Техническая экспертиза фундаментных конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

На сегодняшний день все чаще поднимается вопрос о техническом обследовании конструкции зданий, ведь многие здания в нашем государстве состоят в достаточно почетном возрасте, при котором требуется периодический анализ их состояния. Однако возраст - это далеко не единственная причина, по которой проверяют фундамент зданий. Это может быть обычная плановая проверка, может она проводиться при покупке зданий и при множестве прочих ситуаций.

Обследование фундаментов является одной из наиболее сложных услуг в перечне инженерно-обследовательских работ. Для него необходимо привлекать специалистов сразу по нескольким направлениям, а производить его имеют право лишь специалисты, у которых есть соответствующая лицензия. Сама же процедура проводится в соответствии со всеми существующими правовыми нормами.

В данной работе поставлены следующие задачи:

Разработать программу работ по техническому обследованию существующего фундамента;

Дать перечень необходимого оборудования, приборов, инвентаря;

Изложить последовательность техобследования и цели;

Проверить безопасность расположения нового фундамента по отношению к существующему;

Дать состав мероприятий по восстановлению надежности (усилению);

Привести технологию работ по усилению фундамента



Исходные данные

Данные варианта:

Расстояние между существующим и новым фундаментом - L=4 м;

Удельное сцепление грунта - C=0,01 МПа;

Угол внутреннего трения грунта - F=0,4 град;

Глубина заложения существующего фундамента - Hсущ=2 м;

Глубина заложения нового фундамента - Hнов=2 м;

Нагрузка на основание - P=0,4 МПа



Работы по техническому обследованию здания

Данное обследование производится для оценки технического состояния фундамента и грунтов основания эксплуатирующихся зданий, а также, в случае увеличения нагрузки на фундамент и основание от надстраиваемых этажей, замене перекрытий, пристройки к существующему зданию дополнительного объёма. Обязательным, также, является обследование фундаментов при наличии в конструкциях здания дефектов, свидетельствующих о просадках, неравномерной осадки здания. В случае строительства нового здания рядом с одиночно существующим, или рядом с группой зданий.

При обследовании фундаментов и основания обязательным является:

изучение материалов,

изучение ранее выполненных инженерно-геологических исследований на данном или на соседнем участке (при их наличии);

изучение результатов ранее произведённых обследований о техническом состоянии, глубине заложения фундаментов, произведённых ремонтных работах.

Непосредственно на объекте производится отрытие шурфов около фундаментов, для изучения текущего состояния основания, производится отбор проб грунта и грунтовых вод под подошвой фундамента, испытание грунтов статическими нагрузками. Определяется тип, конструкция и глубина залегания фундаментов, степень благоустройства и состояние отмостки здания. Приборным контролем определяются физико-механические характеристики материалов, фиксируются дефекты фундамента, состояние гидроизоляции. Определяется соответствие текущих характеристик инженерно-геологического состояния грунтов основания и уровня грунтовых вод архивным данным.

По результатам обследования определяются мероприятия по необходимости усиления фундаментов. В случае увеличения объема здания от дополнительной нагрузки и в случае обнаружения дефектов, поверочным расчётом определяется несущая способность грунтов основания для восприятия существующей и дополнительной нагрузки.



Оборудование, приборы и инвентарь

Для исследования объемной деформации здания используют методы нивелирования и теодолитной съемки.

Применяют:

Нивелиры Н-3, Н-10, НА-3 и др.

Рис. 1. Нивелир Н-3 (со стороны трубки фокусирующей линзы): 

1 - окуляр; 2 - корпус трубы; 3 - механический визир; 4 - объектив; 5 - головка трубки; 6 - наводящий винт; 7 - установочный уровень; 8 - исправительный винт установочного уровня; 9 - элевационный винт

Теодолиты Т-2, Т-15, T30 и др.

Рис.2. Теодолит Т30:

1 - основание; 2 - исправительный винт цилиндрического уровня; 3, 4 - закрепительный и наводящий винты алидады; 5 - цилиндрический уровень; 6 - наводящий винт зрительной трубы; 7 - кремальера; 8 - закрепительный винт зрительной трубы; 9 - визир; 10 - окуляр зрительной трубы; 11 - окуляр отсчетного микроскопа; 12 - колонка; 13 - подставка; 14 - закрепительный винт лимба; 15 - подъемный винт

Для исследования прогибов и перемещений применяют методы нивелирования или с помощью прогибомеров механического действия.

