Чтобы определить движение фундамента, необходимо провести комплексное обследование. Важно обратить внимание на трещины в стенах и полах, а также на изменения уровня окон и дверей, что может свидетельствовать о неравномерном оседании или подвижках фундамента.
Кроме визуальных проверок, целесообразно использовать специальные приборы для мониторинга деформаций, такие как нивелиры или инклнометры. Регулярное отслеживание показателей позволит своевременно выявить проблемы и предотвратить серьезные повреждения строения.
Обследование фундаментов
Фундаментом называется конструкция, которая предназначена для равномерного распределения весовой нагрузки здания на грунт. Как правило, обустраивается ниже точки промерзания во избежание воздействия на постройку эффекта морозного пучения. Состояние основания является важным фактором, от которого зависит ресурс здания, его сейсмоустойчивость, целостность и внешний вид. Технология обследования фундамента зданий и сооружений позволяет оценить текущее состояние конструкции, а также определить перечень действий по устранению дефектов.
Когда нужно проводить обследование фундамента
В отличие от наземных конструкций и инженерных коммуникаций здания обследование фундамента усложнено его расположением ниже уровня участка. По этой причине оценка состояния оснований практически никогда не выполняется в плановом порядке. Подспорьем для проведения обследования являются определённые факторы технического и другого характера.
В том числе, диагностика оснований зданий осуществляется по следующим причинам:
- Обнаружены такие дефекты, как трещины, прогибы и другие виды деформаций.
- Запланирована реконструкция здания, включающая надстройку дополнительных этажей или конструкций, так или иначе увеличивающих нагрузку на основание.
- Перепрофилирование здания или сооружения.
- Требуется усиление фундамента.
- Длительный срок эксплуатации основания.
- Возникла необходимость обустроить подвальное помещение или углубить существующее.
- Выяснение причин повышения влажности нижней части стен, в частности, если не исключено нарушение норм гидроизоляции фундамента.
- Расширение здания без надстроек дополнительных этажей, но с физической привязкой к существующему основанию.
- Капитальный ремонт здания или сооружения.
- Перед строительством аналогичных объектов с целью определить, как справляется текущая конфигурация фундамента в конкретных условиях (местный состав почвы, уровень залегания грунтовых вод, глубина промерзания и прочее).
- Оценка общего состояния здания с целью определения его ресурса, рыночной стоимости, рентабельности (например, при коммерческих операциях с недвижимостью).
Чаще всего обследование оснований и фундаментов проводится по одной и той же причине — появление дефектов или их последствий. Профессиональная экспертиза позволяет не просто выявить все проблемы. Проведённое в надлежащем порядке техническое обследование состояния фундаментов даёт ответы на вопросы — что стало причиной возникновения дефектов и, самое главное, как их устранить с минимальными усилиями и вложениями.
Особенности обследования оснований
Поскольку визуальное обследование фундаментов не позволяет получить полную картину состояния конструкции, практически всегда выполняется инструментальный анализ. Сложность его выполнения заключается в том, что основания сооружений и зданий располагаются ниже уровня земли. Чтобы добраться до них, осуществляется откопка шурфов, и только после этого делается максимально тщательный анализ. Как визуальный, так и с применением соответствующих инструментов и методов.
Шурфы для обследования фундаментов — это раскопы вглубь основания, в процессе которых выполняется выемка грунта с целью обеспечения доступа до проблемных (в том числе, предположительно) участков конструкции. Как правило, шурфы раскапываются до самой подошвы основания. В первую очередь, это делается в тех местах, где имеются визуально видимые дефекты фундамента.
Нередко бывает так, что наиболее серьёзные дефекты удаётся выявить только после раскопки нескольких шурфов. Это требует определённых затрат времени и средств, однако, только такой подход позволяет наиболее точно выявить требующие устранения дефекты и причины их появления. При этом получается увидеть повреждения фундамента даже там, где наличие дефектов не предполагалось вовсе.
Отдельно следует рассмотреть особенности обследования оснований зданий и сооружений разных типов. В зависимости от технологии изготовления фундамента и его конфигурации вносятся соответствующие правки в план проведения экспертизы, определяется набор наиболее подходящих методик, целей, инструментов и лабораторных анализов.
