Техническое обслуживание и ремонт фундаментов
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
[pic]
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
