Техническое обслуживание и ремонт фундаментов
Южно-Уральский Государственный Университет
Архитектурно-строительный факультет
Кафедра градостроительства
РЕФЕРАТ
по курсу: «введение в специальность» для специальности 290503
на тему: «техническое обслуживание и ремонт фундаментов»
Выполнил: студент
группы АС-107
Надточий Денис
Проверил: зав. Кафедры
«Градостроительства»
Кутин Ю. Ф.
Челябинск
2004 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………2
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ФУНДАМЕНТОВ……6
3. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………….....10
1. ВВЕДЕНИЕ
Здания и сооружения играют важную роль в жизни современного общества. Можно утверждать, что уровень цивилизации, развитие науки, культуры и производства в значительной мере определяются количеством и качеством построенных зданий и сооружений.
Жизнь и быт советских людей обусловливаются наличием необходимых зданий и сооружений, их соответствием своему назначению, техническим состоянием.
Коммунистическая партия и Советское правительство уделяют постоянное внимание строительству, реализуя таким образом свою главную заботу о повышении материального и духовного уровня жизни советских людей.
Строительство в нашей стране ведется в очень больших масштабах. Только жилых зданий в Советском Союзе возводится больше, чем во всех странах Западной Европы вместе взятых. Ежегодно у нас сдается в эксплуатацию 2,1 млн. квартир и более 10 млн. советских граждан улучшают свои жилищные условия, на карте нашей Родины появляются десятки новых городов. Именно поэтому строительство в нашей стране является третьей по масштабам после промышленности и сельского хозяйства отраслью народного хозяйства.
За годы Советской власти в СССР построено более 1200 городов и введено в эксплуатацию более 3,8 млрд. м2 жилой площади. В настоящее время в эксплуатации находится около 65 млн. квартир, причем более 80 % семей проживают в отдельных квартирах. Столь широкие масштабы строительства являются характерной чертой развитого социалистического общества.
Составные части строительства как отрасли народного хозяйства, его цели, база, критерии оценки качества и задачи строительной науки в обобщенном виде сформулированы в табл. В.1.
Каждое здание или сооружение представляет собой сложный и дорогостоящий объект, состоящий из многих конструктивных элементов, систем инженерного оборудования, выполняющих вполне определенные функции и обладающих установленными эксплуатационными качествами.
Строительство в нашей стране характеризуется не только высокими количественными показателями, но изменяется и качественно, структурно: улучшается планировка квартир, совершенствуются строительные конструкции, системы инженерного оборудования, повышается комфортность жилищного фонда. Достаточно сказать, что на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение городов расходуется '/б всех видов топливно-энергетических ресурсов. Экономия только 1 % этих ресурсов сбережет ежегодно около 2 млрд. руб. эксплуатационных расходов и капитальных вложений. Практика эксплуатации зданий показывает, что автоматические методы регулирования расходования тепла позволяют довести экономию до 10%.
Следует также учитывать, что здания, строящиеся в настоящее время, будут служить в XXI веке, когда уровень комфорта станет еще выше.
Проектируемые и возводимые здания, согласно определяющим эксплуатационным требованиям, должны:
обладать высокой надежностью, т. е. выполнять заданные им функции в определенных условиях эксплуатации в течение заданного времени, при сохранении значений своих основных пара мстроп в установленных пределах;
быть удобными и безопасными в эксплуатации, что достигается рациональными планировкой помещений и расположением входов, лестниц, лифтов, средств пожаротушения, причем для ремонта и замены крупногабаритного технологического оборудования в зданиях должны быть предусмотрены люки, проемы и крепления;
быть удобными и простыми в техническом обслуживании и ремонте, т. е. позволять осуществлять его на возможно большем числе участков, иметь удобные подходы к конструкциям, вводам инженерных сетей без демонтажа и разборки для осмотров и обслуживания с предельно низкими затратами на вспомогательные операции, должны позволять применять передовые методы труда, современные средства автоматизации и механизации, сборно-разборные устройства для обслуживания труднодоступных конструкций, а также иметь приспособления для крепления люлек, источники тока и др.;
быть ремонтопригодными, т. е. их конструкции должны быть приспособлены к выполнению всех видов технического обслуживания и ремонта без разрушения смежных элементов и с минимальными затратами труда, времени, материалов;
иметь максимально возможный и близкий эквивалентный для всех конструкций межремонтный срок службы;
быть экономичными в процессе эксплуатации, что достигается применением материалов и конструкций с повышенным сроком службы, а также минимальными затратами на отопление, вентиляцию, кондиционирование, освещение и водоснабжение;
иметь внешний архитектурный облик, соответствующий их назначению, расположению в застройке, а также приятный для обозрения, причем внутренняя покраска зданий не должна утомлять людей, по возможности не загрязняться и легко поддаваться очистке, восстановлению.
