Vundamenditüübi valikul tuleks kaaluda mitmeid variante

Toimetaja: Sirje Ratso

Hoone vundeerimisviiside väljatoomisel saab alustada lihtsatest üksikvundamentidest, liikuda edasi vaivundamentideni ning jõuda välja koguni pehmete pinnaseosade väljavahetamiseni.

Vundament on vastutusrikas ehitise osa. Ebaõnnestunud vundamendi lahendus põhjustab terve hoone kahjustusi. Samal ajal moodustab vundamendi maksumus tuntava osa ehitise maksumusest. Olenevalt ehitise iseloomust ja ala geoloogilistest tingimustest võib see olla kuni 20%. Seepärast määrab otstarbeka vundamenditüübi valik suuresti ehitise töökindluse ja mõjutab oluliselt kogu ehitise maksumust.

Põhinõuded vundamendile, mida tuleb arvestada vundamenditüübi valikul, on järgmised:

• peab olema tagatud pinnase kandevõime;

• ehitise vajumid ja deformatsioonid peavad jääma lubatud piiridesse;

• vundamendi enda tugevus ja vastupidavus välismõjudele peab olema piisav;

• vundament peab olema võimalikult ökonoomne.

Mõningatel juhtudel, suhteliselt tugevate pinnaste ja väikeste koormuste korral, vundamenditüübi valik erilisi probleeme ei tekita. Kuid üldjuhul võib see olla üpris keerukas, nõudes erinevate variantide võrdlemist.

Vundamenditüübi valikut mõjutavad tegurid:

• pinnasetingimused: geoloogiline ehitus, pinnaste omadused, hüdrogeoloogilised tingimused;

• ehitise iseloom: arhitektuurne ja konstruktiivne lahendus, koormused ja nende jaotus;

• olemasolevad naaberehitised;

• varasem ehituskogemus;

• tehnilised võimalused.

Ökonoomseim lahendus on madalvundament

Enamasti on ökonoomseimaks lahenduseks looduslikule pinnasele toetuv madal- ehk jaotusvundament. Viimane on suhteliselt uus mõiste, mis enamasti kattub terminiga madalvundament ja on kasutusele tulnud seoses Eurokoodeksiga 7.1 (spread foundation). Mõiste tähendab vundamenti, mis jaotab ehitisest tuleva koormuse nõrgemale materjalile – pinnasele. Madalvundament haarab aga ehitussüvendisse rajatud vundamente.

Jaotusvundament võib olla üksik- või lintvundament, ristlintvundament või plaatvundament.

Ristlintvundament võib olla otstarbekas lahendus juhtudel, kui:

• vahetult vundamendi talla all on suhteliselt tugev pinnas, aga sügavamal asuvad palju kokkusurutavad pinnasekihid põhjustavad suurt ja/või ebaühtlast vajumist;

• vahetult talla all on mõõdukalt ebaühtlased pinnased.

Mõlemal juhul aitab ristlintvundament ühtlustada vajumeid.

Suurte koormuste korral, kui lindi mõõtmed kujunevad kandevõime tagamiseks ülemäära suureks (lintide vahed väga väikseks), peaks kasutama plaatvundamenti. Plaatvundament on vajalik ka sügava, allapoole põhjavee taset rajatud keldriga ehitise puhul. Plaatvundament võib olla otstarbekas vähekorruselise ehitise vundamendiks, kus ta asendab pinnasele rajatava põranda aluskihti.

Vaivundament kehvemate kandevõimaluste korral

Juhul kui jaotusvundamendiga ei ole võimalik tagada vajumite jäämist lubatavatesse piiridesse või kujunevad mõõtmed pinnase kandevõime tagamiseks ebanormaalselt suureks, on tavaliselt alternatiiviks vaivundament. Käesoleval ajal on võimalik kasutada mitmeid erinevaid vaialiike:

• valmisvaiad, mis valmistatakse tehases ja süvistatakse rammimise või vibreerimise abil pinnasesse;

• kohtvaiad, mis valmistatakse pinnases. Kohtvaiad jaotuvad omakorda valmistamisviisi poolest pinnast väljatõrjuvateks ja pinnast asendavateks vaiadeks;

• mikrovaiad – väikese läbimõõduga kohtvaiade eriliik.

Tavaliselt on kõige ökonoomsemad valmisvaiad. Nende kandevõime betooni mahuühiku kohta on suurem kui kohtvaiadel. Puuduseks on süvistamisel tekkiv dünaamika, mis võib kahjustada läheduses asuvaid ehitisi. Suhteliselt väikeste mõõtmete tõttu (maksimaalselt 45 × 45 cm) on valmisvaiade kandevõime piiratud ja suurte koormuste puhul kujuneb vaiade arv ja seega rostvärgi mõõtmed suureks.

Kohtvaiu saab valmistada valmisvaiadega võrreldes tunduvalt suurema läbimõõduga ja seetõttu võib nende kandevõime olla oluliselt suurem. Enamike kohtvaiade valmistamine ei tekita olulisi dünaamilisi mõjutusi ja neid võib rajada vahetult olemasolevate ehitiste kõrvale.

Eestis kasutatavad kohtvaiad

Pinnast väljatõrjuvad kohtvaiad (Eestis AS-i Savi Fundexi vai või AS-i Skanska DSP vai), mis betoonitakse pinnasesse keeratud inventaarses manteltorus, on kandevõime poolest sarnased rammitud valmisvaiadega. Fundexi vaia läbimõõt on kuni 550 mm (kruviotsaku läbimõõt 670 mm). Nende vaiade valmistamine tekitab raskusi või ei ole võimalik, kui vaiaga on vaja läbida tugevaid või suuri kive sisaldavaid pinnasekihte.

