5.2 Обследование технического состояния оснований и фундаментов

5.2.1 Обследования технического состояния оснований и фундаментов проводят в соответствии с техническим заданием. Состав, объемы, методы и последовательность выполнения работ обосновывают в рабочей программе, входящей в общую программу обследования, с учетом степени изученности и сложности природных условий.

Обследование фундаментов зданий и сооружений, построенных с сохранением вечномерзлого состояния грунтов основания, предпочтительно проводить в зимний период, построенных на оттаивающих и талых грунтах - в летний период года.

5.2.2 В состав работ по обследованию грунтов оснований и фундаментов зданий и сооружений включают:

- изучение имеющихся материалов по инженерно-геологическим исследованиям, проводившимся на данном или на соседних участках;

- изучение планировки и благоустройства участка;

- изучение материалов, относящихся к заложению фундаментов исследуемых зданий и сооружений;

- проходку шурфов, преимущественно вблизи фундаментов;

- бурение скважин с отбором образцов грунта, проб подземных вод и определением их уровня;

- зондирование грунтов;

- испытания грунтов статическими нагрузками;

- исследования грунтов геофизическими методами;

- лабораторные исследования грунтов оснований и подземных вод;

- обследование состояния искусственных свайных оснований и фундаментов.

5.2.3 При обследовании оснований и фундаментов необходимо:

- уточнить инженерно-геологическое строение участка застройки;

- отобрать пробы грунтовых вод для оценки их состава и агрессивности (при необходимости);

- определить тип фундаментов, их форму в плане, размер, глубину заложения, выявить выполненные ранее усиления фундаментов и закрепления оснований;

- установить повреждения фундаментов и определить прочность материалов их конструкций;

- отобрать пробы для лабораторных испытаний материалов фундаментов;

- установить наличие и состояние гидроизоляции.

5.2.4 Расположение и общее число выработок, точек зондирования, необходимость применения геофизических методов, объем и состав физико-механических характеристик грунтов определяются согласно и зависят от размеров здания или сооружения и сложности инженерно-геологического строения площадки. Для детализации исследования грунтовых условий в местах деформирования зданий и сооружений учитывают также выявленные ранее деформации их конструкций.

5.2.5 В результате обследования грунтов устанавливают соответствие новых данных архивным (при наличии). Выявленные различия в инженерно-геологической и гидрогеологической обстановке и свойствах грунтов используют для выявления причин деформаций и повреждений зданий, разработки прогнозов и учитывают при выборе способов усиления фундаментов или упрочнения основания (если необходимо).

5.2.6 Контрольные шурфы роют в зависимости от местных условий с наружной или внутренней стороны фундаментов. При этом шурфы располагают, исходя из следующих требований:

- в каждой секции фундамента - по одному шурфу у каждого вида конструкции в наиболее нагруженном и ненагруженном участках;

- при наличии зеркальных или повторяющихся (по плану и контурам) секций - в одной секции отрываются все шурфы, а в остальных - один-два шурфа в наиболее нагруженных местах;

- в местах, где предполагают установить дополнительные промежуточные опоры, в каждой секции отрывают по одному шурфу;

- дополнительно отрывают для каждого строения два-три шурфа в наиболее нагруженных местах с противоположной стороны стены, там, где имеется выработка.

При наличии деформаций стен и фундаментов шурфы в этих местах роют обязательно, при этом в процессе работы назначают дополнительные шурфы для определения границ слабых грунтов оснований или границ фундаментов, находящихся в неудовлетворительном состоянии.

5.2.7 Глубина шурфов, расположенных около фундаментов, должна превышать глубину заложения подошвы на 0,5-1 м.

Длина обнажаемого участка фундамента должна быть достаточной для определения типа и оценки состояния его конструкций.

5.2.8 Оборудование, способы проходки и крепления выработок (скважин) инженерно-геологического назначения следует выбирать в зависимости от геологических условий и условий подъезда транспорта, наличия коммуникаций, стесненности площадки, свойств грунтов, поперечных размеров шурфов и глубины выработки.

5.2.9 Для исследования грунтов ниже подошвы фундаментов рекомендуется бурить скважину со дна шурфа.

Число разведочных выработок (скважин) должно устанавливаться заданием и программой инженерно-геологических работ.

Глубина заложения выработок должна назначаться, исходя из глубины активной зоны основания, конструктивных особенностей здания и сложности геологических условий.

5.2.10 Физико-механические характеристики грунтов следует определять по образцам, отбираемым в процессе обследования. Число и размеры образцов грунта должны быть достаточными для проведения комплекса лабораторных испытаний по ГОСТ 30416.

5.2.11 Интервалы определения характеристик по глубине, число частных определений деформационных и прочностных характеристик грунтов должны быть достаточны для вычисления их нормативных и расчетных значений по . Отбор образцов грунта, их упаковка, хранение и транспортирование в соответствии с ГОСТ 12071.

5.2.12 Результаты инженерно-геологических изысканий в соответствии с и должны содержать данные, необходимые для:

- определения свойств грунтов оснований для возможности надстройки дополнительных этажей, устройства подвалов и т.п.;

- выявления причин дефектов и повреждений (см. приложение Е) и определения мероприятий по усилению оснований, фундаментов, надфундаментных конструкций;

- выбора типа гидроизоляции подземных конструкций, подвальных помещений;

- установления вида и объема водопонижающих мероприятий на площадке.

5.2.13 Материалы инженерно-геологического обследования должны представляться в виде геолого-литологического разреза основания. Классификацию грунтов проводят в соответствии с ГОСТ 25100. Слои грунтов должны иметь высотные привязки. В процессе проведения обследования ведется рабочий журнал, который должен содержать все условия проходки, атмосферные условия, схемы конструкций фундаментов, размеры и расположения шурфов и т.д.

5.2.14 Ширину подошвы фундамента и глубину его заложения следует определять натурными обмерами. В наиболее нагруженных участках ширину подошвы определяют в двусторонних шурфах, в менее нагруженных - допускается принимать симметричное развитие фундамента по размерам, определенным в одностороннем шурфе. Глубину заложения фундаментов определяют с применением соответствующих средств измерений.

5.2.15 Оценку прочности материалов фундаментов проводят неразрушающими методами или лабораторными испытаниями. Пробы материалов фундаментов для лабораторных испытаний отбирают в случаях, если их прочность является решающей при определении возможности дополнительной нагрузки или при обнаружении разрушения материала фундамента.

5.2.16 При осмотре фундаментов фиксируют:

- трещины в конструкциях (поперечные, продольные, наклонные и др.);

- оголения арматуры;

- вывалы бетона и каменной кладки, каверны, раковины, повреждения защитного слоя, выявленные участки бетона с изменением его цвета;

- повреждения арматуры, закладных деталей, сварных швов (в том числе в результате коррозии);

- схемы опирания конструкций, несоответствие площадок опирания сборных конструкций проектным требованиям и отклонения фактических геометрических размеров от проектных;

- наиболее поврежденные и аварийные участки конструкций фундаментов;

- результаты определения влажности материала фундамента и наличие гидроизоляции.

5.2.17 По результатам визуального обследования по степени повреждения и характерным признакам дефектов дается предварительная оценка технического состояния фундаментов. Если результаты визуального обследования окажутся недостаточными для оценки технического состояния фундаментов, проводят детальное (инструментальное) обследование. В этом случае (при необходимости) разрабатывается программа работ по детальному обследованию.

Основными критериями положительной оценки технического состояния фундаментов при визуальном обследовании являются:

- отсутствие неравномерной осадки, соблюдение ее предельных значений;

- сохранность тела фундаментов;

- надежность антикоррозионной защиты, гидроизоляции и соответствие их условиям эксплуатации.

5.2.18 Детальное (инструментальное) обследование оснований и фундаментов в зависимости от поставленных задач, наличия и полноты проектно-технической документации, характера и степени дефектов и повреждений может быть сплошным (полным) или выборочным.

Сплошное обследование проводят, если:

- отсутствует проектная документация;

- обнаружены дефекты конструкций, снижающие их несущую способность;

- проводится реконструкция здания с увеличением нагрузок (в том числе этажности);

- возобновляется строительство, прерванное на срок более трех лет без мероприятий по консервации;

- в однотипных конструкциях обнаружены неодинаковые свойства материалов и (или) изменения условий эксплуатации под воздействием агрессивных сред или обстоятельств в виде техногенных процессов и пр.

