Техническое освидетельствование основных конструктивных элементов здания

Обследование оснований и фундаментов

Обследование оснований и фундаментов является наиболее сложным и ответственным видом работ ввиду многообразия скрытых факторов, влияющих на них, а также потому, что надежность фундаментов во многом определяет состояние наземных конструкций.

Обследование оснований и фундаментов включает следующие этапы работ:

  • • подготовительный, в котором изучается имеющаяся проектно-изыскательская документация, и уточняются задачи обследования;
  • • натурный (полевой), предназначенный для получения или уточнения физико-механических свойств оснований и конструкций фундаментов и характеристик грунтовых вод;
  • • лабораторный, необходимый для получения истинных характеристик свойств оснований и фундаментов;
  • • камеральный, предназначенный для определения состава мероприятий, обеспечивающих требуемые эксплуатационные свойства оснований и фундаментов.

В состав работ подготовительного этапа входит изучение: проектной документации; материалов выполнявшихся ранее инженерно-геологических и гидрогеологических обследований; журналов наблюдений за осадками, кренами, трещинами, прогибами и деформациями фундаментов; инженерных мероприятий, проводившихся в пределах площадки или вблизи нее.

Во время подготовительного этапа осуществляется наружный осмотр здания для установления общего состояния конструкций, зоны наибольших деформаций и повреждений конструктивных элементов, намечаются места выработок, вскрытий фундаментов, места установки геодезических знаков и реперов.

По результатам подготовительного этапа и в зависимости от цели обследования оснований и фундаментов планируется выполнение следующих работ:

Выявление причин деформаций Исследование характера и причин деформа-и нарушений фундаментов, ции

стен подвалов и стен здания Детальное обследование оснований и

фундаментов

Лабораторный анализ грунтов, материала фундаментов и свойств грунтовых вод Поверочный расчет оснований и фундаментов

Выявление причин появления воды и сырости в подвале здания и на первом этаже

Капитальный ремонт без изменения нагрузок в здании

Капитальный ремонт с изменением нагрузок (смена перекрытий, надстройка и т.п.)

Исследование грунтов участка бурением Разработка контрольных шурфов Проверка наличия и состояния гидроизоляции

Наблюдение за уровнем и направлением движения грунтовых вод

Разработка контрольных шурфов

Исследование грунтов участка бурением Детальное исследование основания и фундамента

Лабораторные анализы грунтов, материалов фундамента и грунтовых вод Поверочные расчеты оснований и фундаментов

При обследовании оснований — грунтов, залегающих под фундаментами и воспринимающими от них нагрузку, необходимо выявить характер грунтов, степень их пучинистости или проса-дочности, глубину промерзания и уровень грунтовых вод. Для этого отрывают шурфы и берут пробы грунта для лабораторных исследований.

После отрывки шурфов выполняется обследование технического состояния конструкций фундаментов, при котором фиксируется наличие и состояние гидроизоляции, выявляются трещины, расслоения, поверхностные разрушения, определяются геометрические размеры конструкций, отбираются образцы материалов для физико-механических и химических лабораторных испытаний. При обследовании выполняется инструментальное определение физико-механических свойств материалов фундамента и деформаций надземных конструкций. По результатам натурных исследований составляют ведомости дефектов и повреждений фундаментов.

Испытание отобранных образцов материалов в лабораторных условиях проводится с целью установления фактических физико-технических характеристик грунтов основания и материалов конструкций фундаментов.

Камеральные работы включают обобщение результатов обследований, выполнение расчетов по несущей способности оснований и фундаментов, анализу агрессивных внешних воздействий. По результатам сравнения фактических или проектируемых нагрузок от здания и несущей способности оснований и фундаментов делаются выводы по обеспечению требуемых эксплуатационных характеристик и в случае необходимости разрабатываются мероприятия по усилению оснований и конструкций. На основании выполненных расчетов составляется заключение о техническом состоянии конструкций фундаментов и их несущей способности.

Инженерно-геологическое обследование грунтов основания проводится посредством бурения обследуемого участка. В результате устанавливается последовательность грунтовых пластов, вклинивание пластов и их распространение на участке. При бурении выявляется уровень грунтовых вод, водовмещающие породы и определяют водоупоры, направление потока грунтовых вод, а также характеристики геологических слоев.

