Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы строительно-технической экспертизы зданий и сооружений. Учебное пособие.pdf
Заключение должно содержать:
− введение, в котором указывается объект исследования, цель работ по
обследованию, основание для проведения работ (наименование договора или
приказа);
− краткую характеристику объекта (назначение, адрес, год постройки,
объёмно-планировочное и конструктивное решение сооружения, инженерные
системы);
− результаты натурного обследования (описание конструкций и фунда-
ментов, физико-механические характеристики материалов, наличие в них дефектов и повреждений и причины их возникновения, техническое состояние
конструкций);
− поверочные расчёты основных строительных конструкций, графиче-
ский материал (планы конструкций, разрезы, фасады, обмерные чертежи) и фотографии сооружения;
− выводы и рекомендации, в которых указываются основные дефекты и
повреждения конструкций и сооружения, возможность эксплуатации, рекомендации по усилению существующих конструкций и пр.
К заключению даются приложения с указанием данных лабораторных исследований, справочных материалов об объекте, чертежи по усилению конструкций и пр.
Заключение служит исходным материалом для проектирования капитального ремонта, реконструкции, продолжения его эксплуатации, оценки стоимости объекта и для других целей, определённых в задании на экспертизу.
Ниже рассмотрены принципы обследований оснований, фундаментов и
надземных конструкций, выполняемых в процессе проведения строительнотехнической экспертизы строительных объектов.
3.3. ПРИНЦИПЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ И
ФУНДАМЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЕРТИЗЫ ОБЪЕКТА
В процессе строительно-технической экспертизы объектов, имеющих повреждения конструкций надземной части здания, часто приходится производить обследования оснований и фундаментов объекта. Чаще всего это связано с
тем, что основными причинами повреждений являются деформации оснований
и существенные повреждения тела фундаментов. В процессе экспертизы эксперту приходится выяснять обстоятельства, приведшие к появлению деформаций и повреждений, и устанавливать конкретных виновников произошедшего.
Для этого он должен выяснить причины произошедших деформаций.
Причинами их появления могут быть ошибки, допущенные при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации, а также объективные
факторы (изменение гидрологических условий, динамические и сейсмические
воздействия и т.п.).
При выявлении дефектов и повреждений оснований и фундаментов и
анализа причин их появления эксперту следует использовать опыт обследований, изложенный в научно-технической литературе, например в [20 – 23].
51
При инженерно-геологических изысканиях могут быть допущены ошибки,
связанные с неточностями определения физико-механических и прочностных
характеристик грунтов, с недостаточным числом геологических выработок, с
использованием предпосылок о том, что грунты оснований под фундаментами
при эксплуатации будут оставаться такими же, какими они были при выполнении изыскательских работ. Иногда инженерно-геологические изыскания проводятся намного раньше строительства, и за время до начала производства работ
по ряду причин условия могут значительно измениться.
При проектировании ошибки возникают из-за некорректно выполненных
инженерно-геологических изысканий, неучёта влияния расположенных вблизи
зданий и подземных коммуникаций, несоблюдения правил проектирования в
особых условиях строительства, неполного учёта влияния эксплуатационных
факторов и др. К широко распространенным в этом случае ошибкам относятся,
например:
− сохранение в основании насыпных грунтов, способных с течением
времени значительно уплотняться и приводить к развитию сверхнормативных
деформаций;
− несоблюдение установленной глубины заложения фундаментов, ис-
ключающей возможность промерзания пучинистых грунтов под подошвой.
При реконструкции зданий и сооружений к ошибкам подобного рода, на-
пример, относятся:
− расположение вновь проектируемых фундаментов под столбы и ко-
лонны в непосредственной близости от существующих фундаментов стен без
устройства дополнительных конструктивных мероприятий, направленных на
предохранение грунтов под подошвой существующих фундаментов от воздействия дополнительного давления;
− устройство вновь проектируемых фундаментов в случаях непосредст-
венного примыкания к существующим с глубиной заложения ниже подошвы
последних;
− увеличение высоты подвальных помещений за счёт выемки грунта,
что в ряде случаев приводит к значительному сокращению глубины заложения
подошвы фундаментов со стороны подвала;
− перераспределение нагрузок на фундаменты без учёта их действи-
тельной несущей способности;
− устройство пристроек или увеличения их этажности без достаточных
данных о грунтах основания.
