Оценка технического состояния фундаментов

На каждом этапе  строительства должно уделяться  большое внимание к параметрам эксплуатационных качеств данного здания, что обеспечит  согласованные действия между проектировщиками, строителями и эксплуатационниками  на основе числовых значений ПЭК, т. е. позволит организовать все строительство  на научной основе.

Эффективность эксплуатации и ее экономичность зависят от многих факторов, в частности в значительной мере от профессиональной подготовки лиц, ее осуществляющих, от их умения построить эксплуатацию на научной основе.

С ростом городов, возведением многоэтажных и повышенной этажности зданий усложнилось их инженерное оборудование, возросли расходы  на его содержание, изменилась вся  структура эксплуатации жилищного  фонда. Потребовалось объединить и  обеспечить автоматизированное управление лифтами, освещением лестничных клеток, установить контроль за температурой воды в системах центрального отопления, горячего водоснабжения, за загазованностью подвалов, за входами в подвалы, на чердаки, другие необитаемые помещения и т. п.

Затем все управление эксплуатацией зданий свели в  объединенные диспетчерские пункты (ОДП), в объединенную диспетчерскую  службу (ОДС) в масштабе микрорайона  или комплексную диспетчерскую  службу (КДС) микрорайона в зависимости  от количества аппаратуры, установленной  в этих пунктах. Уже внедрены типовые  объекты диспетчеризации жилых  массивов, позволяющие получать информацию о работе лифтов, температуре и  давлении в системах горячего и холодного  водоснабжения, отопления, пожаротушения, о напряжении на электрических вводах, об освещении подъездов, тревожные  сигналы о вскрытии подвалов и  других необитаемых помещений. В  подъездах установлена также  громкоговорящая связь с диспетчером  для срочного вызова специалистов для  устранения неисправностей, в том  числе и  на строительных конструкциях, например о протечках кровли и  др. На ОДС имеется и телефонная связь.

Во многих городах  созданы жилищно-эксплуатационные тресты эксплуатационно-ремонтные  управления, осуществляющие плановый ремонт зданий. В их состав входит диспетчерская  служба с оперативными бригадами  для устранения аварийных ситуаций. Однако большая часть существующей застройки — многие жилые, все  служебные и производственные здания — эксплуатируются самостоятельными бригадами; это многомиллионная армия специалистов, обеспечивающая исправное техническое состояние зданий и сооружений.

Техническое обслуживание и особенно ремонт здании, хотя и относятся к широкой отрасли строительства, обладают специфическими чертами. Особенно сложен комплексный капитальный ремонт, отличающийся прежде всего технологией работ- новое строительство начинается с нулевого цикла и обычно ведется снизу вверх путем монтажа готовых конструкций, а ремонтные работы производятся в стесненных условиях существующей застройки, когда трудно разместить подсобные предприятия, краны, склады материалов. Стремление полнее использовать при ремонте старые материалы и конструкции, сопряжено с трудоемкой оценкой их технического состояния, ибо в разных частях износ их различен. Планировать такой ремонт весьма сложно, так как неизвестны итоги разборки сооружения, полезный выход материалов и пр.

Лица, занятые  эксплуатацией и ремонтом зданий, должны хорошо знать их устройство, условия работы конструкций, технические  нормативы на материалы и конструкции, требуемые для ремонта. Они с помощью приборов, а также по внешнему виду и признакам должны уметь хотя бы приближенно оценивать техническое состояние здания и отдельных его конструкций, уметь выявлять уязвимые места, с которых может начаться его разрушение, выбирать наиболее эффективные способы и средства его предупреждения и устранения, не нарушая по возможности, использование здания по назначению.

Решению столь  обширного и сложного комплекса  вопросов призвана способствовать теория эксплуатации зданий. Именно она научно обосновывает необходимость и сроки  эксплуатационных мероприятий, так  как базируется на:

• знании   значений  параметров   эксплуатационных  качеств (ПЭК), которые требуется поддерживать на заданном уровне; установлении закономерностей воздействия внешних и внутренних факторов, выявлении характерных дефектов, повреждений и назначении способов их устранения;
• выборе способов контроля ПЭК и методов отыскания дефектов, повреждений и неисправностей;
• определении способов и порядка наиболее рационального восстановления ПЭК зданий; назначении периодичности ремонтов и объемов работ; рациональном решении вопросов штатной структуры, численности и квалификации эксплуатационного персонала.

