НАТУРНІ ОБСТЕЖЕННЯ ФУНДАМЕНТІВ І ЇХНІХ ОСНОВ

2. НАТУРНІ ОБСТЕЖЕННЯ ФУНДАМЕНТІВ І ЇХНІХ ОСНОВ

 

Натурні обстеження основ і фундаментів слід проводити після одержання від відповідних організацій (проектної, органів нагляду) дозволу на проведення цих робіт.

Метою обстеження основ і фундаментів є виявлення їх фактичного стану.

. Роботи по проведенню обстежень включають наступні види:

- ознайомлення зі станом ґрунтів і конструкцій будівлі і складання програми обстежень фундаментів;

- візуальне (загальне) обстеження конструкцій будівлі;

- детальне (технічне) обстеження фундаментів і вивчення ґрунтів основи;

- визначення міцності та тріщиностійкості конструкцій фундаментів;

- оцінку технічного стану конструкцій фундаментів за результатами обстеження.

Програма обстеження укладається на підставі технічного завдання замовника та ознайомлення із проектно-технічною документацією будівлі що реконструюється.

Технічне завдання містить наступні дані: обґрунтування для виконання робіт, цілі й завдання роботи, склад робіт, короткий зміст звітних матеріалів і зобов’язання замовника.

Ознайомлення із проектно-технічною документацією проводиться з метою врахування інженерно-геологічних умов майданчика, конструктивних особливостей роботи конструкцій, а також виявлення причин і характеру можливих дефектів.

На цьому етапі необхідно також установити фактично діючі навантаження на фундаменти з урахуванням власної ваги конструкцій, технологічного устаткування й тимчасових навантажень

У необхідних випадках варто встановити: проектну марку й клас бетону, діаметр, клас і кількість робочої арматури, марку цегли й розчину, геометричні розміри конструкцій і інші дані.

При відсутності зазначених вище даних вони уточнюються в процесі проведення обстеження, а при їх наявності вибірково перевіряються.

Візуальне обстеження конструкцій будівлі слід проводити з метою визначення стану конструкцій, наявності тріщин у стінах і перекриттях і їх фіксації (установлення їх напрямку, довжини, величини розкриття), а також виявлення осідання фундаментів.

Результати візуального обстеження конструкцій будівлі фіксуються у вигляді карти дефектів, нанесених на схематичні фасади, плани й розрізи будівлі, фотографії, або у вигляді таблиць із умовними позначками основних дефектів.

За результатами аналізу наявного матеріалу й візуального обстеження залежно від типу будівлі і її стану, складності інженерно-геологічних умов, а також залежно від цілей реконструкції (збільшення навантажень на фундаменти чи ін.) призначають склад, обсяг і методи обстеження ґрунтів і фундаментів. У випадку виявлення при візуальному огляді неприпустимих деформацій або ушкоджень конструкцій варто негайно повідомити замовника та проектну організацію.

Обстеження конструкцій фундаментів проводиться методом їх розкриття шляхом проходки шурфів або інших виробок.

Детальне обстеження фундаментів включає:

- огляд конструкцій і реєстрацію виявлених дефектів;

- обмірювання, вимір ширини розкриття тріщин, величини осідань і прогинів (інструментальне обстеження);

- визначення фактичних характеристик залізобетонних і кам'яних конструкцій шляхом випробування відібраних з них зразків або неруйнуючими методами (інструментальне обстеження). Склад і обсяг робіт, а також ступінь деталізації при обстеженні фундаментів визначається програмою робіт.

При огляді фундаментів фіксують:

- тріщини в конструкціях (поперечні, поздовжні, похилі й ін.);

- оголення арматури;

- вивали бетону і кам'яної кладки, каверни, раковини, ушкодження захисного шару, виявлені ділянки бетону зі зміною його кольорів;

- ушкодження арматури, закладних деталей, зварних швів (у тому числі внаслідок корозії);

- схеми обпирання конструкцій, невідповідність площин обпирання збірних конструкцій проектним вимогам і відхилення фактичних геометричних розмірів від проектних;

- найбільш ушкоджені й аварійні ділянки конструкцій фундаментів;

- результати визначення вологості матеріалу фундаменту і наявність гідроізоляції.

