия смесь закачивается под определенным давлением, и этот процесс называется усиление фундаментов цементацией. Кроме расчета месторасположения поврежденных участков, рассчитывается и требуемое число цементных инъекций, в результате действия которых фундамент становится более прочным, а за счет заполнения всех пустот раствором конструкция превращается в монолит.

Усиление основания инъекционным методом

Цель проведения инъекций – укрепление основания, которое, как известно, держит на себе все здание, и от прочности и надежности этой конструкции зависит длительность эксплуатации жилого дома или другого строительного объекта. Ошибки, допущенные в расчетах фундамента, при выборе его типа или при использовании стройматериалов, могут вылиться в разрушение или деформации основания и стен дома, которые в ряде случаев можно исправить цементацией. Не для всех разрушений или деформаций необходимо проводить укрепление инъекционным методом – зачастую, проверив трещины на расширение, достаточно сделать обычный косметический ремонт поверхности – замазать трещины цементно-песчаным раствором.

Но, если трещины продолжают расширяться, то необходимы более радикальные меры, и одна из них — усиление грунтов основания фундаментов методом цементации. Почему мы говорим «усиление грунтов»? Потому что эта методика превосходно подойдет не только для ремонта и укрепления основания, но и для усиления грунта под подошвой фундаментной конструкции.

Методы усиления

Схема усиления фундамента цементацией

Из наиболее надежных и популярных технологий усиления оснований можно перечислить такие:

  • Укрепление торкрет-бетоном – применение этого способа основано на покрытии ремонтируемой поверхности раствором, подающимся под большим давлением. Такой метод ремонта используется главным образом при укреплении кирпичных и бутовых фундаментов. Основные рабочие процессы: На глубину заложения фундамента роется шурф шириной 1,5-2 м, чтобы можно было опустить в него специальное оборудование (пушку), и нанести бетонную смесь,
  • Уширение подошвы также делается освобождением фундамента от наружного слоя грунта, после чего к старому основанию сваркой крепится арматура, которая одним концом вбивается в фундамент, а другим заводится в опалубку, заливаемую бетонным раствором,
  • Укрепление фундамента обустройством железобетонной рубашки. Процесс заключается в заливке бетона, который нужно доставить в траншею, прокопанную по всему периметру основания и укрепленную армирующим каркасом. Бетон заливается в дощатую опалубку,
  • Усиление сваями – на ослабленных разрушением участках бурятся наклонные скважины, в отверстиях связывается армокаркас, бетон в скважины подается под давлением,
  • Технология усиления основания цементацией: при первых признаках деформации или разрушения фундамента на разрушенных участках в грунте роются или бурятся скважины. Бетонным раствором пир помощи специальных инъекторов через скважины в фундаменте или в грунте заливают все пустоты.

Из всех вышеперечисленных методик цементация представляется простейшим и дешевым способом усиления фундамента дома. Кроме того, инъекции могут применяться к разным типам оснований: к ленточному или плитному фундаменту, к свайному или столбчатому, и делать это можно как для крупных мощных сооружений, так и для частных строений.

Укрепление буроинъекционными сваями

Принципы технологии цементации

Песок для раствора, которым проводится цементация фундамента, должен быть мелким, среднефракционным или бентонитовым. Это будет зависеть от состава стройматериалов основания. Цементация (инъекция) делается таким образом: сначала под участок с разрушениями под углом подводится (бурится) скважина (в случае необходимости усиления грунта), или скважина бурится прямо в фундаменте, а затем в нее под давлением закачивается бетон. Сложность осуществления этого способа в индивидуальном строительстве заключается в том, что трудно создать высокое давление в трубах в домашних условиях – для этого нужен специальный насос. Упростить инъецирование можно расширением скважины и использованием недорогого центробежного насоса. При правильно рассчитанном количестве цементных «уколов» фундамент снова станет прочной монолитной конструкцией.

