Земляные работы

Васильев, А. А.

В19	Дефекты и повреждения строительных конструкций: с прилож. на опт. диске: учеб. пособие / А. А. Васильев; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель: БелГУТ, 2012. – 361 с. – 1 электрон. опт. диск (CD-R). – 20 Мб. – Систем. требования: ПК с процессором Celeron 800 и выше; дисковод CD-ROM; Windows XP.

ISBN 978-985-468-998-2 (отд. изд.)

ISBN 978-985-468-696-7

Приведены характерные дефекты и повреждения элементов и конструкций зданий и сооружений, а также причины их возникновения. Показаны возможные влияния дефектов и повреждений и последствия их развития на техническое состояние конструкций зданий и сооружений.

Предназначено для студентов строительных специальностей и слушателей Института повышения квалификации, может быть использовано смотрителями зданий различной квалификации, инженерно-техническими работниками жилищно-коммунальных служб, проектных и строительных организаций, занимающихся эксплуатацией и обследованием зданий и сооружений, для практического применения при оценке технического состояния элементов и конструкций зданий и сооружений, расчета их физического износа.

К книге прилагается компакт-диск с графическими приложениями примеров характерных дефектов и повреждений конструкций.

УДК 624.012.45/.46

ББК 38.53

ISBN 978-985-468-998-2 (отд. изд.) ISBN 978-985-468-696-7

© Васильев А. А., 2012 © Оформление. УО “БелГУТ”, 2012

ПРЕДИСЛОВИЕ

О

беспечение эксплуатационной надежности и долговечности строящихся зданий и сооружений – основная задача проектных, строительных и эксплуатирующих организаций. Однако с учетом кризисных явлений в мировой экономике, из-за которых происходит сокращение инвестиций в новое строительство, важное значение приобретает необходимость продления сроков службы существующих объектов строительства.

В нашей стране, как и в других странах бывшего СССР, данная проблема осложнена низкой начальной надежностью зданий (невысоким качеством материалов, конструкций и строительных работ) и неудовлетворительной эксплуатацией без соблюдения всех необходимых мероприятий по регулярному надзору, обслуживанию, санитарному содержанию и ремонту конструкций и инженерных систем.

Невысокое качество эксплуатации обусловлено сочетанием множества различных факторов: неудовлетворительным качеством материалов, нарушением технологии изготовления и монтажа элементов и конструкций, невыполнением правил и норм эксплуатации, а зачастую и грубейшим их нарушением. И если для качественного изготовления и возведения конструкций готовят квалифицированных специалистов в различных областях, то для эксплуатации зданий и сооружений вузы выпускают еще недостаточно специалистов. Эксплуатацией зданий и сооружений, особенно в сельских районах, занимаются люди не просто без специального образования, смотрителями зданий в массовом порядке назначаются лица, не имеющие даже элементарных познаний в строительной области.

Огромное количество находящихся в эксплуатации зданий и сооружений, недостаток специалистов и знаний обусловливают необходимость разработки специальной технической литературы, позволяющей повысить качество эксплуатации объектов строительства и доступной для изучения и применения на практике даже неспециалистам.

Предлагаемое пособие является первым в нашей стране, где максимально подобраны и классифицированы по видам работ, материалов и конструкций и описаны возможные дефекты и повреждения, возникающие в процессе изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций зданий и сооружений. Показаны причины их возникновения и приведены примеры последствий развития во времени дефектов и повреждений конструкций.

В целях улучшения усвоения предлагаемого материала в пособии приведены графические фотопримеры дефектов и повреждений элементов и конструкций зданий. Для сохранения качества изображений и удобства восприятия они представлены в приложениях на оптическом диске в виде дополнительных разделов пособия. В приложении А приведены примеры характерных дефектов конструкций, в приложении Б – характерных повреждений, в приложении В – характерные примеры развития дефектов.

При подготовке пособия использовано значительное количество литературных источников, как отдельных авторов, так и нормативных документов. Выполнение на них ссылок непосредственно в текстовой части привело бы к существенному усложнению восприятия материала, поэтому они не приводятся в конкретных местах текста, а даны в «Списке литературы», приведенном в конце пособия.

Автор выражает благодарность научному сотруднику НИЛ «СКОиФ» им. д-ра техн. наук, профессора И.А. Кудрявцева Белорусского государственного университета транспорта С. В. Дзирко за помощь в подборе и классификации фотоматериалов.

Особую благодарность автор выражает заслуженному деятелю науки Республики Беларусь, д-ру техн. наук, профессору кафедры «Железобетонные и каменные конструкции» Белорусского национального технического университета Т. М. Пецольду и канд. техн. наук, доценту этой же кафедры И. В. Смеху, канд. техн. наук, доценту, заведующему кафедрой «Строительные конструкции» Брестского государственного технического университета Н. Н. Шалобыта и канд. техн. наук, профессору этой же кафедры
А. А. Кондратчику за ценные замечания и дополнения, высказанные при рецензировании данного пособия.

