48Особенности обследования оснований и фундаментов и способы их усиления при реконструкции зданий
Преснов Олег Михайлович
кандидат технических наук, доцент, Сибирский федеральный университет, [email protected] Гордеева Елизавета Владимировна
студент Сибирского федерального университета, [email protected] Боева Марина Сергеевна
студент Сибирского федерального университета, [email protected] Белозёрова Алёна Дмитриевна
студент Сибирского федерального университета, [email protected]
Фундаменты и другие подземные конструкции со временем получают физический износ в результате воздействия на них природных и техногенных факторов. Во время проведения реконструкции или реставрации объекта капитального строительства, для обеспечения безопасности и продления его жизненного цикла, необходимо правильно провести обследование фундаментов для анализа свойства грунтов, геометрия конструкций, прочность материалов и несущей способности фундаментов, выбрать эффективный и рациональный способ их усиления. Возможность возникновения осадков, кренов, сдвигов, образования трещин на несущих конструкциях и обрушения зданий и сооружений должна быть сведена к минимуму, поэтому работы по обследованию оснований и фундаментов должны проводиться высококвалифицированными экспертами.
Ключевые слова: фундамент, реконструкция, основание, дефекты, здание, сооружение, обследование, безопасность, долговечность, грунт, анализ, шурф, усиление.
Обследование основания и фундамента — это комплекс мероприятий, основной целью которых является оценка их текущего технического состояния. Необходимость проведения данного обследования возникает при изменении геометрических размеров и расчётных схем зданий и сооружений, возрастании временных или постоянных нагрузок, а также устройстве подземных помещений. Обследование выполняется в несколько этапов. Методы анализа выбираются в зависимости от поставленных целей и типа фундамента [1,2] .
Первый этап обследования включает в себя подробное изучение проектно-техни-ческой документации и сбор сведений по эксплуатации и строительству здания или сооружения.
Второй этап - визуальное обследование состояния наземных конструкций здания. В процессе его проведения выявляют характерные деформации и дефекты наземных конструкций, например: отклонения стен по горизонтали и вертикали, подтопления, трещины. По итогам визуального обследования, составляется отчет с ведомостью дефектов конструкций, в которой описывается их положения и детальные характеристики [3,4].
Третий этап заключается в инструментальном обследовании фундамента и позволяет определить прочность бетона в теле фундамента, произвести забор проб для
лабораторного исследования грунтов и выявления их физико-механических свойств, а также провести расчеты для установления несущей способности[5]. Его проведение начинается с шурфирования. Выбор количества шурфов и площади их сечения определяется глубиной заложения фундамента и целью обследования. При проведении реконструкции зданий и сооружений устраиваются 2-3 шурфа в здании. Минимальные размеры шурфов в плане приведены в таблице 1.
Таблица 1
Минимальные размеры шурфов в плане
Глубина заложения фундамента, м Площадь сечения шурфов, м2
До 1,5 1,25
1,5-2,5 2
Более 2,5 2,5 и более
Для установления прочности бетона в фундаменте существует несколько методов контроля: разрушающий, неразрушающий прямой и неразрушающий косвенный.
Разрушающий метод представляет собой отбор проб из материала путем высверливания керна. Полученные цилиндрические образцы помещают под пресс, усилия постепенно наращивают, пока те не разрушатся. После каждого проведенного испытания фиксируют значение R сжатия, в завершении выполняют статистическую обработку данных. Данный метод является наиболее точным, потому что исследуется образец материала, извлекаемый из тела конструкции, а не исключительно из поверхностного слоя.
Определение прочности бетона неразрушающим прямым методом основывается на местных деформациях конструкции, но без ее повреждения в целом. Метод предусматривает стандартные схемы испытаний (отрыв со скалыванием и скалывание ребра) и допускает применение известных градуированных зависимостей. Отрыв со скалыванием предполагает закрепление анкерного устройства в предварительно выполненное отверстие в теле конструкции и измерение усилия необходимого для местного разрушения при вырывании анкера. При проведении испытания путем скалывания ребра на конструкцию закрепляют прибор и прикладывают нагрузку, после чего фиксируют глубину и усилие скалывания [6].