Подробнее о способах цементации:

  • Вводить жидкий цементно-песчаный раствор можно в наклонно пробуренную скважину в теле основания, которая заканчивается на глубине, не превышающей глубины заложения подошвы на 0,3 метра. То есть, нужно, чтобы отверстие не доставало до подошвы 30 см,
  • Второй способ заключается в том, что скважина должна проходить через фундамент насквозь, с заглублением ниже подошвы на 0,5 метра. Таким образом, все пустоты под подошвой будут заполнены раствором, что увеличит несущую способность фундамента и увеличит общую площадь подошвы.

Процесс цементации

  • Первый шаг в реализации технологии инъецирования фундамента – бурение скважин (шурфов) на глубину, меньшую, чем заложение подошвы, сечением 100 х 100 см. Скважины рекомендуется бурить со сдвигом, в шахматном порядке. Если есть технологическая возможность, то и внутри дома также нужно пробурить несколько скважин. Все отверстия бурятся не рандомно, а в местах с наибольшими разрушениями. Визуально разрушения видны как трещины и осыпания штукатурки на стенах фундамента и самого здания. На рисунке ниже видны варианты типа трещин и их месторасположения, по которому можно определить причины их возникновения,
  • Затем на расстоянии 25-50 см в основании под углом бурятся шурфы Ø 40-120 мм. Глубина шурфа указана в пункте №1 «о способах цементации»,
  • Если ремонт фундамента проводит строительная бригада, то раствор подается под давлением при помощи специального оборудования. При самостоятельном решении проблемы придется использовать любой подходящий насос,
  • Как приготовить правильный раствор для цементации основания дома: сначала замешивается тощий (очень жидкий) раствор с соотношением вода-цемент 0,9-1. В течение 10-15 минут эту смесь необходимо в скважину с минимальным давлением 0,2 Мпа (можно больше, но не меньше). Подача смеси происходит, пока впитывание раствора не замедлится до 3,5-4 л/мин. Последующие порции цементной смеси делают гуще – с соотношением вода-цемент 0,7-1. Все порции закачивают полностью, с поддержкой такого же уровня давления, пока раствор не станет поглощаться со скоростью 5 л/мин.
  • Через 48 часов ремонтируемый участок можно считать готовым к эксплуатации.

Технология цементации фундамента пошагово

В первом варианте (см. рисунок) появление трещин может быть обязано с:

  • просадкой грунтов основания от замачивания,
  • слабым основанием под левой частью здания,
  • высоким УГВ и вымыванием грунта с образованием карстовых пустот,
  • изменение состава бетона,
  • разработка траншей или котлована в непосредственной близости от фундамента дома.

Во втором варианте (см. рисунок) появление трещин может быть обязано с:

  • слабым основанием в средней части дома,
  • неравномерной осадкой дома ввиду разнородного состава грунта,
  • высоким УГВ (уровень грунтовых вод) и вымыванием грунта под средней частью фундамента.

В третьем варианте (см. рисунок) появление трещин может быть обязано с:

  • просадкой грунтов основания от замачивания,
  • слабым основанием под пробой и левой частью здания,
  • высоким УГВ и вымыванием грунта с образованием карстовых пустот,
  • изменение состава бетона,
  • разработка траншей или котлована в непосредственной близости от фундамента дома.

Исследования грунта и рельефа местности поможет выяснить причины разрушений. Это может также быть ошибочный расчет и монтаж дренажа, слишком близко находящиеся искусственные или естественные водоемы, насыпной грунт на участке, и т.д.

Причины разрушения фундамента

Основными считаются причины разрушения, связанные с неравномерными нагрузками на грунт под фундаментом, сезонные изменения в структуре грунта, или ошибочные расчеты при строительстве фундамента. Цементация основания методом инъекций в этих случаях – наиболее эффективная и простая технология ремонта, позволяющая восстановить основание полностью.

