Навигация:
Главная → Все категории → Техническая экспертиза зданий

Грунтовые условия и подземная часть здания


Грунтовые условия и подземная часть здания

Грунтовые условия. Строение и исторические образования грунтов на территории Ленинграда довольно сложны. Проведение исследований облегчается тем, что на застроенной тер-питории города пробурено почти 200 тыс. скважин. Имеется отчетная документация по результатам инженерно-геологических изысканий, каждая из скважин привязана к месту на топографической съемке. В период подготовки к проведению технической экспертизы существующих зданий рекомендуется ознакомиться с материалами, характеризующими инженерно-геологические условия территории, на которой возведены подлежащие экспертизе здания.

Изучение имеющейся информации позволит ограничиться минимальным объемом геологических изысканий на объектах, а в отдельных случаях, когда нет деформаций стен, составить обоснованное суждение по эксплуатируемому зданию на первой операции диагностического цикла без производства дополнительных геологических изысканий. Обобщение результатов произведенных в Ленинграде инженерно-геологических изыскании и обследований подземных конструкций позволило установить, что фундаменты жилых домов основаны на следующих грунтах:
- водонасыщенные пески различной крупности, образовавшиеся отложениями прибрежной полосы Балтийского моря, в их числе пылеватые пески, обладающие плывунными свойствами; супеси, состоящие на одну треть из глины, на две трети — из песка;
- суглинки, до половины объема состоящие из глины, а остальная масса заполнена песком, в отдельных случаях с растительными остатками и прослойками торфа;
- ленточные, слоистые, неясно слоистые и неслоистые глины; супеси и суглинки с включением гравия, гальки и более крупных камней.

Строители в прошлом исходили из того, что глубина промерзания грунта в городе-1,8 м и все названные типы грунтов, защищенные от морозного разрушения, могут быть использованы для возведения зданий при нагрузке на них от 0,1 до 0,3 МПа. Нормы указывали на то, что для временных и вспомогательных сооружений допускаемые напряжения можно повышать до 30%.

Этот очень осторожный подход к допускаемым напряжениям на грунт позволил в последующем некоторые двухэтажные дома надстроить до шести этажей и довести нагрузку на водонасыщенные пески и супеси до 0,3 МПа. Земляные работы при таких надстройках не велись, структура естественного основания не нарушалась, использовались преимущества обжатых весом здания грунтов. Эксплуатация надстроенных зданий в течение их службы не указывает на какие-либо отрицательные последствия от надстроек. Следует отметить, что на глубине До 200 м ниже названных грунтов находятся слои голубовато-зеленой кембрийской глины, покоящейся на кристаллических породах.

Важным вопросом при экспертизе здания является его осадка. Под осадкой подразумевается вертикальное понижение поверхности основания, вызванное увеличением действующих на него сил.

Абсолютная осадка в отдельных точках определяется нивелировкой. В тех случаях, когда осадка 3-7 см, определяют среднюю как арифметическое значение абсолютной осадки. При неравномерной осадке основания происходят наклон, перекос или крен одной или нескольких частей здания. Для того чтобы определить, действительно ли старый дом, осадка которого после возведения стабилизировалась, стал снова оседать, нивелировку нужно повторять и сопоставлять результаты за 5-10-летний период.

При каких же обстоятельствах может осесть, т.е. понизиться, поверхность основания в результате увеличения действующих на него сил от веса эксплуатируемого в течение многих десятков лет здания? Если здание не осело вскоре после постройки, то осадка спустя много лет может произойти только в исключительных случаях, например уплотнение деревянного основания под каменным зданием в результате гниения древесины, что обычно вызвано понижением уровня грунтовых вод. Теоретически она может произойти также в результате реологических процессов, проявляющихся в виде ползучести (непрерывного нарастания деформации во времени даже при постоянном напряжении) и релаксации (расслабления напряжения, необходимого для поддержания постоянной деформации)...

Несмотря на то что названные причины осадок носят исключительный характер, все они могут встретиться на практике, и точную причину осадки необходимо распознать, так как, только зная причину, можно обоснованно определить объем и характер капитального ремонта здания. Однако совершенно недопустимо приписывать осадкам основания любые деформации стен, так как последние могут иметь место по причинам, не связанным с основанием, или связанным с ним (просадка). Не следует смешивать осадочные явления с просадочными. Просадка- это коренное изменение сложения грунта, в частности уплотнение плывуна при сотрясении, что обычно происходит в результате движения тяжелого транспорта по проездам или при подработке территории.

С большой осторожностью следует подходить к реконструктивным работам в старых зданиях, связанных с отколкой грунта. При возведении здания вплотную к другому строители соблюдали меры предосторожности, хотя грунт разрабатывался только лопатой. Механическая разработка грунта требует еще большей предусмотрительности, так как глинистые грунты и плывуны обладают тиксотропными свойствами. Несущая способность таких грунтов меняется от прикосновения к ним. В результате вибраций или условий, создающих возможность

перемещения плывуна, его несущая способность может значительно снизиться и повлечь деформации прочных кирпичных стен.

Подземная часть здания. К подземной части здания относя: основания и фундаменты под строительные конструкции, С также подвал с его перекрытием до отметок цоколя включительно, подземные коммуникации от вводов в здание и до выпуска из него, смонтированные на уровне земли или пола первого этажа. Если здание имеет подвал, то фундаменты являются одновременно стенами подвала. В отчетной документации по результатам шестой операции диагностического цикла в разделе, следующем за инженерно-геологической характеристикой участка, дается оценка подземной части здания.

Плоскость, которой фундамент старого дома опирается на естественное или искусственное основание, называется подошвой. Подошвы более половины старых жилых домов Ленинграда опираются на искусственные основания. Основным видом искусственного основания являются деревянные лежни. При проведении освидетельствования фундаментов в отрытых для этого шурфах экспертам часть приходится видеть прелую с синевой древесину лежней. Причина повреждения древесины лежней заключается в том, что с понижением уровня грунтовых вод бревна оказались в условиях переменной влажности. Предложения о замене деревянных лежней бетонной подушкой не выдерживают критики, так как земляные работы в спрессованном весом здания грунте нанесут больший ущерб его надземным конструкциям, чем от смятия лежней.

Практика показала, что Стены старых кирпичных домов после комплексного капитального ремонта сохраняют свою устойчивость, несмотря на то что древесина лежней под фундаментами сгнила. Это объясняется тем, что устроенное между лежнями щебеночное основание вступило в общую работу с грунтом на сжатие, и такая конструкция, спрессованная весом здания, может продолжать служить опорой стен, если они не повреждены по другим причинам. Хуже, когда под подошвой фундамента — деревянный ростверк.

Разница между основанием из лежней и деревянным ростверком заключается в том, что в ростверке деревянные лежни основаны не непосредственно на грунте, а на коротышах из бревен, уложенных перпендикулярно траншее, и в эти коротыши врублены лежни. Обычно коротыши лежат с шагом 1,0- 1,4 м и их не просто найти, так как шурф, отрытый для обследования фундамента, может оказаться между этими коротышами. Ростверк отличается от лежней еще и тем, что по верху бревен, уложенных вдоль траншеи, перпендикулярно к ним, укладывали настил из 6,5-7,5-сантиметровых досок, которые прибивали гвоздями к бревнам. Этот настил, на котором покоится подошва фундамента, можно увидеть из шурфа...

Перед укладкой настила промежутки между всеми бревнами плотно утрамбовывали щебнем, иногда проливали раствором.

Строители прошлого знали, что лежни и деревянный ростверк представляют собой слабую и не очень долговечную конструкцию, однако считали эту конструкцию полезной в тех случаях, когда фундамент возводился на неравномерно сжимаемом грунте (в центральных районах города почти везде такой грунт), и лежни или ростверк предохраняли от нарушения связи между камнями, пока бутовая кладка еще не окрепла. Возведение кирпичных стен начинали, когда бутовая кладка становилась прочной и способной сопротивляться расслаивающим напряжениям вследствие неравномерной сжимаемости грунта. При возведении здание признавалось солиднее, если использовали ростверки, а не лежни. По истечении же нормативного срока службы здания представление об этой конструкции менялось: мощная деревянная конструкция под фундаментом каменного дома, ее большой объем отрицательно влияли на дальнейшую эксплуатацию здания.

Современные строители не изучали правил возведения деревянных оснований под каменными зданиями, не сталкивались с такими конструкциями при их возведении. Технические вопросы, связанные с описанными конструкциями, практически приходится решать только при технической экспертизе и капитальном ремонте старых зданий. Конструкция деревянного основания под крипичным домом должна быть тщательно изучена, вычерчена и лишь после этого могут быть подготовлены обоснованные рекомендации о капитальном ремонте дома.

Конструкции деревянных оснований под многоэтажными каменными домами Ленинграда не ограничиваются лежнями и ростверками. На территории некоторых районов, особенно Смольнинского, надежный материк, на котором можно было возводить фундаменты, залегал под слоем торфа ниже отметки замощения на 3,5-4,0 м. Строителям предстояло решить, отрывать торф до материка при условии, что уровень грунтовых вод ниже мостовой на 70-80 см, или устраивать бутовый фундамент на деревянных сваях. Этот вопрос решался по-разному. В настоящее время эксплуатируются дома с глубокими фундаментами, основанными на материке, и с фундаментами на свайных основаниях. Деревянные сваи срезали ниже отметки замощения примерно на 1,5 м, чтобы их головки оставались в воде, ниже уровня грунтовых вод. По этим головкам на шипах сажали деревянный ростверк, коротыши а и продольные бревна б (рис. 25), а затем по дощатой выстилке устраивали бутовый фундамент. Конструкция такого ростверка при понижении уровня грунтовых вод еще менее долговечна, чем уложенного непосредственно на грунт, так как загнивают не только ростверк, но и головки свай,



Рис. 1. Деревянный ростверк под бутовым фундаментом, основан на головках деревянных свай




Рис. 2. Фундамент жилого дома


Для свай использовали бревна диаметром 18-27 см в тонком конце. Сваи могут быть забиты рядами вдоль оси фундамента или в шахматном порядке на расстоянии 50-110 см одна от другой.

В некоторых домах бутовый фундамент основан непосредственно на головках деревянных свай без ростверка. В этих случаях расстояния между сваями составляют около одного диаметра сваи, а промежутки между ними заполнены одним-двумя рядами бутового камня или булыжника. Такой способ устройства свайного основания носил название «сваи чистовом». Но был и другой прием — шпунтовое ограждение, когда до забивки свай будущую траншею с обеих сторон ограждали шпунтовым рядом.

Под фундаментами старых домов встречаются также песчаные и щебеночные подсыпки, но в них нет ничего особенного, что бы привлекало внимание эксперта. Следует только отметить, что разницы в определении первой формы физического износа фундамента, основанного на щебеночной подушке на деревянном ростверке или на сваях, не имеется. Достоверная оценка этих различных по качеству и долговечности оснований принимается во внимание только в процессе экспертизы и определения физического износа второй формы.

В отчетной документации по результатам обследования подземной части здания следует указывать глубину заложения и конструктивную высоту фундамента, т.е. расстояние от спланированной поверхности грунта до подошвы фундамента и расстояние между подошвой и обрезом фундамента. На рис. 26, а показано, что участок кирпичной стены, нагруженный массой всего здания, из-за подъема культурного слоя оказался ниже спланированной поверхности грунта и в крайне неблагоприятных условиях. В течение зимы проникающая в него влага замерзает и, увеличиваясь в объеме, разрушает кирпичную кладку. Результаты освидетельствования такой кладки с представлением чертежа, составленного по результатам измерений, и рекомендациями по устранению повреждений являются обязательной частью отчетной документации.

Под межевыми стенами форма фундаментов обычно несимметричная. При возведении дома по границе с соседним участком для создания требуемой по расчету ширины фундамента его приходилось уширять вовнутрь, как показано на рис. 26,6, Для предохранения такого фундамента от просадки в случае строительства вплотную к нему фундамента нового дома на самой меже забивали круглые сваи, обшивали их на 1,5-2 м шпунтовыми досками, а по верху свай на шипы укладывали насадку из бревен.

Под другими стенами старых домов также бывают фундаменты несимметричной формы. Такой фундамент делали в тех случаях, когда подвал предназначался для жилья или для других целей постоянного пользования. В этих случаях хотели, чтобы внутренняя поверхность помещения подвала была вертикальной, снаружи она не могла быть вертикальной, так как ширина подошвы фундамента диктовалась расчетом.

О том, что фундаменты могут быть несимметричной формы, следует помнить и уточнить профиль фундамента, когда по данным второй операции диагностического цикла предстоят какие-либо реконструктивные работы, прокладка трубопроводов или кабелей вдоль подземной части здания или вблизи.

В хорошо сложенном фундаменте из шурфа на дне траншеи можно видеть крупные камни толщиной до 30 см и длиной до 40-50 см без раствора, в промежутках между камнями-- мелкую щебенку, второй ряд сложен из такой же крупной плиты и также насухо (без раствора), но камни сложены впе-ревязку. После первых двух рядов обычно делали обрез шириной около 10 см, и далее шла кладка на растворе из более мелких камней. Толщина одного ряда камней бывает 15-20, другого — 8-12 см. Ряды камней более или менее горизонтальны.

При разборке фундаментов старых зданий видно, что забутка между верстами выложена довольно бессистемно. Тем не менее бутовый фундамент, спрессованный массой здания, представляет собой надежную конструкцию, обеспечивающую устойчивость стен на столетия. Описанная кладка фундамента осуществлялась при возведении зданий с очень большим и достаточно большим запасом прочности и носила название «под лопатку». Фундаменты зданий, строившихся с минимально допустимым запасом прочности, и в домах без подвалов иногда выкладывались из рваного камня или булыжника «под кувалду» или «под кулак». В такой кладке каждый ряд камней засыпался щебнем, ударами кувалды он дробился на более мелкие куски, ими заполнялись пустоты, которые заливались затем раствором.

Следует учитывать, что любая пробивка отверстия в фундаменте, сложенном из валунов, рваного камня или булыжника, выполняемая без тщательного изучения структуры кладки и принятия мер предосторожности, может вызвать значительное разрушение фундамента вплоть до создания аварийности.

Намечая всякого рода пробивки, связанные с прокладкой теплотрасс, газопроводов, выпусков канализации, надо обязательно осматривать фундаменты, определять, из какого материала они сделаны, учитывать возможность появления деформаций и предусматривать соответствующие меры предосторожности.

Известно, что при проведении сплошной теплофикации старого жилищного фонда, при постоянных работах по замене подземных инженерных сетей нанесен определенный ущерб прочности фундаментов зданий.

В домах постройки начала XX в. для канализационных труб оставляли отверстия в фундаменте и перекрывали их кирпичными арками, отверстия размером 40X 40 см для водопроводных и электрических сетей перекрывали крупным камнем.

В фундаментах могут встретиться проемы, перекрытые арками и забитые грунтом, которые устраивались не для прокладки коммуникаций. Подобными арками (их называли раз* грузочными) перекрывали участки слабого грунта. Пята такой арки поднимается тем выше над подошвой фундамента, чем слабее участок ненадежного основания. Толщина арок может быть в 2-3 кирпича в зависимости от пролета, а ширина равна ширине фундамента.

В стенах нижнего этажа устраивались большие проемы (ворота в каретник, парадные двери на лестницу, магазинные витрины или воротный проезд), фундаменты под ними оказывались ненагруженными, строители опасались, что фундамент может быть поднят вверх отпором грунта, тогда в нем и простенках справа и слева от проема могли образоваться трещины. Под такими проемами можно встретить обратные арки, сложенные из кирпича, ширина которых в этих случаях равна ширине фундамента. Между арками и поверхностью земли устраивали бутовую кладку.

При въезде во двор и в проездах с первого двора во второй можно наблюдать разрушенную кладку перемычек и простенков справа и слева от проема. Причина такого разрушения обычно заключается в том, что при производстве земляных работ, связанных с прокладкой инженерных сетей под проездами, не принимались меры по сохранности обратных арок.

Имеются случаи, когда многократные земляные работы в воротных проездах приводят к просадке фундамента под стенами, ограждающими проезды. Рекомендации по устранению разрушений можно давать только после тщательного изучения поврежденного фундамента. При незначительном повреждении надземных каменных конструкций и полной уверенности в том, что деформация не продолжается, фундамент можно не ремонтировать, а ограничиться восстановлением поврежденных надземных конструктивных элементов дома. В случае, когда кладка фундамента стала рыхлой и не имеет хорошего сцепления с раствором или образовались каверны, рекомендуются перекладка, торкретирование или усиление соответствующих участков фундамента.

Ошибки в устройстве фундаментов, которые в последующем повлекли за собой деформацию стен, часто прослеживаются при экспертизе фундаментов, имеющих одни и те же размеры, но по-разному нагруженных. Так, например, если фундамент стены, возведенный посередине лестничной клетки, несет нагрузку только от лестничных маршей и имеет такую же ширину, что и нагруженный фундамент внутренней стены, то у ступеней обычно уклон в сторону более нагруженного фундамента.

В отчетной документации по результатам освидетельствования фундаментов требуется указывать их общий объем. Большой точности этот подсчет не требует, поэтому для определения объема фундамента допускается пользование правилами, применяемыми при технической инвентаризации. Исходными данными для этого подсчета служат измерения общей длины, толщины и высоты кирпичных стен, указываемые на обмерных чертежах (четвертая операция диагностического цикла). На первой операции, когда таких чертежей еще нет, длину стен определяют масштабной линейкой по инвентаризационному плану, измеряют толщину и высоту, если они не указаны на инвентаризационном плане.

Как показала практика многочисленных обследований жилых домов дореволюционной постройки, ширина и глубина заложения фундаментов под внутренними стенами меньше, чем под наружными стенами этих домов, что и учтено вышеуказанными таблицами. Таблицы для определения объема фундаментов, принятые в практике технической инвентаризации в других городах РСФСР, почти ничем не отличаются от ленинградских.

Похожие статьи:
Внеплановая экспертиза по ограниченному кругу вопросов и дополнительное техническое обследование в домах

Навигация:
Главная → Все категории → Техническая экспертиза зданий

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум