4.10. Реконструкция фундаментов и усиление оснований строительство в стесненных условиях.

1. Причины, вызывающие необходимость реконструкции фундаментов и усиление оснований.

Долговечность зданий во многом определяются состоянием оснований и фундаментов. Фундамент является наиболее сложной в моделировании и предвидении ее функционирования в процессе возведения и особенно эксплуатации частью зданий и сооружений. Эта система в эксплуатационных условиях постоянно испытывает одновременное, зачастую трудно учитываемое воздействие многих факторов, из которых наиболее значительными являются изменения свойств основания, природные явления и воздействия, связанные с деятельностью человека. Нарушения нормальной работы оснований и фундаментов встречаются довольно часто, и хотя обычно не происходит полного разрушения зданий и сооружений, но наблюдаются разного рода деформации, перекосы, трещины, которые без устранения причин их появления и невыполнения в срок ремонтных работ могут привести к самым серьезным последствиям, вплоть до аварий.

Основными причинами деформации фундаментов и оснований, вызывающими необходимость их усиления и реконструкции, являются:

1. увеличение нагрузок на фундаменты - вызывается необходимостью установки нового оборудования (как правило, более мощного и с большим весом), надстройкой существующих жилых зданий и их сооружений при реконструкции, капитальном ремонте и т. д. Зачастую бывает сложно отобрать монолиты из-под фундамента или испытать грунт на месте. Следует иметь в виду, что, по опытным данным, расчетное сопротивление грунтов, уплотненных действием нагрузки от существующего здания, можно увеличить до 40% при удовлетворительном состоянии самого здания. При этом осадки не должны превосходить 30…40% предельных значений;

2. недостаточная прочность материала фундаментов - может быть обусловлена неудовлетворительным качеством строительно-монтажных работ (дефекты бетонирования, замораживание), действием агрессивных грунтовых вод, особенно при наличии блуждающих токов;

3. ухудшение условий устойчивости оснований и увеличение их деформативности вследствие изменения уровня грунтовых вод, замачивания основания атмосферными и производственными водами, пучение грунтов при промерзании и т. д.;

4. развитие недопустимых деформаций вследствие строительства или реконструкции новых жилых зданий или сооружений рядом с существующими, ошибок проектировщиков, некачественной оценки инженерно-геологических условий строительной площадки и др.

Расчет и проектирование фундаментов в настоящее время происходит на достаточно высоком научно-техническом уровне, и ошибки практически исключены. Однако недостатки при разработке чертежей все же имеются, что нередко происходит из-за нечеткого выполненных инженерно-геологических изысканий, неполного учета эксплуатационных факторов, недостаточной оценки влияния расположенных вблизи зданий и подземных коммуникаций и несоблюдения правил проектирования в особых условиях строительства. При строительстве новых зданий рядом с существующими фундаментами, что особенно характерно для больших городов, повышаются нагрузки на их основания. Если фундаменты были рассчитаны лишь на нагрузку на опирающегося на них сооружения, то дополнительная нагрузка может вызвать осадку фундаментов, превышающих допустимые. В таких случаях необходимо осуществлять мероприятия по повышению несущей способности фундаментов или укреплению грунтов, на которые они опираются.

Необходимость усиления фундаментов и оснований может возникнуть также вследствие передачи дополнительной нагрузки при реконструкции здания или оборудования, механического воздействия на фундаменты, нарушения правил эксплуатации оборудования и коммуникаций. При расположении здания или сооружения на склоне в случае проявления оползневых подвижек фундаменты могут испытывать воздействие сползающего грунта. В таком случае требуется не только усилить фундамент, но и принять меры к укреплению самого склона.

2. Обследование оснований и фундаментов, состояния строительных конструкций.

Основание и фундаменты являются одними из самых важных элементов вновь возводимых и эксплуатируемых зданий. В силу своих конструктивных особенностей эти элементы строительных объектов чувствительны к воздействию подземных вод, вибрационных нагрузок и подвижек грунтов. Техническое обследование оснований и фундаментов проводит специализированная экспертная независимая компания. В начале обследования проводят:

• анализ результатов, полученных в ходе визуального исследования конструкций здания, находящихся над поверхностью земли;

• изучение проектно-технической документации на предмет получения сведений о типе фундаментов, глубине их заложения, размерах в плоскости и по высоте, постоянных и временных нагрузок, на которые рассчитаны эти конструкции зданий и сооружений;

• анализ предоставленных заказчиком инженерно-геологических результатов изысканий, выполненных непосредственно перед строительством зданий и сооружений (или в последние годы эксплуатации);

• исследование результатов инженерных мероприятий, проводивших в непосредственной близости от строительной площадки;

Перед проведением технического обследования конструкций фундаментов и оснований зданий и сооружений необходимо составить предварительный план действий. Разработкой данного документа занимается экспертная компания в сотрудничестве с заказчиком. Дело в том, что заказчик может решить провести тщательное исследование в силу большей осведомленности о состоянии здания, чем сторонняя организация. Перечень работ, вошедших в план мероприятий, согласуется обеими сторонами и утверждается в соответствии с действующей нормативно-правовой документацией.

