Главная Полезные советы

Копка шурфов ручным способом. Отрывка шурфов, что такое шурф, что следует знать заказчику технического обследования о шурфах

Параметры и способы проходки шурфов. По глубине разведочные шурфы делят на мелкие - до 5 м, средней глубины - от 5 до 10 м, глубокие - более 10 м. В некоторых случаях глубина шурфов достигает 40 м (из глубоких шурфов обычно проходят рассечки). Глубина шурфов определяется не только геологическими условиями, но и стадией разведки - при поисковых работах проходят мелкие шурфы; глубокие шурфы наиболее характерны для детальной разведки.
Более половины шурфов при разведочных работах проходят глубиной до 10 м. С увеличением глубины проходимых шурфов осложняется процесс проходки, повышаются затраты средств, времени и энергии на подъем, вентиляцию, водоотлив и даже крепление. В связи с возможным повышением крепости пород на больших глубинах осложняется и операция отбойки. Следовательно, при проходке глубоких шурфов вопросам совершенствования технологии и механизации работ необходимо уделять особое внимание.
Шурфы проходят прямоугольной или круглой формы поперечного сечения; выбор формы поперечного сечения шурфа производится с учетом физико-механических свойств пород, способа проходки и конструкции крепи.
Наибольшим распространением пользуются шурфы с прямоугольной формой поперечного сечения; рекомендуемые типовые сечения прямоугольных разведочных шурфов представлены на рис. 134. В шурфах с площадью сечения в проходке 2 м2 и более устраивают обычно два отделения - подъемное и лестничное. Площадь сечения шурфа в проходке выбирают преимущественно в зависимости от проектируемой глубины выработки; для шурфов большей глубины принимают большую площадь поперечного сечения в проходке. В общих случаях между этими величинами прослеживается (в пределах изменения глубины от 5 до 20 м) следующая взаимосвязь:

где Sп - площадь.поперечного сечения шурфа в проходке, м2;
Hпр - проектная глубина шурфа, м.
Площади поперечного сечения шурфов, из которых проходят рассечки, принимают несколько большими, обеспечивающими достаточно производительный подъем.
Круглую форму поперечного сечения шурфов выбирают в следующих случаях: при проходке в достаточно устойчивых породах неглубоких шурфов без крапления (называемых иногда «дудками»); при проходке шурфов в рыхлых сыпучих породах с использованием каркасно-опускной крепи; при проходке шурфов буровым способом.

При круглой форме площадь поперечного сечения шурфа используется (вследствие отсутствия углов) более полно, а конструкция крепи, основные элементы которой изготовляют из более прочных, чем дерево, материалов (например, металла), компактны. Поэтому при круглой форме размеры поперечного сечения шурфа могут приниматься меньшими, чем при прямоугольной форме.
Шурфы круглого сечения часто проходят диаметром 0,7-1,35 м, соответственно с чем площадь их поперечного сечения в проходке составляет от 0,4 до 1,5 м2.
При круглом сечении шурф может иметь не только цилиндрическую, но и «ступенчатую» форму - выработка проходится уступами разного диаметра. Диаметр каждого последующего уступа меньше диаметра предыдущего (вышерасположенного). Ступенчатая форма шурфов необходима для установки специального вида крепи - «каркасно-опуокной». Взаимосвязь между площадью поперечного сечения в проходке цилиндрического шурфа Sн и его глубиной Hпр может быть выражена следующей формулой:

При проходке круглых шурфов ступенчатой формы взаимосвязь между средней, максимальной и минимальной площадью поперечного сечения выработки выражается формулой

Зависимость же Scp от Hпр ориентировочно может быть выражена формулой

Среди способов проходки разведочных шурфов представляется целесообразным выделить следующие: с ручной отбойкой пород, с оттайкой и промораживанием пород, с применением буровзрывных работ и способом бурения. Такое разделение способов проходки шурфов позволяет характеризовать их не только в отношении средств выполнения основной производственной операции (разрушения пород), но также определяет в известной степени значение и технологию других основных операций проходческого цикла. Так, например, проходка шурфов с ручной отбойкой, осуществляемая в рыхлых или малосвязных породах, требует особого внимания к операции крепления, проветривание же выработки в известной степени утрачивает свое значение. Проходка сравнительно часто осуществляется с малой степенью механизации.
Весьма специфичен способ проходки шурфов с оттайкой мерзлых или промораживанием талых обводненных пород, включающий операции по изменению теплового режима горных пород с целью изменения их горнотехнологических свойств.
Способ проходки шурфов с буровзрывной отбойкой, применяемый в скальных породах различной крепости, характеризуется многооперационностью проходческого цикла и обычно более высокой степенью механизации. И, наконец, буровой способ, получающий в настоящее время распространение при проходке разведочных шурфов в некрепких породах, характеризуется комплексной механизацией проходческих работ и своеобразием крепления выработки.
Проходка шурфов с ручной отбойкой пород. Ручная отбойка характерна для проходки шурфов в мягких и рыхлых породах; эта операция проста и обычно не является очень трудоемкой. Отбойка осуществляется в основном лопатами и иногда кайлами; в отдельных случаях порода предварительно разрыхляется кирками, ломами или даже отбойными молотками. Сложность и трудоемкость других операций проходческого цикла зависят не только от свойств пород, но в значительной степени и от глубины проходимых шурфов.
Шурфы с ручной отбойкой проходят различной глубины, однако наибольший объем проходческих работ приходится на мелкие шурфы.
При проходке шурфов глубиной до 2,5 м операции погрузки и подъема породы исключаются из проходческого цикла - порода в этом случае выбрасывается из выработки на поверхность.
Крепление мелких шурфов, проходимых в мягких породах, часто не производится; проветривание осуществляется за счет естественной диффузии.
При проходке шурфов на большую глубину в проходческий цикл входят операции подъема породы и крепления выработки, причем последняя оказывает особенно существенное влияние на технологию проходки в рыхлых (сыпучих) породах.
Проходка шурфов в мягких породах. К подготовительным работам относят расчистку от валунов и растительного слоя рабочей площадки, размеры которой определяют с учетом размещения около устья шурфа штабелей выдаваемой из выработки породы и удобства производства работ на поверхности. Затем размечают устье шурфа и по его контуру вынимают породу на глубину до 0,5-1 м. Над устьем шурфа устанавливают проходческую раму, размеры которой в свету равны поперечным размерам шурфа. Концы элементов рамы должны выступать за пределы устья шурфа не менее чем на 0,5 м. После установки рамы начинают проходку шурфа с выкидкой породы на поверхность.
При проходке шурфа до глубины 2 м на проходческой раме монтируют ручной вороток. Подъем породы из шурфа однобадьевой, бадьи небольшой емкости (до 0,04 м3); лестница (как правило, подвесная) служит для спуска и подъема людей. Подъемные установки с механическим приводом применяют в редких случаях. При составлении геологической документации и опробовании, производимых непосредственно в шурфе, выдаваемая на поверхность порода размещается в компактном отвале около устья шурфа.
В тех случаях, когда пробы отбирают из породы, выданной из шурфа, эту породу необходимо отсыпать в отдельные штабеля, называемые иногда «проходками». Выкладка «проходок» по мере углубления шурфа производится последовательно по периметру рабочей площадки.
Шурф обычно крепят после проходки до глубины 3-4 м. Эту часть выработки чаще всего закрепляют сплошной венцовой крепью. Верхние венцы крепи выступают над устьем шурфа на 1 м и оборудуются лядами (рис. 135).
На более значительных глубинах при достаточной устойчивости пород в шурфе вместо сплошной устанавливают венцовую крепь на стойках или реже - подвесную. Над забоем выработки устраивают предохранительный полок. При поступлении в шурф воды ее удаляют, как правило, бадьями.
Проветривание шурфов, как отмечалось выше, осуществляют в основном за счет диффузий. При значительной глубине шурфов для проветривания используют ветровой напор, монтируя над устьем шурфа наклонные щиты или раструбы.
Проходческое звено обычно состоит из трех человек - проходчика и двух воротовщиков. При площади поперечного сечения шурфа более 2 м2 в забое могут одновременно работать два проходчика. В практике геологоразведочных работ проходка шурфов в мягких породах за смену составляет от 1 до 2 м; среднемесячная проходка колеблется в пределах 20-40 м.
При ликвидации шурфы засыпают, крепь в некоторых случаях полностью или частично извлекают, но чаще оставляют в выработке.