В зависимости от назначения здания в его проекте соответственно нормам предусматривают необходимые размеры, прочность, герметичность, теплозащитные и другие эксплуатационные качества, которые потом материализуют в ходе строительства и поддерживают в процессе эксплуатации.
Использование зданий по их назначению принято называть технологической эксплуатацией. Чтобы здания можно было эффективно использовать, они должны находиться в исправном состоянии, т. е. стены, покрытия и прочие элементы совместно с системами отопления, вентиляции и другими системами должны позволять поддерживать в помещениях требуемый температурно-влажностный режим, а системы водоснабжения и канализации, освещения и кондиционирования — обеспечивать заданную комфортность. Процессы, связанные с поддержанием зданий в исправном состоянии, называются техническим обслуживанием и ремонтом или технической эксплуатацией; они то и являются предметом нашего рассмотрения.
Построенные и принятые в эксплуатацию здания подвергаются различным внешним (главным образом природным) и внутренним (технологическим или функциональным) воздействиям. Конструкции изнашиваются, стареют, разрушаются, вследствие чего эксплуатационные качества зданий ухудшаются, и с течением времени они перестают отвечать своему назначению. Однако преждевременный износ недопустим, ибо нарушает условия труда и быта людей, использующих эти здания. Кроме того, здания представляют собой большую материальную ценность, которую необходимо всемерно беречь.
Техническое обслуживание и ремонт (техническая эксплуатация) зданий представляют собой непрерывный динамичный процесс, реализацию определенного комплекса организационных и технических мер по надзору, уходу и всем видам ремонта для поддержания их в исправном, пригодном к использованию по назначению состоянии в течение заданного срока службы.
По характеру задач и методам их решения техническое обслуживание и ремонт существенно отличаются от проектирования и возведения, хотя и входят в состав строительной отрасли, так как они:
осуществляются весьма длительное время по сравнению с продолжительностью проектирования и возведения — десятки, сотни лет, что требует четкого предвидения перспективы и преемственности в деятельности эксплуатационной службы;
имеют циклический характер с периодичностью разных мероприятий от одного года до трех лет для текущего ремонта и от шести до тридцати лет для капитального, что осложняет планирование и производство работ;
носят (в частности, ремонт) во многом случайный, вероятностный характер по месту, объему и времени выполнения работ, что затрудняет их планирование, требует от руководителей и исполнителей оперативности при корректировке планов в ходе их производства;
затрагивают интересы всего населения и каждого человека в отдельности у себя дома и на службе, требуют их участия в ремонте (внутри квартир), т. е. носят социальный характер, оказывают влияние на настроение людей; связаны с большими затратами сил и средств, увеличивающимися с течением времени, что обусловлено, с одной стороны, старением строительного фонда и все возрастающими затратами на ремонт, а с другой — ежегодным его пополнением, что требует привлечения новых сил и средств для его технического обслуживания и ремонта;
для особо ответственных зданий, сооружений (например, Эрмитаж в Ленинграде) отличаются жесткой системой профилактики износа, исключающей выход их из строя в установленный период, что связано с умением рассчитывать износ и планировать профилактические работы по месту, объему и времени, обеспечивая их производство материалами, механизмами и трудовыми ресурсами.
Все это подтверждает важность и сложность задач технического обслуживания и ремонта зданий и сооружений.
Эксплуатация зданий в масштабе страны регламентирована Положениями о системах планово-предупредительного ремонта [4 и 5], готовится новая редакция Положения о техническом обслуживании и ремонте зданий. В них определены принципы организации эксплуатации основных типов зданий и сооружений, все они классифицированы по группам и для них установлены средние сроки службы, виды, периодичность осмотров и ремонтов, а также работы, относящиеся к текущему и капитальному ремонтам.
Первостепенное значение в эксплуатации зданий имеет своевременный контроль их технического состояния, проверка исправности строительных конструкций и инженерного оборудования. Такой регулярный, причем не только визуальный, но (при необходимости) и инструментальный контроль предотвращает преждевременный выход зданий из строя, позволяет обоснованно планировать и проводить профилактические мероприятия по их сбережению.
Каждое здание или сооружение проектируется и возводится для осуществления в нем определенного процесса и поэтому должно обладать заданными эксплуатационными качествами. Именно конкретные эксплуатационные качества отличают жилой дом от столовой, механических мастерских, клуба, гаража и т. п.