При новом строительстве к ошибкам относятся различные нарушения
возведения фундаментов, например:
− длительный простой отрытых котлованов, в результате которого
грунты подвергаются воздействиям (промерзание, оттаивание, набухание, размягчение и т.д.), ухудшающим свойства грунтов;
− нарушение структуры грунтов под динамическим воздействием рабо-
тающих механизмов, что особенно опасно для водонасыщенных пылеватых
грунтов;
52
− засыпка пазух котлованов водопроницаемыми грунтами;
− неточности в разбивке фундаментов и их несоответствие проектным
размерам;
− применение бетонов пониженной, по сравнению с проектной, маркой;
− произвольная замена конструкций и материалов;
− некачественное выполнение стыков и сопряжений.
При ремонтно-строительных работах кроме указанных выше могут
быть ошибки, связанные с нарушениями технологии, например:
− пробивка проемов фундаментов без предварительной установки раз-
гружающих перемычек и прогонов;
− откопка котлована около ранее возведённых фундаментов на глубину,
превышающих проектную, и некачественная его обратная засыпка;
− затапливание котлована производственными или хозяйственными во-
дами.
При эксплуатации возможно ухудшение условий работы и возникновение
деформаций, например, из-за:
− вымывания, уноса и разжижения грунтов при протечках подземных
систем водоснабжения, канализации, теплотрассы и др.;
− систематического замачивания грунтов и фундаментов из-за неудов-
летворительного состояния отмостки, тротуаров по периметру здания, неисправного состояния водосточных труб и т.п.
Наличие указанных и подобных им ошибок приводит в дальнейшем к необходимости усиления оснований или фундаментов.
Одной из основных причин появления и развития сверхнормативных деформаций фундаментов являются изменение свойств грунтов основания и его
недостаточная несущая способность.
Наиболее часто изменение свойств грунтов бывает связано с изменением
влажностного режима. Изменение гидрогеологических условий селитебной зоны происходит из-за интенсивной застройки территории, нарушающей условия
поверхностного стока; увеличения площадей асфальтовых и других покрытий,
при которых в связи с изменением теплового режима происходит конденсация
и скопление влаги в грунтах; утечки воды из коммуникаций (водопровода, канализации и др.).
На промышленных предприятиях, кроме указанных причин увлажнения
грунта и подъема грунтовых вод, существенное значением имеет утечка технологических растворов из оборудования и промышленной канализации. Источниками подачи воды в грунт на предприятиях, как правило, являются цехи с
мокрым технологическим процессом.
Таким образом, на территориях городов и промышленных предприятий
идет интенсивный подъем уровня грунтовых вод. Например, на территории
АО «Пигмент» в г. Тамбове с 1960 г. уровень вод в отдельных местах поднялся
на 10 м и более. При этом изменяется химический состав вод. Воды насыщены
растворами солей, кислот, щелочей, масел. Наряду с подземными водами
большую опасность для оснований и фундаментов имеют и поверхностные во-
53
ды. В Тамбове, в частности, отмечены здания с неравномерными деформациями из-за замачиваний оснований поверхностными водами. Эти воды, также как
и подземные, содержат большое количество солей, кислот, щелочей.
К основной причине деформаций оснований относится увеличение на них
нагрузок. Увеличение нагрузок происходит в результате надстройки зданий,
изменения конструктивного решения и в ряде других случаев, возникающих
при реконструкции зданий и сооружений, а также при эксплуатации зданий при
изменениях эксплуатационных режимов и, соответственно, при изменениях величин нагрузок.
В зависимости от задач, поставленных перед экспертом, объёма и вида
повреждений и деформаций в процессе экспертизы может производиться
сплошное или выборочное обследование оснований и фундаментов.
Конкретно при обследовании оснований зданий проводятся исследования: геологические и гидрогеологические с бурением скважин; инженерногеологические с отрывкой шурфов, бурением скважин и статическим зондированием.
Геологические и гидрогеологические обследования имеют цель выявить с
помощью скважин геологическое строение площадки, наличие нарушений в залегании слоев, уровень грунтовых вод, наличие и размещение сильно сжимаемых грунтов, и ряд других данных. Число скважин принимается не менее четырех и устанавливается в зависимости от сложности здания и его высоты, характера работ и геологического строения территории. Расстояние между скважинами принимается около 25…50 м. Глубина скважин назначается на 5…10 м
ниже границы сжимаемой толщи. При водонасыщенных просадочных, набухающих, насыпных, рыхлых песчаных грунтах скважинами следует проходить
весь слой этих грунтов или до глубины, ниже которой они не влияют на прочность и устойчивость зданий.
