7.3. Контроль качества при строительстве.
Периодические осмотры и ремонты

Совершенствование методов выполнения подготовительных работ. Объем их составляет в среднем около 30% общего объема строительно-монтажных работ. Подготовительные работы подразделяют на внеплощадочные и внутриплощадочные.

Рациональная организация внутриплощадочных работ предотвращает от повреждения конструкций и способствует бездефектному строительству.

Соблюдение требований технических условий на производство строительно-монтажных работ. Для обеспечения высокого качества работ необходимо строго соблюдать технологическую последовательность работ и технологические перерывы. Особенно важно выполнять требования нормативных документов при производстве работ в зимних условиях. Большинство аварий жилых домов произошло из-за их нарушения. Качество работ в значительной степени зависит от уровня материально-технической базы предприятий строительной индустрии.

Роль технического контроля в предупреждении дефектов. Изделия, изготовленные с дефектами, усложняют строительство и эксплуатацию, иногда бывают причиной аварийных ситуаций. На отделы технического контроля (ОТК) возлагаются обязанности следить за качеством сырья, технологией производства, хранением материалов и изделий, выяснять причины выпуска недоброкачественной продукции, выдавать заключения по испытаниям образцов или готовых конструкций, оформлять акты на недоброкачественное сырье, участвовать в выработке мероприятий по повышению качества продукции и предупреждению брака.

На многих заводах внедрены системы автоматизированного контроля качества продукции, используются современные приборы неразрушающего контроля.

Контроль за качеством строительства зданий и сооружений осуществляют: заказчик, подрядчик, субподрядные, проектные и общественные организации. Большую роль играют лаборатории при строительных предприятиях. При хорошем оснащении современным контрольно-измерительным и испытательным оборудованием они квалифицированно обнаруживают дефекты и предотвращают аварийные ситуации.

Нормами предусмотрены предельно допустимые величины отклонений: конструкций от проектного положения, фактических дефектов конструкций и изделий от допустимых, толщин швов от требуемых, физико-механических характеристик материалов от проектных и др. Даже при соблюдении всех норм и требований несущая способность конструкций, зданий и сооружений может изменяться в довольно широких пределах. При низком качестве выполнения отдельных операций строительного процесса последствия могут быть самыми печальными. Известно, что прочность

216

кирпичной кладки, выполненной из одних и тех же материалов специалистами разной квалификации, отличается до двух раз и более.

Особое значение имеет качество устройства стыков сборных железобетонных колонн, ригелей с колоннами. Отмечается неудовлетворительная центровка конструкций, некачественное зачеканивание зазоров в местах примыкания, дефекты сварных работ, низкое качество замоноличивания.

При возведении крупнопанельных жилых зданий особое внимание уделяется точности монтажа. Перед началом монтажа очередного этажа проводится выравнивание поверхности и геодезический контроль. Результаты замеров заносят в исполнительную схему монтажа данного этажа или захватки.

Причинами, вызывающими неточность монтажа, являются: небрежная разбивка осей; неправильный перенос осей на верхние монтируемые этажи; неправильные вынос реперов, характерных знаков и отметок; использование приборов и инструментов, не имеющих паспорта и отметок; отступление от требований инструкций. Особенно важен контроль при монтаже каркасных зданий. Эксцентриситет иногда увеличивается от этажа к этажу. Опорные площади уменьшаются до минимума.

22 ноября 1996 г. опубликовано Постановление правительства РФ №1387 о возможности отнесения расходов на страхование за счет себестоимости в пределах 1% общей стоимости строительно-монтажных работ. В ряде журналов (например, ОФ и МГ, 1997, №1) обсуждаются вопросы страхования строительных, проектных и изыскательских работ. Подчеркивается, что дополнительная экспертиза качества этих работ страховыми организациями позволяет предотвратить аварии зданий и сооружений. Договор страхования включает возмещение убытков, возникающих при проведении дополнительных дорогостоящих работ, связанных с разрушениями.