Особенности обследования ленточных фундаментов
Несмотря на то, что по технологии строительства ленточный фундамент является одним из самых простых, его обследование — наоборот, сложное и трудоёмкое. В первую очередь из-за того, что раскопка шурфов осуществляется не только снаружи здания, но и внутри. Соответственно, обследование ленточного фундамента связано с большим объёмом земляных работ, а также усложняется отсутствием прямого доступа к внутренним сторонам конструкции. При глубоком залегании подошвы основания инструментальное исследование может осложняться подходом грунтовых вод, без предварительной откачки которых провести полноценный анализ не получится.
Особенности обследования свайных фундаментов
Свайные фундаменты используются в основном для строительства зданий на проблемных участках. Чтобы обойти некоторые из этих проблем, в том числе, применяются сваи большой длины. Это даёт возможность добраться до более прочных слоёв грунта и обеспечить надлежащую несущую способность. Соответственно, при обследовании свайных фундаментов требуется добраться до основания свай, чтобы оценить их состояние или причину возникновения дефектов — локальной просадки, перекоса, крена и так далее.
Особенности обследования опорно-столбчатых фундаментов
Экспертиза опорно-столбчатых оснований проводится почти по тем же правилам, что и в случае с ленточными фундаментами. Выемка шурфов осуществляется, в первую очередь, в наиболее нагруженных местах, а также там, где предварительное визуальное обследование показало наличие дефектов. После обследования состояния грунта основания поверхность опор высушивается и берутся пробы бетона для лабораторного анализа. Также может выполняться ультразвуковое сканирование.
Методы обследования фундаментов
Для полноценного определения текущего состояния основания специалисты применяют разные методы обследования фундаментов:
- Визуальное обследование.
- Инструментальное обследование.
- Неразрушающий контроль — позволяет определить прочность бетона без механических воздействий на фундамент.
- Ультразвуковая диагностика — выполняется с применением специальных инструментов, и позволяет выявить скрытые дефекты в толще основания.
- Метод обрыва со скалыванием.
- Упругий отскок.
- Способ ударного импульса.
- Лабораторный анализ отобранных образцов.
- Измерение деформации фундаментов.
- Определение водонепроницаемости бетона.
- Определение морозостойкости бетона.
- Оценка степени коррозии арматурного каркаса.
Выбор методов обследования фундамента осуществляется с учётом особенностей каждого конкретного здания, типа основания, возможностей исполнительной компании и поставленных заказчиком задач.
Возможные дефекты
Проверка фундаментов выполняется с целью выявления следующих распространённых дефектов:
- перекосы;
- крены;
- выгибы;
- трещины;
- расколы;
- сдвиги;
- неравномерная осадка;
- намокание бетона;
- коррозия бетона;
- коррозия металла свай;
- коррозия арматурного каркаса;
- затопление подвалов;
- нарушение наружного водоотвода.
Следующим шагом обследования фундамента является выяснение возможных причин появления дефектов, выявленных в процессе экспертизы.
Причины возникновения дефектов
К основным причинам возникновения дефектов фундаментов зданий и сооружения относятся следующие факторы:
- Строительство без проведения геологических изысканий — не учтён состав и прочность почвы, глубина залегания грунтовых вод и промерзания, уклон и прочее.
- Ошибки, допущенные в процессе проектирования — неверный расчёт требуемой несущей способности, глубины залегания, неподходящий тип основания.
- Нарушение технологии обустройства выбранного типа фундамента — недостаточное уплотнение грунта, ужимание сроков, грубые просчёты, применение некачественного бетона, обратная обсыпка с использованием склонного к пучению грунта.
- Неправильная эксплуатация фундамента — превышение расчётной нагрузки, механические повреждения, подтопление, нарушение режима движения тяжёлого транспорта возле здания, перепады температур внутри помещений.
- Неисправность инженерных систем водоснабжения и водоотведения.
- Не предусмотренное повышение сейсмической активности и прочие стихийные бедствия, не характерные для рассматриваемого региона.
- Внесение изменений в конструкцию здания без учёта изначальной несущей способности фундамента.