Для дальнейшего совершенствования пособия и возможного его переиздания автор просит свои замечания и предложения присылать по адресу: e-mail: nil_skof_vasilyev@belsut.gomel.by.

ВВЕДЕНИЕ

В

любых зданиях и сооружениях не должно быть дефектов и повреждений, нарушающих возможность их нормальной эксплуатации или снижающих их долговечность.

В нормальных условиях дефекты являются следствием либо недостаточной квалификации изыскателей, проектировщиков, строителей и работников, осуществляющих технический надзор и принимающих здания в эксплуатацию, либо небрежности этих лиц. Они могут возникнуть также в процессе проектирования и строительства зданий, при осуществлении в них производства работ по новой технологии, возведении в малоизученных в строительном отношении районах и в других сложных условиях. Скрытые и явные дефекты встречаются во всех типах конструкций. Повреждения конструкций являются следствием развития дефектов под воздействием среды либо некачественной эксплуатации конструкций. Дефекты и повреждения могут быть различной степени значимости: одни бывают опасными и могут привести к разрушению отдельного элемента или всего сооружения, другие устраняются при проведении ремонта. Встречаются и такие, которые весь срок службы здания приходится компенсировать эксплуатационными затратами [например, усиленное отопление здания при завышенной плотности материала наружных стен].

Техническое состояние зданий и сооружений определяется количественными и качественными показателями дефектов и повреждений их конструкций. Степень поврежденности элементов и конструкций оценивается путем сравнения полученных в результате обследования показателей поврежденности с граничными (предельными) значениями, приведенными в соответствующих нормативных документах. Таких показателей на сегодняшний день существует значительное количество, как и нормативных документов. Причем и те, и другие постоянно изменяются, увеличивается их количество. Поэтому автор счел нецелесообразным приводить в пособии граничные значения количественных и качественных характеристик дефектов (повреждений).

Знание типов дефектов, умение их распознать и оценить значимость, определить причины возникновения необходимо для проектировщиков и строителей, для работников, осуществляющих технический надзор за строительством, для тщательной отработки новых проектов и технологии возведения и изготовления конструкций, а также эксплуатирующему персоналу при выполнении плановых и внеочередных осмотров для объективной оценки технического состояния конструкций и разработки эффективного решения по их восстановлению.

ДЕФЕКТЫ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Д

ефектами называют отклонения формы, качества, размеров от установленных техническими правилами, условиями и нормами, возникшие в процессе изготовления, перевозки или монтажа элементов и конструкций.

Дефекты зданий можно классифицировать по следующим признакам: причине и времени, характеру и значимости (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Классификация дефектов зданий

Дефектыпо причине и времени – это дефекты изысканий и проектирования, а также строительства.

К дефектам изысканий и проектирования относятся дефекты выбора участка строительства, оценки грунтов, конструкций, определения нагрузок, сечений и т. п., к дефектам строительства – нарушения технических условий производства работ, небрежность в отборе материалов, неоправданная замена их в ходе строительства; дефекты конструкций заводского изготовления, допущенные в процессе производства элементов и конструкций.

По характеру дефекты подразделяются на скрытые, не видимые при внешнем осмотре, и явные.

По значимости (опасности) различают три группы дефектов:

1-я – критические, которые могут привести к аварии. При обнаружении таких дефектов их надо немедленно устранять;

2-я – значительные, не угрожающие целостности зданий, но ослабляющие конструкции или снижающие эксплуатационные качества зданий; поэтому они также должны быть устранены. К этой группе относятся дефекты стыков деревянных щитовых и крупнопанельных зданий, промерзание стен и т. п.;

3-я – малозначительные, которые не приводят к разрушению зданий, но снижают их эксплуатационные качества и требуют дополнительных затрат на эксплуатацию.

Явные дефекты, как правило, относятся к числу сравнительно легко поддающихся исправлению, тогда как скрытые могут потребовать выполнения специальных работ для их устранения. Каждый дефект характеризуется причинами, его вызвавшими, размерами, объемом повреждений и признаками возможного развития.

В соответствии с СНБ 1.04.01-04 «Здания и сооружения. Основные требования к техническому состоянию и обслуживанию строительных конструкций и инженерных систем, оценке их пригодности к эксплуатации» оценку технического состояния строительных конструкций или инженерных систем, эксплуатационных качеств здания выполняют по отдельным группам показателей эксплуатационных качеств.

При оценке несущих свойств конструкций дефекты, для отнесения их к определенному классу, разделяют на две группы:

А – дефекты, которые характеризуют показатели качества, имеющие нормируемые численные значения;

Б – дефекты, связанные с нарушением технологии производства работ.