Визначення стану конструкцій за вологістю фундаментів проводять методами:

- добору проб з матеріалу фундаментів і наступного дослідження їх у лабораторії;

- електрометричним за оцінкою питомого опору матеріалу кладки та ін.

При визначенні стану за вологістю конструкцій фундаментів варто встановити причини їх зволоження.

Детальному обстеженню підлягають всі конструкції фундаментів, у яких при візуальному огляді виявлені серйозні дефекти. Якщо за результатами попереднього обстеження зроблена достатня відповідно до поставлених завдань оцінка стану конструкції, то детальне обстеження можна не проводити.

Детальні обстеження проводять з метою уточнення вихідних даних, необхідних для виконання повного комплексу розрахунків конструкцій об'єктів, що підлягають реконструкції.

Залежно від стану конструкцій і необхідних завдань обстеження може бути суцільним і вибірковим. При суцільному обстеженні перевіряються всі конструкції фундаментів під кожною стіною й всіма колонами. При вибірковому обстеженні перевіряються окремі конструкції, що становлять вибірку, обсяг якої призначається залежно від стану конструкцій і завдань обстежень, але не менш трьох.

При інструментальному обстеженні стану фундаментів у необхідних випадках слід визначати:

- міцність і проникність бетону;

- кількість арматури, її площу й профіль;

- товщина захисного шару бетону;

- ступінь і глибину корозії бетону (карбонізація, сульфатизація, проникання хлоридів і т.д.);

- міцність матеріалів кам'яної кладки;

- нахили, прекоси й зрушення елементів конструкцій;

- ступінь корозії сталевих елементів і зварних швів;

- деформації основи;

- осідання, крени, прогини фундаментів.

При неруйнуючому методі контролю в залізобетонних конструкціях положення і діаметр арматури визначають магнітним і радіаційним методом за ДСТ 17625-83. Товщину захисного шару бетону й арматури також визначають методом розкриття.

Ділянки для контролю армування (діаметр, розміщення арматури, товщина захисного шару) рекомендується розташовувати:

- у місцях підвищеного розкриття тріщин;

- для позацентрово стиснених фундаментів з малим ексцентриситетом у довільному, зручному для доступу перетині по довжині конструкції;

- для позацентрово стиснених фундаментів з більшим ексцентриситетом, а також для гнучких конструкцій - у передбачуваних розрахункових перетинах.

Важливим показником стану залізобетонної конструкції фундаменту є фактична величина міцності бетону, її відповідність проектній міцності.

При детальному обстеженні міцність бетону слід визначати методами:

- випробування зразків (кернів), випиляних або вибуренних з конструкції фундаменту;

- механічними методами неруйнуючого контролю;

- ультразвуковим методом або методом радіаційної дефектоскопії.

Допускається використання й інших методів, передбачених державними й галузевими стандартами.

При обстеженні кам'яної кладки фундаментів необхідно враховувати міцність каменю, розчину та вид напруженого стану.

Міцність каменю може бути визначена неруйнуючим способом за допомогою ультразвукових приладів.

При реконструкції будівель поблизу динамічних джерел, що викликають коливання прилеглих до них ділянок основи, необхідно проводити вібраційні обстеження.

Вібраційне обстеження виконується з метою одержання фактичних даних про коливання ґрунту і конструкцій фундаментів будівель і споруд, що реконструюються, при наявності динамічних впливів:

- від устаткування, яке встановлюється або планується єксплутувати в будівлі;

- від проходження наземного або підземного колісного чи рейкового транспорту поблизу від будівлі;

- від будівельних робіт при реконструкції;

- від інших джерел вібрації, розташованих поблизу будівлі, що підлягає реконструкції.

У випадку, коли внаслідок реконструкції істотно змінюються динамічні властивості будівлі і її основи, слід вимірювати параметри коливань з метою прогнозування рівнів її коливань після реконструкції.