Проходка шурфов в рыхлых сыпучих породах. Существенное отличие технологии проходки шурфов в несвязных сыпучих породах, не допускающих более или менее значительных вертикальных обнажений, заключается в особенностях выполнения операции крепления выработки и конструкций крепи.
Характерной спецификой проходческих работ является применение каркасно-опускной крепи. Способ проходки шурфов с каркасно-опускной крепью (рис. 136) получил наибольшее распространение при разведке гравийных и валунно-галечных месторождений.
Конструкция крепи позволяет проходить шурфы круглого сечения уступами высотой 2-4 м; каждый уступ крепят в процессе его проходки. До начала проходки шурфа задаются его глубиной Hпр, исходя из которой с учетом выбранных параметров уступов определяют диаметр верхнего уступа (устья шурфа) по формуле

где dу - диаметр нижнего уступа, принимаемый обычно равным 0,8-1,1 м;
а" - разница диаметров смежных уступов, определяемая в зависимости от конструктивных особенностей крепи (0,2-0,3 м);
ny = Hпр/hу - число уступов в проектируемом шурфе (hy - высота уступа, принимаемая равной 2-4 м).
Придание шурфу ступенчатой формы приводит к довольно значительному увеличению его объема по сравнению с цилиндрическим шурфом.
В табл. 42 приведено сопоставление объемов шурфов цилиндрической и ступенчатой формы; расчеты выполнены при dy=1 м (диаметр цилиндрического шурфа принят равным dy); hу = 3 м и а" = 0,2 м.
После разметки на рабочей площадке контура устья шурфа устанавливают проходческую раму и монтируют деревянный или металлический копёр, оборудованный воротком и лебедкой для спуска и подъема каркасов (рис. 137).

Диаметр устья шурфа должен превышать наружный диаметр первого каркаса крепи на 10-20 см. Породу, отделяемую от забоя лопатами, выбрасывают на поверхность; выемку продолжают до предельной глубины, обеспечивающей устойчивость стенок шурфа. Затем в шурф с помощью лебедки опускают каркас, по внешнему периметру которого устанавливают доски (опалубку). Проходку шурфа на глубину первого уступа осуществляют с одновременным осаживанием каркаса и опалубки. После проходки первого уступа пространство между стенками шурфа и опалубкой забутовывают; каркас с помощью стяжек крепят к проходческой раме.
Операции проходки второго и следующих уступов шурфа осуществляют в такой же последовательности: намечают контур уступа, производят частичную выемку породы по высоте уступа, в углубление устанавливают каркас и вокруг него выкладывают опалубку, углубляют уступ, осаживая каркас кувалдой.
Применение каркасно-опускной крепи снижает трудоемкость крепления и затраты на проходку выработки, а также обеспечивает более высокую безопасность работ.

При проходке шурфов с каркасно-опускной крепью в Северо-Западном геологическом управлении достигнуты значительная экономия в расходе материалов и увеличение темпов проводки шурфов по сравнению с проходкой в таких же условиях шурфов CO сплошной венцовой крепью. Среднемесячная скорость проходки шурфов с каркасноопускной крепостью составляет 25-35 м.
Проходка шурфов с оттаиванием или промораживанием пород. При проходке шурфов в мерзлой толще осадочных пород операция отбойки становится трудоемкой в связи со значительной крепостью пород в мерзлом состоянии. Естественное или искусственное оттаивание мерзлых пород позволяет снизить трудоемкость отбойки, сводя эту операцию к ручной погрузке мягких пород в бадью. Естественное оттаивание породы, осуществляемое под влиянием солнечной радиации, является длительным процессом и может иметь практическое значение лишь при проходке в летний период значительного количества мелких шурфов, располагаемых по густой сетке. Искусственное оттаивание осуществляется «пожогом», бутом и паром.
Оттаивание пожогом применяют при проходке поисковых или разведочных шурфов в лесных местностях. Шурфы, как правило, проходят зимой, так как в теплое время года выработки затопляются грунтовыми водами. Оттаивание породы достигается при разведении непосредственно на забое шурфа костра (пожога). На один пожог расходуется от 0,2 до 0,35 м3 дров. Глубина оттаивания в зависимости от качества топлива и свойств пород составляет от 0,2 до 0,4 м. Средний расход дров составляет 0,4-0,5 м3 на 1 м3 пород. При сжигании топлива оттаивают и стенки шурфа, теряя свою устойчивость. Вследствие этого неизбежны увеличение поперечного сечения выработки, а также дополнительные работы по уборке вывалившейся из стенок породы и креплению шурфа. При значительной льдистости пород в забое скапливается вода, вследствие чего часть топлива не сгорает. С углублением шурфа недостаточно эффективная циркуляция воздуха снижает интенсивность сгорания топлива. Уборка породы может производиться после тщательного проветривания шурфа, оборки оттаявших стенок и крепления выработок.
Бутовое оттаивание заключается в следующем: камни округлой формы (бут, размер поперечного сечения 8-10 см) нагревают на поверхности в кострах, раскладываемых около устья шурфа, до температуры 200-300 °C. Суммарный объем бута в зависимости от сечения шурфа составляет от 0,5 до 1 м3. В центре забоя шурфа устраивают углубление, в него сбрасывают или складывают накаленные камни и перекрывают слоем мха для уменьшения тепловых потерь. После оттаивания, продолжающегося несколько часов, мох и бут удаляют из выработки и оттаявший слой породы мощностью 0,15-0,3 м грузят в бадью. Расход дров, идущих на нагрев бута, составляет от 0,2 м3 и более на 1 м3 пород. При бутовом оттаивании нет необходимости в искусственном проветривании шурфа, стенки выработки сохраняют устойчивость и могут не закрепляться.
Паровое оттаивание характеризуется более высокой эффективностью и может быть рекомендовано при большом объеме шурфопроходческих работ, однако в практике разведки месторождений она применяется редко. Для организации парового оттаивания необходимо следующее оборудование: паровой котел, паропровод с распределительным устройством, резиновые шланги и пустотелые буры (рис. 138). Операция парового оттаивания заключается в том, что в забой шурфа забивают на глубину 0,15-0,2 м пустотелые буры и в них подают пар. По мере оттаивания породы буры молотом загоняют в забой на глубину от 0,6 до 1,2 м и при подаче пара в течение 2-4 ч оттаивают породу.

Оттаивание мерзлых пород паром протекает весьма интенсивно, однако контуры шурфа получаются нечеткими. Выемку породы целесообразно производить по истечении 2-3 ч после отключения пара, так как в это время оттаивание продолжается за счет теплоты прогретой около буров породы. Шурф при этом способе проходки можно не крепить.
В наносах, обладающих большой фильтрационной способностью, водоприток значительно осложняет, а иногда делает вообще невозможной проходку шурфов. Одним из способов, упрощающих горные работы в этих условиях, является промораживание пород (проходка шурфов осуществляется в зимнее время при отрицательной температуре). При приближении забоя шурфа к водоносным породам и, в частности, к плывунам проходку прекращают на некоторое время, необходимое для промерзания слоя пород, вслед за этим производят проходку на глубину меньше мощности промерзшего слоя и т. д.
При проходке шурфов в мерзлых породах, перемежающихся слоями талых обводненных пород, применяют комбинированную проходку: по мерзлым породам шурф проходят с оттаиванием, по талым - с промораживанием (рис. 139), причем выемка промороженных водоносных пород осуществляется также с оттаиванием (бутовым). Применение в данном случае взрывной отбойки, сравнительно часто используемой в мерзлых породах, связано с риском затопления выработки после взрыва и не рекомендуется.

Промораживание и оттаивание пород в забое производят на относительно небольшую глубину вынимаемого за цикл слоя. Продолжительность этих операций зависит от климатических условий и применяемого способа оттаивания. Производительная работа достигается при многозабойном методе в том случае, когда проходческая бригада проходит одновременно несколько расположенных на небольшом расстоянии один от другого шурфов. Примерный график организации работ представлен на рис. 140.
Проходка шурфов с буровзрывными работами. Характеристика проходческих работ. Буровзрывную отбойку применяют при проведении шурфов в скальных и мерзлых породах. Этот способ отбойки пород применяют при проходке сравнительно неглубоких шурфов на всех стадиях разведки месторождений, при пересечении шурфами, проходимыми в мягких и рыхлых породах, отдельных пропластков пород IV и более высоких категорий крепости, при углубке шурфов в коренные породы («добивке» шурфов). Однако наиболее характерен этот способ для проходки шурфов на большую глубину в достаточно крепких породах.

