Обследование фундаментов и грунтов основания

Обследование фундаментов и грунтов основания является одним из этапов технического обследования здания.

Обследование необходимо если:

• выполняется визуально-инструментальное (комплексное) обследование здания;
• выявлены дефекты и повреждения свидетельствующие о снижении несущей способности фундамента или грунтового основания (трещины в стенах, крены, осадка, перекосы оконных и дверных проемов, выпучивание стен подвала, протечки / обводнение подвала, утрата и разрушение гидроизоляции);
• разрабатывается проект по реконструкции здания связанный с увеличением нагрузки на фундамент (установка оборудования, устройство дополнительного этажа, изменение расчетной схемы здания);
• выполняется капитальный ремонт здания и необходимо определить комплекс и объем работ по восстановлению эксплуатационной надежности фундамента;
• выполняется демонтаж здания или сооружения и необходимо определить габариты и материал фундамента для разработки проект демонтажа (раздел «ПОД»);
• развиваются деформации по данным мониторинга;
• выполняется обследование окружающей застройки (30-ти метровой зоны влияния) с определением взаимного влияния фундаментов соседних зданий при новом строительстве.

Визуальный метод заключается в осмотре фасадов и помещений здания. Визуальный метод необходим для определения целесообразности обследования фундамента.

При сплошном визуальном осмотре, инженеры занимаются поиском дефектов и повреждений характерных для осадки здания.

Дефекты и повреждения косвенно указывающие на проблемы с фундаментом:

• трещины в стенах и перегородках;
• смещение строительных конструкций;
• крены и осадка стен;
• перекос оконных и дверных коробок;
• выпучивание стен подвала;
• протечки и увлажнение стен подвала;
• обводнение и затопление подвала;
• утрата или разрушение гидроизоляции.

На практике георадиолокация (геолокация) заключается в использовании георадара, который перемещают по поверхности грунта или конструкции (например, поверху фундаментной плиты) и оператор на экране видит «изображение грунтов» и конструкций.

Проблема метода заключается в трудоемкой расшифровке «изображения грунтов». Срок обучения оператора, который сможет грамотно расшифровать результаты георадиолокации (геолокации) составляет не менее пяти лет.

Целесообразно применять геофизический метод в следующих случаях:

1. Нет возможности откопать шурфы (стесненность условий строительства, глубина заложения и т.п.).
2. Необходимо найти пустоты в основании фундаментной плиты, аэродромного покрытия и т.п. Точечно вскрывать большие по площади горизонтальные конструкции и выполнять зондирование трудозатратно, а георадар позволяет провести работы в сжатые сроки.
3. Фундаменты здания однотипные. Выполняется георадиолокация нескольких фундаментов, а затем сравнивается с шурфами.

Метод позволяет определить: длину свай (с учетом погрешности измерений), резкие изменения поперечного сечения (сужения, расширения), поперечные трещины, дефекты стыка между составными сваями.

Наиболее распространенный и эффективный метод инструментального обследования фундамента – ручная или механизированная откопка (проходка) шурфа. Проходка (откопка) шурфов выполняется в непосредственной близости от несущих строительных конструкций.

При каркасной конструктивной схеме, откопку шурфов выполняют под колоннами с целью обнаружения столбчатых фундаментов. В зданиях построенных по бескаркасной схеме, проходку шурфов назначают под несущими стенами в зонах наибольшего нагружения.

Дополнительные шурфы назначают в зонах расположения дефектов и повреждений, непосредственно под трещинами.

Грамотная подготовка к откопке (проходке) шурфов занимает до 60 % времени от общих временных затрат по обследованию фундаментов.

Определение материала фундамента и его свойств выполняют неразрушающими или разрушающими методами в зависимости от целей и задач обследования.

«Неразрушающими» являются испытания методом отрыва со скалыванием (прибор ПОС 50 МГ4), упругого отскока (прибор ИПС-МГ4) и ультразвуковой. С помощью указанных методов определяют прочность бетона фундаментов.

