Для безростверковых фундаментов, свай-колонн и высоких свайных ростверков наиболее доступным является усиление части ствола сваи, находящейся над грунтом. В этом случае сваи с поперечными или продольными трещинами, с выколами бетона, раковинами, коррозионным разрушением и др. следует усиливать железобетонной обоймой, толщина стенок которой должна быть не менее 100 мм, площадь вертикальной арматуры не менее 1% площади сечения обоймы. Обойма устраивается на всю высоту свободной части сваи и заглубляется в грунт не менее чем на 1 м.

Примером успешного применения вертикального дренажа может служить его устройство для предотвращения дальнейшего подъема уровня грунтовых вод в основании административного здания в г. Мытищи, московской области. Здание было построено на ленточных фундаментах, на лессовидных грунтах с просадочностью II типа. В проекте были предусмотрены водозащитные мероприятия. Однако начавшийся подъем уровня грунтовых вод на всей прилегающей к зданию территории вызвал проявление просадки лессовидных грунтов и недопустимые деформации фундаментов и надземных конструкций. Все временные мероприятия (дополнительная водозащита, частичное отключение водопровода и канализации, ремонт разрушающихся конструкций и т.д.) не давали желаемого эффекта - деформации прогрессировали.

Основными причинами деформации и разрушения фундаментов являются: длительные простои разработанных котлованов, изменение влажностного режима грунтов (в том числе насыщение их химическими растворами), динамические воздействия и др.

Наибольшее количество воды в грунты оснований попадает из подземных коммуникаций. Так, поступление воды в грунт из нового водопровода может составлять 15-18%, а с увеличением срока его эксплуатации этот процент увеличивается. Большую опасность для оснований фундаментов представляют поверхностные воды, отводу которых часто не уделяется должного внимания. Между тем замачивание оснований из поверхностных источников, как правило, приводит к неравномерным деформациям зданий. Особенно опасно замачивание оснований, сложенных структурно неустойчивыми грунтами - просадочными, набухающими, засоленными, пылеватыми и песчаными.

Причиной разрушения фундаментов могут явиться неучтенные при проектировании нагрузки. В этом отношении поучительным является разрушение железобетонного фундамента неподвижной анкерной опоры транспортной галереи, которое произошло в результате воздействия неучтенной горизонтальной нагрузки, вызванной температурным изменением длины транспортной галереи в зимнее время при жесткой заделке конца галереи на фундаменте.

Опыт эксплуатации фундаментов и подземных сооружений электролизных цехов показывает, что чаще всего причиной их разрушения является электрохимическая коррозия арматуры в бетоне под действием блуждающих токов утечки. В этих цехах постоянный электрический ток, потребляемый в технологическом процессе, достигает тысяч и десятков тысяч ампер. Утечка тока происходит из-за смачивания и загрязнения изоляционных устройств. Скорость разрушения конструкций определяется плотностью тока стекания и зависит от конструктивных особенностей фундаментов.

В одном из электролизных цехов предприятия цветной металлургии через 5-6 лет после его реконструкции оказались в аварийном состоянии фундаменты, стены подвалов и подземные конструкции. Защитный слой бетона полностью разрушился, оголив прокорродированную арматуру. Железобетонные подземные колонны почти полностью потеряли несущую способность, и их пришлось заменить кирпичными столбами.

Фундаменты промышленных, жилых и гражданских зданий, построенных еще в XX веке, зачастую, выложены из бутового камня, бутобетонной кладки и сравнительно редко из пережженного красного кирпича - железняка. Под влиянием грунтовых вод, агрессивных сред, температурных и других воздействий материал фундаментов с течением времени теряет свою прочность и становится легко разрушаемым. Длительное увлажнение бутового камня, в особенности из слабых известняковых пород, приводит к образованию глубоких каверн, снижению несущей способности и интенсивному разрушению кладки. В бутовой кладке чаще всего разрушается материал швов. Под влиянием коррозии разрушаются также бетонные и железобетонные фундаменты.