Бурение проводят механическими или ручными буровыми установками. Диаметр скважин составляет 89—127 мм. Количество скважин определяют в каждом конкретном случае в зависимости от площади застройки, конфигурации здания, нагрузок на фундаменты и т.д. Ориентировочно число разведочных выработок определяется по нижеприведенным данным:

Число скважин 4 6 8

Размер здания в секциях 1 — 2 3-4 Более 4

Глубина заложения выработок рассчитывается по формуле

к = /г, + кЬ + с,

где И| —глубина заложения фундамента, м; к— глубина активной зоны основания, м; Ь —ширина подошвы фундамента, м; с — постоянная величина, принимаемая в зданиях до трех этажей 2 м, свыше трех этажей — 3 м.

В процессе разработки скважины производят отборы проб грунтов. Причем, если структура грунта нарушена, то образцы отбираются из каждого характерного слоя, но не реже, чем через 50 см.

При ненарушенной структуре для песчаных грунтов образцы отбираются вдавливанием металлического цилиндра, а для связанных грунтов — путем оконтуривания (обычно лопатой) участка размером 15x15x15 см.

Для определения естественной влажности глинистых грунтов образцы передаются в лабораторию, для чего их помещают в металлические цилиндры (бюксы). Количество образцов, отбираемых для лабораторного анализа, ориентировочно принимается:

  • • для однородных грунтов (пески, глинистые грунты) — два образца на каждые пять скважин;
  • • для разнородных грунтов — три пары образцов на каждые пять скважин.

По завершению бурения определяются прочностные и дефор-мативные свойства грунтов. Их оценка осуществляется с помощью электронно-акустического зонда или с помощью стандартных штампов.

Первый способ основывается на зависимости скорости распространения ультразвукового импульса в пласте грунта от его плотности и пористости.

Испытание грунта с помощью стандартных штампов ступенчатой нагрузкой позволяет непосредственно определить модуль сжимаемости грунта, сопротивление грунта сдвигу и удельное сцепление грунта.

Данные, полученные при бурении, записывают в журнал.

Контрольные шурфы закладываются для определения конструктивного решения фундамента, его размеров, материала конструкции, уровня заложения и наличия гидроизоляции.

Необходимое количество шурфов зависит от цели обследования, объемно-планировочного и конструктивного решений здания, а также технического состояния строительных конструкций и условий их эксплуатации. Количество контрольных выработок определяют в соответствии с задачами обследования:

  • • при восстановлении здания в местах неудовлетворительного состояния надземных конструкций (просадки, перекосы, крены, трещины, недопустимые деформации) не менее 2—3 шурфов;
  • • при детальном обследовании фундаментов отрывается по одному шурфу в каждом месте неудовлетворительного состояния надземных конструкции;
  • • при ликвидации последствии затопления подвалов, тоннелей, технологических каналов и т.п. — по одному шурфу в каждом обводненном месте;
  • • при планируемой реконструкции или капитальном ремонте здания без увеличения нагрузок 2—3 в здании;
  • • при углублении подвала — по одному у каждой стены углубляемого помещения.

Шурфы отрывают с наружной или внутренней стороны в зависимости от местных условий на глубину ниже уровня подошвы фундамента на 0,5 м. Если на этом уровне обнаружены насыпные, заторфованные, рыхлые или другие слабые грунты, в шурфах должны быть пробурены контрольные скважины.

При отрывке шурфов фундаменты тщательно осматриваются через каждые 20—30 см. В зависимости от свойства грунтов и глубины шурфы проходят с креплением или без крепления. Воду

4

Рис. 2.50. Образец шурфа

  • 1 — стена здания; 2 — скважина в шурфе; 3 — места вскрытия фундамента;
  • 4 — грунтовые слои

из шурфов откачивают насосами. Отбор образцов грунта обычно производят из уровня подошвы фундамента. Пример взятия шурфа приведен на рис. 2.50.

Ленточные фундаменты вскрываются непосредственно по отвесной грани стены. Столбчатые фундаменты должны вскрываться одним из следующих трех способов (рис. 2.51):

а

б

в

Рис. 2.51. Способы вскрытия столбчатых фундаментов а — «на угол»; б — «на две стороны»; в — «по периметру»

  • • «на угол» — применяется при наличии симметричной гео-метрии фундамента в плане, при плотном размещении оборудования и невозможности его демонтажа; при отсутствии осадочных деформаций, а также при повторном обследовании;
  • • «на две стороны» — применяется при наличии недопустимых осадочных деформаций надземной части здания на данном участке; при проектировании значительного увеличения нагрузки на грунты или при несимметричных фундаментах;
  • • «по периметру» — применяется при аварийном состоянии участка здания, связанном с просадкой грунтов основания. Вскрытие фундаментов этим способом производится участками длиной не более 1,5 м; вскрывать фундаменты одновременно по всему периметру не допускается.

