К вопросу обследования оснований и фундаментов зданий и сооружений

К вопросу обследования оснований и фундаментов зданий и сооружений

Духов Д. Г.1, Климов Д. А.2, Курзанов Ю. А.3, Романович А. Н.4

1 Духов Дмитрий Геннадьевич /Dukhov Dmitry Gennadievich - заведующий группой отдела по экспертизе зданий и

сооружений,

ООО «ТехкранТест»;

2Климов Дмитрий Александрович /Klimov Dmitry Aleksandrovich - инженер отдела по экспертизе зданий и сооружений;

3Курзанов Юрий Александрович /Kurzanov Jury Aleksandrovich - инженер отдела по экспертизе зданий и сооружений,

ЗАО НПО «Техкранэнерго»;

4Романович Алеся Николаевна /Romanovich Alesya Nikolaevna - ведущий инженер,

ООО «РАРОК», г. Владимир

Аннотация: в статье рассмотрены актуальные вопросы и особенности обследования оснований и фундаментов зданий и сооружений, описаны основные положения визуального и инструментального этапов. Проведён анализ технического состояния фундаментов здания производственного цеха завода «Символ» Владимирской области, а также даны рекомендации по его дальнейшей эксплуатации.

Ключевые слова: основания и фундаменты, визуальное обследование, инструментальное обследование, шурф, дефект, инженерно-геологические изыскания.

Необходимость обследования оснований и фундаментов зданий и сооружений, как правило, возникает в ряде случаев, таких как: реконструкция объекта с заменой или усилением элементов, надстройкой этажей; строительство новых объектов вблизи существующих; возникновение характерных дефектов в конструкциях.

Обследование фундаментов здания является комплексным анализом для выявления факторов, влияющих на состояние наземных конструкций. Так, в процессе обследования анализируются свойства грунтов, геометрия конструкций, прочность материалов и несущая способность фундаментов, а также состояние арматуры и гидроизоляции здания, а при наличии обследуют и подвал.

Как правило, обследование фундаментов проводится в 2 этапа. Первый этап включает в себя изучение проектно-технической документации, а также визуальный наружный осмотр исследуемого объекта. На втором этапе проводится детальное инструментальное исследование фундамента. При визуальном обследовании определяют характерные дефекты и деформации надземных конструкций, к которым можно отнести отклонения стен от горизонтали и вертикали, подтопления, промерзания, трещины, обнажение арматуры, неравномерную осадку, коррозию. По итогам визуального обследования составляется отчет с дефектной ведомостью конструкций, в которой указывается их положение и детальные характеристики.

При инструментальном обследовании вглубь основания прокладывают шурфы. Их количество зависит от цели обследования, а также от состояния объекта. Место отрывки шурфов обычно зависит от конструктивных особенностей здания, а также от видимых характерных дефектов надземных конструкций здания. Следует отметить, что метод обследования фундамента зависит от конструктивных особенностей [1, с. 123]. Так, шурфы для ленточных фундаментов вскрывают по отвесной грани стены, а столбчатые «на угол», «на две стороны», «по периметру» - в зависимости от состояния участка здания (Рис. 1).

Рис. 1. Виды шурфов для обследования столбчатых фундаментов: а) вскрытие «наугол»; б) вскрытие «на две стороны»; в) вскрытие «по периметру»

Далее при необходимости из шурфов забираются лабораторные пробы грунта для исследования его физико-механических свойств, а затем проводят расчеты на несущую способность грунтов. Исследования физико-механических свойств бетона проводят неразрушающими методами: с помощью ультразвукового исследования, отрыва со скалыванием, ударного импульса и т. п. [2, с. 19].

В результате инструментального обследования составляется дефектная ведомость, а также выдаётся итоговое заключение по результатам двух этапов обследования с подробным описанием выявленных дефектов, выводами и рекомендациями по их устранению.

В данной статье в качестве примера рассмотрено обследование фундаментов производственного цеха завода «Символ» г. Курлово Гусь-Хрустального района. Здание цеха двухэтажное, с размерами в плане 37 х

31 м. Высота здания в коньке 15,5 м. Ограждающие конструкции стен выполнены из навесных железобетонных панелей. Конструктивная схема здания - каркасная со стальными колоннами и балками.

Целью обследования являлась оценка технического состояния несущих и ограждающих конструкций цеха на предмет устройства на отметке + 6.130 пола с полезной нагрузкой равной 1500 кг/м2, с определением возможности их дальнейшей безопасной эксплуатации.