- Несвоевременное проведение обследования фундамента здания — как правило, проводится уже тогда, когда дефектов много, и большинство из них критические.
Кроме всего прочего дефекты возникают естественным путём в результате длительных сроков эксплуатации и неизбежного исчерпания ресурса конструкций. Для таких случаев следует предусматривать своевременный ремонт фундаментов, обслуживание, обновление гидроизоляции и прочие мероприятия, которыми, как правило, пренебрегают.
Этапы работ по обследованию фундаментов
Комплексное обследование фундаментов выполняется в четыре этапа:
- Подготовительный — сбор данных, ознакомление с имеющейся документацией, предварительный выбор методов анализа.
- Полевые работы — этап включает визуальный осмотр фундамента на месте, разработка шурфов, оценка состояния основания мобильными инструментами.
- Лабораторный анализ — ему подвергаются взятые образцы грунта и, при необходимости, материалов фундамента.
- Камеральный этап — анализ и обобщение собранной в процессе обследования информации, составление отчёта.
На некоторых промышленных объектах существует своя специфика проведения экспертизы, связанная с особенностями технологического процесса и сложными условиями эксплуатации фундамента.
Результат обследования
По завершению основных этапов обследования фундаментов составляется технический отчёт, включающий в себя:
- Пояснительную записку.
- Акт обследования фундамента.
- Результаты обследования в виде дефектных ведомостей.
- Графики кренов при их наличии.
- Карта выявленных дефектов.
- Объективная оценка текущего состояния фундамента.
- Результаты лабораторных исследований.
- Оценка прочности.
- Выводы специалистов и рекомендации для строителей.
Технический отчёт обследования является официальным документом, в том числе, позволяющим дальнейшую эксплуатацию здания или выступающим в роли руководства с рекомендациями по улучшению состояния фундамента и увеличению его ресурса.
Определение вертикальных и горизонтальных перемещений и кренов оснований и фундаментов
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 сильносжимаемых 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 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) не должны превышать величин, мм, для:
гражданских зданий. ………………… 0,0001 Н
промышленных зданий и сооружений, дымовых труб, башен и др- 0,0005 Н
фундаментов под машины и агрегаты. …… ………… 0,00001 Н
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 здания (сооружения).
Фотограмметрический метод измерения горизонтальных и вертикальных перемещений и кренов следует применять для измерения осадок, сдвигов, кренов и других деформаций зданий (сооружений) при неограниченном числе наблюдаемых мерок, устанавливаемых в труднодоступных местах для измерений эксплуатируемых зданий и сооружений.
Для измерений деформаций фотограмметрически одновременно по трем координатным осям (X, Y, Z) необходимо выполнять фототеодолитную съемку с двух опорных знаков, являющихся концами базиса фотографирования, не изменяя местоположения и ориентирования фототеодолита в различных циклах наблюдений.
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».
При измерении перемещений оснований и фундаментов зданий и сооружений одним из важных этапов работы является определение мест реперов и правильная разбивка и установка марок.
Количество грунтовых реперов должно быть не менее трех, стеновых — не менее четырех.
При использовании стеновых реперов необходимо убедиться в отсутствии видимых деформаций стен. Не рекомендуется использовать реперы, расположенные вблизи железнодорожных путей, внутри цеха.
Размещение марок должно обеспечивать наиболее благоприятные условия производства нивелирных работ.
Марки служат для установки на них нивелирных реек во время производства работ, поэтому любая конструкция марки должна обеспечивать однозначность установки на ней рейки во всех циклах наблюдений, т.е. марка должна иметь строго фиксированную точку.
Для промышленных каркасных зданий марки устанавливаются по низу несущих конструкций балок, ферм, ригелей, по верху консолей колонн, подкрановых балок по продольным и поперечным сечениям.
Марки выполняются в виде пометок краской хорошо заметного цвета на поверхности конструкций. Каждой марке присваивается свой номер, который записывается В журнал измерений.
Для многоэтажных производственных зданий и сооружений, имеющих сплошную фундаментную плиту, марки следует размещать по разбивочным поперечным и продольным осям плиты и ее периметру из расчета 1 марка на 100 м 2 площади цеха.