Для вібраційних обстежень будівель, фундаментів, їх основ і підземних споруд рекомендується застосовувати комплекси апаратури, що забезпечують запис коливань у діапазоні частот від 1 до 100 Гц.

Для аналізу результатів вібраційного обстеження крім фактичних даних про коливання конструкцій фундаментів (ділянок ґрунту) необхідні наступні матеріали:

- дані інженерно-геологічних і геодезичних вишукувань;

- результати спостережень й виміру деформацій конструкцій будівлі, осідання фундаментів;

- дані про наявність тріщин, ушкоджень конструкцій;

- дані про стан і фактичну несучу здатність конструкцій і основи під фундаментами будівлі.

Результати вібраційного обстеження слід подавати у вигляді таблиць середньоквадратичних значень вібропереміщень (віброшвидкостей, віброприскорень) в обстежених точках.

За результатами вібраційного обстеження фундаментів або конструкцій підземних споруд роблять висновок про допустимість наявних вібрацій для нормальної експлуатації споруди, або ж дають рекомендації щодо зменшення динамічного впливу на несучі конструкції обстежуваної споруди чи її реконструкції з метою зменшення рівня коливань до припустимого.

За результатами обстеження складається:

- технічний звіт, що містить: результати обстеження, які подають у вигляді дефектних відомостей стану конструкцій фундаментів, наявності їх деформації, осідань, дефектів матеріалів та ін. ушкоджень, у тому числі плани й розрізи будівель з інженерно-геологічними профілями; конструктивні особливості будівлі, фундаментів, їхню геометрію; схеми розташування реперів, марок; опис застосованої системи вимірів; фотографії, графіки й епюри горизонтальних і вертикальних переміщень, кренів, розвиток тріщин; перелік чинників, що сприяють виникненню деформацій; оцінку міцносних і деформаційних характеристик матеріалу конструкцій фундаментів;

- технічний висновок про можливості використання конструкцій фундаментів при реконструкції.

Технічний висновок про можливості реконструкції будівлі при збільшенні навантажень на її основу, влаштування підземної споруди поблизу неї або в межах її забудови, а також при поглибленні підвалів містить:

- технічну характеристику передбачуваної конструкції;

- опис існуючого стану будівлі;

- плани несучих конструкцій, у тому числі фундаментів із вказівкою глибини їх закладення;

- дані про навантаження, що діяли на фундаменти будівлі до реконструкції;

- дані про додаткові навантаження на будівлю або споруду і їх розподіл на окремі фундаменти після реконструкції;

- відомості про деформації будівлі й дані нівелювання цоколя або вікон першого поверху;

- відомості про матеріал фундаментів;

- дані інженерно-геологічних і гідрогеологічних вишукувань (узагальнення архівних матеріалів, опис шурфів і свердловин, геологічні розрізи по основних напрямках розташування несучих конструкцій, фізико-механічні характеристики ґрунтів основ, необхідні для обчислення деформацій будівлі після його реконструкції, відомості про глибину залягання підземних вод, зміну рівня їх залягання в осінньо-весняний період, склад і характер їх агресивності);

- перевірочні розрахунки існуючих і очікуваних після реконструкції тисків на ґрунти основ;

- прогноз середніх осідань будівлі і їх нерівномірності після реконструкції;

- висновки й рекомендації щодо реконструкції основ і фундаментів, які включають у себе тип фундаментів, що реконструюються і технологію їх влаштування.

Обстеження фундаментів мілкого закладення, обгороджуючих підземних конструкцій, виду й стану ґрунтів основи здійснюють проходкою шурфів на глибину до 1.5 м нижче підошви. Обстеження пальових фундаментів або фундаментів з підвищеною глибиною закладення, а також їх основ роблять шляхом проходки шурфів-дудок.