Размеры шурфов зависят от конструкции фундамента, глубины его заложения и свойств грунта. Так, для ленточных фундаментов длина их обнажения должна быть не менее одного метра. Ориентировочные размеры контрольных шурфов приведены ниже, а схема их расположения на рис. 2.52.

Глубина заложения фундамента, м

Площадь сечения шурфа, м

  • 1,25
  • 2,5 и более

До 1,5 1,5 — 2,5 Более 2,5

Результаты осмотра грунтов, параметры шурфа отмечают в журнале. Кроме того, фиксируют атмосферные условия, дату вскрытия шурфов.

После разработки контрольных шурфов приступают к определению технического состояния фундаментов. Производится осмотр фундаментов, определяют его тип, форму в плане, размеры, глубину заложения, определяют конструктивное решение.

Ширина подошвы фундамента в наиболее нагруженных местах определяется с помощью метра и Г-образного металлического прута или измерением расстояния от тела фундамента до кромки подошвы (а) рис. 2.53 и толщины тела фундамента (Ь). Последняя для гладких стен определяется после устройства сквозного отверстия в стене. В ненагруженных участках стены допускается принимать симметричное развитие фундамента и определять только параметр (а). Глубина заложения фундамента определяется с помощью нивелира.

При обследовании свайных фундаментов в каждом шурфе замеряют их диаметр, шаг и среднее количество на 1 м фундамента.

В фундаментах под сборные железобетонные колонны замеряют толщину стенок стаканной части фундаментов и ее высоту. Вскрытием определяют наличие арматуры, ее диаметр, шаг и степень коррозии.

Схема определения геометрических параметров фундамента

Рис. 2.53. Схема определения геометрических параметров фундамента: 1 — Г-образный прут; 2 — сквозное отверстие; 3 — нивелир

При монолитных фундаментах в грунтах, насыщенных водой, необходимо проверить наличие бетонной подготовки под подошвой фундамента, толщина которой должна быть не менее 100 мм.

В фундаментах под стальные колонны каркаса проверяют состояние подливки под стальную плиту, башмак колонны, замеряют диаметр и расстояние между анкерными болтами, действительную толщину элементов базы колонны; проверяют наличие шайб и затяжку гаек на анкерных болтах.

У фундаментов под колонны каркасов дополнительно проверяют геометрические размеры сечения фундаментных балок, наличие гидроизоляции, а у сборных ленточных фундаментов — перевязку блоков. При этом сравнивают материалы обследования с данными проекта. При наличии больших повреждений фундаментов назначают дополнительные вскрытия.

Оценка физико-механических свойств фундаментов заключается в определении их однородности, плотности, массивности и прочности. Если требуется установить конструкцию фундамента, то проводится контрольное зондирование материала шлямбуром или электродрелью диаметром 8—16 мм. Зондирование проводится выборочно. При этом особое внимание необходимо обращать на облегченные и смешанные участки фундамента. Прочность материала фундамента определяют склерометрическими методами. Сплошное обследование фундаментов и стен подвалов осуществляют ультразвуковыми методами.

В том случае, когда прочность является решающей при определении возможности дополнительной нагрузки, из фундамента отбираются образцы, испытываемые затем в лаборатории на прочность на прессах. Объем выборки определяется следующим образом. Из разных участков фундаментов выбираются 8—12 кирпичей или 5 образцов бутового камня с минимальной стороной 20 см. Для бетонных фундаментов берется 5 образцов кернов диаметром 10 см и длиной 12 см. Образцы кладочного раствора должны быть такими, чтобы их можно было сложить в 5 кубиков размером 7x7x7 или 4x4x4 см.

При обследовании фундаментов обязательно определение влажности материалов конструкций, наличия и состояния гидроизоляции, особенно при неглубоком залегании грунтовых вод.

Для установления причин возникновение дефектов оснований и фундаментов вначале производится визуальное исследование поврежденных участков: выявляется наличие и направления развития трещин, определяется ширина и глубина их развития, наличие расслоений, разрушение поверхности фундаментов и т.п.