Места установки марок наносят на схемы планов и разрезов здания.
Для измерений вертикальных перемещений фундаментов применяются нивелиры, обеспечивающие точность нивелирования III класса, типа Н-3, Н-5 и равноточные им. Используются также самоустанавливающиеся нивелиры типа КО-007.
Перед началом и после окончания работ нивелир должен быть обязательно проверен, а рейки проверены с помощью металлической измерительной линейки.
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.
Репер — знак, высотное положение которого является практически неизменным на все время наблюдений за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений;
— репер городской сети
— стоянка нивелира
— осадочная марка
Описание особенностей процесса изменения свойств основания под зданиями и сооружениями
Движение грунта под фундаментом может повлиять на участок, на котором стоит здание. Пучение, оползень, осадка и усадка могут нанести ущерб имуществу и расстроить его владельцев и/или жильцов.
Рекомендации часто ссылаются на "особенности участка", когда говорят о причине наземного движения конструкций.
На что мы смотрим в первую очередь?
Одна из первых вещей, на которую мы должны обратить внимание, — это вероятная причина движения грунта, которое нанесло (или всё ещё наносит) ущерб имуществу. Существует четыре основных вида грунтового движения: вспучивание (набухание), оползень, усадка и осадка (чаще неравномерная).
Определения типов наземного движения:
Движение грунта под зданием вверх в результате расширения грунта.
Движение вниз по наклонной местности.
Усадка (также известное как консолидация или уплотнение)
Движение вниз в результате сжатия грунта под весом здания в течение нескольких лет после строительства.
Осадка (также известное как просадка)
Земля под зданием проседает, затягивая за собой фундамент здания. Обычно это происходит, когда земля теряет влагу и сжимается, либо наоборот вымывается активным движением влаги. Причин этому явлению может быть множество и ниже мы рассмотрим их подробнее.
Неравномерная осадка (просадка)
Случаи оседания могут быть сложными, требующими экспертных доказательств и технических данных. Нам нужно изучить симптомы проблемы, чтобы выяснить, что ее вызвало. Проседание обычно вызывается одной или несколькими из следующих ситуаций:
Пучение или усушка глины (глинистого основания)
Иногда простое дерево является причиной конструктивных проблем с фундаментом. В этом случае инструкция специалиста по лесоводству — наиболее подходящее средство, которое может включать обрезку кроны дерева, обрезку корневой системы, прореживание или даже полное удаление. Установка корневых барьеров может остановить проникновение корней, но многие эксперты не считают их эффективными или экономичными.
Значительная или длительная утечка воды, например, из лопнувших или протекающих труб, может промыть и смыть мелкие частицы подстилающего грунта. Когда это происходит, объем грунта под объектом уменьшается, и фундамент объекта проседает. Утечка воды также может привести к размягчению подстилающего грунта, что снизит его способность выдерживать вес объекта и приведет также к проседанию фундамента объекта.
Особенности грунтового участка
Особенностью может являться эрозия подстилающего грунта, приводящая к образованию подземной пещеры. В конечном итоге это может привести к оседанию участка выше или поблизости. Также особенностью можно назвать регулярное колебания уровня грунтовых вод.
Добыча полезных ископаемых
Здания иногда проседают в результате обрушения подземных шахт, даже давно заброшенных.
Каждое здание будет оседать на небольшую величину в течение короткого времени после его постройки из-за веса здания, уплотняющего землю под его фундаментом – это усадка.
Уплотнение земли может усугубляться из-за:
- не подходящий по проекту грунт
- неподходящий материал, используемый строителями при стабилизации грунта
- недостаточное уплотнение подготовленного грунтового материала
- не подходящий способ подготовки грунта перед началом строительства
Любой из этих факторов может привести к значительному смещению несущих конструкций или плит перекрытия вниз и повреждению имущества.
Разлагающаяся органика в земле
По мере разложения органического содержания грунт теряет объем и упругость. Это приводит к движению вниз или самоуплотнению участка со смещением конструкции вниз.
В следующих статьях мы продолжим разбирать случаи обращения к нам с комментариями и общими выкладками.