Дослідження ґрунтів при перебудові фундаментів варто робити так само, як і при новому проектуванні. Вишукування для реконструкції будівель повинні забезпечити одержання за допомогою польових і лабораторних методів таких характеристик ґрунтів як щільність і вологість для всіх ґрунтів, гранулометричний склад піщаних ґрунтів, число пластичності і показник текучості глинистих ґрунтів, ступінь заторфованості та ступінь розкладання рослинних залишків органомінеральних ґрунтів, коефіцієнт фільтрації, модуль деформації, кут внутрішнього тертя й питоме зчеплення.

Загальне число контрольних шурфів, розвідницьких виробок і точок зондування встановлюють залежно від складності геологічної будови й ступеня вивченості території, розмірів будівель та споруд. Інженерно-геологічному обстеженню основ і фундаментів передує детальне вивчення наявних проектних і архівних матеріалів первинних вишукувань, стану існуючих будівель і споруд, умов закладення фундаментів і інших підземних комунікацій.

Спостереження за величинами осідань і деформаціями є спеціальним видом геодезичних робіт, які виконуються за погодженою із проектною або науково-дослідною організацією програмою. З огляду на те, що на період спостережень основна частина деформацій, як правило, завершена, для оцінки швидкості їх протікання необхідно забезпечувати максимальну точність спостережень.

Спостереження за осіданням здійснюються методом геодезичного нівелювання. Найбільш оптимальною в умовах реконструкції і підсилення фундаментів може бути так звана методика ”безреперного” нівелювання», при якій визначають лише значення відносних вертикальних переміщення осадових знаків. При цьому вертикальні переміщення визначають шляхом порівняння відповідних перевищень, обмірюваних у різні моменти часу.

Спостереження за кренами будівлі або фундаментів здійснюють методом геодезичного нівелювання (по різниці осідання протилежних сторін, віднесеної до поперечного розміру) або способом проєкціювання з використанням теодоліта (по різниці відліків проекцій вгорі й внизу, віднесеної до висоти).

До складу геодезичних робіт входить також організація спостережень за тріщинами. Ці спостереження мають дві мети: виявити поширення зон деформацій (маяками, мал.2.1) і встановити характер розвитку ушкоджень у часі, (наприклад, за допомогою найпростішого мікроскопа).

 а) б) в)

 

Рис 2.1 Види алебастрових маяків

а - у формі вісімки; б - зі скляною пластинкою; в - з пластинками що перекривають одна одну

На основі викладеного застосовують наступний порядок виконання робіт при посиленні фундаментів і їхніх основ.

1. Обстеження будівлі (споруди) з попереднім висновком про причини деформацій.

2. Геодезичні спостереження до попереднього висновку і після нього.

3. Інженерно - геологічні вишукування на стадії технічного проекту.

4. Аналіз деформацій і їх причин.

5. Розробка варіантів підсилення (технічний проект перебудови фундаментів).

6. Інженерно - геологічні вишукування на стадії робочих креслень.

7. Розробка робочих креслень підсилення фундаментів або зміцнення основ.

8. У зв'язку з можливим при перебудові фундаментів збільшенням потужності активної зони (особливо при наявності слабких ґрунтів) виконують розрахунок основ за граничними станами.

3. ЗМІЦНЕННЯ Й ПІДСИЛЕННЯ ОСНОВ

Зміцнення й підсилення основ може бути здійснено шляхом осушення і дренажу, закріплення і зміцнення ґрунтів.

Осушення і дренаж основ застосовують самостійно або в комплексі з активними способами захисту від деформацій (підсилення фундаментів, заміна або підсилення надземних конструкцій).

Для захисту основ від впливу підземних вод здійснюють наступні заходи:

1. Повне припинення доступу води на забудовану територію. У цьому випадку влаштовують нагірні канави і кювети, водоперехоплюючі і відвідні лотки, дренажні траншеї або засипання із відвідними дренажними трубами, (мал.3.1,а) протифільтраційні завіси та ін. Сюди ж належать заходи щодо відведення поверхневих вод, здійснюваного шляхом вертикального планування і влаштування зливової каналізації.