Неразрушающие косвенные методы основаны на ударно-импульсном воздействие на бетон. При определении прочности бетона ультразвуковым методом используется специальный датчик, который проводит волны сквозь толщу бетонного слоя, характеристики скорости прохождения волн сравниваются. Для определения прочности бетона методом упругого отскока используется склерометр. Прибор фиксирует величину обратного движения бойка после удара о поверхность пластины, которая прижимается к конструкции. Принцип определения прочности бетона молотком Кашкарова предполагает измерение на бетоне размеров следа после удара металлическим шариком и сравнение с эталонным отпечатком, в корпус помещают сменный стальной стержень с постоянными характеристиками. Прочность материала выводится из соотношения полученных диаметров отпечатков на стержне и бетоне после серии ударов, наносимых конструкции[6].
Результатом завершения обследования фундаментов и оснований является детально составленная дефектная ведомость, заключение с подробным описанием проводимых обследований и рекомендациями по устранению обнаруженных повреждений, чаще всего рекомендуется проведение усиления фундамента. [7].
Выбор способа усиления зависит от типа фундамента, материала несущих стен и грунта основания. Существуют традиционные и современные способы. Первые -представляют собой увеличение ширины подошвы фундаментов с целью обеспечения снижения удельного давления на грунт. Современные способы усиления фундаментов базируются на двух основных принципах: «пересадка» здания на сваи и закрепление грунтов оснований инъекцией строительных растворов в грунт.
Для усиления фундаментов мелкого заложения авторами в работе [8] представлена эффективная полезная модель, согласно которой, фундамент и грунт основания фундамента упрочнены инъектируемым в них цементным раствором, бетонные элементы уширения утоплены ниже подошвы фундамента на глубину упрочненного грунта основания, а стержни выполнены в виде резьбовых стяжек и дополнительно установлены в уровне расположения упрочненного грунта основания.
Широкое распространение получил способ усиления фундаментов с использованием буронабивных, буроинъекционных свай и свай погружаемых вдавливанием[9].
Сваи, погружаемые вдавливанием целесообразно использовать в тех случаях, когда нагрузку от здания необходимо передать на глубоко залегающие грунты, в особенности при наличии высокого уровня грунтовых вод.
Усиление буронабивными сваями будет эффективно в условиях значительных увеличений нагрузки и толще слабых грунтов в основании, однако их невозможно применять при недопустимости вибраций и шума, а также этот метод является самым затратным за счёт стоимости таких свай.
Наиболее рациональным и экономически выгодным является метод усиления фундамента при использовании буроинъекционных свай. Данный способ можно использовать практически при любых условиях реконструкции. Способ упрочнения оснований и фундаментов при помощи создания усиливающих элементов и зоны уплотнения, которые воздействуют на основание, распределяя давление от сооружения на большую площадь, а значит, снижая осадку фундамента, описан в изобретении [10]. Недостатком способа является ограниченность его применения. Например, его невозможно применять в грунтах, где происходит оплывание или осыпание стенок прокладываемых скважин.
Способ усиления здания путем расширения опорной площади фундаментов предполагает предварительное уплотнение грунта и Устройство приливов башмаков с подкопом. Эффективен при увеличении нагрузки на здание или сооружение, при этом кладка фундамента должна быть в хорошем состоянии или предварительно усилена [11, 12].
Таким образом, реконструкция зданий и сооружений представляет собой целый комплекс работ, включая изменения в системе оборудования зданий и несущих конструкций. Начинают ее обычно с ремонта фундамента и укрепления основания под ним. Основными причинами, приводящими к этому, являются: увеличение нагрузки на фундаменты, необходимость изменения геометрических размеров или физический износ. Для выбора наиболее эффективного метода усиления и реконструкции оснований и фундаментов необходимо провести обследование и выбрать метод усиления разработанный для конкретного случая с учетом накопленного опыта строителей.
Литература
1. Далматов Б.И., Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений. Учебное пособие / 2е изд. - Москва : 2001. - 440 с.
