Стабилизирането на основи на сгради е сравнително сложен и прецизен процес. За правилното проектиране и изпълнение е необходимо да се извършват предварителни проучвания, обхващащи както конструкцията на засегната сграда, така и почвата под нея. Информацията от проучванията помага да се избере и оптимизира най-рационалното решение за всеки конкретен обект, като се вземат предвид специфичните особености на проекта и финансовите граници, поставени от възложителя.
В тази статия сме се постарали да изброим различните подходи, подредени възходящо по цена. Разбира се, тя може да варира значително спрямо конкретния случай и определени подходи да са изцяло неприложими или неефективни.
Премахване повърхностни причинители
Неправилно отведени и проникващи до основата води могат да предизвикат значителни слягания в основите на сградите. С овлажняването на почвата под фундаментите, нейните механични характеристики намаляват. За някои типове почви редуцирането на носимоспособността е в пъти, като този процес се нарича от геолозите „протичане на почвата“. След определена влажност, консистенцията на тези почви преминава в течна и неспособна да издържа товара от сградата. При определени условия, лошото отвеждане или липсата на такова може да доведе до активизиране на свлачищни процеси.
Отвеждането на водата се постига с изпълнението на водоплътни пътеки около сградите и изграждане на отводнителна система от сифони и тръби.
Дренажни дейности
Понижаването на водното съдържание в почвата увеличава триенето между почвените частици. Това води до по-устойчиви почвени слоеве, включително под фундаментите на сградите. Дренирането на валежни и подпочвени води може да спре или редуцира свлачищни процеси, както и слягания на основите. Поради относително високите цени за изпълнение на дренажните системи, желателно е те да се предхождат от геоложко проучване на място. Анализът от инженер геолог дава голяма яснота за същността на проблемите и оптималното им решение. Целта на предварителните проучвания е правилно залагане на типа решение и неговия обем. Изборът на правилна технология може до голяма степен да гарантира успешен краен резултат, без необходимост от допълнителни дейности в бъдеще.
Някои от възможните варианти за стабилизиране на основи се изпълняват само в определена последователност. Пример за това е невъзможността да се инжектира слаба почва в близост до дренаж. Друг пример е да се изпълни повърхностно водоотвеждане чрез изпълнението на пътеки и подземни тръби, след което да се наложи тяхното нарушаване, за да се направи изкоп за дренаж.
Също така, според дълбочината, работната площ на обекта, очакваното количество дренирани води и други фактори, може да се изпълнят различни видове дренажи. Такива са завесни дренажи, дренажи под формата на „П“ или около цялата сграда, запълнен изкоп с баластра или геокомпозит, с или без дренажни тръби, видим над терена или покрит с почва или настилка. По-рядко се изпълняват специфични дренажи като вертикалните, с принудително изпомпване, изпълнени с пълнеж от порьозен бетон и други.
Изпълнение на допълнителни фундаменти
Уширяването на съществуващи фундаменти и/или добавянето на нови трябва да се предписва след задълбочен анализ и информация за геоложките особености на терена (почвата под и около сградата). Добавянето на значително тегло от новите стоманобетонни елементи крие риск от забързване на процесите на слягане. Това е особено вярно, ако оригиналните основи са с относително голяма площ, но сградата е фундирана в слаба почва.
Ако резултатите от геоложкото проучване докажат приложимостта на този подход, следва да се оразмери конструктивен проект за укрепването на съществуващите основи.
Изпълнението на допълнителен стоманобетонен пояс около сградата може да бъде допълнено с повишаване на сеизмичната й устойчивост. За целта под местата с бъдещи колони или шайби може да се наложи допълнително уширяване на пояса. Новите уширения трябва да са вързани с обща рандбалка, която да гарантира целостта на фундамента и равномерните слягания в бъдеще.
Единични фундаменти под потъващи ъгли са компромисно решение. Често този подход не дава задоволителни резултати и се налагат допълнителни, скъпоструващи интервенции в бъдеще.
Инжектиране на почвата под и около съществуващите фундаменти
Тези инжекции се прилагат с две основни цели:
- с цел стабилизиране на почвата
- с цел намаляване филтрацията на вода
Подходът е изключително подходящ при пориозни почви, тесни пространства за работа и потъващи фундаменти във вътрешността на сградата. Също така може да се използва за локални проблеми като заздравяване на почвата около коренища на дървета и асми, места, в които се е изливало концентрирано количество вода – водостоци, дворни мивки, канали, спукани напорни тръби и други.
Технологията за циментово инжектиране на почви също има своите ограничения.
Добре уплътнени прахови глини трудно подлежат на циментация. При тях се използват микро цименти с по-малък размер на частиците, гелове на акрилатна или метакрилатна основа.
При по-високите сгради, зоната на влияние (дълбочината) на почвата под фундамента се увеличава. При геоложки проблеми на дълбочина над 2,5÷3,0 м портативното инжектиране чрез набиване, на практика става трудно или неприложимо. Необходима е специфична техника, позволяваща пробиване на отворите за инжектиране чрез въртене. Наличието на големи камъни в почвата също затруднява процеса на инсталиране на инжекционните тръби.
Маханично уплътняваване и водоотвеждане
Слабите почви около фундаменти на ниски и леки постройки оказват съществено влияние върху стабилността на основите им. При предпоставка за „избутване“ на почвата под фундаментите встрани и нагоре, възможно е изкопаване до ниво дъно фундамент, механично уплътняване на слоеве и заздравяване на почвата. Особено подходящо е съчетаването с водоотвеждане на повърхностните води. Това може да стане чрез инсталирането на подземни дренажни мембрани или други водоплътни слоеве.