Выборочное обследование проводят:

- при необходимости обследования отдельных конструкций;

- в потенциально опасных местах, там, где из-за недоступности конструкций невозможно проведение сплошного обследования.

5.2.19 При инструментальном обследовании состояния фундаментов определяют:

- прочность и водопроницаемость бетона;

- количество арматуры, ее площадь и профиль;

- толщину защитного слоя бетона;

- степень и глубину коррозии бетона (карбонизация, сульфатизация, проникание хлоридов и т.д.);

- прочность материалов каменной кладки:

- наклоны, перекосы и сдвиги элементов конструкций;

- степень коррозии стальных элементов и сварных швов;

- деформации основания;

- осадки, крены, прогибы и кривизну фундаментов;

- необходимые характеристики грунтов, уровень подземных вод и их химический состав (если эти сведения отсутствуют в инженерно-геологических данных).

5.2.20 При обследовании зданий и сооружений вблизи источников динамических нагрузок, вызывающих колебания прилегающих к ним участков основания, проводят вибрационные обследования.

Вибрационные обследования проводят с целью получения фактических данных об уровнях колебаний грунта и конструкций фундаментов зданий и сооружений при наличии динамических воздействий от:

- оборудования, установленного или планируемого к установке вблизи здания или сооружения;

- проходящего наземного или подземного транспорта вблизи от здания или сооружения;

- строительных работ, проводимых вблизи от здания или сооружения;

- других источников вибраций, расположенных вблизи здания.

5.2.21 По результатам вибрационного обследования фундаментов делают вывод о допустимости имеющихся вибраций для безопасной эксплуатации сооружения.

5.2.22 После окончания шурфования и бурения выработки должны быть тщательно засыпаны с послойным трамбованием и восстановлением покрытия. Во время рытья шурфов и обследования необходимо принимать меры, предотвращающие попадание в шурфы поверхностных вод.

Обследование фундаментов

Фундамент здания или сооружения закладывает основу успеха всего строительства. В сметной документации возведение фундамента составляет около 20% от общей суммы. В случае необходимости усиления конструкции и увеличения несущей способности, стоимость работ поднимается до 50%. Такие величины обусловлены важностью проводимых работ и спецификой их проведения: высокая сложность, частое применение ручного труда, сжатое пространства для работы.

После возведения фундамента или при принятии решения на реконструкцию здания, обязательным этапом является проведение обследования фундамента. Особенно важно выполнить комплекс обследовательских работ на должном уровне перед увеличением нагрузки на основание (строительство дополнительных этажей, рост нагрузки на перекрытия).

Дефекты в конструкции оснований и фундаментов могут выявляться на двух этапах:

1. На стадии строительства.
2. На стадии эксплуатации здания или сооружения.

В обоих случаях их появление можно предотвратить, проводя необходимые работы по оперативному выявлению деформаций. Чем раньше обнаружена проблема, тем проще её устранить.

Главная трудность, которая возникает при экспертизе подземных частей здания – отсутствие возможности визуального контроля за состоянием элемента. Фундамент скрыт от глаз и не представляется возможным выявить дефекты. Поэтому для обследования фундаментов зданий используют уникальные технологии. Слежение за состоянием и оценка качества конструкции обязательны при строительстве и дальнейшей эксплуатации.

Виды деформаций фундаментов

На практике, обследованию основания уделяется неоправданно мало внимания. Строители ограничиваются соблюдением технологий на стадии возведения, а отслеживания дальнейшего поведения конструкции игнорируется. При этом, именно деформации фундаментов приводят к наиболее значимым разрушениям, вплоть до полного обрушения. Самые сложные и трудно ликвидируемые деформации связаны с фундаментами и грунтами основания.

Порядок и методика обследования оснований и фундаментов

Выработана определённая методика проведения обследования фундаментов зданий с целью определения его состояния и своевременного выявления дефектов и погрешностей. Специалисты, занимающиеся подобными экспертизами, начинают свои работы с закладки особых шурфов.

Места расположения и глубина этих шурфов зависят от проекта строения, особенностей грунтов, категории сложности и безопасности будущего здания. Главная задача – определить прочность бетона под землёй. Дополнительно извлекаются образцы грунтов, на которых закладывается основание. Они подвергаются лабораторным исследованиям, и составляется подробный отчёт с описанием характеристик грунтов. Для получения необходимого грунта шурфы отрывают ниже подошвы фундамента.

Закладка шурфов

В зависимости от объекта, фундамент может быть различного типа:

При проведении первичного обследования могут быть выявлены значительные деформации и повреждения фундамента. В таком случае выполняется инструментальное обследование.

В таком случае специалисты проводят испытания кернов из конструкций – это позволяет составить полную картину параметров прочности элемента. Помимо этого, специальными методами и приборами производится неразрушающее обследование фундамента, в ходе которого выявляются трещины различной степени раскрытия. Специалисты должны обязательно установить причины их появления.

Главным параметром, который определяется и анализируется при обследовании фундаментов, как существующих зданий, так и вновь возводимых, служит прочность бетона. Её определение – обязательная задача работника.

Существует несколько методик для установления точной прочности бетона в фундаменте:

• Неразрушающий контроль (при этом структура бетона не подвергается механическому воздействию и повреждениям)
• Ультразвуковое обследование с помощью специального тестера
• Упругий отскок
• Способ ударного импульса
• Метод отрыва со скалыванием
• Изучение на особом прессе отобранных образцов конструкции
• Важный метод – лабораторный анализ отобранных образцов грунтов

Выбор подходящего метода обследования фундамента определяется особенностями конкретного объекта и техническими возможностями исполнителей.

Ультразвуковое обследование фундамента

По результатам проведённого комплекса мероприятий, составляется детальный технический отчёт. В нём должна содержаться следующая информация:

1. Ведомость дефектного состояния фундамента
2. Полные данные о повреждениях, осадке и дефектах фундамента
3. Подробные результаты анализа кернов и сколок в лаборатории
4. Параметры, полученные в ходе инструментального обследования
5. Детальная оценка прочности основания
6. Окончательные выводы по экспертизе и список рекомендаций для строителей

Проведение обследования фундамента требует от специалистов особого внимания ко всем деталям. В ходе выполнения работ выделяются несколько этапов:

1. Подготовительный этап (сбор основных данных, изучение документации, выбор методов обследования)
2. Этап полевых работ (непосредственное обследование объекта в натуре, сбор актуальной информации)
3. Этап лабораторных анализов и исследований
4. Камеральный этап (обобщение собранных материалов, анализ и составление технического отчёта)

Теперь более подробно о каждом из названных этапов.

Подготовительный этап обследования фундамента

На этой обязательной стадии перед специалистами стоит задача собрать максимуму имеющихся данных по объекту строительства, в том числе проектная документация, описание технологии производства, паспорта на материалы и прочее.

Весь этап включает в себя:

• Анализ и составление проектной документации
• Составление материалов инженерно-геологического, гидрогеологического исследований, которые полностью описывают рассматриваемый объект и местность
• Разработка и ведение журналов наблюдений за кренами, осадками, прогибами и прочими деформациями, происходящими с фундаментом
• Разработка и проведение комплекса инженерных действий на строительной площадке

Уже на подготовительном этапе специалисты проводят постоянный контроль и наблюдения за зданием или сооружением с целью оперативного выявления дефектов.

Сбор проектной документации

Полноценное проведение подготовительного этапа даёт возможность установить необходимость вскрытия фундамента. Если в грунтах происходит вымывание отдельных фракций, то работы по вскрытию фундаментов могут привести к полному разрушению. Если в ходе обследования выявляется некоторая осадка выше допустимого, то выполняют статистическое зондирование грунтов.

Полевые работы

Важнейший этап для сбора актуальной информации об объекте и быстрого принятия решения в конкретной ситуации. Он включает в себя следующие работы:

• После анализа осадки на территории работ, при допуске, закладывают специальные обследовательские шурфы. После отрытия работник проводит полный анализ состояния подземной части конструкции. Здесь необходимо изучить состояние гидроизоляции фундаментов, техническое состояние конструкции, прочность материалов. Проводится тщательный осмотр на предмет выявления трещин и повреждений. По результатам работы в шурфах составляется подробный технический отчёт.
• С помощью специальных инструментов осуществляется отбор образцов для последующего обследования в лабораторных условиях. Места отбора определяются дополнительно в соответствии с рекомендациями и правилами обследовании фундаментов.
• Специалисты на полевом этапе проводят инструментальное выявление деформаций наземной части конструкции. При установлении их наличия следует выявить причину появления и сделать рекомендации по её устранению.