Перед проведение работ по усилению основания дома следует проконтролировать, расширяются ли дальше трещины на стенах. Делается это при помощи гипсовых маркеров или специальных мерных линеек. При увеличении трещин следует выяснить, не является ли это следствием усадки дома, чтобы не ошибиться в расчетах методов укрепления основания. Цементация сработает только тогда, когда все причины будут устранены.

Усиление фундамента методом цементации (инъецированием)

Даже самый прочный фундамент со временем теряет часть своих эксплуатационных свойств под воздействием внешних факторов – нагрузки от здания, воздействия слоёв грунта и подземных вод, температурных и климатических условий и пр. Таким образом, через семь-десять лет использования перед владельцем может встать вопрос об укреплении фундамента, в чём может помочь дополнительное цементирование.

Данный метод применим к опорным фундаментам и используется в тех случаях, когда опора или свая износилась со временем, а её несущая способность снизилась. Конечно, можно полностью заменить их – однако, этот процесс долог и потребует больших затрат сил и денежных средств. Цементация же позволит привести опоры в порядок, не нарушая общей целостности фундамента. О том, что представляет собой технология усиления фундаментов цементацией – читайте в нашей статье.

Как понять, что фундамент нужно усиливать

Помимо множества внешних факторов, скорое разрушение фундамента может быть вызвано ошибками в процессе его монтажа – например, использовался раствор не той плотности или имело место смешивание нескольких растворов, использовались некачественные материалы, была неправильно проведена разметка и.т.п. Важную роль играет гидроизоляция бетона, а также уплотнение грунта перед его заливкой; игнорирование этих мер приведёт к скорому смещению фундамента, особенно – на пучинистом грунте.

В результате поверхность бетона покрывается трещинами; если фундамент прогибается под зданием, эти трещины будут увеличиваться и вскоре появятся на стенах. Появление таких повреждений – первый признак того, что фундамент нуждается в ремонте.

Определить, с какой скоростью проходит разрушение, можно при помощи бумажной ленты, прикрепив её к поверхности стены поперёк трещины. Если она не порвётся в течение недели, разломы перестали расширяться, либо расширяются очень медленно; если же лента порвётся за несколько дней, пора бить тревогу.

Способы и технология проведения цементации

Цементация, иначе – инъекцирование бетоном, может проводиться двумя способами: внутренним и сквозным:

  1. В первом случае скважины бурятся в бетонном покрытии так, чтобы расстояние от её нижней точки до основания фундамента составляло по меньшей мере 30 см.
  2. При сквозной цементации фундамент пробуривается целиком – так, что скважина проходит через него под углом и уходит в грунт на глубину до 50 см. Таким образом достигается не только укрепление конструкции и увеличение общего количества точек опоры, но и заполняются пустоты под подошвой, делая её более устойчивой при пучении.

Весь процесс можно разбить на следующие этапы:

  1. Бурение шурфов (скважин), в местах наибольшего повреждения фундамента. В среднем ширина шурфов должна составлять метр на метр; длина – равняться глубине фундамента минус 15-20 см. Чтобы не оказать серьёзного вибрационного воздействия на всю конструкцию, рекомендуется бурить скважины с небольшим наклоном (5 0 -7 0 ) в шахматном порядке. Если есть возможность, пробурить шурф лучше и внутри дома – так как в центральной части разрушения более интенсивны. Определить их расположение нетрудно – обращайте внимание на трещины на бетоне и кирпичной кладке, а также на осыпающуюся штукатурку.
  2. Далее в бетоне просверливаются отверстия, в которые вставляются трубки для закачки бетонного раствора; шаг трубок может составлять 30-50 см, диаметр – 4-11 см. Глубина определяется протяжённостью разрушений, максимальное значение для внутреннего инъекцирования бетона– на 30 см меньше глубины фундамента, при сквозном на 0,5 м больше глубины фундамента.
  3. После этого нужно приготовить бетонный раствор, консистенция которого значительно отличается от той, что применяется при строительстве. Соотношение воды и цемента в нём равняется 0,9 к 1. Для закачки смеси в шурф используется обычный насос либо передвижная насосная станция.
  4. После того, как уровень впитывания раствора снизится до 3,5 литров в минуту, нужно постепенно сгустить раствор до соотношения «вода-щебень – 0,7 к 1». Теперь остаётся только вылить весь приготовленный раствор, заполнив шурф до отказа – нормы расхода материала подробно описаны в нормативных документах ЕНиР. Для увеличения скорости можно повышать давление закачки, но не более, чем до 0,3 МПа.

