Содержание 
 

 

     

     Введение

 

     При возведении зданий и сооружений вблизи или вплотную к уже существующим возникают дополнительные деформации ранее построенных зданий и сооружений.

     Опыт  показывает, пренебрежение особыми  условиями такого строительства может приводить к появлению в стенах ранее построенных зданий трещин, перекосов проемов и лестничных маршей, к сдвигу плит перекрытий, разрушению строительных конструкций, т.е. к нарушению нормальной эксплуатации зданий, а иногда даже к авариям.

     При намечаемом новом строительстве на застроенной территории заказчиком и генеральным проектировщиком, с привлечением заинтересованных организаций, эксплуатирующих окружающие здания, должен быть решен вопрос об обследовании этих зданий в зоне влияния нового строительства.

     Рядом расположенным зданием считается существующее здание, находящееся в зоне влияния осадок фундаментов нового здания или в зоне влияния производства работ по строительству нового здания на деформации основания и конструкций существующего. Зона влияния определяется в процессе проектирования.

     Применяют для уникальных, высотных и технически сложных зданий.

     Финансирование  работ по проектированию и выполнению мероприятий в существующих зданиях решается по согласованию между заказчиком и генеральным проектировщиком нового строительства и заинтересованными организациями, эксплуатирующими здания.

     Наряду  с отмеченными выше проблемами обеспечения сохранности и эксплуатационной надежности: как существующее, так и новой застройки, актуальной является проблема экологического и геологического риска, что делает обязательным при проектировании и строительстве проведение мероприятий по снижению интенсивности опасных процессов и повышению стабильности окружающей, и в том числе геологической среды.

     Разработка  таких мероприятий должна производиться  в составе проекта нового строительства и основываться на результатах комплексного мониторинга состояния окружающей среды на стадиях инженерно-геологических и экологических изысканий, строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

     Мониторинг, осуществленный на стадии изысканий, должен дополняться мониторингом на стадии строительства. Последний, обеспечивает получение данных о ходе выполнения проекта и изменениях в окружающей среде, а для ответственных сооружений является источником информации для принятия решений в ходе научного сопровождения строительства.

 

     

1. Натурные наблюдения (мониторинг). Мониторинг технического состояния зданий и сооружений

 

     В соответствии с рекомендациями нормативно-технических  документов в области обследования технического состояния зданий и  сооружений составление технического заключения об их состоянии должно предшествовать разработке проектно-сметной  документации на их реконструкцию, переоборудование, капитальный ремонт и т.п. или же осуществляться с какой-то периодичностью.

     Вместе  с тем, в последние десятилетия  на территории России осуществляется строительство уникальных зданий и  сооружений, отличающихся нестандартными конструктивными решениями, новыми конструкционными материалами, новыми технологиями возведения и, нередко, недостаточно высокой квалификацией как проектировщиков, так и исполнителей строительно-монтажных работ и т.д. К числу этих сооружений относятся высотные жилые дома и административные здания, памятники архитектуры, мосты, туннели и т.д. Опыт эксплуатации этих сложных и дорогостоящих объектов показывает, что уже после первых нескольких лет после сдачи в эксплуатацию имеют место серьезные недостатки, влияющие и на длительность и даже вообще на возможность их безопасной эксплуатации (например, здания исторического архитектурного комплекса в Царицино, несущие фермы Манежа, отдельные конструкции моста Живописного, высотные жилые здания в Москве, «пляшущий» мост в Волгограде и т.д.). Эти примеры обусловливают необходимость проведения не периодического после длительной эксплуатации, а практически непрерывного наблюдения за техническим состоянием конструкций таких объектов, т.е. мониторинга их технического состояния. 

       В отличие от оценки технического  состояния конструкций после  аварий, пожара, взрыва, диагностики  эксплуатационных повреждений, оценки  физического износа  и качества капитального ремонта, которые применяются в конкретных условиях одного отдельного здания, мониторинг технического состояния охватывает весь массив жилищного фонда, строящихся  или  реконструируемых  сооружений  и  их  оснований  от  проектных  данных,  разработка мероприятий  по  предупреждению  и  устранению  возможных  негативных  последствий,  обеспечение  сохранности.

     Мониторинг технического состояния зданий и сооружений проводят для:

     - контроля технического состояния зданий и сооружений и своевременного принятия мер по устранению возникающих негативных факторов, ведущих к ухудшению этого состояния;

     - выявления объектов, на которых произошли изменения напряженно-деформированного состояния несущих конструкций и для которых необходимо обследование их технического состояния;

     - обеспечения безопасного функционирования зданий и сооружений за счет своевременного обнаружения на ранней стадии негативного изменения напряженно-деформированного состояния конструкций и грунтов оснований, которые могут повлечь переход объектов в ограниченно работоспособное или в аварийное состояние;

     - отслеживания степени и скорости изменения технического состояния объекта и принятия в случае  необходимости экстренных мер по предотвращению его обрушения.

     Одним из основных элементов предлагаемого  подхода по повышению безопасности объектов является контроль и мониторинг.