Для того чтобы осуществить восстановление прочности фундамента из бутовых камней и его ремонт, используют цементацию. Цементация производится путем нагнетания в пустоты фундамента через инъекционные трубки цементного раствора консистенции от 1:1 до 1:2 и более под давлением 0,2-1 МПа. Иногда боковую поверхность фундамента перед цементацией покрывают цементной штукатуркой. Цементацию производят после засыпки и уплотнения грунта в предварительно разработанных (по условиям технологии установки инъекционных трубок) траншеях с противоположных сторон фундамента.

Для успешной защиты от грунтовых вод могут служить дренажные засыпки за подпорными стенами. Такой способ был применен в Московской области при выполнении защиты от подтопления территории складской площади магазина и завода химических реактивов. Площадка представляла собой застроенную территорию с двумя складскими зданиями, конторой и гаражом. Территория складской площадки была не заасфальтирована и местами заболочена, на территории имелись мелкие овраги и крутой склон, с которого дренировала вода, что создавало постоянную угрозу затопления площадки. Водовмещающими слоями являлись супесчано и галечно-гравийные грунты, перекрытые сверху насыпными и суглинистыми грунтами и подстилаемые снизу мергелистыми глинами. Источником питания потока грунтовых вод, ориентированного в соответствии с уклоном площадки, являлся оросительный канал с выпускными канавами. Затопление площадки привело к снижению несущей способности основания, к появлению трещин в складских и административных зданиях и к нарушению устойчивости естественного склона, ограничивающего рассматриваемую территорию с южной стороны.

Наблюдения за осадкой и деформациями являются специальным видом геодезических работ, входящих в состав инженерно-геодезических изысканий. При организации этих наблюдений решаются следующие задачи: сбор материала, необходимого для разработки проекта реконструкции или усиления зданий и сооружений (в частном случае для усиления и реконструкции фундаментов и их оснований); оценка надежности реализованных проектов с целью совершенствования опыта проектирования по усилению и реконструкции. Наблюдения выполняются по специально согласованной с проектной или научно-исследовательской организацией программе, в которой отражены состав, объем и сроки проведения работ. После завершения работ составляется отчет по установленной форме.

Наблюдения за оседанием фундаментов, осуществляемых с целью сбора материалов для разработки проекта реконструкции или усиления имеют следующие особенности.

Основные причины разрушения фундаментов в процессе эксплуатации: коррозия материала фундамента под воздействием агрессивной среды; нарушение режима эксплуатации технологического оборудования; динамические воздействия технологического и подъемно-транспортного оборудования; перегрузка фундаментов и некачественное исполнение их.

Под разрушением материала фундамента следует понимать различные коррозионные явления, трещины, сколы, изломы, оголение арматуры. При рассмотрении причин разрушения фундаментов замечено, что разрушение материала чаще всего происходит в результате попадания на конструкцию фундамента агрессивных технологических растворов. Наибольшему влиянию агрессивных воздействий подвержены фундаменты производственных зданий химической, алюминиевой и нефтехимической промышленности. Интенсивность разрушения материала фундамента зависит от степени агрессивности технологических растворов, которая, в свою очередь, зависит от вида раствора, концентрации, температуры и частоты проливов. Проливы агрессивных жидкостей происходят при выполнении технологических процессов в результате нарушения плотности и герметизации технологических аппаратов, насосов, трубопроводов, лотков и зумпфов.

После принятия решения о необходимости усиления фундаментов или укрепления оснований приступают к проработке возможных вариантов. Вначале делают эскизные наброски вариантов с учетом инженерно-геологических условий площадки, величин нагрузок, действующих после реконструкции здания или сооружения на усиливаемые фундаменты, габаритов существующих фундаментов и опирающихся на них конструкций, условий производства работ на действующем предприятии, возможностей строительной организации, которая намечается к производству работ по усилению фундаментов или укреплению оснований.

Оценка метода усиления фундаментов и укрепления оснований с точки зрения инженерно-геологических условий нередко имеет основное значение. Поэтому при проектировании рассматриваются лишь те способы усиления, которые возможны в конкретных инженерно-геологических условиях. Например, укрепление оснований в водонасыщенных грунтах с помощью обжига неосуществимо; забивные сваи сложно погружать в маловлажных лессовидных грунтах (требуется использование лидирующего бурения), в связи с чем целесообразнее в таких условиях буронабивные сваи и т.п.