Неглубокие шурфы с буровзрывными работами все еще часто проходят без механизации - ручное бурение шпуров, использование энергии ветра или ручных вентиляторов для проветривания, подъем породы ручными воротками. Это в значительной степени объясняется небольшими объемами и разбросанностью шурфопроходческих работ, отсутствием эффективных транспортных связей или, в частном случае, электроэнергии.
Проходка глубоких шурфов, как правило, является механизированным производственным процессом; степень механизации предопределяет сроки выполнения, материальные и трудовые затраты шурфопроходческих работ.
Средства механизации проходческих операций. Шпуры бурят легкими ручными пневматическими перфораторами (снабжаемыми сжатым воздухом от передвижных компрессоров, устанавливаемых у устья шурфов) или ручными электросверлами. В отдельных случаях могут найти применение мотоперфораторы (при условии соединения выхлопного патрубка с трубопроводом всасывающего вентилятора и усиленного проветривания шурфа). Механизация погрузки отбитой от забоя породы практически остается нерешенной до настоящего времени. Использование грейферных грузчиков по типу применяемых при проходке шахтных стволов затруднено из-за небольших поперечных сечений шурфов. Созданный Специальным конструкторским бюро Министерства геологии России малогабаритный грейферный грузчик ГШК-1 с емкостью грейфера 0,01 м3 и предназначенный для шурфов с площадью поперечного сечения более 2 м3 не нашел применения из-за невысокой производительности. Представляется целесообразным рекомендовать применение канатных грейферов несколько большей емкости не для погрузки породы в бадью, а уборки ее из забоя с подъемом на поверхность. В геологоразведочных партиях проходит испытание шурфопроходческий агрегат АГ-1 с гидравлическим грейфером-подъемником.
Бадьевой подъем породы осуществляют с использованием небольших подъемных кранов, некоторые конструкции которых были описаны ранее. После взрывных работ проветривают выработки небольшими центробежными вентиляторами, а водоотлив производят электрическими насосами и мотопомпами.
В геологоразведочных партиях, проводящих шурфопроходческие работы в значительных объемах, наряду с применением отдельных машин и механизмов используют комплексные агрегаты.
Агрегат ШПА-2 состоит из дизеля, компрессора, приводной подъемной и ручной вспомогательной лебедок, вентилятора и электрического генератора. В комплект оборудования входят электропила и электрооборудование: преобразователь частоты, щит управления, сигнализация, пусковые устройства, освещение. Все оборудование размещается на автомобильном прицепе.
Аналогичные шурфопроходческие агрегаты изготовляют в Западно-Казахстанской комплексной экспедиции (агрегат состоит из крана «Пионер», электрогенератора, компрессора, вентилятора, пульта дистанционного управления и сигнализации). В Якутском геологическом управлении на базе трелевочного трактора создан самоходный шурфопроходческий агрегат, снабженный подъемно-поворотным механизмом с пневматическим грейфером и компрессором. Комплекс шурфопроходческих механизмов КМШ-ВИТР состоит из электрической переносной станции с бензиновым двигателем, шурфопроходческого крана КШ-100, насоса, центробежного вентилятора и ручного электросверла. Комплекс удобен для транспортировки в условиях бездорожья, он легко разбирается на отдельные узлы массой менее 80 кг.
Технология и организация проходки. Цикл проходческих операций начинают с бурения шпуров. При проходке неглубоких шурфов с небольшой площадью поперечного сечения шпуры бурят (а в мерзлых породах выдалбливают) вручную. Глубина их обычно невелика (0,2-0,4 м при долблении шпуров ломами и менее 1 м при бурении долотчатыми бурами).
Небольшая глубина шпуров, увеличенный их диаметр при долблении (до 10-12 см) и незначительная площадь поперечного сечения выработки (до 1,25 м2) позволяют ограничиваться шпуровыми комплектами из 2-5 шпуров (рис. 141).
В шурфах большого сечения при перфораторном или электровращательном бурении шпуров их глубина достигает 1,2- 1,4 м, а расположение и количество принимаются в соответствии с выбранным типом вруба и площадью забоя.

В шурфах с площадью поперечного сечения менее 2 м2 шпуры бурит один человек; при большей площади могут одновременно работать два бурильщика. Заряжает и взрывает шпуры взрывник или проходчик, имеющий право ведения взрывных работ. Взрывание шпуров электрическое, осуществляется оно с земной поверхности с помощью взрывной машинки. При значительном количестве шпуров на операцию зарядки и взрывания отводят примерно около 30 мин (на зарядку одного шпура затрачивают 2-3 мин).
При двух- и трехсменной работе проветривание шурфа целесообразно приурочивать к перерыву между сменами; при односменной работе газообразные продукты взрыва обычно удаляются из выработки за счет диффузии или ветрового напора в течение нерабочих часов суток.
Перед началом уборки породы забой после проветривания приводят в безопасное состояние - осматривают и исправляют поврежденную при взрыве крепь; обирают незакрепленные стенки шурфа; откачивают, если это необходимо, воду, скопившуюся за время проветривания.
Породу грузят вручную или механическими грузчиками. При достаточной площади сечения шурфа для подъема породы целесообразно использовать две бадьи - во время загрузки отцепленной от подъемного каната бадьи другую, заполненную ранее породой, поднимают на поверхность, разгружают и опускают в шурф. Уборка породы занимает большую часть времени проходческого цикла.
В крепких породах, обычно характеризующихся повышенной устойчивостью, шурф крепят со значительным отставанием от забоя, и процесс крепления в цикл проходческих операций часто не включают.
Установку крепи и армирование шурфа обычно осуществляют в специально выделяемые для этого смены, после выполнения нескольких проходческих циклов.
Примерный график организации работ представлен на рис. 142.
Среднемесячная проходка шурфов достигает 30-40 м.

Проходческое звено состоит обычно из трех-четырех человек: один или двое работают в выработке, двое - на поверхности. Иногда проходческая бригада работает по многозабойному методу одновременно на проходке нескольких шурфов. При этом обеспечивается лучшая организация работ и снижаются простои, связанные со взрывной отбойкой и проветриванием.
Общие сведения о взрывном способе проходки шурфов. Проходка шурфов в относительно легко деформируемых породах, сводящаяся к образованию горной выработки за счет необратимых деформаций пород (глин, суглинков, супесей, лёссов) при взрыве заряда, получила название взрывной проходки. Во влажных глинах этот способ проходки является особенно результативным.
Технология проходки весьма своеобразна и сводится к следующему: на проектную глубину шурфа пробуривают скважину; скважина засыпается россыпным BB, в качестве инициаторов можно применять детонаторы, электродетонаторы и детонирующий шнур. После взрывания образовавшаяся выработка подлежит тщательному проветриванию. Необходимость в креплении шурфа во многих случаях отпадает, так как породы, в результате взрыва деформируясь, уплотняются и становятся достаточно устойчивыми.
В шурфах, образуемых взрывным способом, при относительно правильной круглой форме поперечного сечения диаметр выработки по ее высоте не остается постоянным, характерным также является образование в верхней части шурфа воронки выброса. Между объемом заряда (Азар) и объемом полости (Авыр), образующейся в породе после взрыва, прослеживается почти прямая зависимость Aвыр=kAзар. Величина коэффициента пропорциональности k зависит от свойств пород и взрывчатого вещества.
В практике проходки шурфов в глинах, суглинка и лёссах при использовании аммонитов коэффициент k принимают в пределах от 150 до 300. Переходя для удобства расчетов от объемов к диаметрам выработок и зарядов и принимая величину k в рекомендуемых значениях, будем иметь

