Техническое обслуживание и ремонт фундаментов

PDF Печать E-mail

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 (см. рис. 2.2) с обозначением на ней всех воздействующих факторов и сочетанием конструктивных элементов.

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 ка-к 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 здайия; 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 разоушение, 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 пылеватые 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 (безан-керная 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°.

Важным противопучинным мероприятием является защита оснований и окружающего фундамент грунта от избыточного увлажнения и промерзания: нельзя допускать повышения влажности грунта в зоне 5 м вокруг здания, а также создавать условия (например, срезать грунт вокруг здания), способствующие промерзанию основания. Работникам эксплуатационной службы необходимо, особенно в осенний и зимний периоды, следить за исправностью водоотводящих устройств, не допускать застоя воды вблизи фундаментов и течей ее из инженерных систем, особенно перед замерзанием грунтов и т. п. Ведущиеся вблизи зданий ремонтные работы не должны препятствовать стоку атмосферных и талых вод и оказывать влияние на глубину промерзания грунтов. Должны быть всегда исправны отмостки, теплоизоляционные шлаковые подушки, защищающие грунт вокруг здания от промерзания.

Повреждение фундаментов может быть вызвано рядом причин:

деформацией основания и неравномерными осадками фундамента;

перегрузкой фундамента;

ошибками в конструировании фундамента и при выборе для него материалов;

воздействием агрессивной среды на материал фундамента.

Таблица 12.2. Основные способы усиления фундаментов

img-247

 

Усиление фундаментов может быть осуществлено путем укрепления их кладки, увеличением размеров — ширины и глубины заложения, а также передачей нагрузки на нижележащие слои грунта (табл. 12.2 и рис. 12.3). Примеры повреждений и восстановления цоколей, отмосток и входных площадок приведены на рис. 12.4.

Упомянутые способы усиления фундаментов неравноценны и каждый из них может быть применен в определенных условиях, указанных в табл. 12.2. Следует иметь в виду, что работы по усилению фундаментов не только сложны и трудоемки, но и весьма ответственны. Их должны выполнять специализированные бригады очень осторожно, захватками (обычно не более 2 м), чтобы не повредить смежные участки и вышележащие части здания. Для выполнения таких работ составляются проекты, разрабатываются технологические карты.

img-248

Рис. 12.3. Способы усиления фундаментов
а — облицовкой при повреждении фундамента агрессивными водами; б — нагнетанием раствора в разрыв при морозном пучении; в — путем подведения свай; г, д, е, ж, з, и — уширение подошвы с помощью железобетонных приливов и стальных тяжей; к, л, м — подведение балок и свай

1-торкрет-бетон; 2 — изоляция; 3 и 4 — защитная стенка; 5 — разрыв фундамента; 6 — инъектор; 7 — уплотненный грунт; 8 и 9 — балки; 10 — сваи; 11 — железобетонные приливы; 12 — стальной тяж; 13 — поперечная балка; 14 и 15 — продольные балки;/5 — сваи; 17 — дополнительный фундамент; 18 — основание под балки

В некоторых случаях, в частности при наличии трещин в стенах, в итоге технического обследования и технико-экономического обоснования может оказаться целесообразным более простое усиление не основания или фундамента, а стен путем установки на уровне перекрытий с наружной стороны здания металлических тяжей с предварительным напряжением, кольцевыми захватками по внутренним капитальным стенам. При этом благодаря предварительному напряжению тяжей, установленных по длине и высоте здания, всей его коробке придается высокая жесткость, исключающая местные деформации оснований или фундаментов. Опыт Мосжилнии-проекта по усилению таким способом зданий (подробнее см. следующий параграф) подтверждает его экономическую эффективность при определенных условиях.

Рис. 12.4, Примеры повреждения и восстановления цоколя (а, б, в), отмостки (г, д) и входной площадки (е, ж, з)

img-249