Широкое понятие «строительство зданий» включает их проектирование, возведение и техническую эксплуатацию. Каждому из этих трех этапов присущ свой круг задач, но все они имеют общую цель — обеспечение эксплуатационных качеств конкретного здания. Решение задач на каждом этапе взаимосвязано — как запроектировано и построено здание, таковы условия и проблемы его эксплуатации. В свою очередь опыт использования и содержания построенных зданий, т. е. опыт их эксплуатации, должен быть обязательно изучен для совершенствования проектирования и строительства новых зданий.
Отметим еще одну важную особенность современного строительства и эксплуатации зданий: новизна задач и проблем, с которыми встречаются строители и эксплуатационники в связи с научно-техническим прогрессом, освоением малоизученных в строительном отношении северных, восточных и других районов страны с особыми климатическими и гидрогеологическими условиями, сильно влияющими на характер возведения и эксплуатации зданий.
На рис. В.2, б графически отображено соотношение между затратами и временем по указанным трем этапам строительства — между проектированием, возведением и эксплуатацией. Проектирование в современных условиях длится в зависимости от сложности объекта месяц (или месяцы) и составляет по затратам примерно 1—2 % от стоимости возведения; строительство здания в зависимости от его сложности длится обычно месяцы (иногда годы); эксплуатация, т. е. поддержание здания в исправном состоянии, длится десятки, а то и сотни лет, причем по затратам она ежегодно составляет 2—3 % от восстановительной стоимости на строительную часть и 4—5 % — на содержание инженерного оборудования. Из этого следует, что примерно через каждые 12—13 лет затраты на эксплуатацию зданий приравниваются затратам на их возведение. Поэтому важно, чтобы эксплуатационные затраты были возможно меньшими.
Существенным моментом в повышении эффективности технического обслуживания и ремонта зданий является перевод их на проектную основу: теперь их решают на стадии проектирования в специальном разделе проекта и сметы.
Проектирование, возведение и эксплуатацию каждого здания объединяет применение единых параметров эксплуатационных качеств; они являются стержнем, вокруг которого ведется вся научная и практическая работа в области строительства зданий и сооружений.
При проектировании здания эксплуатационные качества определяются выбором материалов, расчетом конструкций, объемно-планировочным решением, инженерным оборудованием в соответствии с назначением здания, Строительными нормами и правилами (СНиП) и выделенными ассигнованиями.
При возведении зданий принятые в проекте значения параметров эксплуатационных качеств материализуются, их достоверность проверяется приборами и по их числовым значениям здания принимаются в эксплуатацию. Именно таким путем можно подтвердить, что построенное здание отвечает задуманному в проекте.
При эксплуатации зданий главная задача состоит в поддержании предусмотренных проектом и материализованных при строительстве эксплуатационных качеств на заданном уровне. Они должны полностью соответствовать назначению здания (например, в механических мастерских температура воздуха должна быть 12 °С, а в здании детского сада — 20— 22 °С), что обеспечивается определенными строительными конструкциями и инженерным оборудованием.
Таким образом, установлением значений параметров эксплуатационных качеств (ПЭК) и разработкой инструкции по технической эксплуатации завершается проектирование зданий, с помощью выработанных в проекте ПЭК контролируется их возведение; по соответствию фактических значений ПЭК проектным здания принимаются в эксплуатацию и путем поддержания ПЭК на заданном уровне осуществляется техническая их эксплуатация в течение установленного срока службы.
Если все работы в ходе эксплуатации ведутся на базе сравнения фактических значений ПЭК с нормативными или расчетными, то такая эксплуатация научно обоснована. К сожалению, зачастую еще осуществляется субъективный (только визуальный) контроль технического состояния сооружений и, исходя из этого, определяется время, место и объем работ по поддержанию зданий в исправном состоянии. Естественно, в таких случаях объемы работ принимаются с большим запасом, что исключает возможность ведения очередных работ на других объектах, так как имеющиеся силы и средства уже израсходованы.
На каждом этапе строительства должно уделяться большое внимание к параметрам эксплуатационных качеств данного здания, что обеспечит согласованные действия между проектировщиками, строителями и эксплуатационниками на основе числовых значений ПЭК, т. е. позволит организовать все строительство на научной основе.
Эффективность эксплуатации и ее экономичность зависят от многих факторов, в частности в значительной мере от профессиональной подготовки лиц, ее осуществляющих, от их умения построить эксплуатацию на научной основе.
