Надежность системы фундамент-основание

Техническое обследование системы

Фундамент-основание

При исследовании подземных конструкций существующих зданий и сооружений особое внимание уделяют основаниям и фундаментам. Их выделяют и рассматривают, как систему «фундамент-основание», так как их работа всегда происходит совместно и неразрывно. От поведения и состояния этой системы зависит работоспособность и устойчивость здания.

Поэтому в первую очередь стараются обеспечить надежность работы системы «фундамент-основание».

Надежность системы фундамент-основание

При оценке надежности эксплуатируемого объекта, его нужно рассматривать, как мегасистему, как совокупность главных ее элементов – надземная часть здания + фундамент + основание. Такая трехкомпонентная система – сложная многофункциональная форма, элементы которой постоянно работают в тесной взаимосвязи.

Основными элементами, всегда оказывающими влияние на надземную часть, являются фундамент + основание, которые часто выделяют в отдельную систему. Это сложная многофазная система, которая постоянно испытывает воздействие внешнего пространства, работает под нагрузками и заставляет соответствующим образом реагировать основание. Надежность системы зависит от надежности составляющих ее элементов.

Основание является важнейшим конструктивным подземным элементом. Под основанием здания понимается несущий массив грунта, деформирующийся от нагрузок, передаваемых от фундаментов здания.

Фундамент – подземная конструкция, воспринимающая нагрузки от надземной части здания и передающая их в виде нормированных усилий на основание.

Мерой надежности основания и фундамента является гарантированная вероятность безотказной работы системы на протяжении заданного срока службы.

Во время разработки рабочего проекта здания закладывается его теоретическаянадежность. При возведении – обеспечивается физическая надежность каждого конструктивного элемента и здания в целом. При эксплуатации говорят об эксплуатационной надежности, которая обеспечивается правильной организацией и работой эксплуатационных служб.

Факторы, отрицательно влияющие на надежность системы, следующие:

- влияние внешних воздействий в измененных режимах;

- слабая технологическая дисциплина в построечный период (заложение дефектов);

- недоброкачественные используемые материалы;

- ошибки в проектировании оснований и фунда-ментов;

- отсутствие или недостаточный геотехнический мониторинг строительства;

- недостаточная техническая квалификация служб эксплуатации и ремонтного персонала.

Надежность в большей степени зависит от правильного решения по совместной работе основания и фундамента, выбора и обоснования расчетной схемы, от умения адекватно оценивать геотехнические условия площадки, конкретные физико-механические условия площадки, конкретные физико-механические свойства несущего основания и рационального выбора материала и конструкции фундамента. Основание + фундамент - это многофакторная система, состоящая из независящих (принцип суперпозиции) и взаимовлияющих факторов. Для зданий, эксплуатирующихся десятки лет, значительно усиливается влияние техногенных факторов; например, утечки из подземных водонесущих систем влияют на изменение (повышение) уровня подземных вод. Химическая агрессия этих утечек влияет на выщелачивание бетона фундаментов, снижая его прочность.

Ниже приведена блок-схема (рис. 5.1) факторов, влияющих на надежность системы «фундамент-основание».

Рис. 5.1. Основные факторы, определяющие надежность оснований и фундаментов

В табл. 5.1 приведены основные меры по повышению надежности системы «фундамент-основание» и основные факторы, оказывающие влияние на работу этой системы.

Таблица 5.1

Меры по повышению надежности системы

«фундамент-основание»

5.2. Геотехнический мониторинг

Геотехнический мониторинг– это целый комплекс работ, который должен быть начат перед техническим обследованием здания в части получения реальных инженерно-геологических данных, проводится в период строительства (реконструкции), а также после его завершения и не менее чем в течение года после сдачи и ввода здания в эксплуатацию.

Цель мониторинга – проведение наблюдений за состоянием, своевременным выявлением и развитием имеющихся отклонений в поведении реконструируемых зданий и сооружений. Также отклонения оснований и окружающего массива грунта от принятых проектных данных. Разработка мероприятий по предупреждению и устранению возможных негативных последствий, а также сохранности существующей застройки, находящейся в зоне влияния реконструкции. Целью также является сохранение окружающей природной среды, прогноз состояния реконструируемого объекта и воздействие его на окружающие здания и сооружения посредством изменения атмосферной, геологической, гидрогеологической и гидрологической составляющей в период реконструкции и эксплуатации зданий.

