Укрепление грунтов

Когда требуется усиление грунтов?

Слабый или неоднородный грунт не всегда проявляет себя сразу после строительства. Его состояние может измениться из-за утечки воды, вымывания частиц, увеличения нагрузки, некачественного уплотнения обратной засыпки или проведения земляных работ рядом с объектом.

Проверить основание стоит, если появились:

• трещины в фундаменте, стенах или перегородках;
• локальная просадка бетонного пола;
• зазоры между плитой и грунтом;
• опускание отмостки возле здания;
• перекосы дверных и оконных проемов;
• повторное раскрытие отремонтированных трещин;
• провалы над подземными коммуникациями;
• вымывание песка или частиц грунта;
• неравномерные осадки после реконструкции;
• необходимость увеличить нагрузку на существующий фундамент.

По одному внешнему признаку нельзя точно установить причину повреждений. Например, трещина в стене может быть связана с грунтом, фундаментом, температурными перемещениями или недостаточной жесткостью самой конструкции.

Какие задачи решает укрепление грунтов основания?

Объем закрепленной зоны, материал и глубина работ определяются расчетом. Локальная инъекция под одним участком не означает автоматического усиления всего основания здания.

Основные методы укрепления грунтов

Способы различаются по механизму действия. Одни растворы пропитывают поры без значительного изменения структуры грунта, другие заполняют трещины и крупные пустоты, а струйная цементация формирует новый грунтоцементный массив.

СП 45.13330 предусматривает химическое закрепление, цементацию и струйную цементацию грунтов. Силикатизацией называется закрепление составами на основе силиката натрия, а параметры струйной цементации выбирают по грунтовым условиям и требуемым характеристикам создаваемых элементов.

Инъекционная цементация

При цементации раствор нагнетается через скважины или погружаемые инъекторы. Он распространяется по доступным каналам, заполняет пустоты и после твердения образует минеральные включения внутри грунтового массива.

Цементацию применяют для:

• заполнения полостей под фундаментами;
• укрепления песчаных и крупнообломочных грунтов;
• обработки трещиноватых оснований;
• стабилизации обратной засыпки;
• устройства противофильтрационных завес;
• подготовки основания к реконструкции;
• заполнения разуплотненных участков возле коммуникаций.

Проникающая способность зависит от размера частиц цемента и структуры грунта. Обычный раствор может не пройти в мелкие поры, поэтому для тонких каналов используют микроцемент или выбирают другую технологию.

Цементные инъекционные растворы применяются при закреплении грунтов в строительстве, реконструкции, ремонте объектов и инженерной защите территорий. Требования к таким составам и их приготовлению устанавливаются отдельным национальным стандартом.

Силикатизация грунтов

При силикатизации в грунт подается раствор на основе силиката натрия. В порах формируется твердеющий гель, который связывает частицы и снижает проницаемость обработанного участка.

Метод выбирают с учетом:

• гранулометрического состава;
• плотности и пористости;
• скорости фильтрации;
• химического состава подземных вод;
• глубины закрепляемого слоя;
• требуемой прочности;
• расположения соседних конструкций.

Инъекционные растворы для химического закрепления могут быть цементными или основанными на силикате натрия. Возможность их применения определяется характеристиками грунта и проектной задачей.

Струйная цементация

При струйной цементации буровой монитор погружается на проектную глубину, после чего грунт разрушается струей и одновременно перемешивается с цементным раствором. При подъеме инструмента формируется грунтоцементный элемент заданной конфигурации.

Технологию применяют, когда нужно:

• создать закрепленную зону под фундаментом;
• устроить грунтоцементные колонны;
• сформировать противофильтрационный экран;
• укрепить грунт возле котлована;
• увеличить устойчивость откоса;
• выполнить усиление на значительной глубине;
• работать с неоднородным грунтовым массивом.

Для проведения работ требуется доступ буровой техники. Кроме того, необходимо учитывать выход грунтоцементной пульпы, расположение подземных коммуникаций и возможное влияние на окружающую застройку.

Геополимерное инъектирование

Под геополимерным инъектированием обычно понимают подачу быстрореагирующего расширяющегося полимерного состава через трубки малого диаметра. Материал заполняет доступные полости, а при расширении оказывает давление на окружающий грунт и уплотняет его.