2. Добромыслов А.Н., Ошибки проектирования строительных конструкций / 2е изд. - Москва : 2008. - 208с.
3. Добромыслов А.Н., Диагностика повреждений зданий и инженерных сооружений. - Москва : 2006. - 168 с.
4. Гроздов В.Т., Техническое обследование строительных конструкций, зданий и сооружений. - Санкт-Петербург : Оценка качества строительства, 1998. - 127 с.
5. Кочнев Н.И., Чумак М.В., Обследование, испытание и усиление строительных конструкций зданий и сооружений. Учебное пособие. - Краснодар, 2013. - 68 с.
6. ГОСТ 22690-2015. Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля. - М., 2015. - 21 с.
7. СП 13-102-2003 Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений. - Москва : Госстрой России, ГУП ЦПП, 2004. - 31 с.
8. Патент РФ №194669, дата приоритета 15.10.2019, дата публикации 18.12.2019, авторы: Преснов О.М. и Алиев С.А.
9. Лосева Ю.В. Особенности современных методов усиления фундаментов и условия их применения // Инновационный центр развития образования и науки. Новочеркасск, 2015.
10. Патент РФ №2708929, дата приоритета 08.04.2019, дата публикации 12.12.2019, автор: Щербаков В.В.
11. Коробова О.А., Усиление оснований и реконструкция фундаментов : Учеб. пособие. - Новосибирск : НГАСУ, 2008. - 332 с.
12. Швец В.В., Феклин В.И., Гинсбург Л.К., Усиление и реконструкция фундаментов. - М: Стройиздат, 1985. - 204 с.
Stages of inspection of foundations of buildings and structures during reconstruction buildings Presnov O.M., Gordeeva E.V., Boeva M.S., Belozerova A.D.
Siberian Federal University,
Foundations and other underground structures eventually get physical wear and tear as a result of exposure to natural and man-made factors. During the reconstruction or restoration of a capital construction object, in order to ensure safety and extend its life cycle, it is necessary to correctly conduct a foundation survey and select a case and provide an option for their consideration.
Keywords: foundation, reconstruction, defects, building, structure, research, safety, durability, soil, analysis, pit, strengthening. References
1. Dalmatov B.I., Design of foundations of buildings and underground structures. Textbook / 2nd ed. - Moscow : 2001- - 440 p.
2. Dobromyslov A.N., Errors in the design of building structures / 2nd ed. - Moscow : 2008. - 208s.
3. Dobromyslov A.N., Diagnostics of damage to buildings and engineering structures. - Moscow : 2006. - 168 p.
4. Grozdov V.T., Technical inspection of building structures, buildings and structures. - St. Petersburg : Construction Quality As-
sessment, 1998. - 127 p.
5. Kochnev N.I., Chumak M.V., Inspection, testing and reinforcement of building structures of buildings and structures. Study guide.
- Krasnodar, 2013. - 68 p.
6. GOST 22690-2015. Concrete.Determination of strength by mechanical methods of non-destructive testing. - M., 2015. - 21 p.
7. SP 13-102-2003 Rules for the inspection of load-bearing building structures of buildings and structures. - Moscow :Gosstroy of
Russia, GUP TSPP, 2004. - 31 p.
8. Patent of the Russian Federation № 194669, priority date 15.10.2019, publication date 18.12.2019, authors: Presnov O.M. and
Aliev S.A.
9. Loseva Y.V. Features of modern methods of strengthening foundations and conditions of their application // Innovative Center
for the Development of Education and Science. Novocherkassk, 2015.
10. Patent of the Russion Federation №2708929, priority date 08.04.2019, publication date 12.12.2019, author: V.V. Shcherbakov
11. Korobova O.A., Strengthening of foundations and reconstruction of foundations : Textbook. - Novosibirsk : NGASU, 2008 -332 p.
12. Shvets V.V., Feklin V.I., Ginsburg L.K., Strengthening and reconstruction of foundations. - Moscow: Stroyizdat, 1985. - 204 p.