Комплекс лабораторных работ

Перечень лабораторных работ включает в себя действия по изучению отобранных образцов с использованием соответствующего оборудования с целью выявления фактических параметров образца. На этом этапе перед работниками стоит задача точно определить физические и механические характеристики конструкции, а также свойства объекта исследования с позиции прочности и деформационных изменений. Все этапы работы и возможные результаты подробно описаны в соответствующих ГОСТах и инструкциях.

Лабораторный анализ грунта

Особое внимание уделяется анализу отобранных кернов грунтов, лежащих в основании фундамента. Характеристики грунтов определяют вероятность и величину осадки под воздействием строения. Для оптимального результата, обладающего достаточной точностью, определены правила отбора образцов и порядок их анализа.

Камеральные работы

На заключительном этапе обследования фундаментов перед исполнителем стоит задача обобщить проведённые работы и составить детальный отчёт по объекту, с полным описанием текущего состояния конструкции и рекомендациями для последующих работ.

Специалисты, выполняющие обследование оснований и фундаментов, имеют широкие полномочия по организации строительства. В случае выявления по результатам работ несоответствия фундаментов нормативным требованиям, они могут приостановить строительство до устранения указанных замечаний. При необходимости, может проводиться дополнительное обследование.

Методы определения прочности бетона при обследовании фундаментов

Определение прочности используемого при строительстве фундамента бетона является ключевой задачей при обследовании. Для установления на практике характеристик материала существует несколько различных методов, которые делятся на несколько групп

1. Разрушающие методы
2. Прямые неразрушающие
3. Косвенные неразрушающие

В основе их разделения лежит механическое воздействие на бетон. При подборе оптимального метода отталкиваются от конкретного объекта и его характеристик, а также от имеющегося в распоряжении оборудования.

Разрушающие методы являются классическими и требуют анализа заложенного фундамента на месте, с помощью механического воздействия. Наиболее популярным и принято считать точным методом служит метод определения прочности путём испытания отобранных из конструкции образцов. Несмотря на точность, с течением времени к этому способу прибегают всё реже. Причина кроется в нежелательности даже минимальных механических повреждений фундаментов.

Испытания бетона на прессе

Каждый материал имеет свой паспорт с описанием заводских характеристик. Бетон делится на несколько классов и для конкретного объекта необходимый рассчитанный класс описывается в проектной документации. Отклонение от класса недопустимо, так как нарушает все проектные расчёты. В лабораторных условиях технология определения класса бетона предельно проста: на специально предназначенном гидравлическом прессе производят раздавливание изучаемых кубиков бетона. Показатель прочности, полученный в ходе опыта, определяет класс материала.

На данный момент лучшим способом обследования фундамента является применение способов неразрушающего анализа. С помощью специальных приборов создаётся ультразвуковое излучение необходимой длины волны, которое, проходя сквозь бетон, улавливается приёмником. Так специалисты получают все необходимые характеристики материала.

В каких случаях проводят обследования фундаментов

Главные причины необходимости в обследовании фундамента следующие:

1. Требования класса безопасности возводимого объекта, которые предписывают обязательное обследование фундаментов
2. Выявление дефектов в конструкции, которые могли быть спровоцированы фундаментом
3. Дополнительное усиление имеющейся конструкции

В последнем случае проведение обследования предшествует строительным работам. Потребность в этом возникает в случае:

1. Возведения дополнительных этажей здания
2. Монтаж технологических установок и оборудования
3. При механическом износе существующего фундамента

Во всех случаях требуется разработка проекта по усилению фундамента, которая невозможна без детального анализа существующей конструкции.

Факторы, влияющие на техническое состояние фундаментов

Фундамент, как подземная часть строения, непосредственно взаимодействует с грунтами. Поэтому перед закладкой основания проводится изучение характеристик грунтов. Осадки и колебания в структуре подосновы могут привести к значительным разрушениям фундамента. Взаимодействие с грунтами является ключевым фактором, влияющим на состояние основания конструкции.

Фундамент подвергается воздействиям со стороны окружающей среды: перепады температуры, как суточные, так и годовые, приводят к микроразрушениям структуры материала и снижают его прочность. Прежде всего, это вызвано расширением влаги внутри фундамента.

В некоторых ситуациях фундамент подвергается не типичным воздействиям. К таким относятся землетрясения, подземные работы и образование полостей. В зонах с возможными сейсмическими событиями, технология производства фундамента имеет ряд особенностей.

Постоянное воздействие большой нагрузки веса всего объекта на фундамент требует периодического контроля за его состоянием.

ТехЛиб СПБ УВТ

Для жилых зданий, в первую очередь, требуется установить несущую способность оснований и фундаментов, их техническое состояние. Из комплекса работ по обследованию строительных конструкций зданий обследование оснований и фундаментов является наиболее сложным ввиду многообразия скрытых факторов, влияющих на состояние наземных конструкций. Основная цель обследований состоит в оценке инженерно-геологического состояния грунтов, залегающих под подошвой фундамента, а также состояния фундаментов, их целостности, деформативности, устойчивости и прочности материала.

Обследование грунтов оснований должно проводиться специализированными организациями в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83*, СНиП 11-02-96, СНиП 2.01.14-83, ГОСТов 5180-84, 12248-96, 20276-99 и соответствующих инструктивно-нормативных документов.

Обследование оснований и фундаментов, как правило, включает следующие этапы работ: подготовительный, натурный (полевой), лабораторный и камеральный.

В состав работ подготовительного этапа входит изучение:

проектной документации;

материалов инженерно-геологических обследований, гидрогеологических и других материалов, отражающих особенности площадки обследуемого объекта;

журналов наблюдений за осадками, кренами, трещинами, прогибами и деформациями фундаментов;

инженерных мероприятий, проводившихся в пределах площадки или вблизи нее;

наряду с этим осуществляется наружный осмотр здания для установления общего состояния конструкций, зоны наибольших деформаций и повреждений конструктивных элементов, определения места возможных выработок и вскрытий фундаментов, места геодезических знаков и реперов.

Кроме того, на работах подготовительного этапа необходимо решить, насколько целесообразными являются вскрытие фундаментов. При развитии процессов суффозии в плотной городской застройки с повсеместным проявлением основаниями просадочных свойств– вскрытие фундаментов может нанести непоправимый ущерб несущим конструкциям сооружения.

Поэтому при обнаружении внешних признаков просадочности в местах длительной техногенной эксплуатации все чаще принимают решение о статическом зондировании немерзлых песчаных и глинистых грунтов по ГОСТ 19912-2001 («Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием») для комплексной оценки физико-механических свойств грунтов в соответствии с СП 11-105-97 и несущей способности фундаментов по СНиП 2.02.03-85.

В состав работ по натурным (полевым) обследованиям входит:

В случае, если не обнаружены внешние признаки просадочности, производится отрывка шурфов для вскрытия фундаментов; обследование технического состояния конструкций фундаментов, описание состояния гидроизоляции, составление ведомости дефектов и повреждений фундаментов, определение или уточнение нагрузок и воздействий и инструментальное определение прочностных характеристик материала конструкций фундаментов;

отбор образцов материалов фундаментов для физико-механических и химических испытаний, инструментальное определение деформаций надземных конструкций.

Лабораторные работы включают испытание отобранных образцов материалов и установление фактических физико-механических, прочностных и деформационных свойств грунтового основания зданий и сооружений, в том числе и на приборах трехосного сжатия по ГОСТ 5180-89, ГОСТ 12248-96, ГОСТ12536-76, ГОСТ 21161-78, в связи с необходимостью выявления просадочных свойств оснований. Лабораторные испытания образцов грунтов дают наиболее точные данные, соответствующие реальному состоянию основания. Количество и размеры образцов грунта, достаточные для проведения комплекса лабораторных испытаний, определяют согласно ГОСТ 30416-96.

Камеральные работы включают обобщение результатов обследований и составление заключения о техническом состоянии конструкций фундаментов и о несущей их способности.

Расположение и общее число выработок, точек зондирования, необходимость применения геофизических методов, объем и состав определений физико-механических характеристик грунтов зависят от размеров здания или сооружения, сложности инженерно-геологического строения площадки и назначаются согласно СП 11-105-97. При этом учитываются выявленные деформации конструкций зданий и сооружений с целью детализации исследования грунтовых условий в местах деформирования зданий.