Для дефектов группы А класс дефекта определяется по величине (Δ, %) превышения или занижения (в небезопасную сторону) фактического значения контролируемого параметра X_i по сравнению с его предельным (максимальным или минимальным) значением:

Δ =

Предельные значения X _{мин(мaкс)}определяются в соответствии с проектной и нормативно-технической документацией или по ГОСТ 21778. При этом различным группам дефектов соответствуют следующие значения Δ, %:

– критический – > 40;

– значительный – ≤ 40;

– малозначительный – ≤ 10.

Для дефектов группы Б отнесение того или иного дефекта к определенному классу производится на основе анализа его последствий, степени влияния на основные показатели эксплуатационных качеств рассматриваемого элемента.

По количеству (степени распространения) в элементе или на его рассматриваемом участке различают дефекты:

– единичные, занимающие до 10 % площади, линейного размера или количества;

– многочисленные – до 40 %;

– массовые – св. 40 %.

В зависимости от класса дефектов, степени их распространения, а также от назначенной степени ответственности участка или элемента конструкции, в котором обнаружены данные дефекты, категория его технического состояния определяется в соответствии с таблицей 1.1.

Для отнесения конструкции к конкретной категории состояния достаточно появления указанного в таблице 1.1 сочетания параметров дефектов в любом из элементов (участков) конструкции определенной степени ответственности.

Таблица 1.1 – Определение категории технического состояния

Степень распространения дефектов	Класс дефектов
критические	значительные	малозначительные
Массовые	V	IV,V	II
IV,V	III	II,III
Многочисленные	V	IV	II,III
IV	II,III	II
Единичные	IV,V	III	II
III,IV	II	I
Примечания 1 Римскими цифрами обозначена категория технического состояния конструкций. 2 В числителе приведены категории для элементов 1-й степени ответственности, а в знаме-нателе – 2-й степени ответственности.

ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ,
МОНТАЖА И ВОЗВЕДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ

Земляные работы

П

оддефектами производства земляных работ подразумеваются такие нарушения технологии этих работ, которые приводят впоследствии к недопустимым деформациям надземной части здания или к значительному удорожанию работ.

При возведении здания наиболее часто встречаются следующие дефекты производства земляных работ, приводящие к снижению несущей способности грунтов основания:

– несоответствие типа грунта основания данным инженерно-геологи-ческих изысканий;

– невыполнение мероприятий по организованному отводу поверхностных вод от котлована, что приводит к нарушению природной структуры и влажности грунтов основания;

– отсутствие зачистки дна котлована и траншей перед устройством фундаментов;

– затопление, промерзание, перебор грунта основания с устройством фундаментов без проведения восстановления основания, согласованного с проектной организацией;

– невыполнение нормативных требований по организации и проведению работ по водопонижению при высоком уровне грунтовых вод.

К просадке насыпного грунта и осадке конструкций могут привести:

– нарушение принятой в проекте схемы и скорости передачи нагрузок на основание, сложенное медленно консолидирующими грунтами, что влечет потерю устойчивости грунта основания;

– применение при обратной засыпке котлованов и пазух фундаментов грунтов, физико-механические характеристики которых не соответствуют проектным;

– недостаточность требуемой степени уплотнения грунта;

– осуществление обратной засыпки мерзлым грунтом в зимнее время.

Допуск не предусмотренных проектом горизонтальных нагрузок на стены подвала (динамические нагрузки от грунта или бульдозера) при обратной засыпке пазух котлована обусловливает снижение устойчивости стен.

Нарушение естественной структуры грунтов под подошвами фундаментов, промораживание грунтов в основании фундаментов приводят к снижению несущей способности грунтов основания.

Многие грунты характеризуются тем, что в природном состоянии они достаточно плотные и малосжимаемые, но очень легко повреждаются при механическом воздействии землеройных и транспортных машин, а также при увлажнении, становясь при этом сильносжимаемыми. К этой категории грунтов относятся ленточные глины, пылеватые суглинки и супеси при высоком уровне подземных вод. Глинистые грунты сильно разрушаются застойными водами в котлованах при длительных перерывах в работах по возведению фундаментов. Сам по себе медленный темп постройки таит опасность неблагоприятных последствий для строящегося здания. Совершенно недопустим застой дождевых вод в котловане, поскольку ленточные глины легко разрушаются поверхностными водами. Также недопустимо применение в этом случае и открытого водоотлива, так как при интенсивной откачке вместе с удалением воды вымываются и частицы грунта основания.

Значительный ущерб зданию наносит промораживание пучинистых грунтов. Причем такое промораживание может происходить не только в процессе котлованных работ, но и позднее, если не было произведено утепление подвала.

На состояние грунтового основания отрицательно сказываются длительные перерывы в производстве работ. Годами стоят открытыми котлованы, а возведенные фундаменты не имеют обратной засыпки и защиты грунта от промерзания под подошвами фундаментов и к тому же находятся в условиях сильного увлажнения. Если строительные работы возобновляются без выполнения специальных мер, разработанных с учетом реального состояния грунтов, то неизбежны большие неравномерные осадки фундаментов и деформации надземных конструкций.