Эффективные методики обследования фундаментов и оснований зданий и сооружений

Методика обследования оснований и фундаментов зданий и сооружений включает комплекс исследований, направленных на оценку их состояния, прочности и устойчивости. Процесс начинается с визуального осмотра, который позволяет выявить внешние повреждения и деформации, а затем продолжается с помощью геофизических и геотехнических методов, таких как зондирование и испытания на сжатие.

Для детального анализа проводятся испытания материалов, из которых изготовлены фундаменты, а также мониторинг геодезических изменений. Важным этапом является оценка влияния внешних факторов, таких как уровень грунтовых вод и динамические нагрузки, что позволяет объективно оценить надежность и долговечность конструкций.

Обследование фундаментов зданий

Зачем обследовать фундамент здания? В каких случаях это может потребоваться? Периодичность обследование. Дефекты фундаментов.

Фундамент — заглубленная несущая конструкция здания, передающая нагрузки наземной части объекта на основание. С годами может измениться структура основания под зданием, появиться пустоты. Тело неравномерно нагруженного железобетонного пояса деформируется, появляются трещины.

Вовремя заметить проблемы поможет обследование фундамента зданий и сооружений, прилегающих зон, гидрологического режима. Работа по экспертизе основания здания трудоемкая, требует специальных навыков и опыта. Программа испытаний регламентирована в СП 13-102-2003, ГОСТ и разработанными методиками.

В каких случаях нужно проводить обследование

Строительная экспертиза фундамента здания назначается при обнаружении дефектов в каркасе здания – проседания с наклоном, раскрывающимся трещинам, перекосе, или выпучивании стен. Признаки повреждения наземной части здания являются основанием для экстренной проверки фундамента.

Изменение нагрузки на фундамент может произойти при перепрофилировании объекта. Способность основания выдержать бОльшие нагрузки необходимо обосновать экспертным заключением.

Обследование необходимо, если:

• стройка была заморожена;
• обнаружены ошибки в проекте, снижающие несущую способность конструкции;
• произошли природные и техногенные катаклизмы, которые могли вызвать подвижку грунта, снизить прочность конструкций.

Обследование оснований и фундаментов зданий инициирует собственник. Исполнитель – организация, наделенная правом на подобную деятельность, подтвержденным документально.

Обратившись в экспертную компанию с заказом на проведение изыскательских работ, клиент получит всестороннее обследование недоступной части здания.

Плановое обследование фундаментов зданий и сооружений

Труднодоступность конструкций фундамента и основания не позволяет проводить полную экспертизу готового и сданного в эксплуатацию объекта без особых причин. Однако провести обследование фундамента необходимо до начала возведения каркаса, когда все работы по подготовке основания закончены. Устранить возникшие проблемы на стадии строительства дешевле, чем ремонтировать здание из-за ошибок при возведении основания.

Фундамент планово обследуют в случаях:

• Класс безопасности объекта предписывает обследование фундамента до возведения стен.
• Когда в конструкции выявлены дефекты, связанные с основанием.
• Требуется усиление нижнего пояса в связи с надстройкой и реконструкцией здания.

Понятно, что в двух последних случаях потребуется усиление, но проект должен базироваться на всестороннем обследовании имеющихся конструкций и основания.

Причины возникновения дефектов

Изначально конструкторы закладывают в фундамент большой запас прочности. Расчеты основаны на геодезических изысканиях. Свайная, винтовая или ленточная конструкция должна опираться на твердый грунт ниже линии промерзания, передавая на поверхность Земли нагрузку каркаса. Грунтовая вода не должна подтапливать искусственное сооружение, вымывая из него минералы.

Поэтому в районе застройки проводят изыскательские работы гидрогеологических условий, обследование состояния грунтов оснований. Показатели закладываются в основу при расчете фундамента.

Ошибки проектирования:

• Неправильная оценка динамики гидрогеологических условий.
• Неверный расчет фундамента на несущую способность.
• Выбор типа фундамента, не соответствующего конструктивным особенностям здания.
• Ошибка в глубине заложения.