Необходимое количество шурфов зависит от цели обследования, объемно-планировочного и конструктивного решений здания, а также технического состояния строительных конструкций и условий их эксплуатации:

при восстановлении здания в местах неудовлетворительного состояния надземных конструкций (просадки, перекосы, крены, трещины, недопустимые деформации) не менее 2-3 шурфов;

при детальном обследовании фундаментов отрывается по одному шурфу в каждом месте неудовлетворительного состояния надземных конструкций;

при ликвидации последствий затопления подвалов, тоннелей, технологических каналов и т.п. — по одному шурфу в каждом обводненном месте.

Проходку шурфов осуществляют в наиболее нагруженных и ненагруженных участках, у наружных и внутренних стен, колонн, столбов и т.п. Число закладываемых шурфов принимают по одному у каждого вида конструкции в наиболее нагруженном и ненагруженном местах, при наличии повторяющихся секций — в одной секции отрывают все необходимые шурфы, а в остальных по 2-3 шурфа в наиболее нагруженных местах, в местах, где предполагается установка промежуточных опор или пристройка дополнительных объемов.

Получение достоверных результатов о состоянии основания и фундаментов исключительно важно при увеличении или изменении характера нагрузки, при надстройке, устройстве заглубленных помещений вблизи существующих зданий и в других случаях.

Шурфы отрывают вблизи участков, имеющих значительные деформации, а также в зонах, где предусматриваются надстройка, пристройка и другое повышение нагрузок.

При отсутствии рабочей документации на основания и фундаменты количество, глубина и расположение шурфов в плане должны быть достаточными для восстановления планов и разрезов фундаментов и установления несущей способности основания.

Обработка результатов исследований позволяет сделать вывод о состоянии основания фундаментов, их несущей способности, степени износа конструкций, фактическом сопротивлении грунтов. Устанавливаются зоны, где необходимо укрепление грунтов с целью повышения их несущей способности.

Шурфы отрывают на глубину ниже уровня подошвы фундамента на 0,5 м. Если на этом уровне обнаружены насыпные, заторфованные, рыхлые или другие слабые грунты, в шурфах должны быть пробурены контрольные скважины.

При отрывке шурфов грунты тщательно осматриваются через каждые 20-30 см. В зависимости от свойства грунтов и глубины шурфы проходят с креплением или без крепления. Воду из шурфов откачивают насосами. Отбор образцов грунта обычно производят из уровня подошвы фундамента. Образец шурфа приведен на рис. 2.1.

Ленточные фундаменты вскрываются непосредственно по отвесной грани стены. Столбчатые фундаменты должны вскрываться одним из следующих трех способов:

1. Вскрытие «на угол» — применяется при наличии симметричной геометрии фундамента в плане, при плотном размещении оборудования и невозможности его демонтажа; при отсутствии осадочных деформаций, а также при повторном обследовании;

2. Вскрытие «на две стороны» — применяется при наличии недопустимых осадочных деформаций надземной части здания на данном участке; при проектировании значительного увеличения нагрузки на грунты или при несимметричных фундаментах.

3. Вскрытие «по периметру» — применяется при аварийном состоянии участка здания, связанном с просадкой грунтов основания. Вскрытие фундаментов этим способом производится участками длиной не более 1,5м; вскрывать фундаменты одновременно по всему периметру не допускается.

Результаты осмотра грунтов, параметры шурфа отмечают в журнале. Кроме того, фиксируют атмосферные условия, дату вскрытия шурфов.

Из открытых шурфов производят осмотр фундаментов, определяют тип фундамента, его форму в плане, размеры, глубину заложения, определяют конструктивное решение.

При обследовании спайных фундаментов в каждом шурфе замеряют их диаметр, шаг и среднее количество на 1 м фундамента.

При фундаментах под сборные железобетонные колонны замеряют толщину стенок стаканной части фундаментов и ее высоту. Вскрытием определяют наличие арматуры, ее диаметр, шаг и степень коррозии.

При монолитных фундаментах в грунтах, насыщенных водой, необходимо проверить наличие бетонной подготовки под подошвой фундамента, толщина которой должна быть не менее 100 мм.

У фундаментов под колонны каркасов дополнительно проверяют геометрические размеры сечения фундаментных балок, наличие гидроизоляции, а у сборных ленточных фундаментов — перевязку блоков. При этом сравнивают материалы обследования с данными проекта. При наличии больших повреждений фундаментов назначают дополнительные покрытия.

При обследовании фундаментов из бутовых камней и кирпичной кладки определяют прочность камня и раствора, выявляют повреждения и дефекты.

При обследовании фундаментов обязательно определение влажности материалов конструкций, наличия и состояния гидроизоляции, особенно при неглубоком залегании грунтовых вод.

При обнаружении в конструкциях надземной части здания деформаций осадочного характера (вертикальных и наклонных трещин в кирпичной кладке стен, элементов железобетонных перекрытий и покрытий, разрывов в сварных швах металлических конструкций и т.д.) устанавливается наблюдение за осадками конструкций.

При обнаружении трещин осадочного характера в конструкциях устанавливаются, по возможности, причины их возникновения, возраст трещин, замеряется ширина раскрытия и протяженности трещин, определяется характер их раскрытия по вертикали (увеличение раскрытия к верху или к низу) и степень их опасности.

Осадки наблюдаются двумя способами:

а) установкой маяков по трещинам с регулярным наблюдением за их состоянием.

Длительность и периодичность наблюдения за осадками этим способом производится в зависимости от скорости и опасности развития осадочных деформаций: при медленном развитии или затухании осадок наблюдение ведется не менее 1-1,5 года (с охватом не менее двух сезонов весенне-осенних паводков). Наблюдение за маяками в этом случае производится не реже одного раза в неделю; при быстром росте осадочных деформаций наблюдение за осадками ведется ежедневно до момента устранения причин осадок или начала процесса их затухания;

б) с применением геодезических или других инструментальных методов наблюдений при осадках, просадках и кренах в пределах значительных площадей здания или всего здания.

Результаты обследований фундаментов, как правило, должны содержать: краткое описание объекта и конструктивного решения здания; оценку физико-механических свойств грунтов оснований (по данным специализированных организаций); данные о повреждениях и дефектах фундаментов; оценку прочностных характеристик материалов поданным инструментальных и лабораторных испытаний и результатов расчетов несущей способности грунтов оснований и конструкции фундаментов.

В результате обследования грунтов устанавливается соответствие новых данных архивным (если они имеются). Выявленные различия в инженерно-геологической и гидрогеологической обстановке и свойствах грунтов используются для выявления причин деформаций и повреждений зданий, разработки прогнозов и учитываются (при необходимости) при выборе способов усиления фундаментов или упрочнения основания.

При оценке состояния фундаментов более поздних построек, выполненных из элементов сборного бетона и железобетона, процесс дефектоскопии существенно упрощается.

При наличии технической документации возможно частичное обследование, что существенно снижает трудоемкость и стоимость работ.

В таблице приведены характерные повреждения и их причины для фундаментов: свайных, ленточных крупноблочных и сборно-монолитных фундаментов жилых зданий первых массовых серий (кирпичных и крупнопанельных). Причинами дефектов и повреждений служат, как правило, нарушения в технологии производства работ, эксплуатационные условия, отклонения в изготовлении конструкций и др.

Повреждения и дефекты фундаментов и грунтов основания

Наблюдение за деформациями оснований и фундаментов следует производить согласно указаниям ГОСТ 24846-81 в следующей последовательности:

разработка программы измерений;

выбор конструкции, месторасположения и установки исходных геодезических знаков высотной и плановой основы;

осуществление высотной и плановой привязки исходных геодезических знаков;

установка деформационных марок на зданиях и сооружениях;

инструментальные измерения величин вертикальных и горизонтальных перемещений и кренов;

обработка и анализ результатов наблюдений.

Измерения вертикальных перемещений (осадок, подъемов и т.д.) делятся на три класса. Требуемая точность определяет выбор класса измерения и соответствующего метода проведения работ. Точность измерения осадок, подъемов характеризуется средней квадратической ошибкой, полученной из двух циклов измерения:

для I класса ±1 мм;

для II класса ±2 мм;

для III класса ±5 мм.

Точность измерения вертикальных перемещений предписывается техническим заданием, составляемым проектно-изыскательской организацией исходя из принятых в проекте расчетов величины осадок.

I классом измеряют осадки оснований и фундаментов зданий и сооружений, построенных на скальных и полускальных грунтах, а также уникальных сооружений.

II классом измеряют осадки и подъемы любых зданий и сооружений, построенных на сжимаемых грунтах.