Внешний вид и характер трещин в фундаментах и стенах здания позволяют достаточно точно выяснить природу их возникновения. К наиболее распространенным дефектам относятся:

  • • прогиб здания, возникающий в том случае, если под средней частью фундамента по сравнению с крайними грунт более слабый. В этом случае стена работает на изгиб как балка на двух опорах. При этом наибольшее растягивающее усилие возникает в нижней части стены, что определяет характер трещин: наибольшая ширина их раскрытия в нижней части стены. По высоте здания наблюдается уменьшение ширины раскрытия трещин и участка стены, где они выявляются (рис. 2.54а). Как правило, трещины «угасают» к подоконникам первого (реже второго) этажа;
  • • выгиб здания, наблюдаемый в том случае, если наиболее прочный участок расположен в центральной части стены. В этом случае стена работает как двухконсольная балка на изгиб. Наибольшие растягивающие усилия возникают в верхней части здания над краем ослабленного или более прочного участка. Характер трещин на участке стены, имеющей выгиб, представляется в виде треугольника с вершиной в нижней части.

Наибольшая ширина раскрытия трещин и их количество наблюдаются в верхней части здания, у нижней части стены характеристики трещин уменьшаются (рис. 2.546). Следует иметь в виду, что выгиб стены здания значительно опаснее прогиба, так как при последнем здание не теряет общей связи и не разваливается.

Для зданий старой постройки выгиб может быть вызван перегрузкой продольных стен наиболее тяжелыми торцевыми (часто глухими) стенами или устройством арочных проездов у торцов здания.

Характерным признаком начального выгиба (прогиба) стены является покрытие первичной поверхности мельчайшей пылью. Одновременно с этим вторичные поверхности (из-за разрыва) более гладкие и твердые.

В результате сложной совместной работы разнонагуженного фундамента и неоднородного грунта прогиб и выгиб здания могут происходить одновременно. В этом случае может возникнуть крен здания (рис. 2.55а), т.е. поворот относительно горизонтальной оси (что особенно опасно для узких зданий повышенной этажности) или кручение — неодинаковый крен по длине сооружения, развивающийся в двух сечениях в разные стороны (рис. 2.556);

Характер трещин в стене здания и схемы перемещений при прогибе

Рис 2.54, Характер трещин в стене здания и схемы перемещений при прогибе

(а) и выгибе (б) здания

Характерные дефекты фундаментов здания а — крен; б — кручение; в — перекос

Рис. 2.55. Характерные дефекты фундаментов здания а — крен; б — кручение; в — перекос

• вертикальные, как правило, сквозные трещины с приблизительно одинаковой шириной раскрытия по всей высоте здания появляются в тех случаях, когда разница между прочностью ослабленного и нормального участка основания весьма значительна, или при сильно отличающейся нагрузке в разных частях здания, трещины возникают от неучтенной работы стены на срез.

В некоторых случаях, при резких неравномерных осадках на коротком участке, может наблюдаться перекос здания (рис. 2.55в);

  • • изгиб стены в вертикальной и горизонтальной плоскостях, возникающий при наличии рядом со зданием пустот (котлованов глубиной большей, чем глубина заложения фундамента, и т.п.). Это определяет характер трещин — развитие их происходит со стороны стены, противоположной сдвигу. Наибольшая ширина раскрытия трещин наблюдается в нижней части стены. Аналогичные дефекты наблюдаются при возведении рядом с обследуемым зданием нового, имеющего большую глубину заложения фундамента (рис. 2.56);
  • • трещины в местах сопряжения лестничных маршей и внутренних стен и, одновременно, уклон ступеней — результат неравномерной осадки фундаментов, имеющих одинаковые размеры и различную нагрузку;
  • • трещины в простенках слева и справа от больших проемов (парадные двери, витрины, въезды во двор и т.п.) в зданиях старой постройки могут образовываться вследствие нарушения обратных арок в фундаменте. Как правило, это вызвано износом, неисправностью инженерных сетей, ошиб-

'/////////////Л

плотный ш

грунт

б

Рис. 2.56. Характер трещин в стенах здания при значительном отличии в прочности участков основания (а) и при изменении геологической обстановки

вблизи здания (б)

ками эксплуатации. Появление таких трещин объясняется тем, что в зданиях старой постройки фундаменты часто сооружались несимметричной формы, с проемами, перекрытыми обратными арками и заполненными грунтом. При их повреждении происходит отпор грунта, вызывающий появление подобных трещин;

  • • расслоение материала фундамента (рис. 2.57а) из-за перегрузки, вызванной либо его износом, либо ошибками в конструировании и монтаже;
  • • разрушение фундамента с поверхности (рис. 2.576) происходит вследствие действия агрессивной среды и нестойкого материала конструкции, из-за нарушения защитных слоев или гидроизоляции;
  • • разрыв фундамента по высоте (рис. 2.57в) может происходить в результате морозного пучения при малой нагрузке здания на фундамент.

