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 S_sl,n — просадка в i-той точке; x_i, y_i — 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 b_j 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 (p_нач = 0,08¸0,15 МПа), и влажности, большей критической (ω_кр = 0,18¸0,24).

Просадки грунтов S_sl 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; h_i — 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 h_w,p и h_sat,p — высота образца соответственно влажности в момент изыскании и после его полного водонасыщения (ω = ω_sat) при давлении p_z, равном на глубине среднему вертикальному напряжению в i-м слое от нагрузки, передаваемой сооружением, и собственного веса грунта p_z = σ_zp + σ_zg; h_n,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 S_sl,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 S_sl,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 S_i следует предоставлять в табличной форме S_j 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 S_sl — 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»:

• Испытания и обследования зданий и сооружений
• Надежность и долговечность зданий и сооружений
• Обоснование системы обязательных осмотров зданий и сооружений
• Роль технических обследований в процессе эксплуатации сооружения
• Понятие о физическом износе сооружения
• Состав отчета о техническом обследовании
• Инструментальные средства неразрушающего контроля технического состояния зданий

Обследования строительных конструкций:

• Обследование стальных конструкций
• Дефекты бетонных и железобетонных конструкций
• Обследование деревянных конструкций
• Обследование оснований и фундаментов