«Разрушающий» метод применяют в кирпичной и бутовой кладки фундаментов. Суть метода заключается в отборе проб материала с помощью выбуривания кернов. Керны испытываются в лаборатории на прессе. По результатам испытаний определяют прочность раствора и кирпича / бута.

В ходе инструментального обследования выполняется динамическое зондирование грунта легким забивным зондом (ЛЗЗ) с целью определения фактического состояния грунтов в основании фундаментов обследуемого здания в соответствии с требованиями СП 47.13330.2016 и ТСН 50-302-2004.

Определяются прочностные и деформативные характеристики (интервалы численных значений) грунтов, а именно: угол внутреннего трения, сцепление и модуль деформации.

Количество шурфов назначают следующим образом:

• в каждой секции фундамента – по одному шурфу у каждого вида конструкции в наиболее нагруженном и ненагруженном участках;
• при наличии зеркальных или повторяющихся (по плану и контурам) секций – в одной секции отрываются все шурфы, а в остальных – один-два шурфа в наиболее нагруженных местах;
• в местах, где предполагают установить дополнительные промежуточные опоры, в каждой секции отрывают по одному шурфу;
• при наличии деформаций стен и фундаментов шурфы в этих местах роют обязательно, при этом в процессе работы назначают дополнительные шурфы для определения границ слабых грунтов оснований или границ фундаментов, находящихся в «неудовлетворительном состоянии»
• дополнительно отрывают для каждого строения два-три шурфа в наиболее нагруженных местах с противоположной стороны стены, там, где имеется выработка.

После определения количества и предполагаемых мест проходки шурфов согласно нормативным документам и задачам обследования, выполняют привязку на местности планируемых шурфов.

Привязка на местности осуществляется на основании имеющихся данных по архивным геологическим скважинам (запрашиваются в городских архивах) и топографической съемки местности.

Нанесение на топографическую съемку расположения шурфов, необходимо для того, чтобы исключить при проходке шурфов попадания в существующие инженерные сети, а именно в электрические кабеля, канализацию, водоснабжения и т.п.

Проходку шурфов наносят не только на топографическую съемку, но и на план первого этажа или подвала. Нанесение на план, необходимо не только при разработке программы работ (проекта производства работ), но и для ориентации инженеров или техников непосредственно в здании.

После определения расположения шурфов на планах и топосъемке, выполняют визуальные осмотры планируемых мест выработки и в случае необходимости осуществляют корректировку расположения выработок.

Топографическую съемку а также план подвала (план первого этажа) с обозначенными местами проходки шурфов заносят в программу обследования, которую в обязательном порядке согласуют с Заказчиком, собственником объекта, эксплуатирующей организацией и собственником инженерных сетей (при необходимости).

В программе работ указывают ответственных лиц со стороны Подрядчика и Заказчика, этапы работ, машины и механизмы используемые при проведении работ, планируемые полевые и лабораторные испытания грунтового основания и фундамента, а также мероприятия по технике безопасности и охране окружающей среды.

Высокая трудоемкость проведения работ в сложных условиях (откачка воды, крепление стен шурфа, работа под нагруженными конструкциями) заставляет при разработке технического задания и программы работ стремиться к минимально необходимому количеству разведочных шурфов, позволяющих достоверно оценить основные типы фундаментов обследуемого здания.

Согласно п. 5.2.7 ГОСТ 31937-2024 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» глубина шурфов должна превышать глубину заложения подошвы на 150 мм.