III классом измеряют осадки и просадки любых зданий и сооружений, построенных на насыпных, просадочных, заторфованных и других сильно-сжимаемых грунтах.

Вертикальные перемещения оснований и фундаментов измеряются одним из следующих методов или их комбинированием: геометрическим, тригонометрическим или гидростатическим нивелированием, методом фотограмметрии.

Геометрическое нивелирование следует применять в качестве основного метода измерения вертикальных перемещений.

Тригонометрическое нивелирование следует применять при измерениях вертикальных перемещений фундаментов в условиях резких перепадов высот (больших насыпей, глубоких котлованов, косогоров и т.п.).

Гидростатическое нивелирование (переносным шланговым прибором или стационарной гидростатической системой, устанавливаемой по периметру фундамента) следует применять для измерения относительных вертикальных перемещений большого числа точек, труднодоступных для измерений другими методами, а также в случае, когда нет видимости между марками или когда в месте производства измерительных работ невозможно пребывание человека по условиям техники безопасности.

Проводить измерения вертикальных перемещений методом гидростатического нивелирования для зданий или сооружений, испытывающих динамические нагрузки и воздействия, не допускается.

Горизонтальные перемещения фундаментов зданий и сооружений следует измерять одним из следующих методов или их комбинированием: створных наблюдений, отдельных направлений, методами триангуляции и фотограмметрии.

Отдельные методы измерений горизонтальных перемещений должны приниматься в зависимости от классов точности измерения, целесообразных для данного метода.

Метод створных наблюдений при измерениях горизонтальных перемещений фундаментов следует применять в случае прямолинейности здания (сооружения) или его части и при возможности обеспечить устойчивость концевых опорных знаков створа.

Метод отдельных направлений следует применять для измерения горизонтальных перемещений зданий и сооружений при невозможности закрепить створ или обеспечить устойчивость опорных знаков створа. Для измерения горизонтальных перемещений указанным методом необходимо установить не менее трех опорных знаков, образующих треугольник с углами не менее 30°.

Методы триангуляции следует применять для измерения горизонтальных перемещений фундаментов зданий и сооружений, возводимых в пересеченной или горной местности, а также при невозможности обеспечить устойчивость концевых опорных знаков створа.

Величину и направление горизонтального перемещения фундамента (или его части) следует определять по изменениям координат деформационных марок за промежуток времени между циклами наблюдений.

Крен фундамента (или здания, сооружения в целом) следует измерять одним из следующих методов или их комбинированием: проецирования, координирования, измерения углов или направлений, фотограмметрии, механическими способами с применением кренометров, прямых и обратных отвесов.

Предельные погрешности измерения крена в зависимости от высоты Н наблюдаемого здания (сооружения) для гражданских зданий не должны превышать величин 0,0001 Н, мм.

При измерении кренов фундамента здания (сооружения) методом проецирования следует применять теодолиты, снабженные накладным уровнем, или приборы вертикального проецирования.

При измерении кренов методом координирования необходимо установить не менее двух опорных знаков, образующих базис, с концов которого определяются координаты верхней и нижней точек жилого здания.

Фотограмметрический метод измерения горизонтальных и вертикальных перемещений и кренов следует применять для измерения осадок, сдвигов, кренов и других деформаций зданий при неограниченном числе наблюдаемых мерок, устанавливаемых в труднодоступных местах для измерений эксплуатируемых зданий и сооружений.

При проведении вышеуказанных видов работ по выявлению перемещений конструкций фундаментов и крена зданий необходимо руководствоваться указаниями ГОСТ 24846-81, СНиП 3.01.03-84 и «Руководства по наблюдениям за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений».

Измеренные величины вертикальных перемещений (осадок) сравниваются с предельно допустимой величиной по СНиП 2.02.01-83 и СНиП 2.01.07-85.

Величина измеренных неравномерных вертикальных перемещений (осадок) надземных конструкций и обнаруженные в них трещины и повреждения являются исходными материалами для разработки рекомендаций по восстановлению эксплуатационной надежности конструкций.

По результатам измерений деформаций оснований и фундаментов составляется технический отчет, который должен включать:

краткое описание цели измерения на данном объекте;

конструктивные особенности здания или сооружения, фундамента и его геометрии;

характеристики геологического строения основания и физико-механических свойств грунтов;

план и разрезы здания, сооружения;

схемы расположения, размеры и описание конструкции установленных реперов, опорных и ориентировочных знаков, деформационных марок;

примененную методику измерений;

графиков и эпюр горизонтальных, вертикальных перемещений, кренов и развития трещин во времени, роста давления на основания фундамента;

перечень факторов, способствующих возникновению деформаций;

выводы о результатах измерений с учетом состояния строительных конструкций надземной части здания и соответствующие рекомендации по обеспечению устойчивости здания и эксплуатационных качеств фундаментов.

Освидетельствование объекта должно включать:

осмотр узлов и строительных конструкций, технологического оборудования, отмосток, коммуникаций, смежных строений, прилегающей территории;

ознакомление с проектной и исполнительской документацией, актами предыдущих осмотров и т.п.;

геодезические наблюдения за развитием просадочных деформаций и съемку фактического положения здания и территории;

инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания на аварийном участке для определения влажности грунтов и положения уровня грунтовых вод.

На основе анализа материалов освидетельствования рекомендуется оценивать эксплуатационную пригодность и степень аварийности (возможность обрушения) объекта, включая:

причины или источник замачивания, меру проявления просадок основания и деформаций земной поверхности;

интенсивность деформационных воздействий на здание от неравномерных просадок основания;

значения внутренних усилий;

соответствие совместных деформаций здания предельно допускаемым.

По результатам освидетельствования следует осуществлять усиление аварийных или предаварийных конструкций по специальному проекту.

Длительное несоблюдение эксплуатационных требований к подземным коммуникациям, протечки и свищи на трубопроводах, отсутствие комплексным мер по водоотведению наружных стоков, прежде всего, сезонного характера (сход снегового покрова), засорение ливневых канализаций, застаивание ливневых вод внутри жилых микрорайонов – дали значительное ускорение процессов суффозии оснований. «Точечная» застройка высотными монолитными сооружениями в сложившихся микрорайонах мест, зарезервированных под объекты социально-бытового назначения, лишь усугубила тревожную ситуацию.

Обследование объекта, в основании которого предположительно может оказаться просадочная толща грунтов, рекомендуется производить после устранения его аварийности (если это необходимо). Оно должно включать:

инженерно-геологические изыскания,

прогноз гидрогеологических условий и просадочных деформаций,

длительные геодезические наблюдения за осадками конструкций,

детальное натурное обследование подземных и наземных конструкций,

исследование условий эксплуатации.

С помощью геодезических измерений рекомендуется определять осадки, горизонтальные смещения конструкций здания и просадки прилегающей к зданию территории. По результатам съемок рекомендуется вычертить графики развития просадок, профили осадок по рядам и осям здания, планы с нанесением изолиний, планы здания с фактическим расположением конструкций по горизонтали (для многоэтажных зданий — для каждого этажа), разрезы здания с нанесением отклонений конструкций от вертикали. Рекомендуется также вычислять относительные деформации здания (неравномерность осадок, прогиб или выгиб, крен, угол закручивания), среднюю осадку, наклоны и кривизну поверхности грунта, определять контуры просадочной воронки и ее параметры.

Данные о фактической марке бетона конструкций рекомендуется получать неразрушающими испытаниями. Прочность бетона оценивают по средним показателям на основе статистической обработки результатов испытаний. Механическое испытание материалов рекомендуется производить в том положении, в каком они работают в конструкции.

Расчетные сопротивления бетона для выполнения поверочных расчетов железобетонных конструкций следует вычислять путем деления полученных значении на коэффициент надежности по бетону при сжатии и растяжении, рекомендуемый СНиП 2.03.01-84.

Повреждения конструкций и узлов деформированных зданий необходимо тщательно обмерять и наносить на схемы, затем классифицировать по каждому виду конструкций и узлов с указанием их размеров.

Данные обследования рекомендуется использовать при расчете деформированного здания, оценке его эксплуатационной пригодности и назначении объема и состава защитных мероприятий по обеспечению его надежности.