С ростом городов, возведением многоэтажных и повышенной этажности зданий усложнилось их инженерное оборудование, возросли расходы на его содержание, изменилась вся структура эксплуатации жилищного фонда. Потребовалось объединить и обеспечить автоматизированное управление лифтами, освещением лестничных клеток, установить контроль за температурой воды в системах центрального отопления, горячего водоснабжения, за загазованностью подвалов, за входами в подвалы, на чердаки, другие необитаемые помещения и т. п.
Затем все управление эксплуатацией зданий свели в объединенные диспетчерские пункты (ОДП), в объединенную диспетчерскую службу (ОДС) в масштабе микрорайона или комплексную диспетчерскую службу (КДС) микрорайона в зависимости от количества аппаратуры, установленной в этих пунктах. Уже внедрены типовые объекты диспетчеризации жилых массивов, позволяющие получать информацию о работе лифтов, температуре и давлении в системах горячего и холодного водоснабжения, отопления, пожаротушения, о напряжении на электрических вводах, об освещении подъездов, тревожные сигналы о вскрытии подвалов и других необитаемых помещений. В подъездах установлена также громкоговорящая связь с диспетчером для срочного вызова специалистов для устранения неисправностей, в том числе и на строительных конструкциях, например о протечках кровли и др. На ОДС имеется и телефонная связь.
Во многих городах созданы жилищно-эксплуатационные тресты эксплуатационно-ремонтные управления, осуществляющие плановый ремонт зданий. В их состав входит диспетчерская служба с оперативными бригадами для устранения аварийных ситуаций. Однако большая часть существующей застройки — многие жилые, все служебные и производственные здания — эксплуатируются самостоятельными бригадами; это многомиллионная армия специалистов, обеспечивающая исправное техническое состояние зданий и сооружений.
Техническое обслуживание и особенно ремонт здании, хотя и относятся к широкой отрасли строительства, обладают специфическими чертами. Особенно сложен комплексный капитальный ремонт, отличающийся прежде всего технологией работ- новое строительство начинается с нулевого цикла и обычно ведется снизу вверх путем монтажа готовых конструкций, а ремонтные работы производятся в стесненных условиях существующей застройки, когда трудно разместить подсобные предприятия, краны, склады материалов. Стремление полнее использовать при ремонте старые материалы и конструкции, сопряжено с трудоемкой оценкой их технического состояния, ибо в разных частях износ их различен. Планировать такой ремонт весьма сложно, так как неизвестны итоги разборки сооружения, полезный выход материалов и пр.
Лица, занятые эксплуатацией и ремонтом зданий, должны хорошо знать их устройство, условия работы конструкций, технические нормативы на материалы и конструкции, требуемые для ремонта. Они с помощью приборов, а также по внешнему виду и признакам должны уметь хотя бы приближенно оценивать техническое состояние здания и отдельных его конструкций, уметь выявлять уязвимые места, с которых может начаться его разрушение, выбирать наиболее эффективные способы и средства его предупреждения и устранения, не нарушая по возможности, использование здания по назначению.
Решению столь обширного и сложного комплекса вопросов призвана способствовать теория эксплуатации зданий. Именно она научно обосновывает необходимость и сроки эксплуатационных мероприятий, так как базируется на:
знании значений параметров эксплуатационных качеств (ПЭК), которые требуется поддерживать на заданном уровне; установлении закономерностей воздействия внешних и внутренних факторов, выявлении характерных дефектов, повреждений и назначении способов их устранения;
выборе способов контроля ПЭК и методов отыскания дефектов, повреждений и неисправностей;
определении способов и порядка наиболее рационального восстановления ПЭК зданий; назначении периодичности ремонтов и объемов работ; рациональном решении вопросов штатной структуры, численности и квалификации эксплуатационного персонала.
Современные сложные здания и сооружения могут хорошо и эффективно эксплуатировать только профессионально теоретически и практически подготовленные специалисты; таким специалистам требуются знания в трех основных областях:
знание устройства эксплуатируемых зданий и их конструкций, условий их работы, эксплуатационных требований к ним, их конструкциям соответственно их назначению, а также назначению и размерам здания; умение находить уязвимые места, в которых может начаться разрушение конструкций;
понимание механизма износа, коррозии и разрушения строительных конструкций под воздействием различных факторов и на этой основе эффективное использование методов и средств рациональной их защиты:
владение практическими приемами и навыками использования различных материалов и устройств, позволяющих успешно решать каждодневные задачи по содержанию в исправном состоянии эксплуатируемых зданий.