Ошибки строителей:

• Производство работ с отступлением от проекта.
• Использование материалов с низкими прочностными характеристиками.
• Несоблюдение технологии заливки и твердения бетона, не выдержаны линейные размеры.
• Глубина заложения не соответствует климатическому поясу.

В результате через несколько лет эксплуатации фундамент деформируется, появятся трещины, перекос. Зданию потребуется капитальный ремонт.

Перечисленные причины можно дополнить подвижками грунта, подъемом паводковых и грунтовых вод на новый уровень. В зонах тесной городской застройки грунт становится подвижным, фундамент закладывают с запасом по глубине. Строящиеся рядом здания разрушают основание готового объекта вибрацией работающей тяжелой техники.

Постоянные и переменные нагрузки от несущих конструкций усугубляют дефекты фундаментов, поэтому контроль за здоровьем основания – часть мероприятий по содержанию объекта в технически исправном состоянии.

Дефекты оснований, которые можно обнаружить в ходе обследования

Техническое обследование состояния фундаментов усложняется невозможностью визуального контроля за элементами. Для объективного контроля разработаны уникальные методики для свайных, винтовых и ленточных конструкций. Они способствуют выявлению дефектов.

1. На видимой части фундамента после снятия опалубки видны раковины. Это говорит о плохом уплотнении раствора при укладке.
2. Расслоение тела ленты является сигналом нарушенной гидроизоляции.
3. Сквозная щель образовалась в цоколе здания – недостаточный уход при твердении бетона в жару.
4. Разрушилась опора столбчатых конструкций – фундаменту не хватает несущей способности.
5. Лента по краям осыпалась –«» зимой бетонная смесь промерзла до схватывания.
6. Нагрузка может перераспределиться по ленте основания, трещины и разрушения будут горизонтальными, распределенными по высоте, раскрываются вертикальные щели. При простукивании камень издает глухой звук.
7. Арматура оголяется, ржавеет
8. Сырость, затопления подвальных помещений. Диагностика оснований зданий выявляет неправильную оценку гидрогеологических условий. Недостаточный слой гидроизоляции или использование недолговечных материалов.
9. Недостаточное уплотнение обратной отсыпки. Требуется обследование физико-механических свойств грунта и экспертиза защитного покрытия.
10. Недостаточная глубина заложения ленточного фундамента. Обследование ленточного фундамента, заглубленного в зоне промерзания выявит деформацию ленты вследствие подвижки грунта. Конструкция меняет геометрическую форму, просаживается, передавая крен на каркас. В стенах образуются трещины.
11. Недостаточная глубина свайных и винтовых опор. Обследование свайных фундаментов на глубину погружения определяется инструментальными методами, с погрешностью в 5%.

Какие работы входят в обследование

Обследование оснований зданий и сооружений, процесс визуального и инструментального обследования нижней части здания и состояния фундамента. Для доступа к углубленным участкам практикуется откопка шурфов, взятие кернов применение методов неразрушающего контроля.

Допустимо применять методы обследования фундаментов, безопасные для сотрудников и разрешенные стандартами. Специалисты визуально и приборами исследуют видимую часть фундамента и примыкающей зоны со стороны отмостков и цоколя или подвала. Признаки разрушения обнаружены, но необходимо найти причину.

Исследуется соответствие фундамента проекту и качество строительных работ.

• дефекты и признаки разрушения фундаментного монолита, каждый из которых соответствует нарушению технологии производства бетонирования, неразумной экономии на материалах.
• определение высоты заглубления ленты или сваи, выполнение и сохранность подстилающих слоев;
• измерение остаточной несущей способности фундамента, равномерность распределения нагрузки;
• извлечение кернов из тела бетонной конструкции и определение прочности и других характеристик в лабораторных условиях;
• обследование состояния арматуры и соответствия армирования проекту;
• обследование основания на плотность и наличие пустот георадаром;
• определение плотности обратной засыпки плотномером.

Сложность исследований заключается в недоступности для осмотра большей части фундамента. Однако, современные методы неразрушающего контроля с применением инструментов значительно облегчают задачу эксперту. Шурфование сводится к минимуму.