При освидетельствовании и обследовании зданий, в первую очередь, рекомендуется определять характер замачивания грунтов и расположения возможного источника. Если источник локальный, следует принять меры для немедленного устранения аварийных утечек воды. Следует учитывать, что наиболее опасно интенсивное замачивание при авариях водонесущих внутренних и наружных трубопроводов. В этом случае просадки происходят с высокими скоростями и большой неравномерностью оседаний соседних фундаментов, иногда носят провальный характер и проявляются в форме просадочной воронки. Возможно возникновение на одном объекте двух и более очагов замачивания одновременно или с некоторым смещением во времени.

При прокладке всех водонесущих коммуникаций без каналов и при отсутствии контроля за утечками наибольшее количество случаев замачивания обусловлено нарушением раструбных стыков канализационных труб и разрушением керамических труб.

Часты также утечки из теплотрассы, несмотря на то, что эти трубы чаще проложены в каналах. При замачивании просадочных грунтов горячей водой просадки происходят более интенсивно, чем при утечках холодной воды. При утечках из напорных водоводов (водопровод, теплотрасса), вода большей частью вытекает на поверхность грунта. Это рекомендуется использовать в качестве признака для обнаружения источника замачивания.

При утечках из безнапорных коммуникации (канализации) вода не попадает на поверхность грунта, поэтому уточки могут быть обнаружены только после проявления просадки и соответственно обводнения больших зон. Следует учитывать, что источник замачивания располагается, как правило, под центром просадочной воронки.

Значительное влияние на распространение воды в грунте оказывают слабоуплотненные обратные засыпки, фильтрационная способность которых намного больше, чем грунта естественного сложения. В отдельных случаях вода по обратным засыпкам в траншеях и пазухах фундаментов может распространяться на расстояние более 100 м.

Рекомендуется учитывать, что при наличии под зданием экранов из уплотненного грунта (грунтовые подушки, уплотнение грунтов оснований под фундаментами тяжелыми трамбовками) аварийные утечки из внутренних бесканальных трубопроводов приводят к распространению воды за границы экрана и формированию просадочной воронки без прямой связи с источником замачивания.

При подъеме уровня грунтовых вод (УГВ) просадки грунтов происходят с невысокими скоростями, меньшей неравномерностью, но проявляются на больших площадях.

Подъем уровни подземных вод (УПВ) с течением времени может несколько снижать неравномерность осадок соседних фундаментов, вызванных локальными замачиваниями основания.

Наличие выемок или насыпей грунта, выполненных при производстве земляных работ в период строительства при «точечной застройке» или реконструкции здания на отдельных участках или неравномерно под всей его площадью, может значительно увеличить неравномерность просадок грунтов оснований при замачивании.

Увеличение динамической нагрузки на основания также влияет на скорость образование просадочных воронок. При нерешенных проблемах водоотведения с устройством ливневых и дренажных канализаций – глубина просадочных воронок увеличивается с растущей прогрессией ежегодно.

Деформирование земной поверхности при любых случаях замачивания грунтов характеризуется вертикальными перемещениями грунта, а при значительной неравномерности деформирования — горизонтальными смещениями, наклоном и кривизной поверхности.

Наблюдения за развитием просадочных деформаций, деформированием просадочной воронки, определение очертаний и параметров деформированной поверхности грунта в непосредственной близости от жилых зданий, — следует производить с помощью геодезических измерений; значения просадок деформированной поверхности земли определяют с помощью нивелирования окружающей здание территории (далее — «территория») относительно стационарного репера. Допускается использование в качестве репера наиболее высокой (непросевшей) точки территории или здания, определяемой при нивелировании. Съемку территории рекомендуется выполнять по сетке 5´5, при значительных площадях деформирования и радиусах просадочной воронки 10´10 м, кроме того, по характерным точкам — люкам колодцев и камер инженерных коммуникаций, пересечениям бордюров, крыльца, приямкам. За исходное положение поверхности земли, характерных точек принимаются исполнительная съемка, выполненная при сдаче объекта в эксплуатацию (далее — «исполнительская документация»), либо проектные отметки.

По результатам нивелирования следует определять просадки, по изолиниям равных просадок — границы, очертание и центр просадочных воронок; рекомендуется вычерчивать профили просадок территории с привязкой здания по линиям нивелирования в наиболее просевших местах, а при наличии просадочных воронок — по линиям их главных сечений.

Для прогноза развития дальнейших просадок при повторных замачиваниях в местах максимальных просадок необходимо выполнять инженерно-геологические изыскания.

Полученные данные рекомендуется использовать для анализа деформированного состояния и поверочного расчета здания на фактические или прогнозируемые деформационные воздействия от просадки грунтов оснований.

Для зданий с гибкой конструктивной схемой (одноэтажные производственные) границы просадочной воронки рекомендуется определять с помощью нивелирования их характерных точек (в каркасных — по низу опорной части ригелей поперечных рам, подкрановым консолям колонн, по углам нижнего ряда стеновых панелей и т.п., в бескаркасных — по цоколю, одному из нижних рядов кирпича или блоков, низу или верху оконных или других проемов и т.п.).

Другие параметры деформированной поверхности земли при просадке грунтов — наклон, кривизна, горизонтальные смещения — также должны вводиться в поверочные расчеты.

Значения наклона и кривизны (радиуса кривизны) рекомендуется определять графически построением профилей линий нивелирования.

Следует иметь ввиду, что горизонтальные смещения грунтов характерны, в основном, для, просадочных воронок значительной глубины. В зданиях с гибкой конструктивной схемой горизонтальные смещения фундаментов можно определять нивелированием наружных рядов колонн и, где есть возможность, внутренних.

Параметры просадочной воронки рекомендуется также определять из выражения

где Ssl,n — просадка в i-той точке; xi, yi — координаты i-той точки относительно центра воронки; b0, . . . b4, — коэффициенты, значения которых определяются путем решения матричного уравнения

x0, y0 — координаты i-той точки относительно произвольно выбранного центра координат.

После вычисления bj положение центра воронки определяется решением уравнений:

где S — распределение просадок.

При отсутствии результатов первоначального нивелирования либо при невозможности использования их из-за различных перепланировок, подсыпок и т.д. этот способ оказывается непригодным.

Прогноз возможного развития деформации грунтов при их повторных замачиваниях выполняется по данным геодезических наблюдении за интенсивностью развития просадки во взаимосвязи с водонасыщением просадочной толщи на исследуемой площадке. Снижение градиента просадок по временному ряду при постоянной интенсивности водонасыщения рекомендуется рассматривать как признак окончания присадочного процесса.

Для ориентировочной оценки взаимодействия конструкций с основанием рекомендуется принимать следующие физико-механические, а также жесткостные характеристики грунтов основания: в состоянии естественной влажности (ω = 0,08¸0,18) модуль общей деформации грунта просадочных грунтов ориентировочно рекомендуется принимать равным E = 12¸18 МПа, сцепление C = 0,05¸0,2 МПа; при обводнении просадочного грунта E = 2¸7 МПа, сцепление C = 0,01¸0,04 МПа. Просадки проявляются при совместном действии двух факторов: нормального давления, большего, чем начальное просадочное (pнач = 0,08¸0,15 МПа), и влажности, большей критической (ωкр = 0,18¸0,24).

Просадки грунтов Ssl в основании обследуемого объекта рекомендуется разграничивать на фактические и потенциальные (прогнозируемые). Под фактическими надлежит понимать просадки, происшедшие на момент обследования; потенциальные — просадки, которые могут получить дальнейшее развитие, если не будут устранены принципы повышения влажности в просадочном слое.

Сумма фактических и потенциальных просадок должна соответствовать значению, определяемому по обязательному приложению 2 СНиП 2.02.01-83. Если фактические просадки не контролировались, то значение потенциальных просадок рекомендуется рассчитывать по данным изысканий на площадке обследуемого объекта, пользуясь приближенной зависимостью

где — относительная потенциальная просадочность i-го слоя; hi — толщина i-го слоя; n — число слоев, на которые разделена просадочная толща.

Относительную потенциальную просадочность рекомендуется определять испытанием отобранных по глубине образцов грунта на сжатие без возможности бокового расширения по формуле

где hw,p и hsat,p — высота образца соответственно влажности в момент изыскании и после его полного водонасыщения (ω = ωsat) при давлении pz, равном на глубине среднему вертикальному напряжению в i-м слое от нагрузки, передаваемой сооружением, и собственного веса грунта pz = σzp + σzg; hn,g — высота того же образца природной влажности, отобранного за пределами просадочной воронки на площадке обследуемого объекта.