Метод может применяться для:

• заполнения пустот под бетонными полами;
• стабилизации локальных просадок;
• укрепления грунта под отдельной частью фундамента;
• восстановления контакта между плитой и основанием;
• обработки участков с ограниченным доступом;
• контролируемой корректировки положения отдельных плит.

Подача выполняется небольшими порциями с наблюдением за конструкцией. При необходимости используются геодезические или лазерные приборы, позволяющие отслеживать перемещения поверхности. Коммерческие геополимерные системы предусматривают бурение отверстий, установку трубок и последовательную подачу расширяющегося состава в ослабленную зону.

Когда геополимерный состав подходит не всем?

Такой вариант требует отдельной оценки, если:

• под фундаментом находится большая неоднородная толща;
• продолжается размывание грунта;
• вода свободно уносит вводимый материал;
• основание испытывает значительную расчетную нагрузку;
• требуется сформировать элементы с заранее заданной геометрией;
• фундамент имеет серьезные конструктивные повреждения;
• не установлена причина осадки;
• рядом проходят чувствительные инженерные сети.

В подобных ситуациях могут потребоваться цементация, струйная технология, сваи или сочетание нескольких способов.

Укрепление грунтов под фундаментом

Работы под существующим фундаментом обычно выполняются через вертикальные или наклонные скважины. Точки располагают так, чтобы охватить ослабленный участок под подошвой и не повредить конструкцию.

Усиление грунтов основания фундаментов рассматривают при:

• появлении пустот под подошвой;
• локальном разуплотнении песчаной подготовки;
• вымывании грунта аварийной утечкой;
• недостаточном уплотнении обратной засыпки;
• увеличении нагрузки при реконструкции;
• осадке отдельной части здания;
• строительстве рядом с существующим фундаментом;
• необходимости ограничить дальнейшее развитие деформаций.

Инъектирование грунта не восстанавливает разрушенный фундамент. Если бетон растрескался, кладка потеряла целостность или повреждена арматура, одновременно разрабатывается решение по ремонту самой конструкции.

Укрепление слабых грунтов под плитами

Под бетонными полами и фундаментными плитами могут образовываться полости из-за вымывания, усадки некачественной засыпки или нарушения технологии подготовки основания. Плита теряет равномерное опирание, прогибается и покрывается трещинами.

В зависимости от состояния участка применяются:

• заполнение полостей цементным раствором;
• подача геополимерного состава;
• инъектирование по расчетной сетке;
• локальное вскрытие и замена основания;
• струйная цементация более глубоких слоев;
• комбинированное укрепление и ремонт плиты.

При выборе учитывают не только размер просадки, но и состояние бетона. Треснувшая плита может нуждаться в инъекционном ремонте, армировании или замене отдельных карт.

Как выбирается способ усиления?

Решение нельзя выбирать только по удобству доступа или цене материала. Один способ может хорошо заполнить пустоту, но не обеспечить требуемые характеристики глубокого слабого слоя.

Как проходят работы по укреплению грунтов?

1. Изучаем признаки деформации. Фиксируем трещины, просадки, перекосы и участки потери контакта с основанием.
2. Проверяем конструкцию. Оцениваем фундамент, плиту, стены и расположенные рядом инженерные сети.
3. Анализируем грунтовые условия. Используем имеющиеся изыскания, выполняем зондирование, бурение или другие необходимые исследования.
4. Определяем границы слабой зоны. Устанавливаем глубину и площадь участка, который требует стабилизации.
5. Разрабатываем решение. Выбираем материал, расположение точек, глубину подачи и контрольные параметры.
6. Подготавливаем объект. Обеспечиваем доступ, размечаем скважины и организуем наблюдение за конструкциями.
7. Устанавливаем инъекторы. Трубки погружаются или монтируются в пробуренные отверстия.
8. Подаем закрепляющий состав. Нагнетание выполняется поэтапно с контролем давления и расхода.
9. Контролируем реакцию основания. Отслеживаем поглощение материала, деформации и возможный выход раствора.
10. Проверяем результат. Применяем предусмотренный проектом способ контроля и оформляем выполненные работы.