Периодические осмотры зданий, сооружений и конструкций. Техническое состояние строительных конструкций определяют также при систематических наблюдениях, частичных, текущих и общих периодических осмотрах. Систематическое наблюдение включает беглый визуальный осмотр конструкций в целом и поэлементный осмотр по специальному графику. Он проводится лицами, ответственными за эксплуатацию.

Частичному осмотру подлежат отдельные конструкции и узлы сопряжений, инженерное оборудование.

Текущие периодические осмотры проводятся работниками подразделения эксплуатации. В задачи осмотра входят: контроль за эксплуатацией здания, проверка результатов систематических наблюдений, общий беглый и детальный поэлементный осмотр конструкций и оценка их состояния.

Общие периодические осмотры проводятся весной и осенью. Возглавляет комиссию руководитель предприятия или его заместитель. При весеннем осмотре выявляются повреждения конструкций и неисправности инженерного оборудования, уточняются объемы работ по

217

текущему ремонту. Осенние осмотры проводятся с целью проверки качества выполнения работ по текущему ремонту и готовности здания к зиме.

Правильная техническая эксплуатация зданий и сооружений позволяет значительно повысить срок службы и избежать аварий. Основные положения по технической эксплуатации приведены в [14, 21, 25, 51,64,95, 127, 132].

Наблюдения за перемещениями конструкций зданий и сооружений, развитием трещин. Проводят при возведении особо ответственных зданий и сооружений, при строительстве в сложных инженерно-геологических условиях, при внедрении новых конструкций или конструктивных решений, за зданиями или сооружениями, имеющими значительные трещины и деформации.

В состав работ входят: разработка программы наблюдений, выбор бригады исполнителей, определение необходимого оборудования и контрольно-измерительных приборов, установка приборов и проверка надежности измерительной системы, проведение работ, обработка результатов наблюдений с учетом погрешностей, анализ результатов наблюдений, прогнозирование развития деформаций и перемещений, разработка рекомендаций и рабочих чертежей усиления, составление технического отчета, авторский надзор за выполнением рекомендаций.

Для организации наблюдений за деформациями здания или сооружения используют плитные и настенные марки, глубинный репер (рис. 7.2, а). Послойные деформации грунтов основания измеряют с помощью глубинных марок или зондов (рис. 7.2, б).

Рис. 7.2. Конструкция глубинного репера - а); установка для измерения послойных
деформаций грунтов основания - б); 1 - крестовина; 2 - колодец; 3 - сальник; 4
- защитная труба; 5 - реперная труба; 6 - реперная головка; 7 - крышка защитной
трубы; 8 - деревянная головка, обитая войлоком; 9 - защитный чугунный люк с крышкой;
10 - источник радиоактивных излучении; 11 - скважина; 12- приемник излучений; 13
- струна; 14 - обсадная труба; 15 - кольцо: 16 - регистрирующий прибор

218

Наблюдения проводят и течение нескольких месяцев или лет. Наибольшие перемещения могут появиться в весенний и осенний периоды. Перемещения крупных сооружений фиксируют в течение всего периода строительства и эксплуатации [20]. При этом необходимо учитывать изменения технологий, нагрузок, температур, влажности, химического состава среды и т.п. Результаты наблюдений часто представляют в виде графиков (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Результаты наблюдений за осадками башни в Останкино: а) - схема
башни, б) - геологический разрез, в) - графики осадок глубинных марок 1 -4

Приведем перечень некоторых контролируемых параметров, методов и приборов для их измерения:

• прочность бетона - пластической деформации (ПМ-2, молоток К.П. Кашкарова, приборы НИИЖБ и ПБ), отрыва со скалыванием (ГПИС-4), скалывание ребра (УРС-2) -ультразвуковой (УКБ-1, УФ-10П), упругого отсека (КМ) - гидравлические пресса;

