Обследование оснований и фундаментов зданий.

Проведению обследования оснований и фундаментов зданий должен предшествовать анализ:

- результатов визуальной оценки состояния надземных конструкций здания;

- проектной документации здания, материалов, типа фундаментов, их размеров и глубин заложения, нагрузок (постоянных и временных) на фундаменты;

- материалов предшествующих обследований оснований и фундаментов;

- результатов инженерно-геодезических наблюдений за перемещениями фундаментов;

- материалов инженерно-геологических изысканий, выполненных в предшествующие годы;

- инженерных мероприятий, проводившихся в пределах площадки или вблизи нее.

Обследование оснований и фундаментов производится специализированной организацией, имеющей лицензию на проведение данных работ, в соответствии со специальным разделом общей программы обследования здания, составляемой на основании технического задания заказчика или проектной организации.

До начала работ по обследованию грунтов оснований и фундаментов от соответствующих организаций в установленном порядке должно быть получено разрешение (ордер) на проходку шурфов, бурение скважин, зондирование и геофизические работы. При этом в местах исторической застройки названные работы необходимо согласовывать с органами охраны исторических памятников.

Обследование оснований и фундаментов зданий, как правило, осложняется из-за затрудненного доступа к основанию, недопустимости нарушения и ослабления основания при проходке выработок, ограничения в применении в стесненных условиях стандартного изыскательского оборудования.

При обследовании, особенно в районах исторической застройки, необходимо также выявить или подтвердить архивные данные о наличии и местоположении существующих и ранее существовавших подземных сооружений, подвалов, фундаментов снесенных зданий, тоннелей, инженерных коммуникаций, колодцев, подземных выработок, буровых скважин и др. в зоне влияния нового строительства.

Состав, объем и методы обследования грунтов оснований и фундаментов существующего здания намечают в зависимости от целей и методов нового строительства или реконструкции (типа здания или подземного сооружения и его глубины), геотехнической категории существующего объекта, уровня его ответственности и категории сложности инженерно-геологических условий (Приложение 3, табл. А, Б и В).

Допускается не проводить обследование грунтов оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений геотехнических категорий 1 и 2 (Приложение3, табл. В), у которых при обследовании не обнаружено видимых деформаций и для которых имеются все необходимые архивные материалы, в том числе инженерно-геологические условия площадки, а величины дополнительных нагрузок на фундаменты от реконструкции и величины дополнительных осадок не вызовут недопустимые деформации конструкций, и если в зоне взаимодействия сооружения с геологической средой отсутствуют специфические грунты и опасные инженерно-геологические процессы.

Обследование грунтов оснований в общем случае включает следующий комплекс работ:

- проходку шурфов, преимущественно вблизи фундаментов;

- бурение скважин с отбором образцов грунта и воды, с определением уровня подземных вод;

- зондирование грунтов;

- испытание грунтов штампами или прессиометрами (статическими нагрузками);

- исследования грунтов геофизическими методами;

- лабораторные исследования физико-механических свойств грунтов и химический анализ подземных вод;

- камеральную обработку материалов;

- составление технического отчета, включающего заключение об изменении инженерно-геологических условий с момента предыдущих изысканий.

Расположение и общее число выработок, точек зондирования, применение геофизических методов, объем и состав определений физико-механических характеристик грунтов зависят от размеров здания или сооружения, сложности инженерно-геологического строения площадки и, кроме того, определяются необходимостью обследования фундаментов и их оснований на наиболее и наименее нагруженных участках в зонах влияния нового строительства или реконструкции. При этом необходимо также учитывать выявленные деформации зданий с целью детализации исследования грунтовых условий в местах деформирования зданий.

В результате проведенных обследований грунтов должно быть установлено соответствие полученных фактических данных архивным, если они имеются. Выявленные различия в инженерно-геологической и гидрогеологической обстановке и свойствах грунтов используют для объяснения причин деформаций и повреждений зданий, разработки дальнейших прогнозов и учитывают при выборе способов усиления фундаментов или упрочнения основания здания.

При осмотре фундаментов фиксируются:

- размеры, глубина заложения фундаментов;

- материалы фундаментов и его прочностные характеристики;

- трещины в конструкциях (поперечные, продольные, наклонные и др.);

- оголения арматуры;

- дефекты бетона и каменной кладки, каверны, раковины, повреждения защитного слоя, выявленные участки бетона с изменением его цвета;

- повреждения арматуры, закладных деталей, сварных швов (в том числе в результате коррозии);

- схемы опирания конструкций, несоответствие площадок опирания сборных конструкций проектным требованиям и отклонения фактических геометрических размеров от проектных;

- наиболее поврежденные и аварийные участки конструкций фундаментов;

- наличие контакта фундамент-грунт;

- результаты определения влажности материала фундамента и наличие гидроизоляции.

Определение плотности и влажностного состояния конструкций фундаментов производится в соответствии с СП 13-102 (ГОСТ 12730.0 - ГОСТ 12730.5 - для бетонных конструкций):

- извлечения проб из материала фундаментов (плит, свай, ростверков, рондбалок и других элементов) и последующего исследования их в лаборатории (ГОСТ 28570);

- электрометрическим, по оценке удельного сопротивления материала кладки и др.

При определении влажностного состояния конструкций фундаментов следует установить причины их увлажнения.

При обследовании фундаментов с плоской подошвой на естественном основании производится сопоставление давления, действующего по подошве фундамента, с расчетным и фактическим сопротивлением грунтов основания.

Детальному обследованию подлежат все конструкции фундаментов, в которых при визуальном осмотре обнаружены серьезные дефекты. Если по результатам предварительного обследования сделана достаточная в соответствии с поставленными задачами оценка состояния конструкции, то детальное обследование может не производиться.

Детальные обследования производятся с целью уточнения исходных данных, необходимых для выполнения полного комплекса расчетов конструкций реконструируемых или защищаемых объектов.

В зависимости от состояния конструкций и стоящих задач обследование может быть сплошным и выборочным. При сплошном обследовании проверяются все конструкции фундаментов под каждой стеной и всеми колоннами. При выборочном обследовании проверяются отдельные конструкции, составляющие выборку, объем которой назначается в зависимости от состояния конструкций и задач обследований, но не менее трех.

При детальном обследовании состояния фундаментов в необходимых случаях должны определяться:

- прочность и проницаемость бетона;

- количество арматуры, ее площадь и профиль;

- толщина защитного слоя бетона (ГОСТ 17625, ГОСТ 22904);

- степень и глубина коррозии бетона (карбонизация, сульфатизация, проникание хлоридов и т.д.);

- прочность материалов каменной кладки (СНиП II-22);

- наклоны, перекосы и сдвиги элементов конструкций;

- степень коррозии стальных элементов и сварных швов;

- деформации основания;

- осадки, крены, прогибы фундаментов (ГОСТ 24846);

- необходимые характеристики грунтов, уровень подземных вод и их химический состав, если эти данные отсутствуют в инженерно-геологическом отчете.

При неразрушающем методе контроля в железобетонных конструкциях положение и диаметр арматуры определяют магнитным методом по ГОСТ 22904(приборы типа ИЗС), радиационным методом по ГОСТ 17625 и др. Толщину защитного слоя бетона и арматуры также определяют методом вскрытия арматуры.

Участки для контроля армирования (диаметр, размещение арматуры, толщина защитного слоя) рекомендуется располагать:

- в местах повышенного раскрытия трещин;

- для внецентренно сжатых фундаментов с малым эксцентриситетом - в произвольном, удобном для доступа сечении по длине конструкции;

- для внецентренно сжатых фундаментов с большим эксцентриситетом, а также для изгибаемых конструкций - в предполагаемых расчетных сечениях.

Важным показателем состояния железобетонной конструкции фундамента является фактическая величина прочности бетона, ее соответствие проектной прочности.

При детальном обследовании прочность бетона должна определяться методами:

- испытания образцов (кернов), выпиленных или выбуренных из конструкции фундамента (ГОСТ 28570);

- механическими методами неразрушающего контроля (ГОСТ 22690);

- ультразвуковым методом или методом радиационной дефектоскопии (ГОСТ 17624 и ГОСТ 17625).

Допускается использование и других методов, предусмотренных государственными и отраслевыми стандартами.

Испытание образцов арматуры следует производить по ГОСТ 12004 на растяжение с определением условного предела текучести, временного сопротивления и относительного удлинения при разрыве. До проведения испытания каждого из образцов определяется его фактическая площадь сечения.

При обследовании каменной кладки фундаментов необходимо фиксировать прочность камней, прочность раствора и ее напряженное состояние.