Полученные расчетом данные являются ориентировочными, их следует уточнять при экспериментальных взрывах. Взрывной способ характеризуется незначительными затратами времени и материальных средств, высокой производительностью труда, применим он в тех случаях, когда шурфы используют в качестве транспортных выработок, а геологическую информацию получают при проходке из этих шурфов рассечек.
Интересна технология проходки шурфов в глинах и выветрелых глинистых туфах, принятая в Первомайской и Меркушевской ГРП Приморского геологического управления. Шурфы глубиной до 15 м с площадью поперечного сечения 1-1,25 м2 проходят с помощью буровзрывные работ, особенностью которых является применение котловых зарядов. В забое пробуривают центральный шпур, простреливают его и в образовавшуюся камеру помещают заряд массой 3-5 кг. При взрыве котлового заряда порода частично впрессовывается в стенки выработки и частично (при небольшой глубине шурфа) выбрасывается на поверхность. Уборке из шурфа подлежит всего от 25 до 50% взорванной породы.
Проходка шурфов бурением. Характеристика и условия применения проходки шурфов бурением. В течение последнего десятилетия буровой способ проходки шурфов стал внедряться в практику горноразведочных работ.
Буровой способ проходки шурфов характеризуется рядом существеннейших преимуществ, отличающих его от других способов. Проходка шурфов бурением обеспечивает значительное улучшение условий труда и безопасности работ, достижение наиболее высоких технико-экономических показателей, исключение тяжелых работ и комплексную механизацию сооружения разведочных выработок.
Улучшение условий труда и безопасности работ является следствием того, что в процессе бурения шурфа рабочий находится не в забое выработки, а на поверхности; операция крепления шурфа менее трудоемка и осуществляется быстрее; имеются предложения по механизации отбора валовых проб из забоя шурфа, при которой необходимость в пребывании человека в выработке вообще отпадает.
Высокие технико-экономические показатели проходки шурфов бурением включают в себя резкое увеличение скорости проходки, снижение трудовых и материальных затрат.
Проиллюстрируем это практическими данными одной из экспедиций Министерства геологии России, внедрившей бурение мелких шурфов в широких масштабах (табл. 43).

В настоящее время только при буровом способе можно говорить о действительно комплексной механизации проходки шурфов. Операции отбойки породы в забое, выдачи ее из выработки и размещения на поверхности в отвалы механизированы; проблема механизации возведения крепи в шурфе, имеющем правильную форму цилиндра, не является неразрешимой (уже имеется проект конструкции портативного крепеукладчика, монтируемого на буровой колонне); кроме того, в ряде случаев крепление шурфа может и не производиться. Область применения бурового способа пока ограничена некрепкими породами (I-IV категорий буримости).
В институтах ЦНИГРИ и МГРИ (Московском геологоразведочном институте) разработаны и испытываются конструкции буровых снарядов для бурения разведочных шурфов в породах средней крепости.
Применяющиеся транспортабельные буровые установки обеспечивают бурение шурфов глубиной до 30 м и более.
Буровой способ проходки особенно эффективен при значительных объемах и концентрации шурфопроходческих работ.
Применяемое оборудование. Шурфы бурят главным образом вращательным способом установками, монтируемыми на базе автомобиля, трактора или прицепа. Одни из этих установок приспособлены только для бурения шурфов, другие - универсальны, ими можно бурить шурфы и неглубокие разведочные скважины. В качестве бурового инструмента используют в основном шнековые и реже ковшовые цилиндрические буры различных конструкций. Шурфобуры предназначены для разрушения породного забоя и периодического подъема разрушенной породы на земную поверхность. Порода разрушается режущими кромками реборд шнека или днища цилиндрического бура; разрушенная порода аккумулируется на полках шнека или в цилиндрическом корпусе и вместе с буром поднимается из выработки.

Установки для бурения мелких шурфов обычно представляют собой автомобили со смонтированным на них несложным навесным оборудованием (рис. 143).
Шурфы средней глубины или глубокие бурят установками, смонтированными на шасси автомашин (рис. 144), на прицепах с самостоятельными приводами или на прицепах в комбинации с автокранами. Буровая установка УБСР-25 смонтирована на базе трелевочного трактора. Характеристика буровых установок, применяемых для бурения шурфов, дана в табл. 44.

Технология проходки и крепления шурфов. После расчистки и выравнивания горизонтальной площадки на поверхности и приведения буровой установки в рабочее состояние приступают к бурению шурфов. Производственный процесс проходки шурфа состоит из спуска бура на забой, бурения (обычно на глубину 200-400 мм), подъема бура, заполненного породой, и разгрузки его на поверхности. Продолжительность спуско-подъемных операций с увеличением глубины шурфа резко увеличивается при необходимости наращивания и разборки става буровых штанг при каждом рейсе. В некоторых установках этот недостаток устранен за счет конструкции скользящего по буровым штангам ковшового шурфобура, поднимаемого и опускаемого на тросах без разборки и наращивания штанговой колонны.
В настоящее время разработаны и проходят испытания скользящие шнековые буры и комбинированные шурфобуры конструкции МГРИ, позволяющие в два-три раза увеличить рейсовую углубку, а также производить спуско-подъемные операции без разборки буровой колонны.
Ковшовые шурфобуры разгружают или вручную, или с помощью поворотных лопастей, образующих корпус бура и поворачиваемых при разгрузке специальным гидравлическим приводом (ковшовый бур установка ЛБУ-50). Шнековые буры обычно разгружают при вращении их с повышенной скоростью (разгрузка за счет развивающейся центробежной силы). При разгрузке шурфобура устье шурфа перекрывают лядами.

Крепление шурфов, пройденных бурением, упрощается в связи с относительно правильной цилиндрической формой выработок, при этом создаются благоприятные условия для применения заранее изготовленном иногда называемой «инвентарном» крепи многоразового использования. В качестве основного крепежного материала дерево теряет свое значение и заменяется металлом или пластмассами.
Возможно применение круглой каркасно-опускной крепи, однако значительная разница в диаметре ступеней шурфа требует применения комплекта шурфобуров разных диаметров. При замене деревянных затяжек стеклопластиковыми пластинами разница в диаметрах ступеней шурфа уменьшается и при этом возможно применение одного шурфобура, снабженного расширителем.
Применение распорных разъемных колец из уголковой или швеллерной стали с деревянными или стеклопластиковыми затяжками может обеспечить крепление шурфа цилиндрической формы.
Установкой УБСР-25 шурфы бурят с обсадными металлическими трубами, служащими надежной крепью.
В практике бурения шурфов в Уральской комплексной экспедиции выработки крепят металлическими кольцами, состоящими из двух полуцилиндров, сболчиваемых между собой.
Хорошие результаты получены при производственных испытаниях кольцевой крепи из полиэтиленовых и винипластовых колец с продольными разрезами, армированных по торцам уголковой сталью. Сборка колец в колонну и установка ее в выработке производилась после окончания бурения шурфа с помощью буровой колонны, снабженной на конце опорной рамой. Крепь из стеклопластиковых цилиндров с разрезом по образующей обладает значительной упругостью и. поэтому может считаться «универсальной» - допускающей использование стандартных колец для шурфов различных диаметров (от 600 до 1150 мм). Кольца входят одно в другое на глубину 150 мм; жесткость крепи обеспечивается за счет специальных замков.
При ликвидации шурфа рассмотренные конструкции обеспечивают извлечение крепи для повторного использования.

Если Вы занимаетесь поиском монет с металлоискателем, то рано или поздно Вы услышите слово "шурфить".

Что это такое - шурфить, и когда есть необходимость в этом?

Шурфить в приложении к поиску монет с металлоискателем означает локальное снятие грунта и проверка каждого слоя.

Ширина шурфа может быть различной, от ширины лопаты до нескольких метров. Длина - аналогично. Как правило, минимальный шурф 1м на 1м. Но чаще всего 3м на 3м.

Глубина шурфа от штыка лопаты (30см) до 70см (или 1м).

Обычно шурфят до плотного грунта. Т.е. проходят культурный слой, доходят до глины и тут могут остановиться.

Когда возникает необходимость?

Необходимость шурфения возникает в нескольких случаях. Но все их объединяет одно - нет возможности найти на этом месте ценных находок. Это может быть из-за наличия металлического мусора, или из-за нехватки глубины поиска (металлоискателем).

Т.е. работая металлоискателем, Вы постоянно получаете множество черных сигналов, или Вы уже нашли сверху монеты, но дальше Вам не хватает глубины.

Что Вы тогда делаете?... Вы начинаете снимать послойно грунт и проверяете его на наличие интересных целей. Обычно один слой - это пол штыка или штык лопаты.
Кроме того, проверяете дно шурфа.

Когда возникает необходимость шурфить

Необходимость шурфить при поиске монет может возникнуть по разным причинам. Вот несколько из них:

Вам интересно это место. Вы просто чувствуете, что тут что-то есть. У Вас непреодолимое желание снять верхнюю часть грунта
Вы нашли несколько монет. Есть подозрение на распаханный клад
Вы нашли слипшиеся монеты. Такое бывает, если глубже находится растащенный клад
Вы видите провал (бывший погреб). Есть идея отрыть его и проверить стенки, пол погреба.
Вы видите старый фундамент дома. Есть вероятность, что вокруг него будут находки.