Дефекты оснований и фундаментов вызываются неполным учетом всех факторов при их проектировании, нарушениями качества строительно-монтажных работ, а также условиями эксплуатации.

Характерные дефекты фундаментов

Рис. 2.57. Характерные дефекты фундаментов: а — расслоение; б — разрушение поверхности; в — разрыв по высоте

Характерные дефекты, возникающие при проектировании и возведении фундаментов и их последствия, приведены в таблице 2.13

К типичным условиям эксплуатации, вызывающим дефекты конструкций, относятся:

  • • неравномерность удельного давления на грунты под подошвой фундаментов. Выявить неравномерность давления на грунты можно путем анализа конструктивной схемы фундамента и схемы его загрузки, а также жесткости коробки здания при деформации;
  • • неоднородность и разнопрочность грунтов основания или неоднородность сжимаемости вследствие наличия пустот, жестких включений и т.п.;
  • • изменение геологической обстановки вблизи фундаментов здания, в частности, строительство нового дома, обычно вызывающее просадку, снос старого дома, разработка выработок (подработок) или открытых котлованов и траншей;
  • • наличие вибраций, таких, например, как забивка свай вблизи здания и неблагоприятный гидрогеологический режим, выражающийся в постоянном замачивании грунта основания из-за неисправностей в отмостке, ее контруклоне, нарушения герметичности инженерных коммуникаций, неработоспособности дренажа приводят к уменьшению расчетного сопротивления грунта основания. Это вызвано тем, что происходит нарушение его плотности и как следствие несущей способности.

Изменение гидрогеологического режима при эксплуатации основания для некоторых видов глинистых грунтов может вызвать набухания и усадочные деформации, морозное пучение.

ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ВОЗВЕДЕНИИ ФУНДАМЕНТОВ

211

Элемент фундамента

Дефекты элемента

Основные

последствия дефектов

Свайные фундаменты

Сваи

Сваи не заходят в ростверк; смещение в плане от проектного положения

Снижение несущей способности свай

Ростверк

Общие деформации ростверка (искривления, перекосы, прогибы, выпучивания и др.)

Снижение несущей способности ростверка

Защитные и защитнодекоративные покрытия

Нарушение покрытий на сваях и ростверке

Нарушение защитных покрытий, снижение долговечности

Ленточные, крупноблочные и сборно-монолитные фундаменты, отдельно стоящие фундаменты, стены технических подполий

Горизонтальные и вертикальные поверхности

Общие деформации (искривления, перекосы, прогибы и т.п.)

Снижение несущей способности фундамента

Бетон фундамента

Разломы, трещины, высолы и следы сырости на стенах технического подполья

То же

Арматура, закладные и соединительные детали

Коррозия, появление ржавых пятен из-за нарушения защитного слоя или отсутствия гидроизоляции

Уменьшение поперечного сечения, снижение несущей способности

Стыки блоков и цокольных панелей

Трещины, выпадение раствора из стыков, увлажнение и разрушение бетона по краям панелей и блоков, промерзание в зоне стыков и сопряжении

Нарушение герметичности, повышенный износ несущих конструкций

Опасность морозного пучения грунта оценивается показателем

/

т - 100

И

о

N

И

где /?0 — мощность слоя грунта до замерзания, м; И — высота подъема грунта в результате пучения, см.

Для слабозащищенных грунтов показатель т принимает значения 0—3,5, а для сильнопучинистых т = (7—12).

К деформациям фундаментов может привести:

  • • подъем культурного слоя почвы вокруг здания выше спланированной поверхности грунта, вызванный хозяйственной деятельностью;
  • • в зданиях старой постройки, имеющих деревянные фундаменты под каменными стенами, уплотнение основания вследствие гниения древесины;
  • • ползучесть грунтов, в результате чего обычно наблюдается сдвиг подпорных стенок, стен подвалов и т.п., вызываемая боковым давлением. Обычно ползучесть прогрессирует весной во время паводков, когда недостаточно уплотненные грунты насыщаются водой;
  • • осадки разуплотнения и выпирания основания. Первый вид деформаций возникает в том случае, когда масса сооружения меньше массы вынутого под фундамент грунта. Второй вид деформаций связан с развитием пластических деформаций грунта.