После согласования программы работ, инженеры и техники выполняют работы по проходке шурфа в следующей последовательности:

• проходят инструктаж по технике безопасности и пожарной безопасности с соответствующими записями в журнале;
• ограждают сигнальной лентой зону производства работ;
• специальным оборудованием (трассоискателем инженерных сетей) проверяют зоны проходки шурфа;
• выполняют откопку шурфа ручным или механизированным методом с помощью экскаватора;
• определяют уровень грунтовых вод на момент проходки шурфа;
• осуществляют обмер геометрических параметров фундамента (ширину и глубину заложения подошвы, размеры ступеней, относительные и абсолютные отметки);
• выполняют полевые и лабораторные исследования, а именно осуществляют отбор грунта для определения физико – механических характеристик (плотность, влажность, гранулометрический состав и т.п.), зондирование грунтового основания, прочность материалов фундамента (выбуривание кернов из бутовой кладки или испытание бетона методом отрыва со скалыванием);
• оформляют акт скрытых работ с участием Заказчика;
• осуществляют заделку шурфа методом послойного трамбования с последующим восстановлением отмостки цементно – песчаным раствором или холодным асфальтом.

Заделке шурфов наши инженеры уделяют особое внимание. Особое внимание связано с тем, что отсутствие заделки шурфов в последствии могут привести к негативным последствиям, а именно:

• со временем сигнальные ленты могут быть утрачены и машины или люди могут попасть в шурф (c учетом того, что некоторые шурфы могут достигать до 5-ти метров глубиной, возможно получить серьезные травмы или повреждения);
• поверхностные воды как и грунтовые могут значительно увлажнить зону откопки шурфа и привести к увлажнению стен подвала или вымыванию раствора бутовой кладки фундамента (естественно процесс долгий, но тем не менее иметь место быть);
• захламление и загрязнение шурфа.

• вымывание грунтовыми водами раствора бутовой кладки (раствор крошится, вынимается руками, частичная утрата);
• ослабление бутовой кладки, в нижней части фундамента отдельные камни утратили связь с кладкой (шатаются, вываливаются из кладки без усилий);
• отсутствие вертикальной и горизонтальной гидроизоляции;
• многочисленные трещины по стенам здания, характерные при неравномерных осадках фундамента (косвенные признаки деформаций грунтового основания);
• увлажнение кладки фундамента, грунта обратной засыпки и грунтового основания (напряжения и деформации возникают при промерзании и морозном пучении);
• увлажнение и биопоражение цоколя, местами морозное разрушение цоколя.
• существенные деформации надземных конструкций – вертикальные сверхнормативные крены наружных стен, вертикальные трещины на сопряжении продольных и поперечных стен, перекосы оконных и дверных коробок (косвенные признаки деформаций грунтового основания).

• неравномерное уплотнение слабых, заторфованных грунтов либо насыпных грунтов вследствие изменения гидрологического режима территории или неравномерного нагружения грунтов;
• изменение физико – механических свойств грунтов, например при откачке воды из подвала с выносом тонкодисперсных частиц грунта из под подошвы фундамента (суффозия грунтового основания);
• изменение уровня грунтовых вод при разработке котлованов или устройстве шпунтового ограждения (строительство в зоне окружающей застройки);
• динамические и вибрационные воздействия при устройстве шпунтового ограждения, погружения и забивке свай, проезде и работе строительной спецтехники, железнодорожного и автомобильного транспорта;
• строительство в непосредственной близости (до 5 метров) от окружающей городской застройки;
• аварии на инженерных водонесущих сетях (обводнение фундаментов – суффозия грунтового основания, провалы грунта);
• промерзание и оттаивание грунтов основания фундамента (характерно для райнов с «вечной» мерзлотой).
• понижение уровня грунтовых вод.

Отчет в обязательном порядке содержит:

• описание прилегающей территории, наличие дренажных систем;
• программу обследования;
• сечение фундамента и напластование грунтов в зоне проходки шурфа;
• результаты лабораторных и полевых испытаний в виде протоколов;
• поверочный расчет фундаментов, выполненный на основании лабораторных и полевых испытаний;
• категория технического состояния фундамента по ГОСТ 31937-2024 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния»;
• ведомость дефектов и повреждений фундаментов;
• причины образования дефектов и повреждений;
• анализ изменения напряженно – деформированного состояния при наличии архивных данных;
• выводы и рекомендации по результатам инструментального и визуального обследования.