Современные сложные  здания и сооружения могут хорошо и эффективно эксплуатировать только профессионально теоретически и  практически подготовленные специалисты; таким специалистам требуются знания в трех основных областях: 

знание устройства эксплуатируемых зданий и их конструкций, условий их работы, эксплуатационных требований к ним, их конструкциям соответственно их назначению, а также назначению и размерам здания; умение находить уязвимые места, в которых может  начаться разрушение конструкций;

понимание механизма  износа, коррозии и разрушения строительных конструкций под воздействием различных  факторов и на этой основе эффективное  использование методов и средств  рациональной их защиты:

владение практическими  приемами и навыками использования  различных материалов и устройств, позволяющих успешно решать каждодневные задачи по содержанию в исправном  состоянии эксплуатируемых зданий.

Исходя из этого  книга делится на три раздела, отвечающие упомянутым трем областям необходимых знаний:

раздел первый — описание особенностей устройства трех основных типов зданий и сооружений: жилых и общест­венных, производственных и специальных — заглубленных, их конструкций, предъявляемых к ним эксплуатационных требований; определение целей, задач, научных основ и содержания эксплуатации;

раздел второй — изложение теоретических основ  механизма разрушения и методов  защиты строительных конструкций в  типичных условиях, т. е. без акцента  на специфичность происходящих в  зданиях процессов (так как их чрезвычайно много), как основы для  решения практических задач эксплуатации и ремонта зданий или сооружений;

раздел третий — рассмотрение примеров восстановления эксплуатационных качеств трех основных типов зданий и сооружений: гражданских, производственных и специальных заглубленных с целью накопления знаний и привития навыков решения практических задач их технического обслуживания и ремонта.

В книге небольшого объема невозможно описать все многообразие эксплуатируемых зданий и сооружений, раскрыть все особенности воздействующих на них факторов, все повреждения  и способы восстановления эксплуатационных качеств. Поэтому, разумеется, в каждом разделе изложены основы, наиболее важные сведения, овладев которыми можно практически решать задачи эксплуатации зданий, пользуясь (при  необхо­димости) также литературой, приведенной в конце книги. 

2. Техническое обслуживание и ремонт фундаментов 

Для эффективного содержания фундаментов специалистам нужно знать нормативные эксплуатационные требования к ним, указанные в  СНиПе, и возможные конструктивные их решения (по учебникам), а также характеристику фундаментов здания согласно его проекту. Все эти сведения можно свести в несколько групп:

• о реальных воздействиях на фундаменты — о величине и характере нагрузок, о структуре, прочности и влажности оснований, об атмосферных осадках и грунтовых водах, их глубине залегания и агрессивности, об опасности пучения грунтов, а также о требованиях к глубине заложения фундаментов;
• об особенностях конкретных вариантов решений фундаментов— ленточных, столбчатых, сплошных, свайных и др. применительно к данным гидрогеологическим и климатическим условиям;
• об эксплуатационных требованиях к фундаментам — их прочности, устойчивости, глубине заложения с учетом нагрузок, несущей способности грунтов, уровне грунтовых вод и глубине промерзания, а также о мерах защиты фундаментов от атмосферных осадков и грунтовых вод, особенно если они агрессивны, от морозного пучения;
• об элементах фундаментов, удовлетворяющих предъявляемым к ним эксплуатационным требованиям,— о несущем элементе, который должен быть заглублен с учетом прочности грунтов, величины нагрузок, наличия грунтовых вод и глубины промерзания, а также о наличии гидроизоляции, отмостки и др.

Необходимо уметь  в итоге построить структурную  схему фундамента в общем виде с обозначением на ней всех воздействующих факторов и сочетанием конструктивных элементов.

Конструктивные  элементы фундаментов: / — горизонтальная гидроизоляция; // — несущие элементы; III — вертикальная гидроизоляция и ее защита; IV —- горизонтальная гидроизоляция в полу и фундаменте; V — дренаж; VI — основание (естественное или искусственное)

Нужно также  изучить характеристику грунтов  и конструктивное решение фундамента эксплуатируемого здания с учетом гидрогеологических, климатических и других особенностей. Пользуясь перечисленными сведениями о фундаментах, ответственный за эксплуатацию здания производит квалифицированную экспертизу и дает техническую оценку «своему» фундаменту. Он должен выявить, насколько последний отвечает своему назначению, в какой мере в проекте и при строительстве правильно и всесторонне учтены предъявленные к фундаментам эксплуатационные требования и как они реализованы: насколько рационально выбран тип фундамента, его материал, размеры, заглубление, а также сколь эффективно решена защита его от атмосферных осадков и грунтовых вод.