Работу по цементации можно считать оконченной. Заполненные раствором шурфы накрываются брезентом и оставляются на 48 часов – этого времени достаточно, чтобы бетон схватился и отвердел.

Помните, что проведение цементации подразумевает серьёзные структурные изменения в фундаменте дома, которые зачастую бывают излишними. Например, если причиной проседания здания является не повреждение фундамента, а элементарные ошибки в строительстве – например, неправильный расчёт нагрузки, из-за которого он стал продавливать грунт. В таком случае возникшие трещины не будут распространяться дальше, а бурение шурфов может только усугубить положение. Поэтому, если Вы не обладаете должным опытом в строительстве, перед началом любых работ лучше проконсультироваться со специалистами.

Укрепление грунтов способом цементации. Усиление грунтов основания фундаментов методом цементации

НАЗНАЧЕНИЕ

Инъектирование грунта с целью его стабилизации и укрепления при строительстве, реконструкции и ремонте зданий и сооружений различного назначения согласно СТО НОСТРОЙ 2.3.18-2011 “Укрепление грунтов инъекционными методами в строительстве”, с целью соответствия требованиям:
– СП 45.13330.2012 “Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений”

– СП 50-101-2004 “Земляные сооружения, основания и фундаменты”.

Укрепление грунтов – изменение физико-механических характеристик грунтов под воздействием нагнетаемых в грунт под давлением инъекционных растворов.

Инъектирование грунта при строительстве подземных сооружений применяется для преодоления участков несвязных водонасыщенных и нарушенных скальных грунтов, ликвидации водопритоков в подземные выработки и сооружения, устройства ограждений котлованов, защитных экранов (завес), укрепления оснований и фундаментов зданий и других сооружений, находящихся в зоне влияния строительства.

Порядок проведения работ по напорной цементации грунтов

  1. Бурится до проектной отметки лидерная скважина диаметром 112–132 мм (прямой ход).
  2. Буровая колонна поднимается с вращением, одновременно под давлением

500 атм. подается струя цементного раствора (обратный ход).

  • В тело незастывшей грунтобетонной колонны погружается армирующий элемент.
  • Затвердевшая грунтоцементная масса образует еще один элемент – грунтобетон. Прочность грунтобетона на сжатие может достаточно сильно изменяться, в зависимости от вида грунта и нормы расхода цемента на кубометр укрепляемого грунта.

    УСЛОВИЯ ВЫБОРА ВИДА И СОСТАВА ИНЪЕКЦИОННОГО РАСТВОРА

    – геологические и гидрогеологические условия конкретного участка;

    – минералогический и химический состав грунта и грунтовых вод (карбонатность, загипсованность, содержание глинистых и гумусовых частиц);

    – цель инъекции (повышение прочности, стабильности или водонепроницаемости грунтов, заполнение крупных пустот или трещин, предотвращение водопритока и т.п.);

    – назначение раствора (инъекционный, буровой, для устройства обоймы, грунтоцементных свай и др.);

    – требования к физико-механическим характеристикам укрепленного грунта и к технологическим параметрам раствора (прочность, водонепроницаемость грунта, плотность, вязкость, сроки схватывания раствора и др.);

    – требования технологии приготовления (высокая растворимость и смешиваемость материалов, простота приготовления, возможность полной механизации работ), стоимость и дефицитность исходных материалов, требования техники безопасности;

    – экологические требования к материалам для приготовления растворов, правила безопасности при приготовлении растворов и производстве работ по укреплению грунта.

    § 28. Закрепление грунтов

    Закрепление грунтов заключается в усилении связей между их частицами способами цементации, битумизации, силикатизации, смолизации, воздействием электрического тока, обжигом и т. д. на глубину до 15 м.

    Для повышения несущей способности грунтов в основании фундаментов, а также для прекращения или уменьшения фильтрации воды под гидротехническими напорными сооружениями применяют цементацию. Сущность этого способа заключается в нагнетании в поры укрепляемого грунта цементного раствора, при отвердевании которого значительно увеличивается прочность и водонепроницаемость основания.

    Способ цементации применим для закрепления грунтов, размеры пор которых обеспечивают свободное проникание частиц цемента. Наибольший эффект получается при цементации крупнообломочных грунтов, крупных и средней крупности песков с коэффициентом фильтрации от 80 до 200 м/сут. Цементация трудноосуществима в мелких песках и совсем непригодна для укрепления илистых, супесчаных, суглинистых и глинистых грунтов. Трещиноватые скальные грунты можно цементировать только при ширине трещин в них более 0,1 мм.

    Для цементации применяют цементные или цементно-песчаные растворы состава от 1:1 до 1:3. Раствор нагнетают под давлением 0,3—1 МПа растворонасосами или пневмонагнетателями через предварительно заглубленные трубки-инъекторы диаметром 33—60 мм, имеющие в нижней части отверстия диаметром 4—6 мм. Радиус действия инъекторов ориентировочно принимают для трещиноватых скальных грунтов 1,2—1,5 м, для крупнообломочных грунтов 0,75—1 м, для крупных песков 0,5—0,75 м, для песков средней крупности 0,3—0,5 м.

    Расход раствора составляет 20—40% объема закрепляемого грунта. Упрочнение грунта наступает после схватывания цемента. Закрепленный песчаный грунт вблизи инъектора на 28-е сут имеет предел прочности на сжатие 2—3 МПа. С изменением радиуса закрепления от 0,4 до 1,2 м предел прочности на сжатие зацементированного песка в крайних слоях меняется от 2 до 0,9 МПа.

    Закрепление грунтов битумом называют битумизацией. Ее применяют для укрепления песков и сильно трещиноватых скальных грунтов. Битумизацию производят нагнетанием в грунт расплавленного битума или холодной битумной эмульсии. Первый способ применим для закрепления сильно трещиноватых скальных грунтов, так как грунт с мелкими порами почти непроницаем для вязкого битума. Разогретый до 200—220 °С битум нагнетают в грунт инъектором под давлением 2,5—3 МПа. Холодная битумная эмульсия по сравнению с разогретым битумом обладает большей способностью к прониканию в грунт, что позволяет использовать ее для закрепления песков. Для этого приготовляют битумную эмульсию, состоящую из 60% битума, расщепленного в воде с помощью эмульгатора на мельчайшие взвешенные частицы, и 40% воды. Полученную эмульсию нагнетают в грунт. Заполняя поры, битумная эмульсия связывает и закрепляет грунт.

    Так как суспензия из взвешенных в воде частиц цемента не может проникнуть в грунты с мелкими порами, для закрепления таких грунтов применяют силикатизацию. Известны два способа силикатизации грунтов—двухрастворный и однорастворный.

    Сущность двухрастворной силикатизации заключается в образовании связывающего частицы грунта вещества—геля кремниевой кислоты—в результате реакции между растворами силиката натрия (жидкого стекла) и хлористого кальция. Эта реакция подобна процессу образования песчаников в природных условиях, но происходит значительно быстрее. Наиболее интенсивно реакция протекает в течение первых двух часов нагнетания раствора в грунт, а затем замедляется. Через 10 сут прочность закрепленного грунта достигает 70—80% той, которая бывает после завершения процесса—примерно через 90 сут. Двухрастворную силикатизацию применяют для укрепления крупных и средней крупности песков с коэффициентом фильтрации от 2 до 80 м/сут. Радиус закрепления таких песков в зависимости от значения коэффициента фильтрации изменяется от 0,3 до 1 м, а предел прочности закрепленных грунтов на сжатие через 28 сут составляет 1,5—5 МПа.

    Однорастворную силикатизацию используют для закрепления мелких песков и плывунов с коэффициентом фильтрации 0,3—5 м/сут. Радиус закрепления таких грунтов 0,3—1 м, а предел прочности на сжатие закрепленных грунтов 0,4—0,5 МПа. Для упрочнения грунтов используют один раствор, состоящий из жидкого стекла и фосфорной кислоты.

    Способ закрепления грунтов, представляющий собой дальнейшее развитие метода однорастворной силикатизации и основанный на использовании вместо жидкого стекла раствора синтетической смолы, а взамен фосфорной кислоты соляной, называют смолизацией грунтов. В настоящее время разработана технология закрепления карбамидной смолой песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации 0,3—5 м/сут при содержании глинистых частиц не более 2%. Для закрепления грунтов используют водный раствор карбамидной смолы, в который непосредственно перед нагнетанием в грунт добавляют раствор соляной кислоты. Смесь подают в укрепляемый грунт, используя оборудование, применяемое для силикатизации. Процесс отверждения грунтов начинается через 1,5—4 ч после введения раствора соляной кислоты, что необходимо учитывать при производстве работ. Радиус закрепления грунта в зависимости от коэффициента фильтрации изменяется от 0,4 до 0,8 м. Предел прочности укрепленного грунта на одноосное сжатие 1—5 МПа. Вследствие высокой стоимости синтетических смол смолизацию грунтов пока применяют крайне редко, однако это обстоятельство следует рассматривать как временное явление.

    Способ электрозакрепления грунтов основан на том, что под воздействием постоянного электрического тока в грунтах происходит движение воды к отрицательному электроду (электроосмос) и одновременно с этим перемещение коллоидальных взвешенных в воде частиц грунта к положительному электроду (электрофорез). Кроме того, наблюдаются явления электролиза и другие сложные химические процессы, приводящие к образованию кристаллизационных связей и продолжающиеся в течение нескольких лет. Так, на одной из строек было установлено, что предел прочности грунта на сжатие спустя год после прекращения процесса электрозакрепления увеличился почти в 2 раза.

    Рис. 5.2. Схема применения термического способа укрепления просадочных грунтов 1 — просадочный грунт; 2 — непросадочный грунт; 3 — зона укрепленного грунта; 4 — скважина; 5 — затвор с камерой сгорания; 6 — форсунка; 7 — трубка для подачи горючего; 8 — трубка для подачи сжатого воздуха

    Для обезвоживания грунта в него погружают электроды на расстоянии 0,6—1,5 м один от другого. В качестве положительных электродов используют стальные стержни любого профиля, а в качестве отрицательных — трубы с отверстиями, расположенными в зоне удаления воды.

    Наблюдениями установлено, что под воздействием электрического тока коэффициент фильтрации песков увеличивается в процессе осушения в 10—20 раз, а глинистых и илистых грунтов—до 100 ра. Это обстоятельство в значительной степени способствует успеху способа электрохимического закрепления грунтов, сущность которого заключается в том, что на место удаляемой через отрицательный электрод воды в освобождающиеся поры грунта подается из трубчатого положительного электрода цементирующий раствор жидкого стекла, хлористого кальция или другого вещества.