Бывает, изначально фундамент соответствовал всем требованиям здания, под который готовился. Но после реконструкции основание начало разрушаться, не выдерживая нагрузки. Поэтому, любой переделке, даже углублению подвального помещения, должна предшествовать экспертиза основания.

Этапы работ по обследованию

Руководствуясь «Правилами обследования несущих строительных конструкций…» экспертиза фундаментов и оснований делится на несколько этапов.

1. Анализ технической документации позволяет изучить проект, чертежи здания. Специалист знакомится с предыдущими обследованиями конструкций, разрабатывает для заказчика техническое задание. Согласовывает с клиентом стоимость и объем работы.
2. Вскрытие грунта в согласованных с заказчиком точках. Шурфы для обследования фундамента – выемка грунта в непосредственной близости фундамента на глубину его залегания позволяет выполнить:

• отбор проб для физико-химического анализа грунта;
• анализ состава обратной засыпки;
• обследование фундаментной подушки на наличие слоя щебня и песка, прокладки из геотекстиля.

• замер диаметра арматуры в сетке;
• толщина защитного слоя;
• расположение стержней в сетке;
• расстояние между армирующими стержнями в сетке.

1. Испытание бетона на прочность ультразвуковыми методами, имитирующими отрыв куска сколом, ударной нагрузкой по ГОСТ 22690-88 и ГОСТ 17624-2012.
2. Неразрушающий контроль на структурное состояние бетона – определение внутренних разрывов в теле, усиливающих водопроницаемость.
3. Визуальное обследование фундаментов. Измерение внешней деформации и геометрических параметров рулеткой, тахеометром, измерительной рейкой, и оптическими инструментами для обследования поверхностей.
4. Фиксирование состояния объекта на протяжении исследования на фото, составление схем и эскизов. Ведение карты обследования и заполнение дефектной ведомости.
5. Камеральная обработка полученных данных позволяет сделать заключение об обследовании фундаментов с рекомендациями технических решений по устранению проблем. Выводы делаются на основании архивной документации и актов непосредственного обследования, результатов диагностики, расчетов.

Результат обследования

Результатом работы экспертов станет полный отчет обследования. Документальное оформление в виде приложений описывает каждый шурф, результаты, полученные его исследованием. Отмечаются дефекты и их отсутствие. Дается оценка состояния каждого элемента. В отдельном приложении описывается динамика зондирования.

Результаты инструментальных замеров собраны в отдельное приложение, с расшифровкой каждого показателя.

Отчет составлен так, чтобы неспециалисту было ясно, какие проблемы несет отклонение от нормы в отдельных зонах и понятна общая оценка. Акт обследования фундамента – официальный документ, имеющий юридическую силу. Дефектная ведомость – перечисление проблемных узлов – является основой для проекта усиления фундамента.

Наши работы по обследованию шурфов

Методика обследования оснований и фундаментов зданий и сооружений

Согласно ГОСТ 31937-2011 "Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния" и Пособию по обследованию строительных конструкций зданий (АО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ»):

Деформации и прогибы в конструкциях возникают вследствие перегрузок, неравномерной осадки фундаментов, пучения грунтов оснований, температурных воздействий при изменении уровня грунтовых вод и влажностного режима грунтов оснований, потерь устойчивости несущих конструкций и других внешних воздействий. Нередко характер развития деформаций конструкций может свидетельствовать о причинах их обуславливающих.Допустимые пределы деформаций и прогибов зависят от материала и вида конструкций и регламентируются нормами проектирования конструкций зданий.Осадка фундамента и вследствие этого образование трещин и повреждений несущих и ограждающих строительных конструкций чаще всего происходят в начале периода эксплуатации здания. Позднее это может происходить вследствие изменения гидрогеологических условий местности, возведения подземных сооружений вблизи здания, надстройки дополнительных этажей и др.Основной причиной появления общих деформаций зданий и сооружений являются неравномерные осадки грунтов оснований.

