МОНИТОРИНГ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ ПРИ КОРРОЗИИ ГРУНТА ОСНОВАНИЯ

Аннотация

В большинстве производственных зданий повреждения в строительных конструкциях происходят из-за нарушений свойств грунтового основания. Изменение физических свойств грунтов приводит к деформациям надземных конструкций, состояние которых при обследовании можно оценивать как ограниченно работоспособное или даже аварийное.

Полный текст

На многих производственных территориях нарушения в строительных конструкциях зданий и сооружений происходят не только из-за изменения свойств материалов надземных конструкций, но и ухудшения свойств грунта основания. В результате устаревания и (или) халатного отношения наблюдается большое количество протечек технологического оборудования. В основание зданий и сооружений попадают агрессивные жидкости и газы, которые приводят к коррозии грунтов и их деформациям, не предусмотренным проектом. В 2011 г. сотрудниками ОНИЛ «Реконструкция» было проведено обследование здания химводоочистки на территории промышленного предприятия нашей области. Здание химводоочистки – разноэтажное бесподвальное строение прямоугольной формы в плане. Размеры сооружения в плане – 66,0х18,0 м, общая высота – 11,66 м. Здание состоит их двух частей: одноэтажной с размерами в осях 30х18 м и двухэтажной – 36х18 м. Была обследована двухэтажная часть здания ввиду наличия большого количества повреждений, свидетельствующих об ограниченно работоспособном или аварийном состоянии строительных конструкций. Обследуемая часть – двухэтажная, высота этажа – 3,6 м, общая высота строения – 8 м. В этой части здания располагаются производственные и бытовые помещения. В конструктивном отношении здание бескаркасное с продольными и поперечными несущими стенами. Кладка стен выполнена из глиняного полнотелого кирпича на цементно-песчаном растворе. Толщина наружных стен составляет 510 мм, внутренних – 380 и 510 мм. Кладка перегородок изготовлена из глиняного кирпича. Толщина конструкций составляет 120 мм. Покрытие и перекрытие здания выполнено из сборных железобетонных ребристых плит номинальными размерами 1,0х6 и 1,5х6 м. В процессе обследования были выполнены следующие работы согласно [1]: проанализирована существующая документация; произведено визуальное и инструментальное обследование надземных несущих конструкций, фундаментов и грунтов основания; составлены дефектные ведомости и карты повреждений; выполнен фоторяд фрагментов повреждений строительных конструкций; установлены причины повреждений; предложены рекомендации по восстановлению эксплуатационной пригодности здания. Обследование этого же здания было проведено сотрудниками КуИСИ в 1983 г. По его результатам были рекомендованы и выполнены следующие работы: в помещении насосной первого этажа был заменен пол с верхним слоем грунтового основания; внутренние стены вышеуказанного помещения усилены железобетонной обоймой с установкой металлических стоек под ребра плит перекрытия; в зоне лестничной клетки устроены поперечные напряженные тяжи; наружная стена усилена установкой металлических подпорных элементов. Фотофрагменты выполненных усилений представлены на рис. 1-2. По словам работников производственного здания, деформации конструкций продолжились спустя 15 лет после проведения работ по усилению. Для выявления возникающих повреждений и причин, вызывающих их, в 2011 г. была привлечена специаРис. 1. Усиление стены ж.-б. рубашкой и установка стоек под ребра плиты Рис. 3. Деформация пола помещения кислотной насосной первого этажа лизированная организация для проведения обследования. При визуальном осмотре здания химводоочистки выявлены повреждения наружных и внутренних стен первого и второго этажей в виде наклонных и вертикальных трещин шириной раскрытия до 20 мм, некоторые из них – сквозные. В плите перекрытия первого этажа также обнаружена сквозная трещина в полке в средней части пролета. В одной из двускатных балок покрытия выявлена трещина в верхнем поясе. Имеет место деформация пола первого этажа в помещении кислотной насосной. На втором этаже в помещении распределительной подстанции пол вспучен на высоту до 10 см. Рис. 2. Усиление здания установкой внутренних тяжей Рис. 4. Деформация пола помещения трансформаторной подстанции второго этажа Рис. 5. Сквозная трещина в наружной стене Рис. 6. Та же трещина, с наружной стороны стены Рис. 7. Сквозная трещина в плите перекрытия Рис. 8. Сквозная трещина во внутренней стене Остальные конструкции перекрытия и покрытия – балки и плиты – не имеют повреждений и находятся в работоспособном состоянии. Состояние конструкций показано на рис. 3-8. Причиной данных повреждений является деформация грунтов основания, вызванная насыщением их раствором серной кислоты из-за протечек в процессе эксплуатации здания. Ранее емкость с кислотой и щелочью располагалась внутри здания, затем была вынесена на прилегающую территорию. За время эксплуатации здания (более 40 лет) происходило несколько нештатных ситуаций, в результате которых серная кислота, используемая в технологическом процессе водоочистки, попадала в грунт основания, изменяя его свойства. Для определения состояния фундаментов и свойств основания был отрыт шурф внутри здания (рис. 9), вблизи помещения кислотной насосной. Согласно [2], грунтами основания под фундаментами обследуемого производственного строения являются суглинки мягкопластичные, непросадочные, набухающие при воздействии кислот и щелочей. По цвету грунт – серо-темный. Состояние – насыщен водным раствором кислоты. На глубине 1,7 м встречены грунтовые воды технологического происхождения с ежедневным притоком до 10 л/сут. Рис. 9. Общий вид шурфа, наличие технологической воды Анализ отобранных из шурфа жидких стоков свидетельствует о нарастающем явлении растворения бетона фундамента. Отчерпывание или откачивание агрессивных подземных вод при их постоянном притоке будет способствовать дальнейшему интенсивному разрушению бетона из-за ускорения обменных реакций. Показатель, г/л Проба №1 Проба №2 Сухой остаток 694 726 Al2O3+Fe2O3+Cr2O3 56,3 72,1 CaO 134,6 162,7 Водородный показатель рН 1 1 Лабораторные анализы показали следующее: В помещении кислотной насосной первого этажа снять пол, грунт на глубину 1 м заменить на песчаный, уложенный с послойным трамбованием. Несущие конструкции пола выполнить с воздушным зазором от грунта на глубину 0,5 м, с передачей нагрузки на самостоятельные опоры. Перегородку второго этажа в помещении трансформаторной подстанции разобрать и снять конструкции пола. Поврежденную плиту перекрытия усилить. Стену первого этажа под ребром усиленной плиты разобрать на высоту двух кирпичей. Восстановить перегородку и полы в трансформаторной подстанции. Все трещины в стенах зачеканить паклей, смоченной цементно-песчаным раствором М200. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ФЗ №116 от 21.01.1997 г. О промышленной безопасности опасных производственных объектов [Текст]. – М., 1997. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений. Федеральный закон, №384 [Текст]. – М., 2009. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений. Госстрой России [Текст]. – М., 2004. ГОСТ Р 53778-2010. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния [Текст]. – М.: Стандартинформ, 2010. © Коткова О.Н., 2012