Перед началом технического обследования фундаментов и оснований в установленном нормативными требованиями порядке от территориальных контролирующих органов должно быть получено разрешение (ордеры) на прокладку шурфов, зондирование и бурение скважин. К основным особенностям технического обследования оснований и фундаментов относится затрудненный или невозможный доступ к ним из-за наличия рядом строительных конструкций, ограничение в перечне применяемого технологического оборудования. Чаще всего используются ручные буровые станки, которые в значительной степени упрощают процесс бурения. С их помощью возможно бурение в подвальных помещениях и в сложно доступных местах.

Состав, методы и объемы обследования грунтов, фундаментов и оснований существующего здания намечается в зависимости от целей предстоящего строительства или реконструкции, разновидности подземного сооружения, глубины его заложения и типа здания.

Нормами допускается не проводить техническое обследование грунтов, фундаментов и оснований зданий и сооружений, которые имеют геотехническую категорию 1 или 2. У них не должно быть видимых разрушений и деформаций, у руководства должен быть полный комплект архивных документов, а величины дополнительно приложенных нагрузок на фундаменты от реконструкции или нового строительства не должны превышать допустимые нормативные значения.

Техническое обследование грунтов и оснований в общем случае должно включать в себя следующие виды работ:

1. проходка шурфов в непосредственной близости от места расположения фундаментов;

2. бурение скважин с последующим отбором образцов грунта. Данное мероприятие призвано также обнаружить уровень залегания подземных вод;

3.геологическое зондирование грунтов;

4. испытание грунтов пессиометрами и штампами (так называются статические нагрузки);

5. техническое обследование грунтов геофизическими методами;

6. лабораторные исследования химического состава подземных вод, физико-механических свойств грунтов;

7. Камеральный этап обработки материалов, на котором собранные нашими исследователями данные обрабатываются с использованием современных компьютерных программ, что дает существенный выигрыш во времени в сравнении с обычными способами;

8. Составление экспертного заключения о проведении технического обследования конструкций оснований и фундаментов зданий и сооружений. В данном отчете обязательно указывается текущее состояние грунтов и геологической обстановки в непосредственной близости от реконструируемого или строящегося объекта.

В зависимости от технического состояния грунтового основания и фундаментов программа детального обследования может включать:

1. исследование гидрогеологической обстановки в районе расположения здания или сооружения и анализ грунтовых вод;

2. определение физико-механических свойств грунтов основания в лабораторных или полевых условиях;

3. фиксацию фактических размеров фундаментов в плане, по высоте и в расчетных сечениях;

4. уточнение расчетной схемы фундаментов и действующих нагрузок;

5. инструментально-визуальное выявление осадок фундаментов и просадок грунтов основания, сколов защитного слоя, повреждений антикоррозионной защиты и гидроизоляции, трещин, ржавчины на поверхности фундаментов;

6. лабораторное изучение состава новообразований в бетоне и арматуре при взаимодействии с агрессивной средой;

7. обследование обнаженной арматуры;

8. определение прочностных свойств материала фундамента;

9. исследование параметров колебаний грунтового основания, фундаментов и пола;

10. выполнение поверочных расчетов несущей способности оснований и фундаментов.

Выявление повреждений и дефектов фундаментов (осадки, сколы и отслоения защитного слоя, состояние гидроизоляции и антикоррозионной защиты, коррозия и прочность материала фундаментов) производят зондированием грунтового основания с проходкой шурфов для обнажения поверхности фундаментов.

Шурфы отрывают на глубину до 0,5 м ниже подошвы фундаментов, при этом длину обнаженного участка по низу рекомендуется принимать не менее 1,0 м и не более 2,0 м, а ширину - не менее 0,6 м. Если ниже подошвы фундаментов обнаружены насыпные, заторфованные, рыхлые песчаные, пылевато-глинистые грунты текучей и текучепластичной консистенции или другие слабые грунты, в шурфах должны быть заложены разведочные скважины.

После обнажения поверхности фундамента следует установить:

-тип фундамента, его форму и размеры в плане и по высоте, глубину заложения;

-наличие ранее выполненного усиления, подводки и пропуска коммуникаций и других устройств, не предусмотренных проектом;

-наличие свайных ростверков, лежней или искусственного основания;

-наличие и состояние гидроизоляции и антикоррозионной защиты;

-размеры поперечного сечения или диаметр, шаг и количество свай на 1 метр длины фундамента;

-степень повреждения свай;

-материал фундаментов и его физико-механические свойства;

-повреждения и дефекты фундаментов.

В зависимости от целей обследования оснований и фундаментов количество необходимых шурфов рекомендуется принимать:

1. Реконструкция или капитальный ремонт без увеличения нагрузок при наличии деформаций в наземных конструкциях - 2-3 в здании (обязательно в местах деформации наземных конструкций).

2. Реконструкция или капитальный ремонт с увеличением нагрузок - укаждого вида конструкций в наиболее нагруженном месте.

3. Устранение проникания воды в подвал или увлажнения стен в подвале и на первом этаже - по одному в каждом обводненном или сыром отсеке.

4. Углубление подвала – по одному у каждой стены углубляемого подвала.

Количество шурфов в зависимости от размеров зданий и сооружений рекомендуем определять по следующей таблице:

Число секций здания (сооружения) Количество шурфов

1 3

2 5

3-4 7

5 и более 9-12