Көтергіш конструкциялардағы деформациялар мен бұзылулардың дамуы
Алматы
Deep Lifting
2022
Трещина на стене частного дома редко начинается со стены.
Можно заделать ее раствором, закрыть сеткой, повторно оштукатурить поверхность. Но если причина находится на несколько метров ниже — в грунте под фундаментом, — такой ремонт устраняет только видимый симптом. Через короткое время конструкция снова покажет движение.
Именно с такой ситуацией столкнулись на жилом доме в микрорайоне Таусамалы в Алматы. На стенах здания образовалась развитая система трещин. Некоторые раскрывались до 3,5 мм, повреждения присутствовали как внутри помещений, так и снаружи: на несущих и ненесущих стенах, в местах их сопряжения, возле дверных и оконных проемов. Дополнительно было зафиксировано частичное разрушение отмостки.
Но наиболее важным оказался другой факт.
Под домом находился массив недостаточно уплотненного грунта, причем проблема не ограничивалась тонким поверхностным слоем.
Дом выглядел капитальным. Проблема находилась под ним
Объект представлял собой жилой дом с монолитным железобетонным плитным фундаментом толщиной 250 мм. Для определения состояния основания специалисты выполнили динамическое зондирование в пяти контрольных точках. Исследование проводилось до максимальной глубины 8,9 м от уровня пола цокольного этажа.
Задача обследования была конкретной:
Это принципиально отличается от визуальной оценки дома.
Трещина показывает, что конструкция уже отреагировала на деформацию. Динамическое зондирование позволяет смотреть глубже — буквально — и определить, как меняется сопротивление грунта с глубиной.
Пять точек зондирования показали системную проблему
Результаты обследования оказались достаточно однозначными.
По отдельным точкам слабые грунты распространялись следующим образом:
То есть речь шла не об одной случайной рыхлой «линзе» грунта под углом здания.
Слабое основание фиксировалось по всему обследованному контуру дома.
Например, в точке Т1 отдельные значения условного динамического сопротивления опускались до 0,27 МПа. В этой же точке на соседних интервалах фиксировались значения порядка 0,36–0,69 МПа и лишь локально около 1,10 МПа.
Для собственника это важный момент.
Когда на доме появляется несколько трещин, часто возникает желание найти «одно плохое место»: угол, трубу, участок отмостки, локальную протечку. Но данные зондирования здесь показали другое — фундамент взаимодействовал с неоднородным и в значительной части недостаточно уплотненным основанием.
Что происходило с домом с точки зрения механики
Монолитная железобетонная плита распределяет нагрузки гораздо равномернее, чем отдельные небольшие фундаменты. Но даже плита не может полностью компенсировать деформации слабого основания.
Представим фундамент как жесткий элемент, лежащий на упругой среде.
Если сопротивление грунта под всей плитой одинаково, осадка происходит относительно равномерно. Само по себе небольшое равномерное перемещение здания далеко не всегда приводит к серьезным повреждениям.
Опаснее разность осадок.
Если один участок грунта под нагрузкой деформируется сильнее другого, фундамент начинает испытывать изгиб. Затем деформации передаются стенам.
Отсюда характерные симптомы:
Это уже не вопрос штукатурки.
Это геотехническая задача.
Главный инженерный вызов: слабый грунт уходил почти на 9 метров
На первый взгляд можно было бы сделать вывод: если слабый грунт обнаружен до 8,9 м, значит необходимо укреплять весь массив до этой глубины.
Но именно здесь находится один из наиболее интересных моментов проекта.
Технические рекомендации предусматривали усиление грунта не на всю глубину обнаруженного слабого массива, а до отметки порядка −4,0 м от уровня пола цокольного этажа.
Почему?
Потому что фундамент не одинаково воздействует на грунт на любой глубине.
Под подошвой формируется зона распространения дополнительных напряжений от веса здания. Наибольшее влияние нагрузки наблюдается ближе к фундаменту, а по мере увеличения глубины дополнительные напряжения уменьшаются.
Поэтому инженерная задача звучит не так:
«Найти всю глубину слабого грунта и заменить его».
Она звучит иначе:
«Определить, какая часть слабого грунта находится внутри активной зоны работы фундамента и именно там изменить свойства основания».
В техническом отчете была определена расчетно значимая зона усиления до 4 м. Это позволяло перейти от потенциально масштабной перестройки фундамента к локальному воздействию непосредственно на грунт, участвующий в передаче эксплуатационной нагрузки.
Именно эта особенность сделала проект нестандартным: слабые грунты фиксировались гораздо глубже, но воздействовать требовалось прежде всего на ту их часть, которая определяла деформацию здания.
Почему для объекта выбрали решение GeoResin
Традиционно при серьезных проблемах основания частного дома рассматривают несколько вариантов:
Все эти методы имеют область применения. Но у готового благоустроенного дома появляется существенное ограничение: добраться до грунта нужно, не превращая само здание и участок в крупную строительную площадку и не вызывая риск новых деформаций и повреждений.
На объекте уже существовали:
Разработка котлована вокруг здания означала бы большой объем земляных работ и последующее восстановление территории.
Второй фактор — плитный фундамент.
Здесь требовалось изменить состояние грунта непосредственно под существующей железобетонной плитой и в зоне распространения напряжений, а не просто добавить рядом новый несущий элемент.
Поэтому для проекта была выбрана технология глубинного инъекционного укрепления GeoResin.
Ее логика в такой ситуации заключается в воздействии на само основание.
Через небольшие технологические отверстия в расчетные зоны грунта устанавливаются инъекционные трубки. По ним подается расширяющийся полимерный материал. После смешивания компонентов начинается контролируемая реакция расширения.
Дальше происходят два взаимосвязанных процесса.
Сначала заполняются наиболее слабые зоны
Материал стремится распространяться туда, где сопротивление ниже: в пустоты, разуплотненные участки и зоны нарушенного контакта.
Это позволяет восстановить непрерывность опирания.
Затем возникает уплотняющее воздействие
Когда свободное пространство заполнено, дальнейшее расширение материала начинает передавать давление окружающему грунту.
Частицы грунта перегруппировываются, локальная плотность возрастает, а слабая зона начинает оказывать большее сопротивление деформации.
То есть смысл технологии не в том, чтобы «залить под дом пластик».
Инженерная цель — изменить механические свойства грунтового массива непосредственно в активной зоне работы фундамента.
Почему нельзя было сначала просто заделать трещины
Это еще один важный вывод из данного проекта.
В рекомендациях технического обследования последовательность работ была определена однозначно:
Физика здесь достаточно простая.
Если основание продолжает двигаться, стены продолжают получать деформации.
Можно заполнить трещину ремонтным составом сегодня, но если один участок фундамента завтра дополнительно просядет, напряжение снова реализуется в наиболее слабом месте стены.
Поэтому на объектах GeoResin ремонт начинается не с маскировки трещины, а с выяснения причины ее появления.
Почему трещина в 3,5 мм — это уже не просто косметический дефект
Само значение ширины раскрытия нельзя рассматривать изолированно от материала стены, схемы здания, расположения и динамики трещины.
Но на данном объекте речь шла не об одной тонкой поверхностной линии.
Обследование зафиксировало многочисленные трещины до 3,5 мм на несущих и ненесущих конструкциях.
Фотографии дополнительно показывают:
Совокупность таких признаков значительно важнее одной цифры.
Она показывает, что части конструкции уже получили относительные перемещения.
Как выполнялась инженерная диагностика
В данном кейсе особенно важен этап, который собственник здания обычно не видит после завершения ремонта.
До принятия решения специалисты не начинали инъекции «по трещинам».
Были выполнены пять точек динамического зондирования, расположенных в разных частях здания. Их размещение показано на плане обследования: точки охватывали разные стороны и конструктивные зоны дома.
Испытания проводились последовательно по глубине.
Для каждого интервала фиксировали число ударов, требуемых для погружения зонда на 10 см, после чего рассчитывали условное динамическое сопротивление Pd.
Так инженер получает вертикальный профиль основания.
Не просто:
«грунт плохой».
А:
на какой глубине сопротивление уменьшается, где оно восстанавливается, насколько однородна картина в разных частях здания и какие слои попадают в рабочую зону фундамента.
Это и есть принципиальное отличие инженерного укрепления основания от инъекции материала «на всякий случай».
Как строилось решение GeoResin
На основании обследования рабочая логика проекта состояла в обработке грунта под несущими частями здания в зоне распространения напряжений до расчетной глубины около 4 м.
Инъекции выполняются последовательно по глубине и по отдельным точкам, а не единым большим объемом.
Такая схема позволяет постепенно формировать укрепленный массив и отслеживать реакцию основания.
Для существующего дома это имеет несколько практических преимуществ:
При этом конкретное количество инъекционных точек, расход материала и режим введения состава являются частью рабочего проектирования и технологической карты конкретного объекта. Эти параметры нельзя корректно переносить с одного дома на другой только по фотографии трещин.
Вода тоже была частью задачи
Техническое заключение не ограничилось рекомендацией усилить грунт.
Отдельным пунктом было указано:
Это существенная деталь.
Если грунт основания чувствителен к изменению влажности, систематическое поступление воды возле здания способно менять его состояние и способствовать развитию осадок.
Поэтому грамотное усиление основания не должно существовать отдельно от устранения внешних факторов.
Нельзя стабилизировать грунт и одновременно оставлять воду стекать к фундаменту.
На практике надежная схема выглядит так:
диагностика → укрепление активной зоны основания → нормальный водоотвод → наблюдение → восстановление трещин и отделки.
Чем закончился проект
Проект был успешно завершен.
После обследования слабое основание было локализовано, определена расчетно значимая зона воздействия и выполнено его инъекционное укрепление с использованием технологии GeoResin.
В результате фундамент получил более стабильную опору в зоне передачи основных напряжений, что позволило остановить механизм дальнейшего развития неравномерных осадок.
Это и было главным результатом работ.
Не «замазанная трещина».
Не новая отделка.
Не временно улучшенный внешний вид дома.
А устранение геотехнической причины, из-за которой стены получали деформации.
После стабилизации основания стало возможно переходить к следующему этапу — восстановлению трещин, отделочных поверхностей и элементов благоустройства без постоянного риска, что косметический ремонт снова окажется поврежден очередным перемещением фундамента.
При этом важно корректно отделять подтвержденные исходные данные от результатов выполнения работ: исполнительного отчета с количественными постконтрольными показателями по данному архивному объекту не сохранилось, поэтому мы не приписываем проекту вымышленные миллиметры подъема или проценты увеличения сопротивления грунта.
Самый важный вывод для владельца дома с трещинами
Этот объект хорошо показывает ситуацию, которую легко недооценить.
Дом может выглядеть массивным.
Фундамент может быть выполнен из 250-миллиметровой монолитной железобетонной плиты.
Но если грунт под ней обладает недостаточной жесткостью и неодинаково деформируется под нагрузкой, сама жесткость фундамента не устраняет причину осадки.
В Таусамалы слабые слои были обнаружены на глубинах до 8,9 м, а раскрытие трещин достигало 3,5 мм. При этом инженерный расчет показал, что для решения задачи требовалось работать не со всеми девятью метрами массива, а прежде всего с активной зоной до приблизительно 4 м, где распространялись значимые напряжения от здания.
Именно поэтому правильный вопрос при появлении трещин звучит не:
«Чем их заделать?»
А:
«Почему разные части моего фундамента начали перемещаться относительно друг друга?»
Если причина находится в основании, GeoResin позволяет воздействовать непосредственно на слабый грунтовый массив — через небольшие инъекционные точки, без разборки существующего фундамента и без превращения благоустроенного дома в масштабный земляной объект.
Для владельца это означает понятную последовательность действий: сначала определить реальную причину деформаций, затем рассчитать необходимую глубину воздействия и только после стабилизации основания восстанавливать стены и отделку.
Если на доме появились диагональные или вертикальные трещины, особенно если они увеличиваются, повторно раскрываются после ремонта или возникают одновременно в нескольких помещениях, покажите объект инженеру GeoResin. По характеру дефектов и данным обследования можно определить, связана ли проблема с основанием и возможно ли стабилизировать его без демонтажа существующего фундамента.