219

• прочность бетона в кубиках - рычажные испытательные машины (РМП-500, МР-05, МИИ-100);
• напряжение арматуры - частотный (ГСП АП-12), по усилению оттяжки (ПРД-У, ПИН);
• положение, диаметр и профиль арматуры - радиографический;
• толщина защитного слоя - магнитные (ИЗС-10Н, ИЗС-2);
• дефектоскопия металла - ультразвуковой (УЗД-МАТУ), магнитный (ИНТ-М2);
• плотность - радиоизотропные;
• влажность - диэлькометрический (ВСКМ-1);
• сварные швы - акустический;
• кирпичная кладка - акустический;
• механические свойства древесины (испытание па сжатие, растяжение, изгиб и кручение) - статическое повышение нагрузки (ГЗИП-Р5);
• перемещение конструкций, зданий и сооружений - геодезические (теодолит, нивелир), гидростатическое нивелирование, тензометрический, лазерный, фотограмметрический, механические (индикаторы, прогибомеры, клинометры);
• ширина раскрытия трещин (штангенциркуль ШЦ-1-125, лупа измерительная 10*, бинокль 10*, щупы и трафареты);
• прочность фунта - полевые (зондирование, сдвиг целиков), лабораторные (стабилометры, сдвиговые приборы);
• сопротивление удару (копер);
• химический состав вещества - спектральный анализ;
• коррозионные испытания металлов - по изменению массы образца, глубины проникновения коррозии, времени до появления первого коррозионного очага, изменению механических свойств, изменению электрического сопротивления, определение склонности к межкристаллитной, расслаивающей и питтинговой коррозии.

Организация ремонтов. Текущие ремонты направлены на предупреждение преждевременного износа конструкций, отдельных частей зданий и сооружений. При этом устраняют мелкие повреждения, дефекты, недоделки. Текущие ремонты подразделяют на планово-предупредительные (профилактические) и плановые.

В [79] описаны причины появления деформаций в несущих железобетонных конструкциях автотранспортной эстакады в Московской клинической больнице №1, построенной в 1969 г. Эстакада примыкает к зданиям с большой жесткостью. Температурные и транспортные нагрузки вызывали сложные горизонтальные перемещения до 5 мм. Это привело к разрушению

220

гидроизоляции, проникновению воды в бетон, развитию коррозии и разрушению бетона при многократном замораживании-оттаивании. Фирма "Ромекс" применила полиуретановые композиции для восстановления гидроизоляции. Эти композиции обладают высокой эластичностью и износостойкостью. Двухслойную гидроизоляцию (жесткий нижний слой и верхний гибкий) укладывали на поверхность асфальтобетона, обработанную стальной дробью. Периодичность текущих ремонтов зависит от конструктивного решения, условий эксплуатации. Текущие внеплановые ремонты заключаются в исправлении недостатков, возникших при выполнении или после планово-предупредительных ремонтов. Перечень основных работ текущего ремонта жилых зданий приведен в [147].

Капитальный ремонт проводят с целью восстановления функциональных качеств отдельных конструкций, элементов и частей зданий и сооружений. Исходными данными для разработки планов капитального ремонта являются [147]: задания государственного плана; сведения о техническом состоянии и эксплуатационных показателях; установленная периодичность капитального ремонта; проектно-сметная документация; нормы продолжительности капитального ремонта; данные о выделении материально-технических ресурсов и производственных мощностях подрядных организаций.

В качестве примера приведем некоторые данные из [92] о ремонте производственных сельскохозяйственных зданий.

К работам по ремонту производственных сельскохозяйственных зданий относятся: постановка выпавших или замена ослабевших кирпичей, камней или других мелких деталей; расшивка и заделка трещин; усиление или восстановление перемычек; заделка вертикальных стыков крупнопанельных и крупноблочных стен в местах повышенной продуваемости, проникания агрессивных парогазовых сред и влаги; усиление стен поясами, колонн и простенков обоймами; перекладка отдельных участков стен; ремонт штукатурки; восстановление в усилении или замена отдельных несущих строительных конструкций (балок, ферм, плит, фундаментов и др.).

Наиболее надежным способом заделки трещин является инъекци-рование цементного раствора. Трещину на ширину 15...20 мм расшивают, высверливают в ней отверстия, устанавливают трубки для нагнетания раствора; очищают и промывают трещины с последующей заделкой их раствором на расширяющемся цементе. Раствор нагнетают в трещину на глубину 10... 15 мм через трубки под давлением 0,5...2 МПа. Схема инъекционной установки и порядок выполнения работ показан на рис. 7.4. [95].