При инженерно-геологических обследованиях грунтов выявляют их вид,
состояние и несущую способность. Для этого отрывают шурфы, размещая их
непосредственно у стен здания в пределах наиболее нагруженных участков,
в местах неудовлетворительного состояния надземных конструкций и возможных утечек жидкостей. Глубина шурфов принимается ниже подошвы фундаментов на 0,5 м. Площадь горизонтального сечения шурфа в м2 равна его высоте в м, размеры шурфа в плане от 1×1 м до 1,5×1,5 м.
Инженерное обследование с помощью шурфов производят также для установления состояния свай, ростверков и лежней, т.е. конструкций, являющихся переходными от оснований к фундаментам.
Пробы грунтов с ненарушенной структурой грунта отбирают в шурфе на
отметке на 0,5 м ниже подошвы существующих фундаментов вне подошвы
фундаментов, а также из-под подошвы.
При отборе, хранении и испытании образцов грунта необходимо руководствоваться соответствующими СНиП, ГОСТами, указаниями и инструкциями.
Образцы (монолиты) в шурфах отбираются с обеспечением сохранности естественного сложения и влажности грунта. Исследования отобранных образцов
грунтов производят в лаборатории в соответствии с требованиями ГОСТ.
54
В результате исследований грунтов устанавливается: вид грунта в соответствии с классификацией ГОСТ, физико-механические свойства, расчётные
характеристики (плотность, угол внутреннего трения, удельное сцепление, коэффициент пористости (для глинистых грунтов), модуль деформации).
Определяются также химический состав грунтовой воды (содержание ионов Cl, SO4, Сa, Mg, Na, K, HCO3, концентрации ионов водорода pH, органических соединений и нефтепродуктов), оценивается агрессивность грунтовой воды по отношению к бетону и стали, агрессивность грунтов, влияние химически
активных веществ и масел на механические характеристики грунтов.
Фундаменты обследуют: визуально по состоянию объекта в целом и в
первую очередь стен и перекрытий; с помощью шурфов, используемых для обследования оснований; путём отбора проб и применения приборов.
Способ визуального исследования дефектов оснований и фундаментов
основан на анализе характера расположения и поведения трещин в стенах.
В качестве примера на рис. 3.2 приведены виды деформации стен и указаны их
возможные причины.
При обследовании с помощью шурфов фундаменты осматриваются, определяется простукиванием состояние поверхностного слоя, устанавливаются
прочностные характеристики материалов.
В процессе обследования фундаментов определяется их тип, форма, размеры в плане, глубина заложения; выявляются ранее выполненные усиления,
подводки, дефекты; определяется прочность материалов фундамента и кладки;
устанавливается наличие отмостки, гидроизоляции, химзащиты; замеряется
глубина коррозии тела фундамента, проверяется наличие дренажа. Для железобетонных фундаментов определяется толщина защитного слоя, класс и диаметр
арматуры, её шаг, класс бетона, наличие бетонной подготовки, вид цемента и
заполнителей. Для фундаментов под сборные железобетонные колонны устанавливаются, кроме того, размеры и армирование стакана, для фундаментов
под стальные колонны – наличие подливки под плиту башмака колонны, диаметр и расстояние между анкерными болтами, наличие шайб и гаек. Для ленточных фундаментов устанавливается наличие перевязки блоков, заполнение
Рис. 3.2. Трещины в каменных стенах при осадке средней (а) и
крайних (б) частей здания, просадке части здания (в) и разломе здания (г)
55
швов раствором, состояние железобетонного пояса или армированного шва, наличие песчаной подсыпки. Для свайных фундаментов определяется тип свай,
их шаг, размеры ростверка, отклонение свай от вертикали и проектного положения, узел сопряжения свай с ростверком.
После окончания шурфования и бурения все шурфы и скважины должны
быть тщательно засыпаны с послойным трамбованием и восстановлением покрытия. В процессе отрытия шурфов и обследования необходимо принимать
меры, исключающие попадание в шурфы поверхностных вод.
Материалы обследований представляются в виде эскизных чертежей, фотографий, описаний. Трещины в фундаментах наносятся на чертеже, указывается их направление, глубина, ширина раскрытия, развитие во времени (затухающие и прогрессирующие).
3.4. ПРИНЦИПЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ БЕТОННЫХ И
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЕРТИЗЫ ОБЪЕКТА
В процессе экспертизы бетонных и железобетонных конструкций произ-
водятся их визуальные и детальные исследования.