Suure vaiade arvu korral, mis läbivad nõrku veeküllastatud savipinnaseid, võib tekkida varem valmistatud vaiade tõusmise oht. Väljatõrjutud pinnase suure mahu tõttu võib pinnase struktuuri rikkumine põhjustada lähedal olevate vundamentide täiendava vajumise.

Pinnast asendavatest vaiadest on efektiivsemad pideva spiraalpuuriga valmistatavad nn CFA vaiad (continuous flight auger piles). Vaiu on valmistatud läbimõõduga kuni 1 m ja pikkusega 30 m.

Tavalised puurvaiad, mis betoonitakse eelnevalt valmistatud puurauku, võivad olla teistest seni vaadeldud vaiadest palju suurema läbimõõdu ja pikkusega. Nendega on põhimõtteliselt võimalik läbida igasuguseid pinnaseid või isegi vanu vundamente. Ka ei teki nende puhul naabervaiade tõusmise ja naaberhoonete kahjustamise ohtu. Kuid valmistamiseks vajaliku suurema ajakulu tõttu on need vaiad teistest suurema maksumusega.

Pinnast on võimalik ka parandada

Vaivundament ei ole siiski ainuke lahendus juhul, kui looduslikule pinnasele toetuva jaotusvundamendi kasutamine ei rahulda nõudeid vundamendile. Pinnase omadusi võib parendada nii, et sellele rajatud jaotusvundamendi kasutamine muutub vastuvõetavaks. Pinnase omaduste parendamiseks on kasutatavad:

• mittesobiva pinnase asendamine;

• pindmine tihendamine rullimise, vibreerimise või tampimisega;

• pinnase süvatihendamine vibreerimise, pinnasvaiade või raskete tampidega;

• pinnase tihendamine eelkoormamisega koos vertikaaldreenide kasutamisega;

• pinnase süvastabiliseerimine kustutamata pulberlubja või lubja ja tsemendi seguga.

Neid abinõusid on Eestis kasutatud harva või üldse mitte. Pinnase asendamine võib sobida juhul, kui väga nõrgad (näiteks turvas) suhteliselt õhukesed pinnasekihid asuvad maapinna lähedal.

Pindmine tihendamine on otstarbekas suhteliselt õhukese (kuni 2 m allapoole vundamendi talda) koheva liiva, mineraalse ebaühtlase täitepinnase või veega küllastamata savipinnase parendamiseks.

Süvatihendamine on kasutatav paksu koheva liivakihi tihendamiseks. Paremini on tihendatav täielikult veega küllastatud pinnas. Niiske liiva puhul tuleb tihendamise ajal lisada vett. Tihendamiseks võib kasutada trossile riputatavat sügavvibraatorit või vibraatoriga ühendatud spetsiaalset varrast. Süvatihendamiseks on kasutatud ka pinnas- või kivivaiu.

Veega küllastatud savipinnase tihenemine nõuab aega ja vibreerimine ning tampimine ei anna tulemust. Vajalik on pikaajaline koormamine. Tihenemiseks vajaliku aja vähendamiseks kasutatakse vertikaaldreene, mis lühendavad vee väljavoolutee pikkust. Vertikaaldreeniks võib kasutada liivast vaiu või spetsiaalseid plastist lintdreene.

Nõrga savipinnase parendamine on võimalik süvastabiliseerimise teel. Selleks spetsiaalse seadme abil segatakse savi kustutamata pulberlubjaga. Tulemuseks saadakse olenevalt savi koostisest algsest savist kaks kuni sada korda tugevam sammas pinnases, nn lubisammas.

Nii tihendamist vertikaaldreenidega kui ka tugevdamist lubisammastega võib olla otstarbekas kasutada väikese koormusega ühe-kahekorruseliste suure pindalaga ehitiste puhul (laod, hoidlad jne).

Hoone jäikuse ja tugevuse suurendamine

Alternatiiviks vaivundamendi kasutamisele võib olla ka ehitise jäikuse ja tugevuse suurendamine, millega vähendatakse vajumite ebaühtlust. Paljude teiste hulgast võib näitena tugevuse ja jäikuse suurendamise mõjust tuua Pärnus Esplanaadi tn 3 asuva neljakorruselise hoone (nn Chaplini keskus), milles vaatamata vajumile üle 60 cm ei esine mingeid kahjustusi.

Kriitiliselt tuleks suhtuda soovituslikesse piirvajumite ja vajumite erimite väärtustesse. Enam kui 70 hoone, mille vajumeid on pika perioodi vältel mõõdetud, tehnilise seisukorra hinnang näitas, et paljudel juhtudel ületas tegelik vajumite erim mitmekordselt soovituslikke suurusi, aga kahjustusi ei esinenud või olid need väga tühised (vaata V. Jaaniso, J. Pello, M. Sinijärv, Analyses of measured settlements. Baltic Geotechnics X. Riga. 2005). Õigustatud võib olla risk vähendada oluliselt lihtsama vundamendiga ehituskulusid ja arvestada teatud kulutustega remondiks. Muidugi peaks otsus ületada üldtuntud vajumite kriteeriume tuginema põhjalikule riskianalüüsile ja kaasama peaks tellija.

Mõnikord võib tunduvalt vähendada vundamentide maksumust ehitise asukoha muutmine. Kui planeerimisel ei ole arvestatud geoloogilisi tingimusi või ei ole eelnevate uuringutega neid selgitatud, võib osutuda, et hooned on paigutatud kulukaid vaivundamente nõudvaisse nõrkade pinnastega kohtadesse, aga vähekoormatud teed, väljakud või haljasalad tugevatele pinnastele.

Valdo Jaaniso

TTÜ ehitusteaduskond, ehitiste projekteerimise instituudi direktor

Ilmunud Ehitajas, mai 2009

Fookuses