Применяют:

Нивелиры: Н-3, Н-10, НА-1 и др;

Прогибомеры механического действия ПМ-2, ПМ-3, ПАО-5;

Рис.3. Прогибомер Н.Н. Максимова ПМ-3: а - вид спереди; б - разрез; в - кинематическая схема

Основные части прибора: шкив 1 и жестко соединенный с ним диск 2; барабанчик 3 и стрелка, вращающаяся в результате трения валика барабанчика о диск; струбцина 4 и стержень 5. Одно деление шкалы на окружности диска соответствует перемещению проволоки, соединяющей прогибомер с конструкцией, на 0,05 мм. Одно деление циферблата соответствует перемещению 0,1 мм. Ход прибора не ограничен и лимитируется лишь возможностью беспрепятственного подъема груза, натягивающего проволоку.

При исследовании прочности бетона используют метод пластических деформаций, ультразвуковой метод , метод отрыва со скалыванием, метод сдавливания.

Применяют:

Молоток Физделя;

Рис.4. Молоток Фидзеля

а -- молоток; б --угловой масштаб; в -- тарировочный график

1 -- молоток; 2 --деревянная ручка; 3 -- сферическое гнездо в головке молотка; 4 -- стальной шарик

Молоток Кашкарова;

Рис.5. Молоток Кашкарова

а -- молоток; б -- угловой масштаб; в -- тарировочный график

1 -- головка молотка; 2 -- металлическая ручка; 3 -- резиновая ручка; 4 -- гнездо для шарика; 5 -- стальной шарику, 6 -- эталонный стержень из проволоки

Электронный склерометр ОНИКС

Для исследования скрытых дефектов материала конструкции и глубины трещин применяют ультразвуковой метод и радиометрический метод.

Применяют:

Ультразвуковые приборы: УКБ-1, УКБ-2, Бетон-12, Бетон-5, УК-14П;

Рис. 8. Ультразвуковой прибор УКБ-1

Радиометрические приборы: РПП-1, РПП-2, РП6С

Молоток, зубило, линейка.

Для определения толщины защитного слоя бетона используют магнотометрический метод.

Применяют:

ИЗС-10;

Рис. 10. Схема прибора ИЗС-10H:

1 - блок электронный; 2 - преобразователь; 3 - блок питания; 4 - переключатель поддиапазонов по диаметрам стержней арматуры; 5 - кнопка калибровки прибора; 6 - ручка регулировки чувствительности; 7 - кнопка контроля питания; 8 - кнопка включения прибора; 9 - кнопка переключения источника питания

МИ-1;

ИСМ

При определении осадки фундамента используют метод нивелирования.

Применяют:

Нивелиры: Н-3, Н-10, НА-1 и др.

Цели и последовательность техобследования

Для жилых зданий, в первую очередь, требуется установить несущую способность оснований и фундаментов, их техническое состояние. Из комплекса работ по обследованию строительных конструкций зданий обследование оснований и фундаментов является наиболее сложным ввиду многообразия скрытых факторов, влияющих на состояние наземных конструкций.

Целью обследования фундамента является определение соответствия фундамента техническим требованиям, оценка степени его эксплуатационных свойств и степени износа.

В ходе оценки фундамента эксперты также определяют причины износа фундамента и производят расчет несущей способности грунта.

Порядок обследования оснований и фундаментов:

1 этап: подготовительный

изучение проектной и эксплуатационной документации по объекту;

изучение материалов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий;

изучение журналов наблюдений за осадками, возможными кренами, деформацией фундаментов и др.

инженерные мероприятия, которые проводятся в пределах рабочей площадки и вблизи нее;

параллельно осуществляется наружный осмотр сооружения с целью установления общего состояния конструкций, определения места вскрытий и возможных выработок фундаментов, зоны наибольших повреждений и деформаций конструктивных элементов здания, места геодезических реперов и знаков.