Допускается оценка потенциальных просадок по их значениям на смежных объектах, удаленных не более чем на 300 м при спокойном рельефе и на 150 — при пересеченной местности. Значения потенциальных просадок рекомендуется принимать по зависимости

где Ssl,n — максимальная просадка на смежных объектах; t — время действия предполагаемого источника; Т — время полного водонасыщения слоя просадочных грунтов из данного источника замачивания, или аналогичного с равным расходом воды в течение суток, определенное по статистическим данным для региона.

В случае подъема уровня подземных вод значение потенциальной просадки рекомендуется определять по приложению 2 СНиП 2.02.01-83, принимая в расчет относительную просадочность слоев выше уровня подземных вод, при этом следует учитывать среднюю скорость их подъема, характерную для региона или площадки обследуемого объекта. В пределах городской сложившейся застройки скорость повышения УПВ колеблется от 0,5 до 2,5 м/год, при «точечной» застройке скорость повышения УПВ увеличивается до — 2 . . . . 3,5 м/год.

Распределение потенциальных просадок в основании обследуемого объекта рекомендуется принимать по форме фактических; численные значения потенциальных просадок в пределах воронки находят путем увеличения фактических в раз; здесь принято отношение максимальных значений фактических Ssl,n и потенциальных просадок.

Допускается использование расчетных моделей слоя просадочных обводненных грунтов под нагрузкой от веса обследуемого здания; расчеты рекомендуется выполнять по методу конечных элементов либо другими численными методами; в зонах повышенной влажности следует уменьшать модуль деформаций грунта в соответствии с данным инженерно-геологических изысканий.

Фактические значения наклонов и кривизны поверхности грунта или основания при совместной работе с сооружением в пределах зоны нивелировочной съемки рекомендуется определять центрированными разностями в направлении главных сечений просадочной воронки либо сечений сооружения. Для этого осадки Si следует предоставлять в табличной форме Sj значений по выбранному направлению с постоянным шагом h, интерполируя данные съемки для получения промежуточных значений.

Наклоны в j-тых точках рекомендуется определять по формуле

кривизну — по формуле

и условный радиус кривизны в j -той точке по формуле

Потенциальные деформации поверхности грунта или основания рекомендуется определять подстановкой значений прогнозируемых (потенциальных) осадок .

При определении фактических деформаций зданий и сооружений (крены, кривизну) с жесткой конструктивной схемой рекомендуется использовать данные геодезической съемки осадок цокольных марок с шагом не более 3 м.

Горизонтальные деформации поверхности грунта рекомендуется определять в зонах, где кривизна меняет знак. Значение относительных деформаций рекомендуется ориентировочно оценивать по формуле

где Ssl — фактическая или потенциальная максимальная просадка; r0 — расчетная полудлина участка по одной из главных осей просадочной воронки, где кривизна поверхности отлична от нуля.

Горизонтальные перемещения поверхности грунта на участке 2r0 одной из главных осей воронки, например ox, рекомендуется определять по выражению

где x — текущая координата с началом в точке, где кривизна поверхности равна нулю.

Горизонтальные перемещения грунта в основаниях сооружений, направление осей которых не совпадает с главными осями просадочной воронки, рекомендуется определять по правилам сложения векторных величин.

При обследовании и анализе технического состояния эксплуатируемых жилых бескаркасных зданий рекомендуется определять деформации и характер деформирования, которые зависят от принятых конструктивных схем, технических решений, вида и расположения источника замачивания.

Во многих городах достаточно большую часть жилых и гражданских зданий составляют кирпичные дома. В таких зданиях применяется преимущественно конструктивная схема с несущими продольными стенами. Пространственная устойчивость обеспечивается поперечными стенами и перекрытиями. Для крупноблочных и крупнопанельных зданий также наиболее характерна конструктивная схема с продольными несущими стенами.

Следует учитывать, что специальные противопросадочные конструктивные мероприятия в жилых и гражданских зданиях, которые начали применять с 60-х годов, снижают их деформации, включают разрезку деформационными швами на одно-, двухсекционные отсеки, устройство железобетонных поясов в фундаментно-подвальной части и на уровне перемычек этажей.

Рекомендуется учитывать, что наиболее часто встречаются деформации зданий следующих типов:

изгиб выпуклостью вверх (выгиб), сопровождающийся увеличивающимся кверху раскрытием деформационных швов либо образованием вертикальных трещин в стенах;

изгиб выпуклостью вниз (прогиб), характеризующийся вертикальными трещинами с увеличенным раскрытием в нижней части здания или вызывающий уменьшение ширины деформационных швов в верхней части здания;

сдвиг стен, вызывающий наклонные трещины в стенах и перекальные трещины в изгибаемых при этом перемычках;

горизонтальный разрыв стен от осадки отдельных участков здания, определяемый трещинами, имеющими горизонтальное или слегка наклонные направления. По этой схеме чаще всего деформируются здания, под которыми не выполнена подготовка основания и просадочные деформации грунта происходят непосредственно под фундаментом;

вертикальный разрыв стен, при котором возникают трещины на всю высоту, включая фундамент. Такая деформация здания вызывается горизонтальными деформациями грунта, сопутствующими его вертикальным просадкам;

местное сжатие, обычно в верхней части здания, от замыкания деформационных швов, проявляющееся в виде смятия примыкающих к шву участков стен, балконов, карнизов и смещения плит перекрытий. Деформации такого вида возможны также от осадок зданий в процессе строительства, когда рядом с ранее построенным возводят более тяжелое здание (кирпичное или блочное либо повышенной этажности).

В зданиях, деформированных по схемам изгиба, необходимо учитывать возможность трещинообразования в пределах наиболее ослабленного места — лестничной клетки. Эксплуатационная пригодность может теряться из-за трещинообразования в стенах, отслоения штукатурки и перекоса проемов.

На большинстве крупноблочных 9-этажных зданий, запроектированных без деформационных швов с «гибкими вставками» между смежными секциями, возможны отслоение штукатурки на стеновых блоках, раскрытие швов между плитами перекрытия и блоками, трещины в блоках из-за значительных деформаций в зоне «гибких вставок».

В 9-этажных крупноблочных зданиях, разделенных на отсеки, рекомендуется учитывать изменение ширины деформационных швов, сдвиг плит перекрытия и блоков в верхней части здания, сдвиг продольных стен, сопровождающийся трещинообразованием в перемычках и простеночных блоках, раскрытие вертикальных междублочных швов.

Следует учитывать, что деформации крупнопанельных зданий наиболее часто сопровождаются изменением ширины и замыканием деформационных швов. При этом деформируются балконные плиты и ограждения смежных секций.

Неравномерные просадки основания вызывают крены отдельных секций, поэтому необходимо обеспечивать нормальные условия работы лифтов путем их поддомкрачивания и регулирования направляющих лифтовых кабин.

Читать в разделе «Испытания и обследования зданий и сооружений»:

Обследования строительных конструкций:

Обследование технического состояния оснований и фундаментов

5.2.1 Обследования технического состояния оснований и фундаментов проводят в соответствии с техническим заданием. Состав, объемы, методы и последовательность выполнения работ обосновывают в рабочей программе, входящей в общую программу обследования, с учетом степени изученности и сложности природных условий.

Обследование фундаментов зданий и сооружений, построенных с сохранением вечномерзлого состояния грунтов основания, предпочтительно проводить в зимний период, построенных на оттаивающих и талых грунтах - в летний период года.

5.2.2 В состав работ по обследованию грунтов оснований и фундаментов зданий и сооружений включают:

- изучение имеющихся материалов по инженерно-геологическим исследованиям, проводившимся на данном или на соседних участках;

- изучение планировки и благоустройства участка;

- изучение материалов, относящихся к заложению фундаментов исследуемых зданий и сооружений;

- проходку шурфов, преимущественно вблизи фундаментов;

- бурение скважин с отбором образцов грунта, проб подземных вод и определением их уровня;

- зондирование грунтов;

- испытания грунтов статическими нагрузками;

- исследования грунтов геофизическими методами;

- лабораторные исследования грунтов оснований и подземных вод;

- обследование состояния искусственных свайных оснований и фундаментов.

5.2.3 При обследовании оснований и фундаментов необходимо:

- уточнить инженерно-геологическое строение участка застройки;

- отобрать пробы грунтовых вод для оценки их состава и агрессивности (при необходимости);

- определить тип фундаментов, их форму в плане, размер, глубину заложения, выявить выполненные ранее усиления фундаментов и закрепления оснований;

- установить повреждения фундаментов и определить прочность материалов их конструкций;

- отобрать пробы для лабораторных испытаний материалов фундаментов;

- установить наличие и состояние гидроизоляции.