     Мониторинг (в широком смысле, от лат. Monitor –  предостерегающий) – специально организованное, систематическое наблюдение за состоянием объектов, явлений, процессов с целью  их оценки, контроля или прогноза. По ГОСТ Р 22.1.02-95 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Термины и определения» (рис. 1):

         • мониторинг окружающей среды  – система наблюдений и контроля, производимых регулярно, по определенной  программе для оценки состояния  окружающей среды, анализа происходящих в ней процессов и своевременного выявления тенденций ее изменения;

         • наблюдение за окружающей  средой – система мероприятий,  обеспечивающих определение параметров, характеризующих состояние окружающей  среды, отдельных ее элементов,  видов техногенного воздействия, а также за происходящими в окружающей среде природными, физическими, химическими, биологическими процессами;

         • контроль за окружающей средой  – сопоставление полученных данных  о состоянии окружающей среды  с установленными критериями и нормами техногенного воздействия или фоновыми параметрами с целью оценки их соответствия.

     

     Рис. 1 Система мониторинга

     Недостатки  сложившейся системы по обеспечению  безопасной эксплуатации зданий и сооружений заключаются в следующем:     

       • выборочная экспертиза отдельных объектов при отсутствии постоянного контроля и мониторинга;    

       • отсутствие критериев и методик  позволяющих оценить безопасность  объектов в любой заданный  момент времени;    

       • Полное непонимание необходимости  создания новой альтернативной системы или отсутствие финансирования на создание современных методов контроля безопасности. 

     Одним из перспективных направлений повышения  защиты зданий и сооружений от аварий является обеспечения постоянного  мониторинга технического состояния и внедрение перспективных методов оценки технического состояния объектов.   

     

2. Цели  и задачи мониторинга  технического состояния  зданий

 

     Цель. При выборе системы наблюдений необходимо учитывать цель проведения мониторинга, а так- же скорости протекания процессов и их изменение во времени, продолжительность измерений, ошибки измерений, в том числе за счет изменения состояния окружающей среды, а также влияния помех и аномалий природно-техногенного характера. Программу проведения мониторинга согласовывают с заказчиком. В ней, наряду с перечислением видов работ, устанавливают периодичность наблюдений с учетом технического состояния объекта и общую продолжительность мониторинга. ( Основной целью мониторинга является формирование плана капитального ремонта по стратегии "ремонт по отказу".[4,358]

     Цель  мониторинга -  проведение  наблюдений  и  своевременное  выявление  недопустимых  отклонений  в поведении  вновь  существующих  объектов,  находящихся  в  зоне  влияния  нового  строительства,  а  также  сохранение  окружающей природной среды. [10] 

       Мониторинг технического состояния включает в себя сплошное обследование жилищного фонда один раз в пять лет для планирования капитального ремонта. 

     Рассмотрим  принципиальную схему мониторинга  здания

     

     Рис. 2. Блок схема инструментального мониторинга высотного комплекса «Континенталь» в Москве.

     На  рис. 3 показаны примеры инструментального оснащения схем мониторинга для плитного фундамента (Москва), а также и для плитно-свайного (Казань). Инструментальное оснащение мониторинга может варьироваться, но основными элементами являются: 

     - скважинные измерения осадок  в грунтах, при малом числе  скважин - дополняются измерениями  наклонов, 

     - измерения порового давления  и вариации уровня грунтовых  вод, 

     - определения нагрузок на грунт  и напряжений в фундаментной  плите и сваях, 

     - измерение напряжений в конструкциях: стенах, пилонах и колонах, 

     - наблюдение колебаний здания. [9] 

     

     Рис.3. Примеры инструментального оснащения схем мониторинга для плитного фундамента А(Москва), а также и для плитно-свайного В(Казань).  

     Задачи. Обеспечение безопасной эксплуатации зданий и сооружений промышленных предприятий является актуальной задачей, которая решается комплексом мер на стадиях от проектирования до ликвидации объекта. Обеспечение промышленной безопасности зданий и сооружений осуществляется на основе действующих нормативно-правовых документов, которые устанавливают требования непосредственно к конструкциям зданий и сооружений, по надзору за их техническим состоянием, к технологическим процессам, размещаемым в зданиях и сооружениях, к работающему и обслуживающему персоналу предприятий.

       В зависимости от поставленныз задач натурные обследования зданий и сооружений охватывают следующие этапы:

• предварительное обследование,
• детальное инструментальное обследование,
• определение физико-технических характеристик материалов обследуемых конструкций в лабораторных условиях,
• обобщение результатов обследований.

     Предварительное обследование зданий и сооружений: определение общего состояния строительных конструкций, определение состава  исследований, сбор первичной информации по объекту. 

     Детальное инструментальное обследование направлено на выявление: факторов, формирующих  производственную среду и сравнение  с нормативными требованиями; технического состояния несущих и ограждающих  конструкций.  

     На практике постоянный мониторинг по экономическим соображениям предпринимается достаточно редко и только по отношению к отдельным сооружениям, причем по большей части с конкретными задачами. С общеметодической точки зрения такой мониторинг правильнее было бы назвать «длительным специальным обследованием» или «подконтрольной эксплуатацией» инженерного сооружения.