Допълнително насипване – предотвратяване на замръзване на почвата под фундамента
Плиткото фундиране, под 50÷60 см, позволява на почвата под основите да замръзва в зимните месеци. Този процес е свързан с разрушаване на почвените връзки и колебания в обема на самата почва. При възможност, най-лесното и евтино решение е насипване на почва около фасадата, където основите са плитко вкопани. Насипаната почва играе ролята на топлоизолация. Ако надигането на терена е нежелателно, може да се прибегне към поставянето на допълнителна топлоизолация от XPS. Както по-неекологични и скъпо решение поради нуждата от производство и закопаване на допълнителна топлоизолация до основите.
Заздравяване на зидани фундаменти
Продължително навлажняване, замръзване и други съпътстващи фактори намаляват механичните характеристики най-вече на зидарийните разтвори. Видимо този процес се забелязва по лесното обрушване на разтвора между зидарийните тела – камъни или керамични тухли. Дефектът е относително лесно отстраним в местата с открит достъп до зида. Прилагането на циментови или варо-циментови шприцове възстановява и повишава носимоспособността на зидовете.
Микропилоти
Работата в по-тесни пространства като сутерени на съществуващи сгради налага специфични решения. Инсталирането или изграждането на микропилоти е най-подходящо при необходимост от достигане на по-здрави почвени слоеве, когато това не може да се постигне чрез класическо подкопаване на основата. Също така и при невъзможност за увеличаване площта на фундаментите, ако те се намират на калкан с друг имот, сграда или общинска инфраструктура. Ето и най-често прилаганите в българската практика:
- Изливни микропилоти
Технологията може да се обобщи най-просто с шест последователни етапа:
1. Изкопаване на изкоп за обединяваща пилотите стоманобетонна греда – ростверк.
2. Изкопаване на дупките за пилотите с необходимата гъстота и диаметър.
3. Механично почистване и уплътняване на изкопа и дупките за пилотите.
4. Армиране на микропилотите, ростверка и монтаж на анкери към съществуващия фундамент.
5. Бетониране.
6. Обратен насип.
Инжекционният микропилот представлява обособена колона в почвата под или до фундамента, в която се изпълнява циментова инжекция. Обсадната тръба е стоманена, като се поставя в предварително пробит отвор. Впоследствие тръбата остава в почвата. Чрез впръскване на циментов разтвор в няколко отделни интервала от дължината на пилота се осъществява хидравлично разширение на почвата около тръбата. Процесът се съпътства с уплътняване и укрепване на околната среда около микропилота, която се регулира чрез управление на основните параметри на инжекцията като „налягане“, „скорост на запълване – поток“ и „количество инжекционен материал“. Допълнително, при необходимост, се модифицира и вискозитета на инжекционната смес.
Като модификация за по-леки конструкции може да се счете набиването на плътни, арматурни железа във вече инжектирана зона. Този тип забивни микропилоти могат да се използват както за вертикално стабилизиране на основи на сгради, така и за намаляване или предотвратяване на хоризонтални хлъзгания в почвата.
- Винтови
Винтовите анкери предоставят възможност за бързо и гъвкаво строителство или укрепителни дейности с широко приложение. Използването на лека техника позволява приложението на този тип почвени анкери в земни слоеве с ниска носеща способност. Уникалната форма на микропилота, съчетана със специфично напречно сечение и голяма повърхност, създават сила на околно триене, гарантираща стабилност на основите. Спиралната форма на микропилота допринася за работа в две основни направления: натиск и опън.
Използваните сплави за производство на микропилотите са изключително устойчиви на корозия, осигурявайки дълготрайност, надвишаваща минималния експлоатационен живот на сградите.
След инсталирането на навивните микропилоти, те могат да бъдат тествани незабавно. Друго тяхно предимство е, че при монтажа не се изискват изкопни и бетонови работи, както и извозване на почва.
Винтовите микропилоти се инсталират посредством хидравличен или пневматичен чук, който действа с ротационна сила по оста на пилота, като буквално го завинтва в почвата. Често се прилагат за бързо изграждане на фундаменти на леки, преместваеми конструкции. Възможно е да бъдат прилагани и при укрепителни дейности, когато технологично не може да се достигне здрав земен слой.
Подпорни стени
За укрепването на насипи или изкопи в близост до сгради, може да се наложи изграждането на подпорни стени. Този тип съоръжения често са подценявани и грешно конструирани или изпълнени. В немалко случаи забавено изграждане на подпорната система води до разуплътняване на почвата около изкопа/насипа. Дори при правилно изпълнение на укрепителните мерки, ефектът от разуплътнената почва между стената и сградата, продължава да създава проблеми с течение на години. В този сценарий е подходящо допълнително уплътняване на почвата.
Поради сложността на инженерната задача, високите цени на този тип съоръжения, отговорната им роля и трудното допълнително преправяне при необходимост, преди изпълнението е задължително изготвянето на конструктивен проект и геоложко проучване.
По-специфичен случай, който се нуждае от изграждане на подпорна стена, е когато подовото ниво на първи етаж е над нивото на терена и под него няма сутерен. Обратният насип в контура на къщата, над нивото на терена, оказва хоризонтален натиск върху зиданите стени. Този ефект може да се увеличи при изпълнение на бетонна плоча или замазка в помещенията. Често такъв тип къщи са с изключително плитко заложени фундаменти – около 15 до 30см от ниво терен. Тази особеност пречи да се изпълняват укрепвания с изкоп в зоната на основите. Подходяща технология за този по-специфичен случай е изпълнението на инжекционни микропилоти и обединяваща ги стена. Относително ниските хоризонтални товари могат да се поемат с малък брой микропилоти, разположени през големи разстояния и слабо хоризонтално армиране. При това решение основно се разчита на огъващото съпротивление на микропилотите и тяхното надеждно анкериране в почвата.