При обнаружении в конструкциях надземной части здания деформаций осадочного характера (вертикальных и наклонных трещин в кирпичной кладке стен, элементов железобетонных перекрытий и покрытий, разрывов в сварных швах металлических конструкций и т.д.) устанавливается наблюдение за осадками конструкций.

При обнаружении трещин осадочного характера в конструкциях устанавливаются по возможности причины их возникновения, возраст трещин, замеряется ширина раскрытия и протяженности трещин, определяется характер их раскрытия по вертикали (увеличение раскрытия к верху или к низу) и степень их опасности.

Для количественной оценки прочности, устойчивости, несущей способности конструкций необходимо выполнить анализ динамики развития дефектов. В случае, если выявлена тенденция к неравномерным осадкам здания, определяются основные характеристики деформаций.

Наблюдение за осадками ведется двумя способами:

  • • посредством установки маяков с регулярным наблюдением за их состоянием. Длительность и периодичность наблюдения за осадками этим способом производится в зависимости от скорости и опасности развития осадочных деформаций: при медленном развитии или затухании осадок наблюдение ведется не менее 1 — 1,5 года (с охватом не менее двух сезонов весенне-осенних паводков). Наблюдение за маяками в этом случае производится не реже одного раза в неделю; при быстром росте осадочных деформаций наблюдение за осадками ведется ежедневно до момента устранения причин осадок или начала процесса их затухания;
  • • использованием геодезических или других инструментальных методов наблюдений при осадках, просадках и кренах в пределах значительных площадей здания или всего здания. Определение вертикальных и горизонтальных перемещений и кренов оснований и фундаментов.

Наблюдения за деформациями оснований и фундаментов проводятся в следующей последовательности:

  • • выбираются конструкции, за которыми намечено вести наблюдение, и определяются места расположения и установки исходных геодезических знаков высотной и плановой основы;
  • • выполняется высотная и плановая привязка исходных геодезических знаков;
  • • геодезическими приборами выполняются инструментальные измерения величин вертикальных и горизонтальных перемещений и кренов;
  • • на основании полученных данных проводится обработка и анализ результатов наблюдений.

Измерения вертикальных перемещений (осадок, подъемов и т.д.) делятся на три класса, в зависимости от принятых в проекте расчетов величины осадок. Требуемая точность определяет выбор класса измерения и соответствующего метода проведения работ. Точность измерения осадок, подъемов характеризуется средней квадратической ошибкой, полученной из двух циклов измерения: для I класса ±1 мм; для II класса ±2 мм; для III класса ±5 мм.

I классом измеряют осадки оснований и фундаментов зданий и сооружений, построенных на скальных и полускальных грунтах, а также уникальных сооружений.

II классом измеряют осадки и подъемы любых зданий и сооружений, построенных на сжимаемых грунтах.

III классом измеряют осадки и просадки любых зданий и сооружений, построенных на насыпных, просадочных, заторфован-ных и других сильносжимаемых грунтах.

Вертикальные перемещения оснований и фундаментов измеряются одним из следующих методов или их комбинацией: геометрическим, тригонометрическим или гидростатическим нивелированием, методом фотограмметрии.

Ггометрическое нивелирование применяется в качестве основного метода измерения вертикальных перемещений.

Тригонометрическое нивелирование используется при измерениях вертикальных перемещений фундаментов в условиях резких перепадов высот (больших насыпей, глубоких котлованов, косогоров И Т.П.).

Гидростатическое нивелирование (переносным шланговым прибором или стационарной гидростатической системой, устанавливаемой по периметру фундамента) выполняется для измерения относительных вертикальных перемещений большого числа точек, труднодоступных для измерений другими методами, а также в случае, когда нет видимости между марками или когда в месте производства измерительных работ невозможно пребывание человека по условиям техники безопасности. При этом не допускается гидростатического нивелирования для зданий или сооружений, испытывающих динамические нагрузки и воздействия.

Горизонтальные перемещения фундаментов зданий и сооружений следует измерять одним из следующих методов или их комбинированием: створных наблюдений, отдельных направлений, методами триангуляции и фотограмметрии.

Методы измерений горизонтальных перемещений принимаются в зависимости от классов точности измерения, целесообразных для данного метода.