Внедрение прогрессивных конструкций и материалов. Данные исследований дают возможность прогнозировать направление технического прогресса в строительстве.

221

Рис. 7.4. Ремонт трещин в бетонных и железобетонных конструкциях:
1 - емкость для приготовления раствора; 2 - рычаг нагнетательного насоса; 3 - манометр;
4 - диафрагмовая коробка; 5 - трубка; 6 - соединительный шланг; 7 - штуцер; 8 - инъектор;
9 - ремонтируемая конструкция; 10- гидравлический насос; 11 - станина; 12-
подающий шланг: 13- трещина; 14 - рассверленное отверстие; 15 - паз для заделки
раствором; 16 - инъекционная трещина: I-IV - последовательность работ по заделке трещин

Зарубежные строители широко применяют монолитный железобетон. Накоплен определенный опыт возведения жилых зданий в инвентарной металлической опалубке в г.Тамбове. Планируется шире использовать монолитный бетон и железобетон при устройстве эффективных фундаментов. Приведем некоторые разработки в этом направлении.

В практике строительства широко применяются короткие пирамидальные сваи, фундаменты в вытрамбованных котлованах. В грунтовых условиях I и И типа по просадочности могут быть эффективны вытрамбованные грунтовые подушки (рис. 7.5.) Технология изготовления разработана в НИИОСПе и состоит из следующих операций: вытрамбовывание котлована на максимальную глубину, вытрамбовывание грунта или жесткого

222

материала (например, щебня, бетона и т.п.), засыпка в котлован и уплотнение в нем но всей глубине грунта или жесткого материала, вытрамбовывание следующего котлована на расстоянии 1 = 0,8d_упл, доуплотнение буферного слоя, срезка верхнего слоя на глубину 0.1 м. Эффективны конструкции фундаментов, показанные на рис. 7.6. и 7.7.

Рис. 7.5 Вытрамбованные грунтовые подушки: 1 - вытрамбованный котлован; 2 -
уширение из щебня; 3 - уплотненная зона; 4 - уплотненный грунт или жесткий
металл; 5 - буферная зона, уплотненная той же трамбовкой

Рис. 7.6. Виды фундаментов в пробитых скважинах: а) - одиночный; б) - повышенной
несущей способности; в) – облегченный

223

Рис. 7.7. Устройство набивного микросвайного фундамента в выштампован-
ной скважине: а), б) - погружение штампа микросвай и штампа ростверка; в), г) -
извлечение штампа микросвай и штампа ростверка; д) - бетонирование скважины;
1 - штамп ростверка; 2 - штамп микросвай.

Наибольшей несущей способностью обладают тонкостенные конструкции фундаментов (рис. 7.8. и 7.9.) [19].

Рис. 7.8. Перекрестные фундаменты-оболочки: 1 - сборные элементы; 2 - колонны
каркаса; 3 - монолитный участок; 4 - формообразующие вкладыши из
негрунтового материала; 5 - монолитная плита.

224

Рис. 7.9. Конструкция фундамента-оболочки

Выбор оптимального конструктивного решения. В отдельных случаях возможно значительное число вариантов (например, рис. 7.10). Наиболее экономичный выбирается из сравнения конкурентоспособных при обеспечении расчетной долговечности.

225

Рис. 7.10. Схемы (поперечные сечения) устоев: а) лежневые устои; б) массивный
необсыпной устой; в) обсыпные свайные и стоечные системы; г) необсыпные
изгибаемые системы; д) заанкерный устой; в) заанкерные стенки и стенки из армированного
грунта; ж) устои в виде шарнирно-опертых стенок; з) устой в виде наклонной
плиты, опирающейся на сваи. 7 - оголовок; 2 - лежень; 3 - жесткая стенка; 4 - свайный
ряд; 5 - стоечный ряд; б - изгибаемая подпорная стенка (шпунтовый ряд); 7 - заборная
стенка из железобетонных плит; 8 - разгрузочная плита; 9 - анкерное устройство; 10 -
армоэлементы; 11 - железобетонная плита на откосе; 12 - переходная плита; 13 -
пролетное строение; 14 - шарнир; 15 - насыпной грунт насыпи и конуса (Шапиро Д.М.
Математическое моделирование и методы расчета устоев автодорожных мостов:
Дис. д-ра техн. наук - М.: 1990. - 346 с.).

