Мониторинг технического состояния зданий и сооружений, попадающих в зону влияния нового строительства, реконструкции или природно-техногенных воздействий

Геотехнический мониторинг состоит из следующих подразделов:

объектного — включает все виды наблюдений за состоянием оснований, фундаментов и несущих конструкций самого объекта нового строительства или реконструкции, окружающих его зданий и подземных сооружений, а также объектов инфраструктуры;

геолого-гидрологического — включает системы режимных наблюдений за изменением состояния грунтов, уровней и состава подземных вод и за развитием деструктивных процессов: эрозии, оползней, карстово-суффозионных явлений, оседания земной поверхности и др., а также за состоянием температурного, электрического и других физических полей;

эколого-биологического, включающего системы наблюдений за изменением окружающей природной среды, радиационной обстановки и др. Проводится в случаях расположения вблизи строительства (реконструкции) зданий и сооружений промышленных объектов с вредными процессами, при расположении их в районах с повышенным уровнем загрязнения атмосферы, почвы и грунтов вредными веществами, при повышенной агрессивности грунтов и вод по отношению к строительным материалам

аналитического, включающего анализ и оценку результатов наблюдений, выполнение расчетных прогнозов, сравнение прогнозируемых величин параметров с результатами измерений, разработку мероприятий по предупреждению или устранению негативных последствий вредных воздействий и недопущению увеличения интенсивности этих воздействий.

Целью мониторинга является оценка воздействия нового строительства или реконструкции на окружающие здания и сооружения, на атмосферную, геологическую и гидрогеологическую среду в период строительства и последующие годы эксплуатации, разработка прогноза изменений их состояния, своевременное выявление дефектов, предупреждение и устранение негативных процессов, уточнение результатов прогноза и корректировка проектных решений.

В задачи мониторинга входит разработка решений по обеспечению сохранности и надежности эксплуатации существующих зданий и сооружений, недопущению негативных изменений ссужающей среды, предупреждению и устранению дефектов конструкций, а также осуществление контроля за выполнением принятых решений.

Мониторинг технического состояния зданий (сооружений), попадающих в зону влияния нового строительства и природно-техногенных воздействий, планируют до начала строительства или ожидаемого природно-техногенного воздействия и проводят с целью:

- определения абсолютных и относительных значений деформаций конструкций зданий (сооружений) и сравнения их с расчетными и допустимыми значениями;

- выявления причин возникновения и степени опасности деформаций для нормальной эксплуатации объектов;

- принятия своевременных мер по борьбе с возникающими деформациями или по устранению их последствий;

- уточнения расчетных данных и физико-механических характеристик грунтов;

- уточнения расчетных схем для различных типов зданий (сооружений) и коммуникаций;

- установления эффективности принимаемых профилактических и защитных мероприятий;

- уточнения закономерностей процесса сдвижения грунтовых пород и зависимости его параметров от основных влияющих факторов.

Осуществление мониторинга включает несколько этапов:

- теоретические расчеты возможных деформаций грунтов оснований и фундаментов вновь строящегося (реконструируемого) объекта;

- разработку системы наблюдений для проверки в натуре действительного воздействия нового строительства на существующие здания и сооружения;

- установку приборов в натуре;

- осуществление мониторинга в ходе строительства, в первый и последующие при необходимости годы эксплуатации до стабилизации деформационных процессов в основании;

На основе полученных результатов натурных наблюдений уточняются расчетные прогнозы, в частности изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива и гидрогеологического режима, вносятся коррективы в проектные решения, а также разрабатываются в необходимых случаях противоаварийные и защитные мероприятия.

Методически мониторинг представляет собой сочетание визуальных наблюдений с инструментальными измерениями.

Визуальные наблюдения включают в себя:

- визуальный осмотр подземной части объектов;

- визуальный осмотр состояния несущих конструкций надземной части;

- фиксацию состояния трещин в конструкциях (установление направления, протяженности и величины раскрытия трещин, установку маяков на трещинах и систематическое ведение журнала наблюдений за ними).

Составлению программы наблюдений должны предшествовать оценка и прогноз геомеханического состояния породного массива в районе крупного строительства и зоне его влияния на объекты, расположенные на земной поверхности.

Оценку геомеханического состояния до начала строительных работ проводят на основании геологических данных и инженерных изысканий. При этом особое внимание уделяют определению природного поля напряжений, характеристике тектонических нарушений, трещиноватости, слоистости, водообильности, карстообразованию и другим особенностям массива.

Прогноз изменения геомеханического состояния породного массива под влиянием горных работ проводят как для типовых условий строительства и эксплуатации объекта, так и для аварийных ситуаций (разрушение крепи котлованов, прорыв в них плывунов, активизация древних оползней и т.д.). Прогноз состоит из определения ожидаемых параметров развития геомеханических процессов, основными из которых являются:

- размеры и местоположения зон сдвижения;

- значения максимальных сдвижений и деформаций;

- общая продолжительность процесса сдвижения и периода опасных деформаций. Эти параметры рассчитываются по формулам.

Значения ожидаемых максимальных сдвижений и деформаций земной поверхности при подземном способе возведения сооружений следует вычислять по формулам:

максимальное оседание земной поверхности:

где m - значение прогиба кровли выработки;

q0 - коэффициент, учитывающий характер затухания сдвижений от выработки к земной поверхности, колеблется для условий Московского региона в пределах от 0,7 до 0,9 (чем породы прочнее, тем значение меньше);
n1, n2 — коэффициенты подработанности, определяемые из выражений:

где D1 и D2 - поперечный и продольный размеры подземной выработки;

H - глубина расположения выработки.

максимальный наклон:

где ci- коэффициент, зависящий от горно-геологических условий строительства и эксплуатации подземного сооружения, определяется опытным путем. Значения колеблются в пределах от 1,4 до 1,8;
максимальная кривизна

где Ck- коэффициент, зависящий от мощности наносов и других рыхлых отложений, определяется по результатам натурных наблюдений. Значения колеблются в пределах от 3 до 4, при этом чем больше мощность наносов, тем больше значение;