Если итоги  такого анализа положительны — значит, фундамент спроектирован и построен с учетом всех предъявленных к  нему требований и местных условий  и находится в исправном состоянии. Если же будут выявлены недостатки и ошибки, допущенные в проекте  или при строительстве здания, то их надо тщательно изучить, чтобы  своевременно устранить или предотвратить их развитие.

В ходе эксплуатации нужно осуществлять постоянный уход за фундаментами: не допускать срезки или подсыпки грунта вокруг здания; сохранять в исправном состоянии  отмостку; исключать скопления воды у здания, а тем более подтопление фундамента; проводить другие меры, предусмотренные инструкцией по эксплуатации. Особенно опасен обильный полив зеленых насаждений вблизи зданий (без организованного от­вода воды), ибо нередко это приводит к повышению уровня грунтовых вод и изменению условий работы основания, а вслед

за ним и  фундамента.

Должна быть обеспечена сохранность фундаментов, если рядом с ними ведутся земляные работы, при постройке рядом нового здания или устройстве котлованов для  иных целей. Чтобы исключить одностороннее  боковое давление грунта на фундамент  и его разрушение, надо его оградить, например шпунтовой стенкой. По той  же причине нельзя допускать складирования  у стен здания тяжелого оборудования и материалов.

При раскрытии  сооружения в связи с ремонтными работами, если под фундаментами залегают пучинистые грунты, нужно предотвратить их промерзание и пучение, временно утеплив фундаменты. Опыт показывает, что нарушение условий сохранности фундаментов приводит к разрушению зданий после многих лет нормальной их службы.

При необходимости  надо произвести текущий ремонт для  защиты фундаментов от разрушения или  поставить здание на капитальный  ремонт для их усиления.

Нередко причиной деформаций фундаментов и вышележащих  частей здания являются силы морозного  пучения, которые могут возникнуть при определенных условиях как в период строительства, так и через много лет после сдачи зданий в эксплуатацию. Эти условия можно и нужно исключить: срезку грунта вокруг зданий, замену его легкопромерзающим, например каменным материалом, бетоном, увлажнение грунтов вокруг зданий и под фундаментами.

Силы морозного  пучения подразделяются на касательные, возникающие при смерзании пучинистого грунта со стенками фундамента, и нормальные, возникающие при замерзании пучинистого грунта под подошвой фундамента и действующие на него снизу вверх; они обусловлены силами кристаллизации льда при переходе воды в лед. Увеличиваются в объеме только влажные грунты, а влагу, как известно, удерживают и пыле-ватые грунты.

Следовательно, под морозным пучением грунтов понимается их свойство (при определенном сочетании  гидрогеологических условий в пределах слоя сезонного промерзания) увеличиваться  в объеме под действием сил  кристаллизации льда при фазовых превращениях содержащейся в грунте и дополнительно подсасываемой воды к кристаллам льда. Проявляется это свойство в неравномерном поднятии грунта и фундаментов из-за образования ледовых включений. Выпучивание фундаментов зданий в период их эксплуатации объясняется следующими факторами:

• содержанием в грунте, в зоне сезонного промерзания, более 30 % (по массе) пылеватых частиц диаметром от 0,5 до 0,005 мм;
• промерзанием грунтов в зоне основания фундаментов; наличием влаги в грунте;
• превышением сил пучения над давлением вышележащих частей здания;
• неправильной конструкцией фундамента — невыполнением в ходе строительства противопучинных мероприятий (безанкерная конструкция фундамента, отсутствие обмазки, исключающей смерзание грунта со стенками фундамента, и др.).

При промерзании  грунта можно выделить три слоя: сверху — замерзающий грунт, снизу  — талый и между ними — переходный, динамический слой. Эта система в  холодное время года находится в  движении и изменяется в зависимости  от притока холода сверху. Во втором — переходном — слое протекают  фазовые изменения воды и возникают  силы морозного пучения, опасные  для фундаментов. Еще более опасно опускание зоны промерзания ниже подошвы фундамента, так как нагрузку на подошву фундамента с промерзшей зоны определяют по площади, ограниченной линиями под 45°.