а) б) в)

Рис. 3.1 Схема дренажних пристроїв

а) закритий дренаж; б) пристінний дренаж; в) кільцева система водозниження при всебічному припливі підземних вод; 1 - місцевий ґрунт; 2 - дрібнозернистий пісок; 3 - грубозернистий пісок; 4 - гравій (щебінь); 5 - трубчаста дрена; 6 - ущільнений ґрунт; 7 - вертикальна гідроізоляція підвальної стіни; 8 - захищаєма будівля; 9 - вісь водознижувальних (дренажних) свердловин; 10 - знижений рівень підземних вод; 11 - первісний рівень підземних вод.

2. Водозахисні заходи, призначені для відводу води потрапляючої до будівлі від розташованих поряд джерел замочування. У цьому випадку влаштовують кільцеві дренажі у вигляді траншей з прокладеними в них дренами, заповнених дренажним матеріалом, дренажні завіси, дренажні галереї та ін.

3. Заходи, направлені на зниження рівня підземних вод безпосередньо під фундаментами будівлі. Застосовують пристінний дренаж уздовж обгороджуючої стіни з зануренням дренажних відвідних труб нижче підошви фундаменту, (мал. 3.2, 6), вертикальний дренаж з водознижуючих свердловин (мал. 3.2, в), променевий дренаж у вигляді горизонтальних дрен, виконаних з вертикального колодязя та ін. При цьому слід досягати такого зниження, щоб крива депресії проходила на 0.5м нижче необхідного рівня осушення основи.

При здійсненні водозниження в ґрунтах, що мають коефіцієнт фільтрації менше 0.1м/сут., використовують спеціальні методи водозниження - вакуумування й электроосушення.

Дренажні води відводяться від фундаментів самопливом або примусовою відкачкою зі скиданням їх у каналізаційну або зливову мережу, водоймища.

Підвищення міцності основ, у тому числі й на період підсилення фундаментів і надземних конструкцій, може бути забезпечено методами закріплення (хімічне, термічне, фізико-хімічне).

За характером розташування ін`єкторів хімічне закріплення може бути вертикальним, похилим, горизонтальним і комбінованим (мал.3.2,а, б, в і г відповідно). Закріплювані зони можуть бути стрічковими, суцільними, переривчастими, кільцевими.

а) б) в) г)

Рис.3.2 Схеми можливого розташування ін`єкторів при закріпленні основ: 1 – фундамент, 2 - ін`єктор, 3 - зона закріплення, 4 - шахта.

Вибір способу і схем закріплення залежить від виду та характеристик ґрунту основи, форми і розмірів фундаменту, діючих навантажень. До традиційних способів хімічного закріплення відносять цементацію, силікатизацію (одно- і двохрозчинну, газову, электросилікатизацію), електрохімічне закріплення, смолизацію.

Термозакріплення (випал) застосовується, головним чином, при закріпленні лесових необводнених ґрунтів.

Фізико-хімічні або комбіновані способи ґрунтуються на ін'єкційній і бурозмішувальній технології. До цих способів відносять нагнітання цементно-піщаних розчинів, розрядно-імпульсний (электророзрядна обробка свердловин із закріплюючим матеріалом) і струменеву технологію (гідравлічне руйнування ґрунту в свердловині высоконапірными струменями з наступним заповненням порожнин, що утворилися, закріплюючим матеріалом).

Підсилення основи може бути забезпечено також глибинним ущільненням ґрунту механічними способами - улаштуванням похилих ґрунтових паль (піщаних і грунтовапняних) чи включенням у основу твердих елементів (наприклад, залізобетонних, буронабивних і буроін`єкційних паль).

Основи можуть бути посилені шляхом улаштування по периметру фундаменту обгороджуючої стінки нижче підошви на глибину, рівну 1-2 ширинам фундаменту. Обгороджуючі стінки можуть бути вертикальними або похилими, з монолітного або збірного залізобетону, шпунта, паль (задавлюваних, буронабивних, буроін`єкційних). Ґрунт основи, розташований між обгороджуючими стінками, ущільнюється, отже частину навантаження внаслідок тертя сприймають стінки. Крім того, обгороджуючі стінки перешкоджають випиранню слабкого ґрунту з-під підошви.