Работы подготовительного этапа помогают определить необходимость и целесообразность вскрытия фундаментов. Если происходит развитие процессов суффозии в городской застройке с проявлением осадочных свойств основаниями, то вскрытие фундаментов может привести к непоправимому ущербу несущих конструкций зданий. Поэтому, когда выясняется, что существуют внешние признаки осадки в местах техногенной длительной эксплуатации, в таких случаях принимается решение, которое соответствует ГОСТ 19912-2001, СП 11-105-97, СНиП 2.02.03-85 о статическом зондировании глинистых и песчаных грунтов.

2 этап: натурный (полевой)

обследование окружающей местности и наземных конструкций обследуемого здания или сооружения;

если не обнаружены внешние признаки осадки, для вскрытия фундаментов производят отрывку шурфов;

затем проводят обследование техсостояния конструкций оснований, составляют описание состояния гидроизоляции, составляют ведомости повреждений и дефектов фундаментов, определяют или уточняют нагрузки и воздействия и проводят определение инструментальное по прочностным характеристикам материала конструкций оснований;

отбирают образцы материалов фундаментов для химических и физико-механических испытаний, и проводят инструментальное установление деформаций надземных конструкций.

3 этап: камеральный

На данном этапе выполняется окончательная обработка и систематизация полученной в процессе обследования информации:

лабораторные испытания отобранных образцов фундаментов (камней кладки, раствора, кернов и пр.) с составлением выводов о прочности материалов;

лабораторные испытания отобранных образцов грунтов и грунтовых вод с составлением выводов об их физико-механических и химических характеристиках;

выполнение поверочных расчетов грунтов оснований и фундаментов;

оформление графической части;

составление заключения о техническом состоянии, включающее полученные в процессе обследования данные и результаты.

Присвоение категории надежности

Повреждения в конструкции разделяются в зависимости от причин их возникновения на две группы: от силовых воздействий и от воздействия внешней среды. Последняя группа повреждений снижает не только прочность конструкции, но и уменьшает ее долговечность.

В зависимости от имеющейся поврежденности и надежности, техническое состояние конструкций разделяется на 5 категорий: нормальное, удовлетворительное, не совсем удовлетворительное, неудовлетворительное, аварийное.

Влияние повреждений на надежность конструкций оценивается посредством уменьшения общего нормируемого коэффициента надежности (запаса) go = gm·gc·gf·gn конструкций в процессе эксплуатации, где gm - коэффициент надежности по материалу, gc - коэффициент условий работы, gf - коэффициент надежности по нагрузке, gn - коэффициент надежности по назначению.

Общая оценка поврежденности здания и сооружения производится по формуле

где e1, e2, …, ei - средняя величина повреждений отдельных видов конструкций, 

a1, a2, …, ai - коэффициенты значимости отдельных видов конструкций.



Таблица 1

Категория технического состояния

Кате- гория	Описание технического состояния	Относ. надежн. у = г/гo	Поврежден-ность е = 1 - у	Стоим. ремонта С, %
1	Нормальное исправное состояние. Отсутствуют видимые повреждения. Выполняются все требования действующих норм и проектной документации. Необходимости в ремонтных работах нет.	1	0	0
2	Удовлетворительное работоспособное состояние. Несущая способность конструкций обеспечена, требования норм по предельным состояниям II группы и долговечности могут быть нарушены, но обеспечиваются нормальные условия эксплуатации. Требуется устройство антикоррозийного покрытия, устранение мелких повреждений.	0,95	0,05	0-11
3	Не совсем удовлетворительное, ограниченно работоспособное состояние. Существующие повреждения свидетельствуют о снижении несущей способности. Для продолжения нормальной эксплуатации требуется ремонт по устранению поврежденных конструкций.	0,85	0,15	12-36
4	Неудовлетворительное, (неработоспособное) со- стояние. Существующие повреждения свидетельствуют о непригодности к эксплуатации конструкций. Требуется капитальный ремонт с усилением конструкций. До проведения усиления необходимо ограничение действующих нагрузок. Эксплуатация возможна только после ремонта и усиления.	0,75	0,25	37-90
5	Аварийное состояние. Существующие повреждения свидетельствуют о возможности обрушения конструкций. Требуется немедленная разгрузка конструкции и устройство временных креплений, стоек, подпорок, ограждений опасной зоны. Ремонт в основном проводится с заменой аварийных конструкций.	0,65	0,35	91-120



Проверка безопасности расположения нового фундамента по отношению к существующему

В нашем варианте пристройки здания глубина заложения нового фундамента соответствует глубине заложения существующего фундамента и равна 2 метра.