Исходя из этого книга делится на три раздела, отвечающие упомянутым трем областям необходимых знаний:
раздел первый — описание особенностей устройства трех основных типов зданий и сооружений: жилых и общественных, производственных и специальных — заглубленных, их конструкций, предъявляемых к ним эксплуатационных требований; определение целей, задач, научных основ и содержания эксплуатации;
раздел второй — изложение теоретических основ механизма разрушения и методов защиты строительных конструкций в типичных условиях, т. е. без акцента на специфичность происходящих в зданиях процессов (так как их чрезвычайно много), как основы для решения практических задач эксплуатации и ремонта зданий или сооружений;
раздел третий — рассмотрение примеров восстановления эксплуатационных качеств трех основных типов зданий и сооружений: гражданских, производственных и специальных заглубленных с целью накопления знаний и привития навыков решения практических задач их технического обслуживания и ремонта.
В книге небольшого объема невозможно описать все многообразие эксплуатируемых зданий и сооружений, раскрыть все особенности воздействующих на них факторов, все повреждения и способы восстановления эксплуатационных качеств. Поэтому, разумеется, в каждом разделе изложены основы, наиболее важные сведения, овладев которыми можно практически решать задачи эксплуатации зданий, пользуясь (при необходимости) также литературой, приведенной в конце книги.
2. Техническое обслуживание и ремонт фундаментов
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. 1) с обозначением на ней всех воздействующих факторов и сочетанием конструктивных элементов.
Рис. 1. Структурная схема фундамента
Воздействия на фундаменты: 1— грунта и грунтовых вод; 2 — промерзания и пучения; 3 — атмосферных осадков; 4 — нагрузок
Конструктивные элементы фундаментов: / — горизонтальная гидроизоляция; // — несущие элементы; III — вертикальная гидроизоляция и ее защита; IV —- горизонтальная гидроизоляция в полу и фундаменте; V — дренаж; VI — основание (естественное или искусственное)
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 как 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 здания; 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 разрушение, 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 пыле-ватые 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 (безанкерная 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°.
Нормальная сила пучения NH, действующая на подошву фундамента, определяется по формуле
Na = nRfhu
где п — коэффициент перегрузки нормальных сил пучения, равный 1,1; R — эмпирический коэффициент, принимаемый для сильнопучинистых грунтов равным 0,006-10 Н/см3, это количественный показатель выпучивания фундамента удельной нормальной силой на 1 см2 подошвы при увеличении толщины слоя промерзания на 1 см; f — площадь подошвы фундамента, см2; hi — высота мерзлого слоя грунта, см.
Пример. Определить нормальную силу морозного пучения Na на фундамент площадью 240-240 = 57 600 см2 при глубине промерзания 30 см, коэффициенте перегрузки «=1,1, эмпирическом коэффициенте R = 0,006*10 Н/см3 и нагрузке на башмак (фундаментную плиту), равной 80- 10 кН.
NH= 1,1 *0,006*57*600*30 =114*10 кН.
Несущая способность колонны (фундаментной стойки), воспринимающей нормальные силы морозного пучения фундамента, при прочности бетона 10,8 МПа и сечении стойки 30х30 см составляет:
30*30*108 =97,2*10 кН,
что больше нагрузки на нее — 80*10 кН, следовательно, стойка окажется поднятой силами морозного пучения, превышающими несущую способность фундаментной стойки и нагрузку на нее:
80 < 97,2 < 114*10 кН.
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.
Усиление фундаментов может быть осуществлено путем укрепления их кладки, увеличением размеров — ширины и глубины заложения, а также передачей нагрузки на нижележащие слои грунта (рис. 2). Примеры повреждений и восстановления цоколей, отмосток и входных площадок приведены на рис. 3.
Упомянутые способы усиления фундаментов неравноценны и каждый из них может быть применен в определенных условиях. 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
Рис. 2. 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 — под-
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; 16 - сваи; 17 -дополнительный фундамент; 18 - основание под балки
и вышележащие части здания. Для выполнения таких работ составляются проекты, разрабатываются технологические карты.
В некоторых случаях, в частности при наличии трещин в стенах, в итоге технического обследования и технико-экономического обоснования может оказаться целесообразным более
Рис. 3. Примеры повреждения и восстановления цоколя (а, б, в), отмостки (г, д) и входной площадки (е, ж, з)
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.
Список литературы
1. Бойко М. Д.
Техническое обслуживание и ремонт зданий и сооружений. Учебное пособие для вузов. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1986.—256 с.
2. Порывай Г. А.
Техническая эксплуатация зданий. М.: Стройиздат, 1982