На стадии визуального обследования объекта экспертизы оценка технического состояния бетонных и железобетонных конструкций может производиться по внешним признакам [7]. При этом: выполняется определение геометрических размеров конструкций и их сечений и сопоставление фактических
размеров конструкций с проектными размерами; устанавливается соответствие
фактической статической схемы работы конструкций принятой при расчёте;
собираются сведения о трещинах, отколах и разрушениях, о местах расположения и характере трещин, их ширине раскрытия; производится оценка состояния
защитных покрытий; выявляются признаки нарушения сцепления арматуры с
бетоном и наличия разрывов арматуры; устанавливается состояние анкеровки
продольной и поперечной арматуры, степень коррозии бетона и арматуры.
При наличии увлажненных участков и поверхностных высолов на бетоне
конструкций определяются размеры этих участков и причина их появления.
При детальном исследовании производится определение системы армирования конструкций. При этом определяется расположение арматурных
стержней, их диаметр, класс арматуры, толщина защитного слоя бетона и другие необходимые характеристики. Исследования должны выполняться в соответствии с рекомендациями СП 13-102–2003 «Правила обследования несущих
строительных конструкций зданий и сооружений» [2]. Армирование выявляется путём вскрытий арматуры, а также с использованием физических приборов
(гл. 2).
В процессе детального исследования производится определение прочности бетона. При оценке прочности используются методы неразрушающего кон-
56
троля, а также производятся лабораторные испытания бетонных образцов
(гл. 2). При определении прочности необходимо руководствоваться ГОСТ 22690–
2015, ГОСТ 17624–2012, ГОСТ 28570–2019 и СП 13-102–2003 [2].
По результатам исследований экспертом, специалистами и приглашенными консультантами производится анализ причин и факторов, определяющих
выявленное состояние конструктивных элементов. Также как и в случаях повреждений оснований и фундаментов основными причинами повреждений и
аварий железобетонных конструкций могут быть:
− ошибки, допущенные при разработке проектной документации;
− отступления от проектных решений в процессе строительства и ре-
конструкции;
− нарушения правил эксплуатации.
К дефектам железобетонных конструкций относятся ошибки изготовления и укладки бетонной смеси и арматуры, несоблюдение проектного положения элементов и величины нагрузок на них, недостаточная прочность бетона и
арматуры. Как правило, такие дефекты являются скрытыми и обнаруживаются
только при тщательном обследовании. Дефекты и разрушения при эксплуатации возникают из-за воздействия на конструкции растворов солей, щелочей,
кислот, промасливаний бетона элементов, действия высоких температур, замораживаний и т.п., а также сколов и разрушений под действием эксплуатационных нагрузкой. Анализ дефектов и разрушений связан с установлением причин
разрушений и определением степени опасности для дальнейшей эксплуатации.
При анализе выявленных дефектов и повреждений бетонных и железобетонных конструкций следует использовать опыт, результаты которого освещены в научно-технической литературе, например в [12, 16, 18, 20, 24, 25].
В процессе анализа в зависимости от вида повреждений и разрушений
могут использоваться различные методы оценки.
Для определения степени коррозионного разрушения бетона (степени
карбонизации, состава новообразований, структурных нарушений бетона)
должны использоваться физико-химические методы.
При оценке технического состояния арматуры и закладных деталей, пораженных коррозией, определяются вид коррозии, участки поражения и источник, вызывающий коррозию. Выявление состояния арматуры элементов железобетонных конструкций производится путём удаления на контрольных участках защитного слоя бетона с обнажением рабочей арматуры. Обнажение арматуры выполняется в местах наибольшего её ослабления коррозией. Места ослабления коррозией выявляются по отслоению защитного слоя бетона и наличию в защитных слоях бетона трещин и пятен ржавой окраски, расположенной
вдоль стержней арматуры. Степень коррозии арматуры оценивается следующими признаками: характером коррозии, цветом, плотностью продуктов коррозии, площадью пораженной поверхности, глубиной коррозионных поражений,
площадью остаточного поперечного сечения арматуры.
57
Трещины в бетоне анализируются с точки зрения конструктивных особенностей железобетонной конструкции и её напряженно-деформированного
состояния в момент обследования. Ширина раскрытия трещин в бетоне измеряется в местах максимального их раскрытия, а также на уровне арматуры растянутой зоны элемента.
В железобетонных конструкциях причинами появления трещин могут
быть несиловые и силовые воздействия. К несиловым можно отнести коррозионные, усадочные, температурные и т.п. трещины (рис. 3.3).
Появление и характер раскрытия силовых трещин зависит от многих факторов (от вида, профиля, качества и расположения арматуры, от степени её
предварительного напряжения, прочности бетона на растяжение, вида и расположения нагрузки). Как правило, трещины от силовых воздействий перпендикулярны к главным растягивающим напряжениям, действующим в сечениях
элементов до возникновения трещин. Основные формы трещин железобетонных элементов приведены в табл. 3.4. Характерные виды трещин для некоторых несущих железобетонных конструкций даны на рис. 3.3.