Как правильно шурфить?

Перед началом шурфения нужно локализовать место. Т.е. наметить наиболее веротное место нахождение монет (распаханного клада).

Далее нужно расчистить его. Убрать все то, что мешает: крупный мусор, кусты, высокую траву и т.п.
Нужно определить, куда Вы будете класть первый слой грунта. Обычно это место расположенное рядом с тем, где Вы собираетесь шурфить. Т.е. Вы считаете, что в этом месте не будет находок и потому будете вкладывать туда грунт.
Далее возможны варианты в зависимости от глубины шурфа.

Если глубина шурфа около штыка лопаты, то каждый последующий ряд Вы кладете на предыдущий (выкопанное и проверенное уже место). Тогда в конце шурфления у Вас не будет никакой ямы, все будет засыпано.
Если шурф глубокий. То просто выкладываете рядом грунт (проверяя его), а в конце просто засыпаете образовавшуюся в результате шурфления яму.

Почему стоит шурфить?

Зачастую более глубокие слои грунта просто не пробиваются металлоискателем. Из-за того, что много металлического мусора, из-за того, что сам грунт сильно минерализован.
На поверхности может оказаться верхушка клада, а ядро его будет значительно ниже.

Кроме того, находки могут просто перекрываться железным мусором.

Ну а если Вы выкапываете подвал, то металлоискатель в принципе не может пробить на такую глубину.

Какой выбрать металлоискатель для шурфления

Для шурфления подойдет любой металлоискатель, от начального до профессионального уровня. Глубина поиска тут не важна. Даже слишком большая будет только мешать. (Потому, что Вы проверяете выкопанный грунт, толщина слоя которого мала)
А вот большая катушка (большого диаметра) просто противопоказана.
Катушка должна быть маленькая или среднего размера.

«Шурфы» - слово, которое изначально ассоциировалось с геологическими раскопками. В дальнейшем оно нашло свое применение в геодезии, археологии, строительстве, в инженерных исследованиях коммуникаций. Какие бывают шурфы? Что это такое? Их устройство и особенности мы рассмотрим подробнее.

Шурф: определение

Этим словом в геологии обозначали вертикальное или наклонное углубление в земле для поиска и разведки полезных ископаемых. Сечение таких устройств бывает круглое (их еще называют дудками), прямоугольное, квадратное. Основная особенность - небольшие параметры от 800 до 4000 мм, глубина – до 40 м. Эти геологические выработки применяются для спуска/подъема людей, груза в шахту/на поверхность. В рыхлых почвах эти устройства требуют фиксации балками для предотвращения осыпания.

Учитывая вышеизложенное, невозможно недооценить шурфы. Значение слова разобрали, следует рассмотреть специфику использования, виды, устройство.

Сферы применения

Выделяют четыре основных направления использования шурфов:

для детального изучения геологического разреза;
отбора грунтовых образцов не разрушенного монолита;
полевых инженерно-геологических исследований;
гидрогеологических исследований.

Как видно, сфера применения шурфов со временем сильно расширилась.

Исследовательские работы такого плана производят в двух основных направлениях:

инженерно-геологических;
специального назначения (используются для оценки состояния фундамента; главная цель - выяснить причину возникших деформаций).

По размерам шурфы разделяют на три группы:

Мелкие. Глубина залегания – до 3 м. Как правило, такие устройства не требуют фиксации. Часто используются в инженерных исследованиях (около 60 %).
Средние. Глубина составляет не более 10 м. При их устройстве уже предусматривается система вентиляции. Заглубление производят с помощью буровых установок.
Глубокие. Параметр залегания – от 10 м. Используются для решения специальных задач.

Устройство шурфов

Для монтажа таких объектов может применяться как ручной способ, так и использование спецтехники.

Основные параметры для шурфов выбираются в зависимости от предполагаемых работ, вида грунта. Рекомендованные габариты:

Прямоугольное, квадратное сечение: 1000 х 1250 мм, 1000 х 1500 мм, 1500 х 1500 мм, 2000 х 1500 мм. Выбираемый параметр зависит и от глубины устройства: при высоте шурфа 3000 мм - 1250 мм, 10 000 мм - 1500 мм, до 20 000 мм - 2000 мм, свыше 20 000 мм - 4000 мм.
Круглое сечение: от 700 до 1000 мм. Дудки с углублением до 10 000 мм - диаметр не менее 650 мм, свыше 10 000 мм - от 700 до 1000 мм.

Какие бывают шурфы, что это такое, мы разобрали. Теперь рассмотрим специфику применения в строительстве.

Шурфы специального назначения

Фундамент является основой дома. От его качества и состояния зависит целостность всего строения. Поэтому своевременная оценка - важная составляющая в реставрационных и строительных работах. Шурфы для исследования применяются в следующих случаях:

Надстройка дополнительного этажа, не учтенного в первоначальном проекте. Оценивается состояние фундамента и возможность добавочной нагрузки на него.
Техническая переоснастка. В строительстве - замена, модернизация инженерных сетей.
Капитального ремонта. Оценка обоснованности проведения работ.
Появление трещин на фасаде здания, перекосов дверных проемов. Такие дефекты говорят о деформации фундамента.
Недопустимые просадки строения. Этот недостаток может привести к полному разрушению сооружения.
При планировании закладки нового фундамента вблизи имеющегося. Оценивается возможное негативное влияние одного на другой.

Причины возникновения деформации можно выявить через шурфы.

Значение таких исследований - возможность выявления фактора разрушения фундамента и его устранение. Главными причинами, оказывающими прямое влияние на основание здания, могут быть:

Атмосферные осадки. Они могут накапливаться и подтачивать основание. Избыток осадков выше среднего может спровоцировать поднятие грунтовых вод, что также оказывает негативное влияние на состояние фундамента.
Утечка воды из коммуникаций. Параллельно может проводиться исследование их состояния.
Недочеты по уплотнению основания и обратной засыпки.
Смещение грунтовых слоев по отношению друг к другу и прочие.

Своевременное выявление причин разрушения фундамента и их устранение могут продлить жизнь строения.

Особенности шурфов в строительстве

Факторы, влияющие на выбор места для исследования:

наличие явной деформации на определенном участке здания;
наиболее загруженный фрагмент строения;
если дом многосекционный, то исследованию подвергается каждая секция;
при наличии дополнительных опор, их также осматривают;
при реставрации определяют места, где установлены несущие стены и опоры.

Шурфы углубляют ниже уровня фундамента, чтобы была возможность исследовать состояние основания.

Для ленточного фундамента обследование может производиться и внутри здания, и снаружи. Шурф выкапывается таким образом, чтобы был доступ к основанию.

Для столбчатых фундаментов могут быть три вида исследовательских углублений:

Двухстороннее. Обнажают две смежные стороны опоры.
Угловое. Также очищают две стороны основания, но до половины ширины.
Периметрическое. Применяется в экстренных случаях, когда требуются основательные исследования и самого основания, и прилегающего грунта.

Шурфы в строительстве используются мелкого, изредка среднего углубления.

Виды исследований

Какие варианты исследований помогают производить шурфы? Что это такое? Какое это имеет значение для оценки состояния фундамента?

Чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим перечень исследовательских работ:

Глубина залегания фундамента. Соответствует ли эта величина весу, высоте строения и грунту.
Габариты. Соответствие проектной документации.
Тип и прочностные данные.
Обнаружение дефектов и причины их возникновения.
Качество используемых материалов. Выявляется с помощью забора образцов и их исследования в лаборатории.
Сохранность и качество гидроизоляции.
Изменение вертикали.
Состояние основания.
Наличие усилений.

Такие исследования помогают определить срок службы здания; возможность проведения реставрационных работ, надстройки дополнительного этажа.

Как видно, переоценить важность таких устройств, как шурф, для строительной отрасли сложно.

Негативные последствия применения шурфов

Иногда при устройстве углублений могут возникать следующие последствия:

шум при разрушении бетонных конструкций;
грязь и пыль;
рост показателей влажности;
подтопление, если не произведена своевременная откачка атмосферных вод;
нарушение гидроизоляции основания;
невозможность эксплуатации объектов, подлежащих обследованию;
затруднение движения вблизи обследуемых участков.