5.2.4 Расположение и общее число выработок, точек зондирования, необходимость применения геофизических методов, объем и состав физико-механических характеристик грунтов определяются согласно и зависят от размеров здания или сооружения и сложности инженерно-геологического строения площадки. Для детализации исследования грунтовых условий в местах деформирования зданий и сооружений учитывают также выявленные ранее деформации их конструкций.

5.2.5 В результате обследования грунтов устанавливают соответствие новых данных архивным (при наличии). Выявленные различия в инженерно-геологической и гидрогеологической обстановке и свойствах грунтов используют для выявления причин деформаций и повреждений зданий, разработки прогнозов и учитывают при выборе способов усиления фундаментов или упрочнения основания (если необходимо).

5.2.6 Контрольные шурфы роют в зависимости от местных условий с наружной или внутренней стороны фундаментов. При этом шурфы располагают, исходя из следующих требований:

- в каждой секции фундамента - по одному шурфу у каждого вида конструкции в наиболее нагруженном и ненагруженном участках;

- при наличии зеркальных или повторяющихся (по плану и контурам) секций - в одной секции отрываются все шурфы, а в остальных - один-два шурфа в наиболее нагруженных местах;

- в местах, где предполагают установить дополнительные промежуточные опоры, в каждой секции отрывают по одному шурфу;

- дополнительно отрывают для каждого строения два-три шурфа в наиболее нагруженных местах с противоположной стороны стены, там, где имеется выработка.

При наличии деформаций стен и фундаментов шурфы в этих местах роют обязательно, при этом в процессе работы назначают дополнительные шурфы для определения границ слабых грунтов оснований или границ фундаментов, находящихся в неудовлетворительном состоянии.

5.2.7 Глубина шурфов, расположенных около фундаментов, должна превышать глубину заложения подошвы на 0,5 - 1 м.

Длина обнажаемого участка фундамента должна быть достаточной для определения типа и оценки состояния его конструкций.

5.2.8 Оборудование, способы проходки и крепления выработок (скважин) инженерно-геологического назначения следует выбирать в зависимости от геологических условий и условий подъезда транспорта, наличия коммуникаций, стесненности площадки, свойств грунтов, поперечных размеров шурфов и глубины выработки.

5.2.9 Для исследования грунтов ниже подошвы фундаментов рекомендуется бурить скважину со дна шурфа.

Число разведочных выработок (скважин) должно устанавливаться заданием и программой инженерно-геологических работ.

Глубина заложения выработок должна назначаться, исходя из глубины активной зоны основания, конструктивных особенностей здания и сложности геологических условий.

5.2.10 Физико-механические характеристики грунтов следует определять по образцам, отбираемым в процессе обследования. Число и размеры образцов грунта должны быть достаточными для проведения комплекса лабораторных испытаний по ГОСТ 30416.

5.2.11 Интервалы определения характеристик по глубине, число частных определений деформационных и прочностных характеристик грунтов должны быть достаточны для вычисления их нормативных и расчетных значений по . Отбор образцов грунта, их упаковка, хранение и транспортирование в соответствии с ГОСТ 12071.

5.2.12 Результаты инженерно-геологических изысканий в соответствии с и должны содержать данные, необходимые для:

- определения свойств грунтов оснований для возможности надстройки дополнительных этажей, устройства подвалов и т.п.;

- выявления причин дефектов и повреждений (см. приложение Е) и определения мероприятий по усилению оснований, фундаментов, надфундаментных конструкций;

- выбора типа гидроизоляции подземных конструкций, подвальных помещений;

- установления вида и объема водопонижающих мероприятий на площадке.

5.2.13 Материалы инженерно-геологического обследования должны представляться в виде геолого-литологического разреза основания. Классификацию грунтов проводят в соответствии с ГОСТ 25100. Слои грунтов должны иметь высотные привязки. В процессе проведения обследования ведется рабочий журнал, который должен содержать все условия проходки, атмосферные условия, схемы конструкций фундаментов, размеры и расположения шурфов и т.д.

5.2.14 Ширину подошвы фундамента и глубину его заложения следует определять натурными обмерами. В наиболее нагруженных участках ширину подошвы определяют в двусторонних шурфах, в менее нагруженных - допускается принимать симметричное развитие фундамента по размерам, определенным в одностороннем шурфе. Глубину заложения фундаментов определяют с применением соответствующих средств измерений.

5.2.15 Оценку прочности материалов фундаментов проводят неразрушающими методами или лабораторными испытаниями. Пробы материалов фундаментов для лабораторных испытаний отбирают в случаях, если их прочность является решающей при определении возможности дополнительной нагрузки или при обнаружении разрушения материала фундамента.

5.2.16 При осмотре фундаментов фиксируют:

- трещины в конструкциях ( поперечные, продольные, наклонные и др.);

- оголения арматуры;

- вывалы бетона и каменной кладки, каверны, раковины, повреждения защитного слоя, выявленные участки бетона с изменением его цвета;

- повреждения арматуры, закладных деталей, сварных швов (в том числе в результате коррозии);

- схемы опирания конструкций, несоответствие площадок опирания сборных конструкций проектным требованиям и отклонения фактических геометрических размеров от проектных;

- наиболее поврежденные и аварийные участки конструкций фундаментов;

- результаты определения влажности материала фундамента и наличие гидроизоляции.

5.2.17 По результатам визуального обследования по степени повреждения и характерным признакам дефектов дается предварительная оценка технического состояния фундаментов. Если результаты визуального обследования окажутся недостаточными для оценки технического состояния фундаментов, проводят детальное (инструментальное) обследование. В этом случае (при необходимости) разрабатывается программа работ по детальному обследованию.

Основными критериями положительной оценки технического состояния фундаментов при визуальном обследовании являются:

- отсутствие неравномерной осадки, соблюдение ее предельных значений;

- сохранность тела фундаментов;

- надежность антикоррозионной защиты, гидроизоляции и соответствие их условиям эксплуатации.

5.2.18 Детальное (инструментальное) обследование оснований и фундаментов в зависимости от поставленных задач, наличия и полноты проектно-технической документации, характера и степени дефектов и повреждений может быть сплошным (полным) или выборочным.

Сплошное обследование проводят, если:

- отсутствует проектная документация;

- обнаружены дефекты конструкций, снижающие их несущую способность;

- проводится реконструкция здания с увеличением нагрузок (в том числе этажности);

- возобновляется строительство, прерванное на срок более трех лет без мероприятий по консервации;

- в однотипных конструкциях обнаружены неодинаковые свойства материалов и (или) изменения условий эксплуатации под воздействием агрессивных сред или обстоятельств в виде техногенных процессов и пр.

Выборочное обследование проводят:

- при необходимости обследования отдельных конструкций;

- в потенциально опасных местах, там, где из-за недоступности конструкций невозможно проведение сплошного обследования.

5.2.19 При инструментальном обследовании состояния фундаментов определяют:

- прочность и водопроницаемость бетона;

- количество арматуры, ее площадь и профиль;

- толщину защитного слоя бетона;

- степень и глубину коррозии бетона (карбонизация, сульфатизация, проникание хлоридов и т.д.);

- прочность материалов каменной кладки:

- наклоны, перекосы и сдвиги элементов конструкций;

- степень коррозии стальных элементов и сварных швов;

- деформации основания;

- осадки, крены, прогибы и кривизну фундаментов;

- необходимые характеристики грунтов, уровень подземных вод и их химический состав (если эти сведения отсутствуют в инженерно-геологических данных).

5.2.20 При обследовании зданий и сооружений вблизи источников динамических нагрузок, вызывающих колебания прилегающих к ним участков основания, проводят вибрационные обследования.

Вибрационные обследования проводят с целью получения фактических данных об уровнях колебаний грунта и конструкций фундаментов зданий и сооружений при наличии динамических воздействий от:

- оборудования, установленного или планируемого к установке вблизи здания или сооружения;

- проходящего наземного или подземного транспорта вблизи от здания или сооружения;

- строительных работ, проводимых вблизи от здания или сооружения;

- других источников вибраций, расположенных вблизи здания.

5.2.21 По результатам вибрационного обследования фундаментов делают вывод о допустимости имеющихся вибраций для безопасной эксплуатации сооружения.

5.2.22 После окончания шурфования и бурения выработки должны быть тщательно засыпаны с послойным трамбованием и восстановлением покрытия. Во время рытья шурфов и обследования необходимо принимать меры, предотвращающие попадание в шурфы поверхностных вод.