Разница отметок устройства рядом стоящих фундаментов не должна превышать величину, определяемую следующим образом:

d ? a (tg ц + c/p), где

C - удельное сцепление грунта - C=0,01 МПа;

tg ц - угол внутреннего трения грунта - F=0,4 град;

а - расстояние между ближайшими сторонами фундамента- а=4 м;

Р - нагрузка на основание - P=0,4 МПа

d ? (0,4 + 10/400)= 0,425

0 ? 0,425

При возведении нового здания, вплотную примыкающего к существующему, минимальное расстояние между краями нового и существующего фундамента устанавливается при проектировании в зависимости от способа разработки грунта и глубины котлована, конструкции фундаментов и разделительной стенки.

Если проектом нового здания не предусмотрено опирание его конструкций на конструкции существующего здания, следует устраивать осадочный шов между новым зданием и существующим.

Осадочные швы должны быть сконструированы и выполнены так, чтобы ширина шва обеспечивала раздельное перемещение новых и старых построек в течение всего периода их эксплуатации.

Так как расстояние между существующим фундаментом и новым составляет 4 метра и глубина заложения совпадает, то необходимо принимать меры, направленные на уменьшение влияния оседания нового здания на существующее.

К таким мерам относятся:

применение креплений котлована;

устройство разделительной стенки;

передача давления от нового здания на слои плотных подстилающих грунтов посредством использования глубоких опор или свай различных конструкций;

укрепление грунтов основания зданий различными технологическими средствами (химическое закрепление, армирование, втрамбовывание щебня и т.п.).

В качестве разделительной стенки могут быть использованы:

шпунтовый ряд;

ряд завинчиваемых стальных труб с проволочной навивкой (бурозавинчиваемая свая);

ряд из забивных свай, устраиваемых согласно ВСН 490-87;

«стена в грунте».

Мероприятия по восстановлению надежности (усилению)

До начала работ по ремонту и усилению фундаментов должны быть исключены причины, вызывающие его неравномерную осадку или разрушение. Если деформация фундамента вызвала соответствующие деформации стен и перекрытий, то работы выполняют в следующей последовательности:

укрепление (вывешивание) перекрытий;

укрепление стен в местах деформаций;

ремонт и усиление фундаментов;

ремонт стен;

ремонт перекрытий.

Рассмотрим способы усиления и ремонта фундаментов (табл.1)

Таблица 2

№ п/п	Методы усиления или реконструкции	Условия применения
1	Усиление фундаментов методом цементации пустот в кладке	При образовании пустот в швах кладки и небольших разрушений материала фундамента; нагрузка на фундамент не увеличивается или увеличивается незначительно
2	Усиление фундаментов при помощи частичной замены кладки фундамента	При средней степени разрушения материала фундамента (нагрузка на фундамент не увеличивается или увеличивается незначительно; при достаточной несущей способности основания)
3	Усиление фундаментов обоймами: без уширения подошвы фундамента; с уширением подошвы фундамента	Без уширения подошвы фундамента - при значительном разрушении материала фундамента (нагрузка на фундамент не увеличивается или увеличивается незначительно; при достаточной несущей способности основания); с уширением подошвы фундамента - при увеличении нагрузки на фундамент и недостаточной несущей способности основания
4	Усиление фундаментов при помощи подведения конструктивных элементов под существующие фундаменты: плит, столбов, стен	Плит - при большой толще слабых грунтов в основании; столбов - при неглубоком залегании несущего слоя грунта; стен - то же, а также в случае увеличения глубины заложения фундамента при устройстве подвалов, при необходимости передачи нагрузки на более прочные грунты
5	Усиление фундаментов подведением новых фундаментов	При коррозионном или ином разрушении фундамента; при необходимости значительного увеличения нагрузок, глубины заложения и изменении конструкций подземной части зданий и сооружений
6	Усиление фундаментов при помощи вдавливаемых свай	При значительном увеличении нагрузок; при наличии подстилающих прочных грунтов; при невозможности проведения работ непосредственно под подошвой фундамента
7	Усиление фундамента подведением свай под подошву фундамента	В маловлажных грунтах; при небольшой глубине существующего фундамента и невозможности уширения его подошвы
8	Усиление фундамента при помощи пересадки его на выносные сваи	В водонасыщенных грунтах; при относительно большой глубине залегания прочного слоя грунта
9	Усиление фундамента буронабивными сваями	При значительном увеличении нагрузок и большой толще слабых грунтов в основании; в сложных условиях реконструкции и строительства
10	Усиление фундамента корневидными буро-инъекционными сваями	То же, а также при невозможности частичной разборки существующих фундаментов и в стесненных условиях строительства
11	Усиление фундамента конструкциями, возводимыми способом "стена в грунте"	При значительном увеличении нагрузок; в сложных условиях реконструкции подземных частей зданий и сооружений
12	Усиление фундаментов опускными колодцами
13	Усиление фундаментов при помощи передачи части нагрузок на дополнительные фундаменты	При сложных сочетаниях нагрузок и в особых условиях выполнения работ по реконструкции
14	Переустройство столбчатых фундаментов в ленточные и ленточных в плитные	При значительных неравномерных деформациях основания; изменении величины нагрузок и статической схемы работы фундаментов; установке дополнительного оборудования; изменении конструктивной схемы здания или сооружения; необходимости значительного повышения жесткости здания
15	Возвращение просевшего фундамента в первоначальное или горизонтальное положение	При просадке и значительном перекосе (крене) фундаментов для исправления положения эксплуатируемых зданий или сооружений в случае сохранения их устойчивости