    Сущность термического способа закрепления грунтов заключается в том, что при обжиге маловлажных просадочных лессовых и пористых суглинистых грунтов в них происходят необратимые процессы превращения водорастворимых связей между частицами грунта в водостойкие, в результате чего существенно повышается несущая способность грунтов и устраняется их просадочность. Обжиг грунтов осуществляется нагнетанием в скважины горячего воздуха температурой 600—800 °С или же сжиганием топлива (солярового масла, нефти, газа и т. п.) непосредственно в скважине с созданием температуры 800—1000 °С (рис. 5.2). Последний способ более экономичен и требует меньше оборудования. В результате обжига предел прочности грунта на сжатие повышается до 1,0—1,2 МПа. Обожженный грунт становится неразмокаемым и морозоустойчивым, полностью утрачивая просадочные свойства. 1. Для чего применяют искусственное укрепление грунтов?

    2. В чем состоят различные способы уплотнения грунтов? 3. Как производится закрепление слабых грунтов?

    Особенности цементации фундаментов

    Цементация основания капитального строения — процесс усиления несущих опор, потерявших свою прочность, надежность и несущую способность. Рекомендована при нехватке прочности при строительстве дома. Обеспечивается усиление опорного механизма строения без полной замены и разрушения сооружения.

    Причины

    Основная причина укрепления опорных конструкций — несоблюдение (нарушение) технологического процесса закладки фундамента. Когда во время проектирования здания неправильно выполнили расчет конструкции. Экономили на качестве строительных материалов. Не провели укладку гидроизоляционного материала. Велика вероятность преждевременной деформации опорного пояса.

    Внимание уделяется эксплуатации капитального сооружения. Неотапливаемые подвальные помещения зимой, строительство дома без цоколя негативно сказываются на долговечности сооружения. Рекомендуется защитить фундаментный пояс или несущий грунт.

    Плохое влияние на фундамент оказывают:

    • повышенный уровень подземных вод;
    • существенное промерзание почвы;
    • пучение грунтовых прослоек при низких температурах воздуха;
    • масштабное строительство около постройки;
    • постоянное вибрационное воздействие на фундамент.

    Усиление потребуется при надстройке второго этажа или мансарды. Причина — увеличение нагрузки на фундамент.

    Независимо от причин, ведущих к разрушению фундамента, необходимо быстро защитить конструкцию, прекратить повреждение сооружения.

    Типы усиления фундаментных конструкций

    Техпроцесс усиления фундаментного основания выполняется:

    • укреплением свайными опорами;
    • рубашкой на железобетонном основании;
    • цементацией;
    • реализацией уширения подошвы основания;
    • системой отливов;
    • возведением новых конструкций полностью (частично);
    • усилением обоймами.

    Защита ленточного основания цементацией

    Укрепить ленточный тип фундамента методом цементирования можно, если опоры сохранили свою несущую способность. Защита характерна для кирпичного основания. Разрешено применение для цокольного сооружения из бутового камня. Частая причина разрушения: нарушение свойств связующего сырья — цементной смеси.

    В кладке образуются небольшие пустоты, непроизвольно влияющие отрицательно на несущую способность всей конструкции. Защита реализуется без укрепления грунтов, на которые опирается фундаментное сооружение.

    Цементация ленточного цоколя

    Технология выполнения

    Предварительно выполняется открытие шурфа по периметру сооружения с внутренней, наружной стороны. Создание шурфа выполняется вручную. В шахматном порядке на расстоянии в 1 м. Для фундаментных конструкций из больших валунов, разрешено увеличить расстояние между отдельными ямами до 2 м. Для укрепления бутового типа фундаментного сооружения делается сплошная траншея по периметру несущей стены. Ее ширина фиксированная — 1 м, независимо от типа почвы.

    Создание шурфа

    Слабая сторона фундамента — ухудшение шовных соединений кладки. В них производятся отверстия, заполняемые цементом. Определение объема инъекционных отверстий выполняется по проекту. В подготовленные отверстия вводят инъекторы. В них под давлением нагнетается цементный состав.

    Инъекции

    Для подвального помещения характерно выполнение работ изнутри дома.

    Усиление опорного пояса выполнено, если в цоколе нет видимых повреждений, разрушений.

    Цементация почвы

    Струйная цементация почвы выполняется для укрепления рыхлой, крупнопесчаной и крупнообмолочной земли. Вырыть яму на такой местности сложно. На каменистых участках возможно разрушение в виде оползней.