Если стабилизация проводится под эксплуатируемым зданием, последовательность инъекций подбирается так, чтобы не вызвать резкого перераспределения усилий.

Как контролируется укрепление?

Во время работ фиксируются:

• глубина каждой скважины;
• объем поданного материала;
• давление нагнетания;
• время и скорость подачи;
• отказ или резкое изменение поглощения;
• выход состава на поверхность;
• перемещение фундамента или плиты;
• раскрытие существующих трещин;
• состояние соседних конструкций;
• отклонение фактических показателей от рабочей схемы.

После завершения могут применяться контрольное бурение, зондирование, испытания образцов, геодезические наблюдения или проверка деформаций под нагрузкой. Набор методов зависит от ответственности объекта и выбранной технологии.

Комплексное укрепление грунтов

Причина деформаций нередко затрагивает сразу несколько элементов. Например, аварийная утечка вымывает грунт, после чего проседает фундамент и раскрываются трещины в стенах.

Комплексное решение может включать:

• ремонт поврежденных коммуникаций;
• стабилизацию грунтового основания;
• заполнение пустот под фундаментом;
• инъектирование трещин в бетоне;
• укрепление кирпичной кладки;
• усиление фундамента;
• восстановление гидроизоляции;
• геотехнический мониторинг.

Каждый этап выполняет свою функцию. Заделка трещин без укрепления основания не остановит осадку, а инъекция грунта не восстановит уже разрушенную конструкцию.

Когда требуется другой метод?

Инъекционное укрепление подходит не для любой геотехнической задачи. Другой способ рассматривают, если:

• слабый слой имеет большую мощность;
• нагрузки нужно передать на глубокий прочный горизонт;
• грунт не принимает выбранный раствор;
• требуется значительно увеличить площадь опирания;
• деформации вызваны оползневыми процессами;
• объект находится на просадочной или пучинистой территории со сложным водным режимом;
• рядом ведется глубокая разработка грунта;
• фундамент находится в аварийном состоянии.

Альтернативой могут быть сваи, расширение подошвы, замена основания, глубинное уплотнение, струйная цементация или сочетание нескольких технологий.

Что входит в услугу?

Состав работ формируется под объект и может включать:

• первичный осмотр;
• изучение проектной документации;
• анализ инженерно-геологических данных;
• обследование фундаментов и плит;
• определение границ ослабленной зоны;
• разработку проекта или рабочей схемы;
• подбор инъекционного состава;
• бурение скважин;
• установку трубок или инъекторов;
• нагнетание материала;
• геодезический и технологический контроль;
• заделку отверстий;
• подготовку исполнительной документации.

Инженерные изыскания, лабораторные испытания и длительный мониторинг рассчитываются отдельно, когда они требуются для обоснования решения.

От чего зависит цена стабилизации грунта?

Стоимость укрепления грунтов определяется не только площадью участка. Основное влияние оказывают глубина слабого слоя, количество скважин и фактическое поглощение материала.

Цена стабилизации грунта может рассчитываться по количеству точек, погонным метрам бурения, объему поданного состава или всему комплексу работ. Окончательная стоимость определяется после обследования и выбора технологии.

Что предоставить для предварительного расчета?

Для первичной оценки потребуются:

• фотографии трещин и просевших участков;
• план здания или ремонтируемой зоны;
• конструкция и глубина фундамента;
• толщина бетонной плиты;
• сведения о времени появления деформаций;
• информация об утечках и подтоплениях;
• результаты инженерно-геологических изысканий;
• расположение подземных коммуникаций;
• данные о предполагаемом увеличении нагрузки;
• адрес объекта в Москве или Московской области.

Если информации недостаточно, сначала определяется состав обследования. После этого можно выбрать технологию и подготовить расчет.

Укрепление грунтов в Москве

Мастер Строй выполняет укрепление грунтов под фундаментами, плитами и другими строительными конструкциями. Работаем с локальными пустотами, неоднородными основаниями, зонами вымывания и участками неравномерной осадки.

Для оценки задачи направьте фотографии, планы и имеющиеся данные о грунтах. Мы определим, требуется ли инъектирование, струйная цементация, геополимерная стабилизация или комплексное усиление основания.