В процессе анализа состояния конструкций необходимо не только установить причину возникновения трещин, но и определить степень их влияния на
дальнейшую работу элементов. При оценке следует руководствоваться соответствующими указаниями, например в [4, 20]. В качестве примера на рис. 3.4
приведены схемы трещин, свидетельствующие о разрушении элементов железобетонных конструкций.
Рис. 3.3. Характерные трещины:
а – в колонне; б – в полке балочной плиты; в – то же в опертой по контуру;
г – в ферме; д – в балке; 1 – термические; 2 – коррозионные; 3 – от недостатка поперечной
арматуры и нарушений анкеровки напрягаемой арматуры; 4 – от растяжения
при недостаточном предварительном напряжении арматуры; 5 – косые в зоне максимальной
поперечной силы; 6 – в зоне максимального изгибающего момента; 7 – от нарушения
анкеровки продольной арматуры и отсутствия её связи с хомутами; 8 – разрушения сжатой
зоны бетона
58
3.4. Формы трещин в железобетоне [24]
Рис. 3.4. Схема трещин и разрушений в железобетонных конструкциях:
а – плит ПКЖ; б – плит ПНС; в – напряженной разрезной балки; г – опорного узла фермы;
д – сжатого узла фермы; 1 – трещины; 2 – отколы лещадок
3.5. ПРИНЦИПЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЕРТИЗЫ ОБЪЕКТА
При экспертизе стальных конструкций производятся визуальные и де-
тальные обследования.
В процессе этих исследований должны быть выявлены:
− наличие отклонений фактических размеров поперечных сечений
стальных элементов от проектных;
− наличие дефектов и механических повреждений в элементах конст-
рукций;
− состояние сварных, заклепочных и болтовых соединений;
− степень и характер коррозии элементов и соединений;
59
− величина прогибов и деформаций;
− прочностные характеристики стали;
− наличие отклонений элементов от их проектного положения.
Наличие таких сведений позволит эксперту объективно и в полном объё-
ме ответить на поставленные перед ним вопросы.
Часть из перечисленных выше сведений может быть получена при визуальных исследованиях с использованием простейших приборов и инструментов, а другая часть получена только при детальных исследованиях. К последним, например, относится определение прочностных характеристик стали.
При обследовании конкретных стальных конструкций необходимо учитывать их вид, особенности и условия эксплуатации.
Определение геометрических параметров элементов конструкций и их
сечений должно производиться непосредственными измерениями. Определение
места положения и ширины раскрытия трещин производится осмотром с использованием лупы или микроскопа. Признаками наличия трещин могут быть
потеки ржавчины, шелушение краски и др.
При оценке коррозионных повреждений стальных конструкций определяются вид коррозии и её качественные и количественные характеристики.
К качественным характеристикам относятся плотность, структура, цвет, химический состав и др. Количественные характеристики включают в себя площадь,
глубину коррозионных язв, значения потери сечения, скорость коррозии и др.
В соответствии с [1] площадь коррозионных поражений с указанием зоны распространения выражается в процентах от площади поверхности конструкции.
Толщина элементов, поврежденных коррозией, измеряется не менее чем в трех
наиболее поврежденных коррозией сечениях по длине элемента. В каждом сечении проводится не менее трех измерений. Значения потери сечения элемента
конструкции выражаются в процентах от его начальной толщины, то есть от
толщины элемента, не поврежденного коррозией. При приближенной оценке
значения потери сечения измеряется толщина слоя окислов и принимается
толщина поврежденного слоя равной одной трети толщины слоя окислов.
Обследование сварных швов должно производиться при обязательном
выполнении подготовительных операций, включающих очистку от шлака и
внешний осмотр с целью обнаружения трещин и других повреждений, а также
определение длины шва и размера его катета. Скрытые дефекты в швах определяются в соответствии с ГОСТ 3242–79.
Контроль натяжения болтов в болтовых соединениях производится тарировочным ключом.
Физико-механические характеристики стали конструкций определяются
путём механических испытаний образцов. Химические характеристики стали
определяются на основе данных химического и металлографического анализов
в соответствии с ГОСТ 7564–97, ГОСТ 1497–84, ГОСТ 22536.0–87. Выполняют
эти испытания и исследования при отсутствии сертификатов, недостаточной
или неполной информации, приводимой в сертификатах, при обнаружении в
конструкциях трещин или других дефектов и повреждений, а также, если указанная в проекте марка стали не соответствует нормативным требованиям по
прочности.
60