Важно, чтобы все работы производились под руководством профессионалов. Это поможет избежать ряда негативных последствий.

Геодезические исследования и шурфы

Еще на стадии проектирования важным является результат геодезического исследования, которое позволяет определить вид грунта, глубину залегания грунтовых вод, наличие подземных инженерных сетей и прочее. Эти данные помогают определиться с типом фундамента, глубиной его залегания и инженерных сетей, с видом материалов для строительства и многое другое.

Поэтому применение исследования с помощью шурфов на этапе проектирования определяет качество и длительность срока службы будущего строения. «Какие бывают шурфы, что это такое; их устройство и особенности; важность для строительных, геодезических и инженерных работ» - тема актуальная и перспективная. С помощью этих устройств можно продлить жизнь старого строения и увеличить срок службы возводимого здания.

Каждый кладоискатель, который занимается поиском сокровищ в домах старой постройки, прекрасно знает, что вскрыть напластования земли традиционными методами сложно.

Также строители и ремонтники оснований понимают, что в условиях плотной городской застройки сделать качественный ремонт основания достаточно сложно, ведь неизвестно, какая глубина залегания основания, его тип и размеры, даже толщину порой сложно вычислить. Поэтому, когда нужно сделать обследование фундаментов, рекомендуется использовать технологию шурфования.

В чем суть такой технологии

Когда на здании есть видимые следы повреждения, связанные с разрушением фундамента, тогда нужно определить степень повреждения конструкции и возможности ее ремонта. В таких случаях категорически запрещено использовать бурение скважин, ведь разрушение может продолжаться. В таких случаях копают шурф в нескольких местах.

Шурф – это глубокая круглая яма, которая выкапывается на максимально возможную глубину вдоль внешней или внутренней поверхности фундамента. Когда проводится обследование фундаментов с целью ремонта или реставрации, то таких шурфов может быть около десятка, а иногда еще и больше.

Расположены шурфы симметрично по отношению к поверхности, их в большинстве случаев обустраивают на внешней стороне здания, ведь внутри копать тяжело.

Когда нужно проводить обследование оснований и фундаментов

При плановом увеличении этажности здания;
Изменении назначения здания, технического переоснащения производственного здания;
Капитального или планового ремонта фундамента, связанного с возникновением видимых признаков деформации несущей конструкции;
При появлении значительных трещин, деформаций и просадок цокольного этажа, а также фасада дома;
При возникновении просадок, не связанных из сезонными колебаниями почвы;
При проектировании и старте возведения неподалеку других зданий;
Если нужно провести реставрационно-восстановительные работы в памятках архитектуры, скульптурах с пьедесталами и прочими аналогичными сооружениями.

В некоторых случаях, для обследования фундаментов и получения готового результата будет достаточно изучения технической документации на здание. Но для старых строений таких проектов просто не найти, ведь их не существует, а строительных архивов тогда не вели.

Но, когда здание дает систематические просадки, ситуация усугубляется, а также нужно проводить реставрацию существующего здания, тогда обследование фундамента делается в полном объеме. И шурфование тут будет оптимальным методом.

Причины деформации и разрушения фундаментов зданий:

Дождевая вода, которая проникла вглубь фундамента через трещины, поры или поврежденную дренажную систему;
Агрессивные подземные воды, загрязненные химическими веществами, которые попали вглубь основания с поврежденных канализационных коллекторов;
Поднятые выше допустимого уровня грунтовые воды;
Когда были допущены ошибки в проектировании основания, использовались не качественные строительные материалы и изделия, не рассчитанные на расчетные нагрузки;
Естественное старение строительных материалов, в частности песчаника, известняка и бута;
Через возникновение сторонней вибрации со стороны новых промышленных и административных сооружений, которая воздействует на фундамент с внешней стороны;
Смещение грунтовых слоев, прочие причины.

Метод шурфования позволяет четко установить состав основания, его глубину заложения и состав минеральный составляющих. При шурфовании проводится отбор проб грунта и фундамента на различной глубине, проводится визуальный осмотр конструкции и отбираются пробы строительных составов. Нередко приходится полностью вскрывать фундамент с целью обследовать состояние арматурных слоев.

Как правильно устраивать шурфы

Учитывая, что шурф – это вырытая вертикально или под небольшим углом яма, которая полностью открывает поверхность фундамента, то и копать ее нужно правильно.

Места установки углублений подбираются в каждом конкретном случае индивидуально, приоритетными считаются места с четко локализованными повреждениями основания. Также шурфы могут иметь вид длинной траншеи, если нужно обследовать смежные участки ленточного основания.

При выборе места копания не нужно отталкиваться только от удобства работы. Обследование фундаментов должно проводиться в полном объеме независимо от сложности проводимых работ, ведь реконструкция и ремонт оснований всегда проводится в густонаселенных районах с плотной застройкой.

Поэтому, перед началом работ нужно предупредить окружающих, а все такие работы имеют временный характер и уже через несколько дней ямы снова засыпают грунтом.

Обследование оснований и фундаментов несет вынужденный и критичный характер в местах ясно видимых критичных повреждений. Также шурфование проводится:

в каждой самостоятельной части секционного многоэтажного дома;

в местах установки дополнительных опор.

Также особого внимания требуют участки, где повреждение здания считается критическим. В таких случаях шурфы устанавливают не только в аварийной зоне, но и на соседних участках с целью обнаружить надежные зоны и методом переноса нагрузки уравновесить здание.

Как правило, при реконструкции дома, обследование фундамента делается по всему периметру здания, а вот при возможной надстройке – только в конкретной зоне.

Сколько нужно делать шурфов?

Количество зависит от степени повреждения фундамента. Если это ленточный или монолитный фундамент, тогда шурфы делают каждых 1 метр или еще ближе. Также всегда выполняют 2-3 контрольных отбора проб в независимых местах, чтобы затем сделать сравнительный анализ состава фундамента и грунта вокруг него.
Если нужно провести только обследование, тогда делают 2-3 шурфа на каждых 10 метров длины основания.
При устранении поступления грунтовых вод выкапываются ямы уже в заблаговременно высушенных участках подвала или цокольного этажа. А если проводится углубление подвала, тогда достаточно и одной ямы посередине каждой стены.
В случаях обнаружения колебаний уровня основания или значительной просадки, шурфы устанавливают двухсторонние, чтобы найти причину просадки.

Все шурфы всегда выкапывают на глубину ниже подошвы основания еще минимум на полметра.

Результаты шурфования могут быть следующими:

есть данные о глубине заложения подземной части;
получены габаритные размеры основания;
с лаборатории поступила информация о состоянии фундамента и степени его прочности;
наличие дефектов и разрушения;
класс бетона, марка камня;
есть данные о состоянии гидроизоляции;
можно проверить геометрию основания;
также всегда обнаружится усиление нагрузок на конкретный участок фундамента.

Как нужно вскрывать фундаменты методом шурфования

Учитывая, что одной из стенок шурфа, который используется для обследования оснований, будет внешняя поверхность фундамента, тогда существует три основных варианта их вскрытия:

двухсторонний – тогда шурф выкапывается по обеих сторонам симметрично и соединяется снизу подошвы. Применяется, если в наличии есть значительные деформационные проседания или при возможности влияния избыточных нагрузок от надстроенных конструкций.
угловой – яму копают также с обеих сторон, но она не соединяется и имеет небольшой уклон. Глубина в таких случаях может быть не до самого дна подошвы. Его устраивают при одинаковых размерах железобетонного основания и отсутствия влияния осадочных процессов. При обследовании фундаментов промышленных объектов также учитывается равномерность нагрузок от смонтированного оборудования и отсутствие возможности демонтажа.
периметрический – полное оголение всех поверхностей фундамента с трех сторон, а четвертая может не оголяться. Этот метод используется в критических ситуациях, когда нужно провести полный осмотр основания или грунта. Но вскрытие фундамента, в этом случае, допускается производить не сразу по всему периметру, а только участками, составляющими длину не более полутора метров, иначе может произойти обрушение обследуемой постройки.

Иногда возникает ситуация, когда для небольшого частного дома шурфов используется больше, чем при обследовании огромного промышленного предприятия.

Причина тут кроется в следующем: на обследование в значительной мере влияют конкретные условия проведения анализа и отбора проб, а также предварительные замеры.