226

На практике рассматривают три-четыре варианта. При этом предусматривается [39]: наиболее эффективное использование капитальных вложений; максимальное использование механических свойств материалов; сокращение трудовых затрат и сроков строительства; максимально возможное применение унифицированных типовых конструкций; более совершенную технологию изготовления и монтажа, обеспечение требуемой прочности и устойчивости зданий и сооружений.

Автоматизация проектирования с использованием прикладных программ позволяет повысить надежность и экономичность технических решений путем анализа, оптимизации, моделирования, многовариантности, варьирования и комплексности учета влияющих факторов.

В информационной модели проектируемой конструкции описывается набор исходной информации. Так, при расчете железобетонной конструкции необходимо знать:

• опалубочные размеры конструкций или их соотношения;
• координаты центров тяжести напрягаемой и ненапрягаемой арматуры (продольной рабочей);
• параметры армирования поперечной арматуры;
• механические характеристики арматуры и бетона;
• информация о способе натяжения арматуры;
• информация о нагрузках и воздействиях;
• информация для варьирования параметров;
• расчетная схема конструкции;
• предельно допустимые величины деформаций и трещиностойкости.

Долговечность подземных сооружений. Здания и сооружения, находящиеся ниже поверхности земли, испытывают давление грунта, воды, собственного веса, нагрузок на поверхности. К ним предъявляются повышенные требования в отношении гидроизоляции и защиты от коррозии.

Современным требованиям долговечности отвечают материалы композиционного типа на полимерной основе [37]. Наиболее ценными свойствами полимербетонов являются: высокая химическая стойкость, водонепроницаемость, высокая прочность и трещиностойкость. Армополимербе-тон получил распространение для изготовления шпал (с дисперсным армированием), рамных конструкций подрельсового основания, блоков для закрепления горных выработок. Отмечается [37], что полимербетон с дисперсным армированием обладает повышенной сопротивляемостью к многократно приложенным нагрузкам. Для армирования используются металлические или синтетические высокопрочные волокна диаметром 0,1 ... 0,3 мм и длиной 5 ... 10 мм.

Полимербетонную смесь приготавливают из полимера, наполнителя средних и крупных фракций и катализатора. Основными наполнителями фуранового полимербетона являются гранит и кварцевый песок. Ориентировочный

227

состав фуранового полимербетона (в % к общей массе) следующий:

• фурфуролацетоновая смола 9
• бензолсульфокислота 2
• мука (андезировая, графитовая) 10
• песок (кварцевый, графитовый) 25
• щебень (гранитный, графитовый) 54.
• Средняя плотность полимербетона - 2300 кг/м³, прочность на сжатие -70 МПа, прочность на растяжение - 6 МПа, модуль упругости - 0,2-10⁵ МПа, морозостойкость - 300 циклов.

Клеевые соединения в строительных конструкциях. Клеевые композиции применяют для омоноличивания железобетонных конструкций промышленных, гражданских и гидротехнических зданий и сооружений, при усилении конструкций. Основными компонентами композиций являются связующие, пластификаторы, отвердители, добавки, поверхностно-активные вещества, заполнители и наполнители. В качестве заполнителей применяют строительный песок, наполнителей - тонкомолотый песок, ан-дезитовая мука, диабазовая мука.

Соединение старого бетона с новым. Это имеет место при восстановлении поврежденных конструкций, при формировании частей конструкций больших размеров (резервуары, охладительные помещения), при омоноличивании готовых железобетонных элементов, при необходимости увеличения размеров существующих конструкций. Надежность соединения зависит от подготовки поверхности старого бетона, способности к склеиванию, толщины клеевого слоя, свойств нового бетона и т.п.