Задачей геотехнического мониторинга является обеспечение надежности системы «основание-фундамент-сооружение» реконструируемого объекта, а также вблизи расположенных зданий и сооружений, разработка технических решений предупреждения и устранения отклонений от проекта и осуществление контроля за выполнением принятых решений.

Решение об организации мониторинга должно рассматриваться еще на предпроектной стадии, при разработке программы технического обследования здания. На этой же стадии составляется программа наблюдений и включается в раздел «Система мониторинга на площадке», входящий в состав проекта реконструкции.

Мониторинг рекомендуется осуществлять под руководством координационного совета. В его состав назначаются представители: заказчика, генпроектировщика, генподрядчика и специализированной лицензированной геотехнической исследовательской организации. Такая организация осуществляет научно-техническое и геотехническое сопровождение реконструкции согласно техническому заданию координационного совета.

Инженерно-геологические изыскания в составе геотехнического мониторинга должны иметь программу полного обследования площадки. Получаемые данные должны являться базой для разработки мероприятий по уменьшению их негативного влияния на сохранение благополучной ситуации и учитываться на стадии проектирования.

Техническое задание на изыскания должно включать данные осмотра представителем проектной организации существующих зданий, расположенных рядом с реконструируемым, для уточнения требований к изысканиям. В этой связи должно быть обращено внимание на выявление подземных сооружений, на наличие погребенных фундаментов старых построек, инженерных сетей, коллекторов, колодцев и др [25-27].

Глубина бурения, зондирования и горизонты натурных испытаний грунтов должны назначаться не только исходя из глубины заложения фундаментов рассматриваемого здания, но и глубины фундаментов и состояния рядом стоящих зданий. При выборе методов исследования грунтов рекомендуется отдать предпочтение полевым методам: зондирование, прессиометрия, сдвиги в шурфах и скважинах, геофизические (георадар).

При наличии участков эрозии склонов, оползней, карстово-суффозионных явлений необходимо дать их прогноз развития с привлечением специализированных организаций для постановки стационарных наблюдений. Все это должно быть включено в техническое задание для выполнения программы геотехнического мониторинга.

При реконструкции уникальных зданий, в том числе выдающихся зданий – памятников архитектуры в сложных инженерно-геологических условиях, геотехнический мониторинг выполняется по расширенной программе и включает разделы:

- объективного наблюдения, включающего все виды наблюдений за состоянием оснований, фундаментов и несущих конструкций реконструируемого и окружающих зданий;

- геолого-гидрологического наблюдения, включающего системы режимных наблюдений за изменением грунтов, уровней и состава подземных вод, развитие оползней, карстов, эрозии грунтов, оседания земной поверхности, состояние температурных и электрических полей;

- геоэкологического наблюдения,включающего системы наблюдений за состоянием окружающей геологической среды и ее загрязнения, часто от промышленных предприятий с вредными процессами для деятельности человека;

- аналитического наблюдения,в который входит анализ и оценка результатов наблюдений, выполнение расчетных прогнозов, разработка мероприятий по устранению негативных последствий вредных воздействий.

Геотехнический мониторинг включает техническое сопровождение по устройству всех земляных выемок в период реконструкции:

- откопки (шурфование) фундаментов для целей их обследования;

- углубление шурфов для определения несущего слоя грунта;

- откопки фундаментов широкими траншеями с целью их усиления;

- увеличение площади опирания фундаментов или глубины заложения;

- выемки по закладке грунтовых реперов для геодезических наблюдений;

- откопки инженерных сетей;

- устройство подземных дренажей;

- выполнение обратных засыпок пазух фундаментов с контролем материалов засыпок и плотности укладки.

В процессе мониторинга осуществляются наблюдения за осадками фундаментов реконструируемого здания. Эти работы проводятся в составе геотехнического мониторинга в период дополнительного нагружения здания и после окончания реконструкции, в течение одного полного года.