Обследование фундамента с помощью шурфов: что это такое и зачем проводится

В геологоразведке шурфом обычно называют небольшое и неглубокое вертикальное отверстие, выполненное в грунте и предназначенное для оценки его состава и характеристик.

Однако шурфы могут сослужить добрую службу и в жилищном строительстве.

Бывает, что в результате некачественно выполненных работ по оценке прочности фундамента, с эксплуатируемым зданием возникают проблемы, которые приводят даже к невозможности проживания в таком доме.

Поскольку грунт вокруг фундамента непрозрачен, единственным способом экспертизы основания является его шурфование.

Дефекты основания и необходимость шурфования

Шурф — это вертикальная яма, которая оголяет внешние и внутренние стены столбчатого, ленточного, плитного фундамента или часть коммуникационной магистрали на максимально возможную глубину для обследования опорной конструкции.

В строительной механике принято классифицировать дефекты оснований домов по возникающим деформациям. Причиной таких деформаций могут быть неверная оценка эксплуатационных нагрузок, применение некачественных материалов, недостаточный учёт геологических условий в районе строительства и нарушение технологии проведения работ. Поэтому перед шурфованием необходимо выявить характер проявившихся дефектов.

Изменения в почве

Важную роль при диагностике повреждений основания играют и геологические факторы. Так, к разрушению дома могут быть причастны внезапно проявившиеся провалы грунта.

Их причиной могут быть недооценка степени просадочности почвы, пустоты/воронки, плохое обустройство дренажа и пр. такие факторы особо существенны, если строительство дома выполнено вблизи реки или любого водоёма, а здание имеет подвал, расположенный ниже уровня воды.

Указанных неприятностей можно избежать, если ещё на стадии проектирования установить наличие проблемных почв на участке – переувлажнённых, глинистых, с наличием осыпей, валунов или остатков деревьев.

Изменения в почве могут быть следствием близкого расположения фундамента к автомобильным трассам, по которым регулярно движутся тяжёлые транспортные средства.

Прогиб

Этот дефект также обусловлен неравномерностью свойств грунта, на котором возведён фундамент. Грунты, физико-механические характеристики которых резко отличаются по зонам строительства дома, называют экспансивными. Чаще всего это мелкодисперсные глинистые почвы, объём которых увеличивается при воздействии воды.

Расширение вызывается силами электрохимического притяжения между молекулами воды и мелкими частицами глины. Чем меньший объём занимают глинистые частицы грунта, тем большую площадь поверхности они занимают и больше воды притягивают. Возникающие при этом явления адсорбции и поверхностного натяжения приводят к прогибу фундамента.

Схематическое изображение прогиба фундамента показано на рисунке ниже. В месте максимального прогиба необходимо готовить шурф.

Минимальная опасность прогиба характерна для фундаментов с вертикально расположенными опорами (не путать со сваями!). Система опор должна проходить ниже зоны колебаний водности, где свойства грунта стабильны, или непосредственно до основной (коренной) породы. В этом случае нижняя часть опоры соприкасается с устойчивым грунтом и надёжно удерживается на месте силами трения.

Схема расположения опор основания со сложной конфигурацией:

Осадка

Осадка фундамента вызывает его перекос и нередко сопровождается трещинами. Они могут появиться как в самом фундаменте, так и на внешней стене, особенно, если стена возведена из сравнительно мелких элементов — кирпичей или бетонных блоков.

Форма трещины может сказать нам, какая часть здания движется, и в каком направлении относительно других частей дома.

Трещины в результате осадки могут быть вертикальными, горизонтальными или наклонными. Соответственно, такими же являются и плоскости сдвига. Наибольшая просадка фундамента будет на той стороне, которая характеризуется наименьшим несущим давлением.

Поворот

Деформация поворота фундамента обычно вызывает вращательное движение, которые происходит во время относительного сдвига элементов стены. Характерные признак поворота – неравномерная толщина трещины: вверху она шире, чем внизу. При повороте один из углов дома может подняться/опуститься, тогда наблюдается провисание стеновой панели.

Поворот особенно опасен для стойкости конструкций дома, поскольку их жёсткая в целом схема приводит к тому, что часть стеновых элементов приподнимается, а часть – опускается.

Комбинированная деформация

Такой вид деформации обычно характерен для угловых элементов фундамента, на которые одновременно действуют две группы сил, приложенные во взаимно перпендикулярных направлениях.

Соответственно трещины развиваются сразу минимум от двух источников и далее распространяются по всей поверхности основания независимо друг от друга. Такие трещины одновременно вызывают прогрессирующую просадку фундамента, а потому наиболее опасны.

Иногда комбинированная деформация сопровождается даже искажением кровельной системы дома.

Как правильно шурфить?

Шурф выполняется либо вручную, с использованием лопаты, либо механически, бурением соответствующего отверстия. Ручное выкапывание смотровой ямы целесообразно в следующих случаях:

1. Грунт – влажный или глинистый, что характерно наливанием почвы на бур.
2. Размеры шурфа не имеют значения, а его глубина е превышает 200…300 мм.
3. Шурф обустраивается с внешней стороны фундамента.
4. Зона проведения работ чувствительна к динамическим нагрузкам, которые будет создавать бурильная установка.

Перед шурфованием, основываясь на характере повреждений фундамента, устанавливаются размеры смотровой ямы в плане. Требования к ней:

• Яма должна не менее чем на 20…30 мм превышать глубину закладки фундамента.
• Стены шурфа должны иметь угол наклона соответственно оси шурфа не менее 14…15⁰: это предотвратит последующее осыпание.
• Дно шурфа должно быть плоским.
• Излишек грунта, который был извлечён из смотровой ямы, складируются там же: это может пригодиться для качественной оценки почвы в зоне залегания фундамента.

Не рекомендуется заниматься подобными работами сразу после сильного дождя и особенно в зимнюю пору года: фактор морозного пучения грунта может существенно исказить результаты экспертизы. К тому же ещё и долбить мёрзлую землю – то ещё удовольствие.

При ручной копке яма может быть прямоугольной или квадратной; имеет значение лишь то, что боковые стенки более-менее ровные и не содержат случайных элементов – веток, мелких камней и т.п.

Шурфы с внутренней части дома производят значительно реже и только механизированным способом. Основное показание к такому типу устройства шурфа – необходимость определить причины просадки внутренних стен и перегородок.

Внутреннее шурфование применяется также и тогда, когда рядом с домом (или даже с общей стеной) расположено соседнее сооружение – гараж, хозяйственная постройка и т.п.

Сколько делать шурфов, зависит от расположения и характера повреждений. Если дефекты однородны, достаточно выполнить одну смотровую яму, которая будет располагаться примерно посредине трещины или места осадки. В углах и при комбинированных деформациях шурфы выполняют по каждой из сторон. Внутренние шурфы устраивают там, где их доступно пробурить.

Варианты вскрытия оснований

Для шурфления фундамента методом осмотра определяют глубину заглубления, размеры и габариты коснтрукции, уточняют ее тип и прочность. Далее выявляют повреждения, дефекты, марку и класс бетона по лабораторным результатам. Исследование определяет сдвиг по вертикали и изменение глубины заложения из-за пучения грунта.

Варианты вскрытия столбчатых фундаментов:

• двустороннее — обнажают две смежные опоры;
• угловое — обнажают две смежные опоры, но только до половины ширины;
• периметрическое — оголяют три стороны, а четвертую очищают частично.

По периметру шурфование выполняют в критических случаях, когда нужно максимально точно осмотреть подземную часть или состояние грунта под подошвой. Не допускается откапывать конструкции сразу, поэтому применяется частичный метод отрыва. Одновременно разрешается открывать только 1,5 метра по длине стен, иначе появляется опасность обрушения.

Такую операцию самостоятельно выполнять не стоит, поскольку вскрытие фундамента показано лишь при выявлении внутренних его повреждений, которые без специализированного оборудования (зондов) выполнять не имеет смысла. Кроме того, некачественно проведенное шурфование может существенно ослабить целостность основания.

Использование металлоискателей

Металлодетекторы представляют собой приборы автономного питания, которые определяют наличие металла путём воздействия на него переменным магнитным полем. Если в бетонном фундаменте имеются стальные детали (анкера или арматура), то конфигурация переменного магнитного поля изменяется.

С помощью металлоискателей можно установить расположение металлических деталей в бетонном фундаменте. В этом случае на выходе будет проявляться звуковой или визуальный сигнал.

Достоинства приборов:

• Портативность и возможность точно установить место для шурфования.
• Требуется доступ только к одной стороне конструкции.
• Сигнал металлодетектора позволяет проникать через границу раздела воздуха или других материалов.
• Выходная информация не нуждается в последующем анализе или расшифровке.

Имеются и ограничения. Так, интенсивность сигнала металлоискателя уменьшается с ростом глубины заделки стальных деталей, поэтому приборы могут быть эффективно задействованы лишь на 150…200 мм. Характер стальных деталей также установить невозможно, а при перегруженности определённой зоны основания арматурными элементами металлодетектор вообще бесполезен, поскольку не даёт точного сигнала.

Кроме того, магнитное поле создаётся не только компонентами фундамента, но и любыми другими токопроводящими частями, например, кабелями, которые к возведенному строительному объекту никакого отношения не имеют. Наличие металлических волокон в составе бетонной смеси приводят к ослаблению или искажению сигнала.

Металлоискателями в большинстве случаев невозможно провести экспертизу состояния фундамента и данная техника может быть применена лишь для выбора места последующей закладки шурфа.

Заключение

Подготовка смотровых ям – неизбежна, если в своё время не в полном объёме были произведены работы по геологии грунтов, расположенных в зоне строительства дома. При сложном и неопределённом характере повреждений к таким работам необходимо привлекать специалистов сторонних организаций, которые имеют в своём распоряжении соответствующее специализированное оборудование – металлоискатели, зонды и т.п.

В частности, статическое зондирование фундамента выполняется согласно техническим нормам ГОСТ 19912-2012 и предусматривает обязательное применение высокоточного инструмента и приборов.

В практике ремонтно-реставрационных работ фундаментов, в ходе которых выполняется заделка мелких трещин, шурфование своими руками возможно и доступно, поскольку позволяет без использования сложной техники выявить и оперативно устранить все мелкие повреждения строительных конструкций.