Как известно, существуют два основных способа усиления конструкций - изменение конструктивной схемы и увеличение размеров элементов. При втором способе возникают значительные усадочные напряжения. Величина их зависит от состава бетона и условий его поведения. В условиях сухого жаркого климата указанные деформации могут быть в два раза больше, чем в нормальных условиях. Применение напрягающего цемента (НЦ) позволяет снизить собственные напряжения, повысить долговечность и несущую способность усиленных элементов.

Влияние температуры. Повышенная температура ускоряет твердение эпоксидных композиций. Эксплуатационная температура не должна превышать 60 °С. В противном случае наблюдается резкое снижение прочности. Коэффициент линейной температурной деформации эпоксидных композиций уменьшается с увеличением содержания минерального наполнителя.

Усадочные деформации. Усадка клеевых композиций происходит из--за образования пространственной и плоской сетчатой структуры. Она составляет 0,5...! мм/м для эпоксидных композиций и 3...4,5 - для полиэфирных

228

[37]. Величина усадки зависит от содержания наполнителя. Отмечается взаимное проникновение свежеприготовленной бетонной смеси в полимерную композицию на небольшую толщину. По этой причине усадка уменьшается.

Деформации ползучести. Клеевой слой обычно имеет толщину 1 ... 5 мм. Ползучесть клеевого слоя при соединении существующего и нового бетона, а также существующих бетонов оказывает большое влияние на долговечность. Полимерные композиции имеют значительно меньшую ползучесть, чем бетон. Повышенная ползучесть и релаксация напряжений в тонких омоноличиваемых соединениях оказывает положительное влияние вследствие уменьшения неравномерности напряжений в зоне соединения конструкций. Коэффициент ползучести, равный отношению длительных деформаций (12 лет [37]) к кратковременным составляет 1,5-3. [102-107, 122,127]

Выделены следующие способы восстановления зданий: инъецирование полимерными растворами и клеями; торкретирование по металлической сетке; инъецирование цементным раствором; обжатие напряженными тяжами; устройство наружного металлического каркаса; применение железобетонных или металлических шпонок.

229

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными причинами аварий и аварийных ситуаций являются:

• 1) Ошибки в исходных данных для проектирования
  • Некачественное проведение инженерно-геологических изысканий (недостаточная глубина и частота скважин, ошибки в обработке и анализе испытаний грунтов, не учтены специфические свойства грунтов, не указаны возможные изменения свойств грунтов при эксплуатации).
  • Неполные данные о силовых, вибрационных, температурных, коррозионных и других воздействиях.
  • Отсутствие данных об условиях эксплуатации зданий.
• 2) Ошибки при проектировании
  • Неправильное применение расчетной схемы или метода расчета. Ошибки в расчетах.
  • Ошибки в назначении марок и классов материалов. Недостаточные конструктивные мероприятия по обеспечению устойчивости отдельных частей здания и здания в целом.
  • Неучет особых условий при строительстве и эксплуатации здания. Непонимание принципа работы конструкции. Неучет технологии строительства.
• 3) Ошибки при строительстве
  • Снижение прочностных и деформационных характеристик грунтов вследствие замачивания и промораживания, перекопки котлованов. Применение непроектных материалов, изделий, конструкций. Дефекты металлопроката, конструкций. Низкое качество исходных материалов. Низкое качество строительно-монтажных работ. Неправильный выбор метода монтажа. Отклонение от геометрических размеров. Несоблюдение проектного положения арматуры в бетоне. Изменение расчетных схем конструкций.
  • Нарушение технологии производства работ, принятой в проекте. Неправильное транспортирование и хранение конструкций. Неправильный уход за изготовленными конструкциями. Неправильная планировка территории. Неучет климатических условий при строительстве.
• 4) Нарушение правил эксплуатации
  • Несвоевременная уборка снега и технологической пыли. Перегрузка конструкций дополнительными нагрузками. Несвоевременный ремонт конструкций.
  • Несвоевременный ремонт сетей водоснабжения и канализации. Замачивание оснований, конструкций дождевыми водами и технологическими отходами.
  • Ошибки при ремонте.

230