Откопка шурфов при обследовании фундаментов: правила проходки, безопасность и обследование грунтов подошвы по ГОСТ 31937-2024

Обследование надземных строительных конструкций теряет смысл, если не установлены фактические параметры фундамента и несущая способность грунтов под его подошвой. Неравномерная осадка, замачивание грунтов техногенными водами, морозное пучение или разрушение бетона ростверка сульфатной агрессией — первопричина 80% силовых трещин в несущих стенах.

Единственным достоверным методом прямого визуального и инструментального обследования подземной части здания является проходка контрольных шурфов. Однако неправильно отрытый шурф сам по себе несет смертельную угрозу: разуплотнение грунта под подошвой может вызвать внезапную осадку простенка, а обрушение неукрепленной стенки грунта глубиной свыше 1,5 метров грозит гибелью рабочих. В этом руководстве подробно рассмотрен регламент обследования фундаментов шурфами по ГОСТ 31937-2024 и СП 22.13330.2016: определение мест заложения, правила крепления, методика отбора монолитов грунта и инструментальный контроль бетона.

1. Нормативные требования и регламент назначения шурфов

Проходка шурфов и обследование подземных конструкций регулируются нормативными документами:

1. ГОСТ 31937-2024 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» (пункт 5.3 «Обследование оснований и фундаментов»).
2. СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» (актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*).
3. СП 11-105-97 «Инженерно-геологические изыскания для строительства» (часть I).
4. СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».

Сколько шурфов необходимо отрывать?

Согласно п. 5.3.3 ГОСТ 31937-2024 количество шурфов определяется программой обследования и категорией сложности объекта:

• На каждую секцию здания или температурный блок назначается не менее 2–3 шурфов.
• Шурфы в обязательном порядке закладываются:

1. В зонах максимальных деформаций (под стенами и колоннами с прогрессирующими трещинами);
2. В местах максимальных расчетных нагрузок (под наиболее нагруженными колоннами каркаса);
3. В зонах изменения глубины заложения фундамента или перепада отметок рельефа;
4. В местах сопряжения разновысоких объемов здания и деформационных швов;
5. В местах планируемого увеличения нагрузок (установка тяжелого технологического оборудования, надстройка этажа).

2. Размеры, глубина шурфа и техника безопасности

Глубина заложения шурфа — критически важный нормативный параметр. Частая ошибка неопытных обследователей — остановка откопки на уровне обреза подошвы.

Нормативная глубина шурфа (п. 5.3.4 ГОСТ 31937-2024):

Дно шурфа должно быть опущено на 0,5 метра ниже подошвы фундамента.

Только такое заглубление позволяет:

• Замерить фактическую ширину подошвы $b$ и вылет ступеней;
• Оценить наличие и толщину песчаной или щебеночной подготовки;
• Обследовать состояние контакта «подошва фундамента — коренной грунт»;
• Отобрать монолиты грунта ненарушенной структуры непосредственно из-под подошвы.

Требования к креплению стенок шурфа по СП 45.13330:

Без крепления стенок допускается рыть шурфы в сухих суглинистых и глинистых грунтах на глубину:

• В песчаных насыпных грунтах — не более 1,0 м;
• В супесях — не более 1,25 м;
• В суглинках и глинах — не более 1,5 м.

При глубине шурфа более 1,5 метров устройство инвентарного дощатого или щитового раскрепления стенок с распорными стойками жизненно обязательно. Наличие грунтовых вод требует устройства водоотливного приямка (зумпфа) с откачкой дренажным насосом без выноса песчаных частиц.

3. Инструментальное обследование тела фундамента прибором ИПС-МГ4.03

После обнажения и зачистки боковой грани фундамента от грунта и остатков битумной мастики инженеры проводят комплекс инструментальных замеров:

1. Замер геометрических размеров: глубина заложения $h_f$, ширина подошвы $b$, угол уширения ступеней, отклонение от вертикали.
2. Оценка степени коррозии и выщелачивания бетона (карбонизация, глубина проникания сульфатов).
3. Инструментальный контроль прочности бетона неразрушающим методом.

