Усадка, крен зданий и сооружений – причины и контроль деформаций

Наблюдение за осадкой здания – мера необходимая. Пренебрежение контролем и мониторингом во время и после строительства в целях экономии, можно привести к серьезным проблемам и плачевным последствиям: трещинам в стенах, наклонам, разрушениям, смещениям.

Геодезический контроль и мониторинг за деформациями позволяет предупредить и избежать аварийных ситуаций.

Мы подготовили краткий экспертный обзор, и ответим на самые важные вопросы: каковы причины осадок зданий, как проходят наблюдения за осадками, геодезический мониторинг, каковы нормы допустимых измерений по ГОСТам и как исправить усадку или крен здания и сооружения.

При проектировании оснований и фундаментов сооружений должны быть рассмотрены все проектные ситуации и их сценарии как для стадии строительства сооружения, так и для стадии его эксплуатации. (Пункт 5.1.2. СП 22.13330.2016)

Из-за чего начинается осадка зданий или сооружений, причины

Главные причины осадки зданий или сооружений кроются в грунте:

1. Смещение грунта. Если на участке земли грунт неплотный, например, глина или песчаник, тогда со временем под воздействием нагрузки от здания, грунты могут сжиматься или смещаться, что приводит к оседанию.
2. Уровень грунтовых вод. Любое изменения уровня грунтовых вод влияет на постройки, например, искусственно слили речное русло — в результате понижения уровня, здание может дать усадку или крен.
3. Недостаточная подготовка грунта перед строительством. Например, неправильное уплотнение или дренирование еще на этапе работ с фундаментом.
4. Сезонные изменения. В некоторых регионах сезонные колебания влажности могут влиять на грунт и приводить к небольшой осадке здания. Например, в периоды засухи грунт может усохнуть и сжаться, а во время сильных дождей он может набухнуть и расшириться.
5. Подземные работы и строительство рядом. Выполнение подземных работ, таких как копание тоннелей или ям, или строительство зданий рядом могут вызвать оседание из-за изменения условий грунта, так как нагрузка на грунт меняется и распределяется неравномерно.

Цены наблюдений за осадками зданий и сооружений

Стоимость определения осадок и крена указана в таблице ниже ориентировочно. Для детального определения цены осадок необходимо изучить проектную документацию.

Наблюдения за осадками и деформациями зданий и сооружений

Для того, чтобы выявить признаки деформации, здание нужно контролировать и вести за ним наблюдение. То есть необходим постоянный мониторинг, который может проводиться либо при помощи инструментальных геодезических измерений, либо автоматизированных систем.

Геодезические измерения

Геодезические измерения и наблюдения за осадками здания – это всегда комплексный и цикличный подход. Первоочередная задача – создание ГРО. Для наблюдения за осадками сначала закладываются репера за пределами здания, а на этапе строительства фундамента монтируют марки. Эти геодезические знаки необходимы для того, чтобы при помощи инструментов – электронных тахеометров и нивелиров наблюдать за поведением здания или сооружения на этапах строительства.

Циклов инструментальных наблюдений несколько. Они начинаются с нулевого и в зависимости от сложности объекта измерения проводятся в определенных временных промежутках. Может понадобиться три-четыре или более циклов. На каждом последующем цикле геодезисты считывают данные и сравнивают их с показателями предыдущего цикла.

Так проверяется динамика деформаций. Электронные тахеометры позволяют уловить разницу высот и смещение горизонтальных углов, нивелиры ловят отклонения горизонтали. Цены на услуги мониторинга зависят не только от сложности и трудоемкости процесса, от вида строительного объекта, но и от того, при помощи каких измерительных систем и какими специалистами данные услуги оказываются.

Автоматические системы

Существуют и автоматические системы мониторинга и выявления начала развития деформаций. Они представляют собой датчики (инклинометры), которые устанавливают на несущих элементах и перекрытиях.
Автоматическая система сложна и дорога в применении, поэтому используется гораздо реже геодезических измерений.

В общих чертах работу системы можно обрисовать так: датчики, оснащенные интерфейсами для передачи данных, считывают информацию и передают ее на основной сервер, который обрабатывает показатели и архивирует значения. В случае, если датчики зафиксируют смещение элементов конструкции и значения выйдут за допустимые пределы – автоматическая система отреагирует на это.

Какие бывают осадки зданий, виды крена сооружений

Когда здание/сооружение перемещается в пространстве или меняет форму относительно первоначального положения мы называем этот процесс деформацией. Усадка или осадка – это смещение вниз, крен – это отклонение от проектного положения в вертикальной плоскости, сдвиг – смещение всего сооружения в сторону.

Осадки: разновидности

Осадка здания – это постепенная деформация, которая происходит из-за нагрузки на грунт, который под весом уплотняется. Осадки сооружения могут быть равномерными и неравномерными.
Неравномерные осадки влияют на устойчивость сооружения, они могут быть в виде прогиба или выгиба. Такие осадки характерны для протяженных зданий, не обладающих достаточной жесткостью.

Виды крена

Крен (наклон) — то есть поворот фундамента относительно горизонтальной оси. Крены характерны для узких и высоких зданий. Различают два основных вида крена:

• Перекос – когда вертикаль сохраняется
• Кручение – когда идет не только наклон по вертикали, но и сечение стержня вокруг оси здания.

Нормы допустимых изменений согласно СП и ГОСТ

Свод правил СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» (СНиП 2.02.01-83) содержит приложения (Г,К,Е), в которых указаны предельные величины деформаций фундаментов зданий.
Значения установлены в таблицах и зависят от вида и назначения наблюдаемого здания (промышленное, гражданское, башня, дымовая труба и пр.), вида фундаментов и прочих важных характеристик.
Так, например, многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из крупных панелей имеет предельную деформацию фундамента – 12 см.

Образцы документации по определению осадок

Любой шаг геодезиста фиксируется документально и в установленном порядке. Все исходные данные и расчеты должны быть обозначены и структурированы – так мы сверяем значения и показатели, делаем наблюдения и получаем возможность контролировать деформации. Примеры и образцы документации можно посмотреть в конце статьи.

Как лечить осадку дома и крен сооружений

Геодезисты направляют измерения проектировщикам, и в случае выявления осадки или крена здания проектировщики выбирают метод, при помощи которого нужно устранить и остановить деформацию. В проектном решении указывается, какие технологические циклы нужно использовать, чтобы ликвидировать последствия. Далее решение передается для выполнения строителям.

На практике, чаще используют методы опускания или подъема фундамента гидродомкратами, укрепляют грунт сваями, создают обвязочные пояса, отрывают приямки по периметру здания, укрепляют откосы, разрезают стены фундаментной части и пр.

Строительные восстанавливающие работы по ликвидации деформаций в виде крена или осадки здания также ведутся под постоянным геодезическим контролем.