Обследование технического состояния оснований и фундаментов.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 (сооружений), построенных с сохранением вечномерзлого состояния грунтов основания, предпочтительно проводить в зимний период, построенных на оттаивающих и талых грунтах — в летний период года.2. В состав работ по обследованию грунтов оснований и фундаментов зданий (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.3.

При обследовании оснований и фундаментов:- уточняют инженерно-геологическое строение участка застройки;- отбирают пробы грунтовых вод для оценки их состава и агрессивности (при необходимости);- определяют типы фундаментов, их форму в плане, размер, глубину заложения, выявляют выполненные ранее усиления фундаментов и закрепления оснований;- устанавливают повреждения фундаментов и определяют прочность материалов их конструкций;- отбирают пробы для лабораторных испытаний материалов фундаментов;- устанавливают наличие и состояние гидроизоляции.4. Расположение и общее число выработок, точек зондирования, необходимость применения геофизических методов, объем и состав физико¬-механических характеристик грунтов определяют в зависимости от размеров здания или сооружения и сложности инженерно-геологического строения площадки.

Для детализации исследования грунтовых условий в местах деформирования зданий и сооружений учитывают Выявленные ранее деформации их конструкций.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 (при необходимости).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.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.8.

Оборудование, способы проходки и крепления выработок (скважин) инженерно-геологического назначения выбирают в зависимости от геологических условий и условий подъезда транспорта, наличия коммуникаций, стесненности площадки, свойств грунтов, поперечных размеров шурфов и глубины выработки.9. Для исследования грунтов ниже подошвы фундаментов бурят скважину со дна шурфа.Число разведочных выработок (скважин) устанавливают заданием и программой инженерно-геологических работ.Глубину заложения выработок назначают исходя из глубины активной зоны основания, конструктивных особенностей здания и сложности геологических условий.10.

Физико-механические характеристики грунтов определяют по образцам, отбираемым в процессе обследования. Число и размеры образцов грунта должны быть достаточными для проведения комплекса лабораторных испытаний по ГОСТ 30416.11.

Интервалы определения характеристик по глубине, число частных определений деформационных и прочностных характеристик грунтов должны быть достаточны для вычисления их нормативных и расчетных значений. Отбор образцов грунта, их упаковка, хранение и транспортирование в соответствии с ГОСТ 12071.12.

Результаты инженерно-геологических изысканий должны содержать данные, необходимые для:- определения свойств грунтов оснований для возможности надстройки дополнительных этажей, устройства подвалов и т. п.;- выявления причин дефектов и повреждений и определения мероприятий по усилению оснований, фундаментов, надфундаментных конструкций;- выбора типа гидроизоляции подземных конструкций, подвальных помещений;- установления вида и объема водопонижающих мероприятий на площадке.13. Материалы инженерно-геологического обследования представляют в виде геолого-литологического разреза основания.

Классификацию грунтов проводят в соответствии с ГОСТ 25100. Слои грунтов должны иметь высотные привязки. В процессе проведения обследования ведут рабочий журнал, который должен содержать все условия проходки, атмосферные условия, схемы конструкций фундаментов, размеры и расположения шурфов и т. д.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.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.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.17.

По результатам визуального обследования по степени повреждения и характерным признакам дефектов дают предварительную оценку технического состояния фундаментов. Если результаты визуального обследования окажутся недостаточными для оценки технического состояния фундаментов, проводят детальное (инструментальное) обследование.

В этом случае (при необходимости) разрабатывают программу 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.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.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).20. При обследовании зданий и сооружений вблизи источников динамических нагрузок, вызывающих колебания прилегающих к ним участков основания, проводят вибрационные обследования.Вибрационные обследования проводят в целях 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 (сооружения);- проходящего наземного или подземного транспорта вблизи здания (сооружения);- строительных работ, проводимых вблизи здания (сооружения);- других источников вибраций, расположенных вблизи здания (сооружения).21. По результатам вибрационного обследования фундаментов делают вывод о допустимости имеющихся вибраций для безопасной эксплуатации здания (сооружения).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.