Метод створных наблюдений при измерениях горизонтальных перемещений фундаментов применяется в тех случаях, когда здание (сооружение) или его части имеют прямолинейные поверхности и при возможности обеспечивают устойчивость концевых опорных знаков створа.

Метод отдельных направлений используется для измерения горизонтальных перемещений зданий и сооружений когда невозможно закрепить створ или обеспечить устойчивость опорных знаков створа. Для измерения горизонтальных перемещений необходимо установить не менее трех опорных знаков, образующих треугольник с углами не менее 30°.

Методы триангуляции применяют для измерения горизонтальных перемещений фундаментов зданий и сооружений, возводимых в пересеченной или горной местности, а также в тех случаях, когда невозможно обеспечить устойчивость концевых опорных знаков створа.

Величину и направление горизонтального перемещения фундамента (или его части) определяют по изменениям координат деформационных марок за промежуток времени между циклами наблюдения.

Крен фундамента (или здания, сооружения в целом) измеряют одним из следующих методов или их комбинацией: проецирования, координирования, измерения углов или направлений, фотограмметрии, механическими способами с применением кренометров, прямых и обратных отвесов.

При измерении кренов фундамента здания (сооружения) методом проецирования используются теодолиты, снабженные накладным уровнем, или приборы вертикального проецирования.

При измерении кренов методом координирования необходимо установить не менее двух опорных знаков, образующих базис, с концов которого определяются координаты верхней и нижней точек здания (сооружения).

Фотограмметрический метод измерения горизонтальных и вертикальных перемещений и кренов применяется для измерения осадок, сдвигов, кренов и других деформаций зданий (сооружений) при неограниченном числе наблюдаемых мерок, устанавливаемых в труднодоступных местах для измерений эксплуатируемых зданий и сооружений.

Для измерений деформаций фотограмметрически одновременно по трем координатным осям (X, У, Т) необходимо выполнять фототеодолитную съемку с двух опорных знаков, являющихся концами базиса фотографирования, не изменяя местоположения и ориентирования фототеодолита в различных циклах наблюдений.

При измерении перемещений оснований и фундаментов зданий и сооружений одним из важных этапов работы является

определение мест реперов и правильная разбивка и установка марок (рис. 2.58).

Осадочные марки

Рис. 2.58. Осадочные марки: а — стеновые; б — цокольные

Репер — знак, высотное положение которого является практически неизменным на все время наблюдений за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений. Марка — знак, жестко укрепленный на конструкции здания (на фундаменте, колонне, стене), меняющий свое положение вследствие осадки, крена или сдвига фундамента. Опорный знак — знак, неподвижный в горизонтальной плоскости. Относительно опорного знака определяются сдвиги и крены зданий и сооружений.

Размещение марок должно обеспечивать наиболее благоприятные условия производства нивелирных работ. Марки служат для установки на них нивелирных реек во время производства работ, поэтому любая конструкция марки должна обеспечивать однозначность установки на ней рейки во всех циклах наблюдений, т.е. марка должна иметь строго фиксированную точку. Марки выполняются в виде пометок краской хорошо заметного цвета на поверхности конструкций. Каждой марке присваивается свой номер, который записывается также в журнал измерений. Места установки марок наносят на схемы планов и разрезов здания.

Для промышленных каркасных зданий марки устанавливаются по низу несущих конструкций балок, ферм, ригелей, по верху консолей колонн, подкрановых балок по продольным и поперечным сечениям.

Для многоэтажных производственных зданий и сооружений, имеющих сплошную фундаментную плиту, марки следует размещать по разбивочным поперечным и продольным осям плиты и ее периметру из расчета 1 марка на 100 м2 площади цеха.

Количество фунтовых реперов должно быть не менее трех, стеновых — не менее четырех.

Абсолютный прогиб (выгиб) рассчитывается по следующим формулам:

для симметричного фундамента:

где ^о, Бл, Бв — отметки точек О, А, В относительно наивысшей (нулевой точки (рис. 2.59а);

для несимметричного фундамента:

'А ~ ЬВ

где ЬА, — расстояние до точки максимального прогиба (рис. 2.596).

I

со

о

о

в

I

г

г

в

а

б

Рис. 2.59. Схемы для определения абсолютного симметричного (а) и несимметричного (б) прогиба фундаментов

Относительный прогиб (выгиб) определяется по формуле

отн

где I —длина изогнутой части здания.

