Как и для чего обследуют фундаменты и грунты оснований
Существует немало случаев, когда требуется квалифицированное техническое заключение специализированной организации о прочностных показателях несущих конструкций здания, в т.ч. фундаментов. Такое заключение выдается после обследования конструкций нулевого цикла. Целью обследования является обеспечение нормальной работоспособности здания за счет проектной прочности фундаментов и требуемых характеристик грунтов.
Причины обследования оснований и фундаментов зданий и сооружений
Заказ на обследование грунтов основания и конструкций фундаментов выдается заказчиком, покупателем или эксплуатирующей объект организацией. В общем случае необходимость технической экспертизы нулевого цикла объекта обосновывается следующими причинами:
- обнаружением дефектов, способных повлиять на прочностные показатели фундаментов и снизить эксплуатационные показатели всего здания;
- повышением нагрузок на фундаменты из-за изменения планировки, увеличения количества этажей и др.;
- выявлением расхождений с проектом, влекущих за собой уменьшение прочностных показателей и эксплуатационных характеристик нулевого цикла здания;
- утратой проектной, технологической и исполнительной документации;
- переменой функциональности здания;
- возобновлением работ на объекте незавершенного строительства, где не была произведена консервация или объект простоял законсервированным более трех лет;
- деформациями грунтов, залегающих под зданием;
- оценкой влияния на фундаменты сооружений нового строительства, ведущегося рядом;
- определением пригодности конструкций объекта, после возгорания, последствий чрезвычайных ситуаций природного или техногенного происхождения;
- определением степени годности составных элементов нулевого цикла к нормальной эксплуатации;
- при реконструкции объекта, заключение о техническом состоянии является обязательным документом, который согласно п. 16(3)в Постановления Правительства от 5.03.2007 г. № 145 о проведении экспертизы проектной документации предоставляется органам строительной экспертизы.
В состав элементов нулевого цикла Свод правил СП 13-102-2003 включает фундаменты, ростверки и фундаментные балки.
Обследование оснований и фундаментов: этапы работ и их содержание
На реальное состояние фундаментов влияет немало различных факторов и от него во многом зависит надежность и долговечность объекта в ходе его эксплуатации. Поэтому результаты обследования крайне важны для сохранения существующих или приобретения в ходе реконструкции новых потребительских свойств объекта.
Техническое обследование существующих фундаментов производится в три взаимосвязанных этапа:
- подготовительный, когда на основании утвержденного заказчиком и согласованного организацией-исполнителем ТЗ на обследование фундаментов разрабатывается программа работ, производится осмотр объекта, собирается и изучается проектная, технологическая и исполнительная документация, материалы инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, журналы службы эксплуатации здания, где фиксируются деформации, трещины в элементах нулевого цикла, выявляются работы, производившиеся на площадке или вблизи нее, которые могли повлиять на состояние подземных конструкций объекта;
- визуальное (предварительное) обследование, выполняемое для определения работоспособности нулевого цикла по итогам внешнего осмотра и определения потребности в инструментальном обследовании. Производится посредством осмотра и фотофиксации существующего состояния элементов нулевого цикла с использованием щупов, рулеток, штангенциркулей. В это же время выявляются и фиксируются заметные дефекты, производится эскизирование и фотографии мест расположения дефектов, их описание, составляются схемы нахождения и сводные дефектные ведомости с привязкой к частям здания.
Определяют присутствие и замеряют величины прогибов, перекосов, разломов фундаментов, выявляют аварийные участки. С целью детального исследования деформированных конструкций фундаментов или ростверков свайного основания, определения состояния гидроизоляции, истинных размеров конструкций, выявления трещин, расслоений и других дефектов, отбора (при необходимости) образцов основных материалов для проведения исследований в специализированной лаборатории.
Итогом визуального обследования становится оценка фактического состояния нулевого цикла, определенная по количеству и виду повреждений и дефектов. Если полученной информации недостаточно для полноценного заключения, переходят к инструментальному обследованию, которое становится необходимым, при выявлении дефектов, оказывающих влияние на прочность и устойчивость несущих конструкций объекта.
При выявлении аварийной ситуации срочно разрабатываются меры, позволяющие предотвратить возможность обрушения. В случае обнаружения трещин, разломов в стеновом ограждении, перекосов элементов строения и других дефектов, указывающих на нарушения грунтовых условий, проведение обследования грунтового основания становится необходимым;
- инструментальное (детальное) обследование фундамента и не только, когда выполняются полевые, лабораторные и камеральные работы:
- обмеры конструкций с фиксацией геометрических размеров фундаментов, ростверков, их узлов и мест примыканий с использованием геодезического оборудования;
- определение показателей недостатков и дефектов с использованием специальных инструментов;
- расчет величины реальных нагрузок на фундаменты с учетом деформированного состояния грунтов;
- определение фактических усилий в конструкциях нулевого цикла;
- вычисление истинной несущей способности фундаментов, рассчитанной по данным обследования;
- лабораторная диагностика, в ходе которой определяются реальные прочностные показатели грунтов, образцы которых отбираются из откопанных шурфов, а также производится экспертиза бетона фундаментов или ростверков для чего из их тела выбирается несколько образцов стандартных размеров, которые испытываются на прессах;
- камеральная обработка информации, полученной на этапе полевых работ и по итогам лабораторной диагностики;
- определение причин возникновения дефектов в фундаментах и ростверках;
- разработка заключения с конкретными выводами и предложениями по приведению фундаментов и ростверков в рабочее состояние и сохранению их характеристик в период эксплуатации.
Возможные дефекты фундаментов и их причины
Наибольшее количество дефектов обнаруживается в фундаментах мелкого заложения. ГОСТ 31937-2011, регламентирующий правила обследования несущих конструкций, классифицирует дефекты:
| Возможные дефекты фундаментов | Причины дефектов |
| Расслоение кладки фундаментов из природного и искусственного камня | кладка выполнена без перевязки;утрата кладочным раствором проектной прочности из-за продолжительной эксплуатации, замачивания конструкций, воздействие сред повышенной агрессивности и др.;превышение допустимой величины нагрузки на фундамент из-за надстройки мансарды, использования тяжелых материалов и др. |
| Разрушение фундаментов по бокам | Продолжительное воздействие на фундамент агрессивных сред из-за повышения уровня грунтовых вод, попадания на фундамент промышленных химикатов и др. |
| Разрыв фундамента по вертикали | Непроектное выполнение фундамента (обратная засыпка пазух фундамента смерзающимся грунтом, воздействие на фундамент грунтовых вод при подтоплении и др.) с соответствующим воздействием явления морозного пучения |
| Образование трещин в плитной части фундамента | нехватка рабочей арматуры;превышение допустимой величины нагрузки на фундамент из-за надстройки здания, изменения несущих конструкций, замены технологического оборудования на более тяжелое и др. |
| Сверхнормативные деформации основания | неправильный расчет размера площади опирания подошвы фундамента;замачивание грунтов основания;увеличение нагрузок на конструкции, передающие усилия на фундаменты;использование в качестве основания сильно сжимаемых грунтов |
| Деформация стены подвала между фундаментом и надземными несущими конструкциями | утрата прочности каменной кладки фундаментной стены;возникновение дополнительных нагрузок на грунты основания поблизости от строения;неправильная эксплуатация элементов подвала объекта, приведшая к возникновению явления морозного пучения. |
Здесь приведены встречающиеся чаще других дефекты фундаментов стандартной конструкции.
Методы определения прочности оснований и фундаментов
Методы определения прочности конструкций из бетона и железобетона, в т.ч. фундаментов приведены в разделе 8.3 Свода правил СП 13-102-2003. Этот документ регламентирует определение прочностных характеристик бетона:
- методами неразрушающего контроля – способы упругого отскока, ударного импульса, пластической деформации и др. согласно ГОСТ 22690-2015;
- методами ультразвукового контроля (УЗК) с использованием поверхностного прозвучивания по ГОСТ17624-2012;
- по пробам из фундаментов или ростверков, отобранным согласно правилам отбора проб, изложенными в ГОСТ 28570-2019.
Для определения количества арматурных стержней, находящихся в ленточном или плитном бетонном фундаменте, толщины защитного слоя и степени коррозии, используются отечественные и импортные локаторы арматуры.
При обследовании основания с соответствующим определением прочности грунтов, вблизи фундаментов бурятся скважины или откапываются шурфы с последующим определением последовательности и характеристик геологических слоев, физико-механических свойств грунтов на участке – их характер, степень пучинистости или просадочности; наличие, глубина заложения и состав грунтовых вод, направления их потока. Однако если производить обследования грунтов с использованием георадарного оборудования, то можно без скважин и шурфов с достаточной точностью определить прочностные характеристики грунта и его плотность, глубину заложения грунтовых вод, увидеть реальное расположение подземных строительных конструкций. Георадар позволяет экономить время, получая высокоточную информацию.