Методы испытаний кирпичей, камней бетонных и из горных пород для определения пределов прочности при сжатии и изгибе следует принимать по ГОСТ 8462.

При применении неразрушающих методов испытаний, определение прочности на сжатие раствора и камня в конструкции может быть выполнено методом пластического деформирования, склерометрией и др.

Прочность камней может быть определена неразрушающим способом с помощью ультразвуковых приборов.

Оценка пределов прочности кладки по результатам определения прочности камня и раствора производится по таблицам СНиП II-22.

При обследовании зданий вблизи источников динамических нагрузок, вызывающих колебания прилегающих к ним участков основания, необходимо проводить вибрационное обследование (мониторинг).

Вибрационное обследование производится в целях получения фактических данных об уровнях колебаний грунта и конструкций фундаментов эксплуатируемых зданий и сооружений при наличии динамических воздействий:

- от оборудования, устанавливаемого или планируемого к установке вблизи здания;

- от проходящего наземного или подземного колесного и рельсового транспорта вблизи от здания;

- от строительных работ, в том числе применения забивных свай при реконструкции и новом строительстве (МГСН 2.07 п. 8.35);

- от других источников вибрации, расположенных вблизи здания.

Для вибрационных обследований зданий, фундаментов и их оснований, а также подземных сооружений рекомендуется применение комплексов аппаратуры, обеспечивающих запись колебаний в диапазоне частот от 1 до 100 Гц.

Результаты вибрационного обследования представляются в виде таблиц среднеквадратичных значений виброперемещений (виброскоростей, виброускорений) в обследованных точках в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц. В случае, когда колебания могут быть оценены, как близкие к гармоническим, результаты вибрационного обследования могут представляться в виде таблиц значений амплитуд виброперемещений (виброскоростей, виброускорений) и соответствующих значений частот колебаний.

В итоге вибрационного обследования фундаментов или конструкций подземных сооружений составляется заключение, в котором делается вывод о допустимости имеющихся видов и уровней вибраций для нормальной эксплуатации существующих вблизи строящихся или реконструируемых зданий и сооружений; в противном случае даются рекомендации по уменьшению динамического воздействия на несущие конструкции сооружения или их усиления с целью уменьшения уровня колебаний до допустимого.

По результатам обследования оснований и фундаментов составляется:

- технический отчет или техническое заключение (при небольшом объеме обследования) содержащий результаты обследования, которые могут быть представлены в виде дефектных ведомостей состояния конструкций фундаментов, наличия их деформации, осадок, дефектов материалов и др. повреждений,планы и разрезы здания с инженерно-геологическими профилями; конструктивные особенности здания, фундаментов, их геометрия; схемы расположения реперов, марок; описания примененной системы измерений; фотографии; графики и эпюры горизонтальных и вертикальных перемещений, кренов, развития трещин; перечень факторов, способствующих возникновению деформаций; оценку прочностных и деформационных характеристик материала конструкций фундаментов;

- техническое заключение о возможности использования конструкций фундаментов при реконструкции.

Техническое заключение о возможности реконструкции здания при увеличении нагрузок на его основание, устройстве подземного сооружения вблизи него или в пределах его пятна застройки, а также при углублении подвалов должно включать в себя:

- техническую характеристику предполагаемой конструкции;

- описание существующего состояния здания;

- планы несущих конструкций, в том числе фундаменты с указанием их размеров и глубины их заложения;

- данные о нагрузках, действовавших на фундаменты здания до реконструкции;

- данные о дополнительных нагрузках на здание или сооружение и их распределение на отдельные фундаменты после реконструкции;

- сведения о деформациях здания и данные нивелировки цоколя или окон первого этажа;

- сведения о материале фундаментов;

- данные инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий (обобщение архивных материалов, описание шурфов и скважин, геологические разрезы по основным направлениям расположения несущих конструкций, физико-механические характеристики грунтов оснований, необходимые для расчета деформаций здания после его реконструкции, сведения о глубине залегания подземных вод и изменении уровня их залегания в осенне-весенний периоды, составе и характере и агрессивности вод);

- поверочные расчеты существующих и ожидаемых после реконструкции давлений на грунты оснований;

- прогноз дополнительных средних осадок здания и их неравномерности после реконструкции;

- выводы и рекомендации по реконструкции здания, включающие в себя тип реконструируемых фундаментов и технологию их устройства.