Кроме абсолютного и относительного прогибов, дополнительно определяются следующие параметры:

  • • абсолютная осадка оснований отдельного фундамента 5.;
  • • средняя осадка основания или здания 5 ;
  • • относительная неравномерность осадок двух фундаментов, определяемая как соотношение разности вертикальных перемещений к расстоянию между фундаментами Д5//;
  • • крен фундамента или здания в целом (отношение разности осадок крайних точек фундамента к ширине или длине);
  • • кривизна изгибаемого участка или здания в целом;
  • • относительный угол закручивания;
  • • горизонтальное перемещение.

Различные виды деформаций оснований и фундаментов тесно взаимосвязаны. Например, существует практически линейная зависимость между средней осадкой и относительной неравномерностью осадок (рис. 2.60).

Величины вертикальных перемещений (осадок) сравниваются с предельно допустимой величиной (табл. 2.14.). Сравнение

Зависимость неравномерной осадки ДБ и средней осадки Б

Рис. 2.60. Зависимость неравномерной осадки ДБ и средней осадки Б

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ОСАДОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ

219

Здания и их конструктивные особенности

Относительная деформация

Максимальные и средние абсолютные деформации, см

обозначение

величина

обозначение

величина

Здания с полным каркасом

Железобетонные рамы без заполнения

Д 6/1

0,002

^ушах

8

Железобетонные рамы с заполнением

АБ/1

0,001

^»тах

8

Стальные рамы без заполнения

АБ/1

0,004

^,тах

12

Стальные рамы с заполнением

АБ / /

0,006

^»тах

15

Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из:

Крупных панелей

^ОТН

0,0007

10

Крупных блоков и кирпича без армирования

^отн

0,001

5ср

10

Крупных блоков и кирпича с армированием или железобетонными поясами

^отн

0,0012

5ср

15

Независимо от материала стен

X в поперечном направлении

0,005

5ср

Высокие жесткие здания или монолитные отдельно стоящие корпуса

X в поперечном и продольном

направлениях

0,001

5СР

40

То же, сборной конструкции

«

0,004

5ср

30

допустимых и измеренных неравномерных вертикальных перемещений надземных конструкций и обнаруженные в них трещины и повреждения являются исходными материалами для оценки повреждения несущей способности (табл. 2.15) и разработки рекомендаций по восстановлению эксплуатационной надежности конструкций.

При прогнозировании возможности дальнейшей эксплуатации фундаментов необходимо не только знать состояние конструкции на момент обследования, но и иметь возможность оценить перспективу изменения ее свойств во времени. Для этого выполняется анализ параметров надежности фундамента. Характеристики законов распределения времени безотказной работы фундаментов зависят от конструктивного решения и свойств оснований. На рис. 2.61 приведены функции распределения вероятности появления отказов РД), интенсивности отказов ХД), а также оценки стоимости восстановления ленточных и отдельно стоящих фундаментов, расположенных на грунтах, подверженных пучению.

р (1) Х(0

,61. Функции распределения параметров безотказности для фундаментов

Рис, 2,61. Функции распределения параметров безотказности для фундаментов

на грунтах, подверженных пучению:

1 — ленточные фундаменты; 2 — отдельно стоящие опоры; Хг Х2, —

соответственно периоды приработки, нормальной работы и интенсивного износа

Считается, что вероятность разрушения конструкции без предварительных сигналов (крупное разрушение, потеря устойчивости) не должна превышать 10~5—10~7. Вероятность достижения предельного состояния с предварительными сигналами (осадка основания, текучесть растянутой зоны при изгибе) не должна превышать 10'4. Незначительные нарушения основания и фун-

КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ПО СТЕПЕНИ ПОВРЕЖДЕНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Категория деформации

Показатели деформации

8п,ах> ММ

Д^а,. ММ

Р 103

отн

вер. мм

Скорость

осадки,

мм/год

Деформации, не нарушающие нормальную эксплуатацию здания

151

161

0,9

123

37

Деформации, нарушающие нормальную эксплуатацию здания

235

172

2,2

179

62

Деформации аварийного характера

348

279

4,5

253

до 179

дамента, не вызывающие потери несущей способности могут возникать с вероятностью 10'2—10'3.

Результаты обследования оснований и фундаментов заносятся в акт, к которому прилагаются чертежи и фотографии фундаментов с указанием и характеристикой деформаций, мест взятия проб материалов конструкции и акты лабораторной экспертизы. В выводах указывается возможность дальнейшей эксплуатации оснований и фундаментов и мероприятия по восстановлению их эксплуатационных свойств.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >