Дефектная ведомость строительных конструкций в одной книге

Обеспечение 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.

Именно таким изданием выступает пособие «Дефекты и повреждения строительных конструкций», автором которого является Александр Васильев.

Это первое пособие в Беларуси, 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, а также показаны причины их возникновения, 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.

Особую благодарность при подготовке книги автор выражает заслуженному деятелю науки Республики Беларусь, доктору технических наук, профессору кафедры «железобетонные и каменные конструкции» Белорусского национального технического университета Т.М. Пецольду и кандидату технических наук, доценту этой же кафедры И.В. Смеху, кандидату технических наук, доценту, заведующему кафедрой «строительные конструкции» Брестского государственного технического университета Н.Н. Шалобыт и кандидату технических наук, профессору этой же кафедры А.А. Кондратчику за ценные замечания и дополнения, высказанные при рецензировании данного пособия.

Белорусская строительная газета периодически будет публиковать выдержки из пособия для ознакомления читателей с различными причинами возникновения дефектов и повреждений элементов и конструкций зданий и сооружений.

Понятия и дефиниции

Дефектами 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 (ошибки и просчеты при изысканиях и проектировании; ошибки и просчеты в процессе строительства), а также характеру и значимости (скрытые или явные).

Дефекты по 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 Xi по сравнению с его предельным (максимальным или минимальным) значением:

Δ = Хi – Хмин(макс)/Хмин(макс).

Предельные значения Xмин(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.

Рассмотрим характерные дефекты изготовления, монтажа и возведения элементов и конструкций зданий.

Земляные работы

Под дефектами 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-геологических 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 состоянии 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.

Фундаменты

Деформации фундаментов и подземных частей зданий и сооружений происходят не только от неудовлетворительной работы грунтового основания, но и от недостаточной прочности фундаментов, смещения их из проектного положения.

При изготовлении сборных и монолитных бетонных и железобетонных фундаментов мелкого заложения чаще всего встречаются следующие дефекты:

• снижение прочности бетона по сравнению с проектной;
• несоответствие арматуры по диаметру, количеству и классам стали проектному решению;
• несоблюдение требований к толщине защитного слоя, смещение арматуры из проектного положения;
• уменьшение проектных размеров фундаментов;
• смещение фундаментов как в плане, так и по высоте;
• некачественное выполнение монолитных железобетонных поясов в фундаментах (дефекты уплотнения смеси, анкеровки арматуры и т. д.);
• отсутствие или некачественное выполнение горизонтальной гидроизоляции фундаментов.

Снижение прочности монолитных фундаментов чаще всего происходит при их промораживании в зимних условиях и отсутствии ухода за бетоном в летнее время. Малая прочность бетона сборных фундаментов обычно связана с нарушением регламента тепловой обработки при их изготовлении. Понижение прочности бетона сказывается на прочности фундаментов на продавливание, условиях заделки колонны в фундаменте.

Уменьшение количества и применение пониженного класса арматуры снижает прочность плитной части на изгиб, а подколонной части – на сжатие и раскалывание.

Уменьшение толщины защитного слоя бетона приводит к коррозии арматуры и снижению срока службы фундаментов.

Сокращение размеров подошвы фундаментов увеличивает давление на грунт и осадку фундаментов. Уменьшение толщины дна стакана может вызвать продавливание его колонной.

Смещение фундаментов в плане делает невозможным нормальный монтаж надземной части здания. Колонны в этом случае получают наклон, а горизонтальные элементы перекрытий – недостаточное опирание.

Смещение в плане ленточных фундаментов приводит к увеличению эксцентриситета приложения нагрузки от стен, что ухудшает условия работы как фундаментов, так и стен.

Смещение фундаментов по высоте вызывает необходимость углубления дна стакана или уменьшения глубины заделки колонны в фундаменте. В первом случае может произойти продавливание фундамента колонной, а во втором – не обеспечивается достаточная заделка колонны в фундаменте. В ленточных фундаментах из-за их смещения по высоте появляется потребность в срубке верха фундамента или его наращивания.

Отсутствие или некачественное выполнение горизонтальной гидроизоляции фундаментов при эксплуатации способствует увлажнению стен.

Когда проектом предусматривается устройство песчаной подушки или такую подушку делают при устройстве котлована на глубину большую чем указано в проекте, то не всегда ее достаточно уплотняют. Рыхлая, неравномерно уплотненная песчаная подушка вызывает неравномерную осадку фундаментов. Особенно неблагоприятные условия для устройства песчаной подушки создаются при работе в зимних условиях.

При устройстве ростверков в зимнее время без прогрева бетона, поскольку последние имеют малое поперечное сечение и их бетон быстро промерзает на всю толщину, часто встречаются случаи раннего замораживания бетона монолитных свайных ростверков, что крайне негативно сказывается на прочностных характеристиках бетона.

Отсутствие соответствующего ухода (сохранения влажности в период твердения и набора прочности) за бетоном монолитных свайных ростверков, возводимых в летних условиях, приводит к пересыханию бетона и потере им прочности.

Вытекание «цементного молочка» при устройстве монолитных железобетонных ростверков приводит к снижению прочности бетона, а свайные ростверки при низкой прочности бетона не могут быть надежными основаниями для надземных конструкций.

Отсутствие зазора между грунтом основания и ростверком (либо его величина менее 5 см) при устройстве ростверка на пучинистых грунтах может привести к созданию дополнительной нагрузки на подошву ростверка, выдавливанию грунта основания из-под ростверка, следствием чего могут быть увлажнение и размораживание бетона ростверка, деформации отмостки и т. п.

Нарушение технологии при устройстве монолитных железобетонных поясов в фундаментах (бетон этих поясов испытывает зимой раннее замораживание, а летом – пересушивание) может привести к ослаблению бетона. Железобетонный пояс со слабым бетоном не обеспечивает связи с телом фундамента и может быть раздавлен вышерасположенными конструкциями.

При устройстве забивных свай встречаются следующие основные дефекты:

• несоответствие проекту по мощности оборудования для погружения свай, что приводит к недобивке свай;
• производство забивки железобетонных свай без применения наголовников с амортизаторами, что может привести к преждевременному разрушению головы сваи;
• завышение отметок при забивке свай с неспланированного дна котлована, глубина погружения свай при этом не откорректирована, что вызывает снижение несущей способности свай;
• производство срезки голов свай ниже отметки, требуемой для заделки ее в ростверк на проектную величину (при этом тело бетона отдельных свай не входит в бетон ростверка), что может вызвать снижение прочности узлов сопряжения свай;
• заделка свай с преднапряженной арматурой в ростверк после срезки их голов без дополнительного армирования, обеспечивающего их анкеровку в ростверке, что может привести к снижению прочности узлов сопряжения свай.

К дефектам, вызывающим неравномерные осадки, относятся:

• отсутствие пробной забивки свай в ходе изысканий и в начале производства работ с регистрацией в журнале работ;
• нарушение нормативных требований замера отказа при забивке свай;
• невыполнение контрольной добивки свай после их «отдыха» при отказе, превышающем расчетный;
• продолжение производства работ без соответствующего решения проектной организации в случае недогружения свай до проектной отметки при отказе, равном или меньше расчетного, а также при превышении расчетного отказа свай при контрольной добивке;
• несоблюдение нормативных требований о продолжительности последнего залога при погружении свай вибропогружателями;
• нарушение требований о количестве подмывных труб и прекращении подмыва на последнем метре погружения при погружении свай забивкой с применением подмыва струей воды;
• превышение нормативных значений отклонения свай в плане или от вертикали.

При устройстве буронабивных свай встречаются следующие основные дефекты:

• снижение подвижности бетонной смеси по сравнению с проектной, что обусловливает нарушение сплошности ствола сваи;
• длительные перерывы между окончанием бурения скважины и началом бетонирования сваи в неустойчивых грунтах (достигающие 24 часов и более), что ведет к снижению прочности из-за возможных вывалов грунта;
• проведение укладки бетонной смеси в скважину с длительными перерывами, сброс бетонной смеси с высоты, превышающей допустимую, что вызывает снижение прочности из-за нарушения сплошности;
• оформление головы сваи с перерывом после бетонирования ствола (при этом подготовка поверхности к последующему бетонированию не произведена), установка кондуктора головы сваи со смещением от центра ствола, что может привести к снижению прочности;
• задержка извлечения обсадной трубы при изготовлении свай с креплением стенок скважины от обрушений обсадными трубами, что приводит к образованию трещин в свае при извлечении обсадной трубы;
• начало работ по устройству ростверков без приемки заглубленных в грунт и срезанных на проектном уровне свай, свай-оболочек или буронабивных свай, а также без оформления необходимой документации по устройству и приемке свайного поля, что может повлечь снижение несущей способности.

К снижению прочности фундамента приводят следующие дефекты:

• отсутствие зачистки забоя скважины от разрыхления грунта и шлама;
• несоответствие типа грунта основания данным инженерно-геологических изысканий;
• невыполнение проверки соответствия проекту расположения скважины в плане и их геометрических размеров.

По материалам книги «Дефекты и повреждения строительных конструкций» Александра Васильева, канд. техн. наук, доцента (Белорусский государственный университет транспорта, Гомель)