Как правило, все это делают профессионалы, поэтому человеческий фактор сведен к минимуму. Бывает, что при первичном отборе проб уже возникают значительные несоответствия конструкции с технической документацией. Поэтому, нужно проводить дополнительное шурфование.

Фундамент является основой дома. Именно от него зависит, насколько долговечным будет строение. Он принимает на себя несущую нагрузку, равномерно распределяя ее по грунту. Поэтому при покупке готового дома важно не только смотреть планировку и материал стен, но и состояние основания. Наиболее актуально это для старых домов. В статье речь пойдет о том, как провести обследование фундамента.

Для определения степени износа основания здания, нужно провести его обследование. Основные случаи, когда важно сделать это:

во время капительного ремонта дома;
при реконструкции, которая неизбежно приведет к увеличению несущей нагрузки на фундамент, например, при надстройке этажей;
при обнаружении видимых дефектов, таких, как трещины или крен дома;
или когда вблизи строения были проведены обширные земляные работы, которые могли повлиять на несущие способности грунта или на непосредственно фундамент;
после природных катаклизмов, например, оползня, обвала, сильного наводнения или сейсмических колебаний почвы.

В большинстве случаев обследование фундамента заказывают специальным компаниям, которые проводят профессиональную экспертизу всех скрытых элементов фундамента. Это ответственный и трудоемкий процесс, требующий профессиональных знаний и дорогостоящий техники. Поэтому в случае с многоквартирным домом самостоятельно оценить текущее состояние фундамента нереально. Но вполне можно провести обследование фундамента небольшого загородного дома.

Все чаще люди, стараются убежать от городской суеты, приобретая дома в деревнях и коттеджных поселках. Не всегда есть желание или возможность построить дом самостоятельно или отследить все этапы строительства. Поэтому этот рынок недвижимости изобилует предложением о продаже домов. И здесь надо быть особенно аккуратным. Нередко дома, изначально построенные на продажу, имеют проблемы с фундаментом уже после первой зимы. А также старые постройки, основание которых пришло в негодность из-за продолжительной эксплуатации без должного ухода.

Совет: покупая дом надо уточнить, насколько глубоко залегают грунтовые воды. Если они недалеко, то фундамент не должен иметь не только подвала, но и ямы для хранения. Зимой, накопившаяся в углублении вода замерзнет и расширится, это неизбежно приведет к трещинам фундамента и кладки стен.

Причины, из-за которых разрушается фундамент

Незавершенное строительство, которое было остановлено на несколько лет. В частности, бетонное основание будет приходить в негодность при отсутствии отмостки, водосточной системы и дренажных колодцев. То есть все то, что отвечает за отвод воды.
Отхождение от расчетов. При строительстве в плане дома указаны все расчетные данные, по которым составляют технологический процесс. И если, была выбрана более дешевая марка бетона или неправильный диаметр арматуры, фундамент тоже не будет долговечным. Еще одной причиной нередко бывает нехватка времени, из-за которой на схватывание бетонной смеси не выделяется необходимого количества времени.
Были незаконно проведены работы по реконструкции внутри дома, увеличивающие нагрузку на несущие стены. Или, что бывает довольно часто, превращение мансарды в жилой этаж.
Также пагубно влияет и постоянная сильная вибрация. Это касается ломов, расположенных в непосредственной близости от железной дороги или автобана.

Заранее редко получается учитывать все эти факторы, иногда они довольно непредсказуемы. Поэтому стоит внимательно относиться к фундаменту при малейших подозрениях. К сожалению, большинство загородных домов имеют декоративную облицовку фундамента камнем или профнастилом, поэтому увидеть очевидность проблемы получается уже на критической стадии.

Помимо этого, сильные деформации основания нередко происходят из-за природных особенностей на участке строительства. И если в первые год никаких изменений не произошло, то это может проявиться в последующие. К ним относят:

атмосферные осадки, которые беспрепятственно проникают к фундаменту, замачивая его;
затопление подвала канализационными водами или из-за протечки труб водоснабжения;
весенние грунтовые воды, поднимающиеся выше допустимого значения;
слабый грунт. Например, при отсыпке участка ему не дали постоять год и сразу начали возводить дом;
вымывание грунта при наводнении или, при отсутствии утепления фундамента, его промерзание зимой.

Основная методика обследования фундаментов заключается в шурфовании. В процессе работы берутся пробы грунта, бетона, раствора или камня для исследования в специальных лабораториях. А также проводят визуальный осмотр. Бывают случаи, когда требуется частично разрушить основание, чтобы проверить состояние арматуры. Но, по большой части, это касается многоквартирных домов, делать это в частном небольшом доме не понадобится.

Обследование ленточного или столбчатого фундамента

Ленточный выполняется в виде монолитной ленты по периметру дома и под его несущими стенами. А столбчатый, как видно из названия, в виде отдельно стоящих столбов, соединенных между собой бетонным или деревянным ростверком. Наиболее часто их делают из армированного бетона, но также данные конструкции выполняют из кирпича, бутового камня или бетонных фундаментных блоков. Вид строительного материала и определяет технологический процесс обследования основания.

Основные критерии, по которым оценивается качество ленточного и столбчатого фундамента:

при помощи лазерного уровня проверяют горизонтальность основания по всей длине стены. Обычный строительный уровень для этих целей не подойдет, так как будет большая погрешность;
визуально осматривают на наличие трещин . Возможно, для этого потребуется разбирать облицовочный и теплоизоляционный слой;
при обследовании бетонного ленточного фундамента не должно обнаружиться выступающей арматуры, больших сколов или расслоения состава ;

у кирпичного основания кладка должна выглядеть хорошо. При признаках разрушения кладочного раствора и гидроизолирующего слоя , а также при отсутствии кирпичей ремонт будет неизбежен;
блочный или каменный фундамент при разрушении могут смещаться, сразу будут заметны выступы отдельных блоков или их существенные сколы .

Наиболее экономичный считается столбчатый фундамент из кирпича. Его часто используют для второстепенных построек при небольших механических нагрузках. Поэтому технологическому процессу часто не придают должного внимания. Но из-за этого они чаще подвержены разрушению и ремонтным работам. Его надо проверять хотя бы раз в год весной. Достаточно просто отвесом определить вертикаль столбов по периметру.

Техническое обследование плитного и столбчато-ленточного фундамента

Плитный фундамент - это монолитная железобетонная плита, заливаемая под площадью всего здания. В зависимости от предполагаемой нагрузки, под него вырывается котлован. Обследование такого основания заключается во внешнем осмотре на наличие трещин или сильных механических повреждений, а также на ровность осей (в первую очередь следует исключить перекос всей плиты). Немаловажно проверить целостность гидроизоляции и качество внешней подсыпки.

Столбчато-ленточный фундамент представляет собой железобетонную ленту, которая через определенный шаг укреплена столбами, залитыми ниже уровня промерзания. При его строительстве вначале копают траншею по периметру дома и внутри, под будущие несущие стены. А затем, бурят скважины глубиной 1,5-2 м и вставляют в них арматурные прутья. Для них не обустраивают песчаной подушки, а сразу заливают бетоном. Как правило, данные столбы являются сильным звеном и дополнительно укрепляют фундамент, поэтому их обследовать не требуется.

Визуальное обследование фундаментов и оснований

Для проверки фундаментов существует множество методов и приспособлений. Многие из них требуют профессиональных знаний, обширных земляных работ и немалых финансовых вложений. Но есть доступный и простой для каждого способ - визуальный осмотр. Он достаточно эффективен и иногда бывает достаточно только его, для оценки текущего состояния основания.

Лучшее время для визуального обследования фундамента - это весна. Пройдя цикл заморозки/разморозки, фундамент в наибольшей степени проявит себя. В вот здесь и проявляются недочеты, которые были сделаны во время строительства, но были незаметны.

Важно: иногда бывает, что проблемы начинаются уже зимой. Например, при промерзании столбчатого фундамента пристроя к основному дому, он может поднимать постройку. Вследствие чего крыльцо или веранда просто перекашиваются. Это легко заметить и без осмотра фундамента, так как входная дверь перестает легко открываться, а упирается в пол. Чтобы избежать этого, надо делать отмостку и утеплять фундамент.