Точная дата постройки обследованного здания и дата проведённых текущих и капитальных ремонтов, а также проектная документация на обследуемое здание отсутствует. Значительно облегчило работу наличие инженерных изысканий, проводимых в непосредственной близости к обследуемому зданию.

Для определения размеров фундаментов и глубины заложения было произведено вскрытие шурфов в пяти местах. Было применено вскрытие «на две стороны», т. к. проектная документация отсутствовала, и существовала возможность обнаружения несимметричных фундаментов. Следует отметить, что после окончания шурфования выработки должны быть тщательно засыпаны с послойным трамбованием и восстановлением покрытия. Также во время рытья шурфов и обследования необходимо принимать меры, предотвращающие попадание в шурфы поверхностных вод [3, с. 12].

Вскрытие шурфов показало, что фундаменты под колонны каркаса выполнены столбчатыми монолитными железобетонными.

Вскрытие шурфа № 1 показало, что фундамент выполнен одноступенчатым монолитным

железобетонным. Подколонник у фундамента отсутствовал. Стальная колонна опиралась непосредственно на плиту, в результате чего скрытая под землёй часть колонны получила сильные коррозионные повреждения. Размер подошвы фундамента под колонну составил 2,1 х 2,1 м. Глубина заложения фундамента составила 2,2 м от уровня поверхности земли.

Вскрытие шурфов № 2, № 3, и № 4 показало, что фундаменты выполнены монолитными железобетонными (Рис. 2). Размеры подошвы фундамента в плане составили 1,4 х 1,4 м, глубина заложения фундамента - 1,6 м от пола первого этажа. Ступени, увеличивающие подошву фундамента, отсутствовали.

Рис. 2. Фото шурфа № 4

Вскрытие шурфа № 5 показало, что размеры подошвы в плане составили 1,4 х 1,4 м, глубина заложения подошвы фундамента от поверхности земли - 2,4 м. Фундамент выполнен монолитным железобетонным без дополнительных ступеней. Откопка шурфов показала, что под подошвой обследованных фундаментов находится насыпной грунт, что подтверждается инженерно-геологическими изысканиями.

Согласно инженерно-геологическим изысканиям, физико-механические характеристики насыпного грунта не нормируются. Поведение фундаментов, установленных на такой грунт, непредсказуемо. Однако, учитывая длительность эксплуатации существующих фундаментов, поверочные расчёты выполнялись с учётом опирания фундаментов на ИГЭ-2 песок мелкий.

Согласно выполненным поверочным расчётам, при устройстве нового перекрытия нагрузка на фундаменты возрастает многократно, и даже если пренебречь тем обстоятельством, что под подошвой фундамента располагается слой насыпного грунта, фундаменты окажутся перегруженными в 1,5.. .2 раза.

Усиление фундаментов, стоящих на насыпном грунте, технически нецелесообразно, так как прочностные характеристики такого грунта не нормируются, и предсказать эффективность усиления невозможно.

Возведение новых опор для устройства перекрытия возможно, однако оно потребует демонтажа существующего перекрытия, а вновь устраиваемые фундаменты необходимо будет располагать с учётом существующих, что создаст дополнительную сетку колонн и связей в уровне первого этажа и не позволит эксплуатировать помещения в производственном режиме.

Одним из существенных недостатков обследованного здания служит то обстоятельство, что все обследованные фундаменты стоят на слое насыпного грунта, чьи физико-механические характеристики не нормируются, а поведение при увеличении нагрузок непредсказуемо.

Вышеперечисленные факты будут препятствовать дальнейшему нормальному техническому обслуживанию и эксплуатации здания, т. к. будет затруднительно прогнозировать и предупреждать возможные аварийные ситуации. Таким образом, был сделан вывод, что использование существующих

конструкций для установки новых производственных линий экономически и технически нецелесообразно, а замена существующих конструкций на новые позволит увеличить надёжность, срок безаварийной эксплуатации не будет требовать проведения капитальных ремонтов и усиления на срок до 30 лет.

В заключение следует отметить, что обследование оснований и фундаментов позволяет определить степень их надежности, а значит, позволяет спланировать мероприятия по дальнейшей эксплуатации фундаментов и всего здания в целом. Поэтому работы по обследованию оснований и фундаментов должны проводиться высококвалифицированными и опытными специалистами.

Литература

1. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. - Москва: АО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ», 2004. 310 с.

2. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений». -Москва: ЦНИИСК им. Кучеренко ГОССТРОЯ России, 2004. 26 с.

3. ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. - Москва: Стандартинформ, 2014. 54 с.