Определение причин трещинообразования в стенах трехэтажного жилого здания

Здание на улице имени Степана Разина в г. Златоусте построено в 70-е годы ХХ века. Проектные и строительные работы не имели инженерно-геологического обоснования. Здание трехэтажное, с одним подъездом. На каждом этаже по четыре квартиры, всего двенадцать квартир. Общий вид здания приведен на рис. 1. Наружные стены из шлакоблоков с облицовкой силикатным серым кирпичом, со вставками из керамического красного кирпича. Внутренние стены и перегородки кирпичные и из шлакоблоков. Несущими служат продольные стены. Междуэтажные перекрытия – железобетонные плиты длиной 6 метров. Техническое подполье и подвал отсутствуют. Вводы инженерных сетей осуществлены в приямки.

Фундамент здания ленточный, без видимых трещин, бетонный заливной, верхняя часть выполнена в опалубке, нижняя – без опалубки. Некоторые особенности фундамента вскрыты в шурфах № 5, 6. Местоположение шурфов показано на схеме расположения выработок (рис. 2). В шурфе № 5 в конструкции фундамента слои природного камня (кварцит, гранито-гнейс) с пустотами между ними. В шурфе № 6 нижняя часть фундамента бутобетонная из природного камня (гранито-гнейс), а в верхней части имеется ниша. Через пустоты к подошве фундамента беспрепятственно могут проникать талые, дождевые воды, а также утечки из подземных водонесущих коммуникаций.

Рис. 1. Общий вид жилого здания с юго-запада

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

I скважина механического бурения,*а ном»р ^48^35                             высотная отмтка w48c. 18 "вы^оТная отметка устья,и тур<Ь-оква«ина,м ном^р . .

“488.07               высотная отметка устья,м

^.__!’ яиния гвалого-литологич^ского разреза,•« ноы*^

Рис. 2. Схема расположения выработок

По свидетельству жильцов уже в первые годы эксплуатации здания на внутренних стенах лестничной клетки появились трещины. После косметических ремонтов они проявлялись вновь и вновь. На внутренних стенах лестничной клетки образовались сквозные трещины под опорами площадок. Трещины тянутся в диагональном и горизонтальном направлениях вдоль всего лестничного марша до дверных проемов квартир. Раскрытие трещин составляет от 1 мм до 10 мм. Трещины затухающие по длине. Максимальная ширина трещин отмечена вблизи дверных проемов. Наиболее характерные из всех выявленных трещин показаны на рис. 3–9.

Более крупные трещины до 30–50 мм единичны. В тамбуре, слева, в нижней части стены у пола (рис. 7) на стыке наружной и внутренней стен образовалась первая крупная трещина. Вторая – справа от входа, между шлакоблоками (рис. 8).

Выявлена сквозная трещина во внутренней стене, разделяющей тамбур и кухню квартиры № 1 (рис. 9). По филёнке, разорванной трещиной, чётко видно направление перемещения, произошедшее в результате неравномерной осадки.

В квартире № 1 эта трещина после очередного косметического ремонта вновь раскрылась до 1 мм.

В январе – феврале 2000 года для выяснения причин трещинообразования пришлось выполнить инженерно-геологические изыскания. Отметим еще раз, что они были проведены впервые на площадке здания, так как перед проектированием и строительством эти работы в нарушение норм и правил [1, 6] не проводились. В ходе инженерногеологических изысканий были пройдены инженерно-геологические выработки (скважины и шурфы, скважина–шурф), проведены отбор проб грунта ненарушенной (монолитов) и нарушенной структуры, лабораторные испытания, а также камеральные работы [3–5, 7–9, 16]. Три шурфа № 4– 6 расположены снаружи у внешних стен здания, а шурф-скважина № 3 – внутри квартиры № 1, для чего был частично вскрыт пол кухни. До глубины 2,5 метра пройден шурф вручную, без крепления, затем с его забоя шнеком пройдена скважина глубиной 1,6 метра. Общая глубина шурфа – скважины № 3 достигла 4,1 метра от поверхности земли под полом. Местоположение скважин и шур-

Рис. 3. Трещины слева и выше входной двери квартиры № 1

Рис. 4. Трещины вдоль лестничного марша слева от квартиры № 1

фов, скважины-шурфа, линия инженерно-геологического разреза приведены на рис. 2.

Получены следующие сведения об инженерно-геологических условиях эксплуатируемого жилого здания [16]:

• -    в геологическом строении в пределах активной зоны принимают участие делювиальные [11] отложения, перекрытые с поверхности техногенными (насыпными) [4, 10, 11] грунтами. Инженерно-геологический разрез по линии 1-1 ‘ приведен на рис. 10;

• -    в кровле делювиального грунта имеется искусственная выемка глубиной 4,1 м, заполненная насыпными грунтами;

• -    основанием фундаментов внешних стен является природный грунт - суглинок твердый делювиальный dQ;

• -    по данным скважины-шурфа № 3 основанием фундаментов внутренних стен являются насыпные грунты мягко- и текучепластичного со-

• стояния, представляющие собой свалку [10] разложившегося металлургического шлака с известью;

• -    подземные воды локального распространения, классифицируются как «верховодка» [11, 13];

• -    первая линза «верховодки» под фундаментами внутренних стен в интервале 3,3–4,0 м сформировалась за счет утечек из труб санузла и кухни квартиры № 1;

• -    вторая линза «верховодки» сформировалась у подошвы насыпного грунта обратной засыпки за счет утечек из подземных водонесущих коммуникаций (теплотрассы, канализации), инфильтрации талых и дождевых вод при отсутствии водоперехватывающих и отводящих канав со стороны склона;

• -    в химическом составе подземной воды повышенное содержание нитратов, нитритов;

• -    физико-механические свойства грунтов характеризуются значениями показателей, приведенными в табличной форме (см. таблицу) [8, 9].

  

  Рис. 5. Трещина справа от квартиры № 4

  
  

  Рис. 6. Ширина трещины справа от квартиры № 4

  
  
  

Рис. 7. Трещина в тамбуре, слева, на стыке наружной и внутренней стен

Рис. 8. Трещина справа от входа в здание

После завершения комплекса инженерногеологических изысканий установлены следующие причины деформации здания [16]:

• -    наличие специфических насыпных грунтов разновидности «а», «б», которые оказались несущим слоем для фундаментов внутренних стен. Наличие подобных насыпных грунтов в основании фундамента категорически не допускается [6, 9];

• -    техногенное замачивание насыпных грунтов, в результате которого они приобрели состояние от мягко- до текучепластичного;

• -    неравномерная осадка грунтов под наружными и внутренними стенами здания, обусловленная разной сжимаемостью [4, 6] природного грунта твердого состояния и техногенных грунтов от мягко- до текучепластичного состояния.

Вне всякого сомнения, деформаций здания можно было избежать, если бы до начала проектирования и строительства согласно требованиям строительных правил [6] были выполнены инженерно–геологические изыскания на площадке здания. В этом случае своевременно определили бы мощность насыпных грунтов, их состав, свойства. В соответствии с требованиями строительных правил выемку необходимо было расчистить от насыпных грунтов, представляющих собой свалку

Рис. 9. Сквозная трещина на внутренней стене, разделяющей тамбур и квартиру № 1

шлака с известью, и заполнить малосжимаемым грунтом, послойно, с трамбованием [6, 9, 10].

Общероссийский общественный фонд «Центр качества строительства» при анализе аварий зданий и сооружений на территории Российской Федерации [15] подчеркивает, что отсутствие контроля при строительстве со стороны заказчика часто приводят к возникновению аварийных ситуаций. Случай с трехэтажным жилым зданием на ул. им. Степана Разина в г. Златоусте - наглядное тому подтверждение. И только применение на обя зательной основе национальных стандартов и сво-

Рис. 10. Инженерно-геологический разрез по линии 1–1′

Свойства грунтов основания

Наименование показателей Ед. изм. Значения для Насыпной грунт ИГЭ №1а Насыпной грунт ИГЭ № 1б Насыпной грунт ИГЭ № 2 Суглинок твердый ИГЭ № 3 Плотность            ρ ρI ρII г/см3 1,85 1,9 1,95 2,02 2,04 Число пластичности % 9 11 12 12 Показатель текучести 0,71 0,80 0,27 –0,11 Коэффициент пористости 0,626 Коэффициент водонасыщения 0,905 Удельное сцепление   СI СII кПа 26 29 Угол внутреннего трения   φ I φ II градус 21 22 Коэффициент сжимаемости 1/МПа 0,48 0,21 Модуль общей деформации МПа 14 дов правил [3–9], утвержденных Правительством Российской Федерации, обеспечивает соблюдение требований Технического регламента о безопасности зданий и сооружений [2].

Таким образом, в результате работы выявлено, что основной причиной трещинообразования трехэтажного жилого здания явилось невыполнение статьи 47 Градостроительного Кодекса [1] – «Инженерные изыскания выполняются для подго- товки проектной документации, строительства, реконструкции объектов капитального строительства. Не допускаются подготовка и реализация проектной документации без выполнения соответствующих инженерных изысканий», а также положений СП [5], в частности пункта 4.8 – «Проектирование оснований без соответствующего инженерно-геологического обоснования или при его недостаточности не допускается».