Этапы визуального осмотра весной:

начинают его с обследования грунта вокруг фундамента. Плохо, когда он частично просел или даже провалился. Скорее всего, причиной стали талые воды, которые подмыли почву. А это значит, что отмостка была сделана с нарушениями или вовсе отсутствует. Такие ямы надо срочно засыпать и утрамбовать;

когда основание закрыто декоративной облицовкой и отследить его состояние не представляется возможным, осматривают сами стены дома и оконные проемы. По окнам определяется наличие перекоса, а на стенах не должно быть трещин, которые могли появиться в результате деформации фундамента;
при наличии подвала, осматривают качество гидроизоляционного слоя. О его повреждениях будут свидетельствовать солевые отложения белого цвета на стенах подвального помещения или погреба. Со временем это приведет к постоянной сырости и плесени в самом доме, а далее последует разрушение бетонного основания;
еще на стадии заливки раствора бетона, его требуется утрамбовать, чтобы удалить пузырьки воздуха и снизить его пористость. Иногда этот момент пропускают, что приводит к снижению прочности и дальнейшему растрескиванию. Если при визуальном осмотре обнаружились трещины на самом фундаменте, то осмотр на наличие таких пор может проявить ситуацию. В идеале, его поверхность должна быть абсолютно гладкая;
важным этапом является обустройство песчаной подушки. Когда она не сделана, пучением может буквально вытолкнуть фундамент из грунта. Поэтому по внешней или внутренней стенке основания делается подкоп до его основания, чтобы убедиться в ее наличие.

Когда все вышеописанные методы были проведены, но еще остались сомнения, по поводу качества фундамента, стоит пригласить специалистов. У него в арсенале целый перечень специальных инструментов, которые недоступны для простых обывателей и непонятны в использовании. К тому же, возможно потребуется лабораторная экспертиза.

Инструменты для обследования фундаментов зданий

Для проверки бетонных или винтовых свай существует специальный молоточек для метода «сонник» . Его часто применяют, благодаря его компактности и простоте в использовании. С его помощью проводят так называемый экспресс-осмотр, который выявляет возможные трещины в монолитной конструкции или включения почвы в буронабивных сваях.
Принцип работы заключается в сейсмоспектральной дефектоскопии. Для этого молотком ударяют по верху сваи, а далее волна отражается и передается на портативный компьютер. Если свая не имеет трещины, то прибор точно покажет ее общую длину. При наличии дефектов, волна прервется на нем.

Таким образом, для обследования не потребуется разбирать конструкцию, проводить дорогие земляные работы, а результат будет абсолютно точным без погрешности человеческого фактора. Данный пример часто используют не только для свай в фундаменте, но и для выявления деформаций несущих колонн зданий, плит перекрытия и т.д.
Также для осмотра подходит обычный строительный уровень , которым более точно, чем «на глаз» определяется вертикаль и горизонталь опорных столбов. Для ленточного или монолитного фундамента удобнее и целесообразнее использовать лазерный уровень , длина измерения которого практически неограниченна.
Самым действенным и распространенным способом обследования фундаментов при реконструкции является устройство специальных шурфов . Этот метод наиболее точно покажет состояние основания и возможность максимального увеличения нагрузки на него. Далее более подробно опишем этот процесс.

Обследование фундамента посредством шурфов

Шурф - это небольшая яма, которую выкапывают вплотную к стене фундамента. Их расположение определяется в каждом случае индивидуально и зависит от ряда факторов. Например, стоит их обустроить именно в местах наиболее заметных деформаций, а также учесть, чтобы они не мешали проходу или проезду машин.
В некоторых случаях целесообразно копать даже в неудобных местах, но все эти мероприятия временные и, при наличии большого количества рабочих или специальной техники, выполняются быстро.
Помимо шурфования мест с очевидными изъянами, их делают на участках фундамента, которые подвергаются наибольшей нагрузке, и если дом состоит из нескольких отдельных фундаментных секций, то на каждой из них.
Для наибольшей надежности, шурф делают в месте и деформации и рядом, где состояние фундамента не вызывает опасений. Полученные данные анализируются и сравниваются.

Совет: при частичной надстройке достаточно проверить только часть фундамента, расположенной под будущими строительными работами. А при полной реконструкции здания, обследуют всю площадь основания.

Если осмотр фундамента проводится в профилактических целях, то организовывают 2 контрольный шурфа. При наиболее сильной деформации нередко рекомендуется производить их с двух сторон (снаружи и изнутри подвального помещения).
Выкапываются они довольно глубоко, на 50-80 см ниже уровня песчаной фундаментной подушки или уровня ввинчивания винтовой сваи. Когда места достаточно, то стены шурфа делают под откос, для максимальной удобной работы, при стесненных условиях их нужно укрепить деревянными щитами и дополнительными распорками.
Удешевляется и значительно упрощается процесс, когда дом имеет фундамент. Изнутри копать придется меньше, да и площадь шурфа тоже уменьшается.

Метод шурфования позволяет выявить следующие параметры:

глубину подземной части основания;
соответствие ширины и высоты фундамента тем, что указаны в проектной документации;
наличие конструктивных дефектов и прочих разрушений;
класс бетонной смеси, использованной при заливке или марку камня;
отклонение по вертикали;
наличие дополнительных усилений или проводимых ранее ремонтных работ;
качество гидроизоляционного слоя.

Шурфование столбчатого фундамента

Здесь может быть несколько вариантов расположения шурфов:

по двум смежным сторонам;
угловое (в данном случае откапываются стороны не полностью, а только угловая часть);

по всему периметру (3 стороны откапываются полностью, а четвертая лишь частично).

Если речь идет про жилой дом, а не хозяйственную проверку, то обследования с помощью шурфом можно доверить только специализированной организации. Перед началом работ они делают визуальный осмотр, сверяются с проектной документацией. На основе всего этого делается план с обозначением расположений шурфов и их размерами. Присутствие профессионалов гарантирует:

работы проведутся быстро, что предотвратит подтопление фундамента или размыв песчаной подушки в песте выкопки;
грунт по окончанию работ будет в полном объеме возращен на место и утрамбован, что гарантирует защиту от дальнейшей просадки в этом месте земли и обвала отмостки;
на месте профессиональный мастер сможет сам изменить размеры шурфа, для более достоверной экспертизы;
сбор нужных проб требуемого качества.

Недостатки метода шурфования

Это целый ряд неудобств, которые будут неотъемлемой частью выкапывания шурфов.

Прежде чем углубиться, придется разрушить отмостку в данном месте или бетонный пол, в случае, когда копают со стороны подвала. Потом придется проводить восстановительные работы.
Много грязи и бетонной пыли, которые будут стоять в воздухе.
Из-за того, что часть основания оголяется, в подвале может повыситься влажность. Поэтому, если в нем находятся жилые помещения, рекомендуется убрать всю мебель и по возможности изолировать пленкой места шурфования.
Если начнется сильный дождь, то не исключена и вероятность затопления. Наготове нужно держать насос, для своевременной откачки воды.

Неизбежно будет поврежден гидроизоляционный слой.

Но все эти недостатки и неудобства временны и не столь важны, чтобы отказываться от данного метода исследования состояния фундамента.

Обследование свайных фундаментов

При покупке дома, построенного на винтовых сваях, обследование фундамента будет несколько отличаться. Здесь все будет зависеть от того, предполагается ли реконструкция дома с последующей нагрузкой на фундамент. Если да, то обследовать его необходимо. Если нет, то качество и надежность современных винтовых свай на том уровне, что можно не переживать за их состояние в грунте (исключение составляют дешевые сваи кустарного производства со сварным наконечником, они нередко начинают быстро ржаветь).

Для обследования свайно-винтового фундамента не обойтись без специальных приборов. Но загвоздка в том, что выпускаемые на челябинском заводе отечественные приспособления для этих целей не только стоят очень дорого, но им не сертифицированы Госстроем. К тому же, по отзывам профессионалов, пользующихся ими, они недостаточно эффективны в обнаружении дефектов.

Допустимую нагрузку на каждую сваю можно просчитать теоретическим путем. Но для этого надо точно знать три составляющих: длина сваи, ее сечение и геологические данные грунта в конкретном месте.
Единственная официальная рекомендация, которая дана для проверки таких свай заключается в извлечении ее из грунта и выламывания из ростверка для проведения испытательных работ. Но если дом жилой и выселение на период работ не является возможным, то данный метод стоит отвергнуть. Ведь если основание и так получает предельно допустимую нагрузку, изъятие одной опоры для анализа может привести к перегрузу и серьезным последствиям. К тому же, нередко для строительства одного здания применяются сваи нескольких видов, каждый из которых нужно исследовать.