    Технологический процесс усиления заключается в вертикальном вводе в почву трубкоинъекторов — длинные трубки, с отверстием 2-4 мм. Инъекторами подается цементное молоко (смесь цементного раствора и воды) под высоким давлением. Результат — гидроразрыв земельного основания. Полости в земле заполняются цементным раствором.

    Цементация грунта

    Излишки жидкости выдавливаются наружу. Цемент постепенно застывает, создавая надежное неразрываемое сцепление — грунтобетон.

    • усиление без нарушения целостности фундаментного сооружения. Сведено к минимуму динамическое воздействие. Разрешена реализация в горной местности. Можно реконструировать старые ветхие здания;
    • комбинированное воздействие на почву. Наблюдается образование новых и уплотнение старых межчастичных связей. Характерно уплотнение под высоким давлением. В полости земли образуются вертикальные свайные опоры из грунтобетона на заданном расстоянии друг от друга. Хаотичное грунтобетонирование в горизонтальной плоскости;
    • усиление повышает прочностные характеристики сооружения;
    • предотвращение усадки почвы;
    • исправление крена многоэтажных сооружений;
    • разрешена работа на стройплощадке с любым типом грунта, независимо от залегания грунтовых водных прослоек.

    Процесс цементации почвы нуждается в дорогом строительном оборудовании. Характеризуется трудоемкостью работ.

    Цементация фундаментного основания усиливает, защищает конструкцию от разрушения. Нужно соблюдать технологию усиления, применять качественное сырье, привлекать мастеров.

    Усиление фундамента путем цементации

    Фундамент – опора здания. Его задача – выдержать вес наружной конструкции, предупреждая негативные последствия: деформацию стен, оседание, вспучивание и т.д.

    Чтобы фундамент выдерживал постоянные нагрузки и не деформировался, проводится усиление фундамента, в частности, усиление фундамента путем цементации.

    О методике цементирования фундамента читайте в этой статье.

    Методика цементирования фундамента

    Цементация – уплотнение фундамента введением цементных растворов. Проводится по методу бурения канавы в фундаменте и заливкой цементной смеси с помощью насоса. Залитые инъекции в проблематичную зону конструкции упрочняют связи между элементами бетона, и делают его монолитным.

    Способы усиления фундамента цементацией

    Для усиления фундамента путём цементации проводят следующие мероприятия:

    1. Бурят скважины в бетонном покрытии конструкции на глубину погружения, не достигающую основания на 30 см.
    2. Роют подобную скважину, но сквозь подошву фундамента, углубляя ее в почву на 0,5 м, заполняя пустоты под конструкцией. Суть заключается в усилении подошвы для передачи статистического и механического воздействия здания на песчаное основание (в случае, если дренажная подушка усела), а также увеличения объема непучинистого уплотнителя.

    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.

    Оценка грунтового покрытия

    Изучение близлежащей местности помогает установить причину дефектов. Неправильный расчет и установка дренажной системы, близкое расположение водоемов, засыпанных оврагов — всё это может повлечь за собой нарушение структуры фундамента.

    Вид и внешнее проявление деформаций Причины деформаций
    1. Усадка средней части здания Слабое основание в средней части здания;
    Усадка основания;
    Пустоты в середине конструкции.
    2. Осадка краев дома Слабое основание под крайней частью здания;Неровная усадка грунтов;
    карстовые пустоты;Выкапывание траншеи рядом с домом;
    Затопление подвала.
    3. Выпучивание и деформация стен Напряжение от растяжек, крепящихся к зданию;
    Динамическое действие техники, находящейся в здании;

    Неравномерные нагрузки на грунтовое основание, изменение структуры почвы или неправильные подсчеты при возведении конструкции — основные причины разрушения. Цементация фундамента как способ его усиления эффективна для устранения влияния негативных факторов на фундамент.