Для определения фактической прочности бетона монолитных и сборных железобетонных фундаментов, ФБС и ростверков непосредственно в стесненных условиях шурфа применяется электронный измеритель прочности бетона ИПС-МГ4.03 производства СКБ «Стройприбор». Прибор внесен в Госреестр СИ РФ, оснащен легким выносным склерометрическим датчиком и электронным блоком с памятью, позволяя выполнять серии из 15 замеров на вертикальных и наклонных поверхностях фундаментных блоков без повреждения несущего тела.

По результатам серий измерений прибором ИПС-МГ4.03 с привязкой по ГОСТ 18105-2018 определяется фактический класс бетона фундамента по прочности на сжатие (В12,5, В15, В25), используемый в поверочном расчете.

4. Обследование грунтов основания под подошвой

Несущая способность фундамента на 70% зависит от прочностных характеристик подстилающего грунта.

Отбор образцов грунта:

1. Грунты ненарушенной структуры (монолиты): отбираются тонкостенными стальными грунтоносами-цилиндрами объемом не менее $1000\text{ см}^3$ непосредственно из-под подошвы фундамента. Монолиты немедленно парафинируются или герметизируются пленкой для сохранения естественной влажности $W$.
2. Грунты нарушенной структуры: отбираются для определения гранулометрического состава, пределов пластичности (числа пластичности $I_p$, показателя текучести $I_L$).
3. Экспресс-контроль плотности: на дне шурфа выполняют динамическое зондирование ручными пенетрометрами для оперативной оценки угла внутреннего трения $\varphi$ и удельного сцепления $c$.

5. Формула расчетного сопротивления грунта основания по СП 22.13330

По результатам лабораторных испытаний монолитов грунта инженер-геотехник вычисляет расчетное сопротивление грунта основания под подошвой R (кПа) по нормативной формуле (5.7) СП 22.13330.2016:

Если фактическое среднее давление под подошвой фундамента p превышает найденное расчетное сопротивление R (p > R), фундамент находится в перегруженном состоянии, что требует проектирования усиления основания (цементация, струйная цементация Jet Grouting, вдавливаемые или буроинъекционные сваи).

6. Правила обратной засыпки шурфа

Завершающий этап, на котором часто допускают грубейшую халатность: засыпать шурф обратно вынутым мерзлым или рыхлым грунтом без уплотнения — значит создать техногенный мешок для сбора дождевых и талых вод, которые через 1–2 сезона размоют основание.

Регламент ликвидации шурфа:

1. Засыпка выполняется слоями не более 15–20 см с послойным трамбованием механическими или ручными вибротрамбовками.
2. Рекомендуется использовать малосжимаемые песчано-гравийные смеси (ПГС) или тощий бетон в зоне подошвы.
3. По верху шурфа восстанавливается глиняный замок и водонепроницаемая асфальтовая или бетонная отмостка с уклоном от стены не менее 2–3%.

Чек-лист инженера при освидетельствовании шурфа:

• ☐ Шурф заглублен минимум на 0,5 м ниже подошвы фундамента.
• ☐ При глубине свыше 1,5 м установлено дощатое раскрепление стенок с распорками.
• ☐ Замерены геометрические размеры подошвы (толщина, ширина, ступенчатость).
• ☐ Выполнена фотофиксация обнаженных конструкций с установленной мерной геодезической рейкой.
• ☐ Замерена прочность бетона фундамента склерометром ИПС-МГ4.03 в сериях не менее 15 замеров.
• ☐ Отобраны монолиты грунта из-под подошвы и запарафинированы для лаборатории.
• ☐ Составлен полевой чертеж развертки шурфа и акт освидетельствования оснований.
• ☐ Произведена послойная обратная засыпка с трамбованием и восстановлением отмостки.