Технология работ по усилению фундамента

фундамент безопасность износ

Для укрепления существующего фундамента используем усиление посредством устройства железобетонной обоймы.

При устройстве двухсторонней железобетонной обоймы (рис. 4, а) в теле фундамента в шахматном порядке через 1...1,5 м просверливают сквозные поперечные отверстия. Затем с обеих сторон устанавливают арматурные сетки с размерами ячеек от 100x100 до 150x150 мм из арматурной стали диаметром 12...20 мм. Арматурные сетки соединяют между собой арматурными стержнями диаметром 12...20 мм, которые устанавливают в просверленные отверстия. В пустоты кладки фундамента через инъекционные трубки нагнетается бетон до полного заполнения всех существующих трещин.

Затем устанавливают опалубку и выполняют бетонирование литой бетонной смесью (осадка конуса более 15 см) класса бетона В10 и более. Бетонирование может выполняться методом послойного торкретирования. Минимальная толщина обоймы - 150 мм.



Эскиз усиливаемого фундамента



Заключение

Здания относятся к категории объектов, аварийное состояние которых может вызвать непредсказуемые катастрофические последствия. Поэтому на каждом таком здании должна быть реализована комплексная система безопасности.

Одним из важнейших элементов этой системы являются меры по предупреждению повреждения здания под воздействием природно-техногенных нагрузок: промышленной динамики, ветровых воздействий, изменений в грунтах и основаниях и др.

Важнейшей проблемой безопасной эксплуатации зданий является контроль напряженно-деформированного состояния их несущих конструкций.

Обеспечение системности обследования технического состояния - обязательное условие адекватности оценки объектов недвижимости.

Традиционно техническое состояние здания принято определять степенью износа (физический, функциональный, внешний).

При этом следует учитывать, что на уровень технического состояния оказывают влияние изменение условий эксплуатации, функционального назначения сооружения, нормативных требований.

Заключительным документом, обобщающим результаты выполненных работ, является заключение (отчет) эксперта о техническом состоянии объекта.

Таким образом, заключение о техническом состоянии объекта является базовым документом, позволяющим оценить фактическую стоимость объекта, целесообразность или возможность проведения ремонтно-восстановительных и реконструктивных работ, оценить страховой риск.



Список литературы

1. СП-13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений. М: ФГУП ЦПП, 2003.

2. Селезнев B.C. и др. Способ определения физического состояния зданий и сооружений, Патент РФ № 2140625, G01M7/00, 1998.

3. ТСН 13-311-01. Обследование и оценка технического состояния зданий и сооружений.

4. МГСН 2.07-97 Основания, фундаменты и подземные сооружения.

5. РД.22-01-97 Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследования строительных конструкций специализированными организациями).

Размещено на Allbest.ru

...