Наблюдения за осадками зданий в эксплуатационный период

Л. А. Максименко

Особенностью современного строительства и эксплуатации зданий является появление новых задач в связи с инновационными процессами в технологии строительства, внедрением материалов малоизученных в применении для районов с особыми климатическими условиями, со строительством зданий в условиях плотной городской застройки в короткие сроки. Существенным моментом в повышении эффективности технического обслуживания и ремонта зданий является перевод их на проектную основу. Проектирование, возведение и эксплуатацию каждого здания объединяет применение единых параметров эксплуатационных качеств. При проектировании здания эксплуатационные качества определяются выбором материалов, расчетом конструкций, объемно-планировочным решением, инженерным оборудованием в соответствии с назначением здания. В настоящее время единого методологического и инструментального подхода к разработке мониторинговых систем объектов капитального строительства нет, поэтому опыт использования и содержания построенных зданий, т. е. опыт их эксплуатации, должен быть обязательно изучен для совершенствования проектирования и строительства новых зданий.

Наблюдения за осадками жилых зданий в эксплуатационный период необходимы для своевременного выявления и прекращения развития вертикальных деформаций здания, вызванных различными причинами. Визуальные наблюдения заключаются в периодическом осмотре здания, проводятся минимум два раза в год в начале и завершении отопительного сезона. Геодезические наблюдения проводят специализированные организации и состоят в периодическом измерении высотных положений нивелировочных марок по отношению реперов и в сопоставлении результатов измерений, проводимых в различные периоды времени.

Обоснованием для проведения геодезического мониторинга, т.е. наблюдения за осадками зданий высокоточным нивелированием, являются нормативные документы. Тем не менее, решение задач на каждом этапе взаимосвязано – как запроектировано и построено здание, таковы условия и проблемы его эксплуатации.

Так, например, согласно действующим нормативным документам [3] в состав геодезических работ, выполняемых на строительной площадке, входят геодезические измерения деформаций оснований, конструкций зданий и их частей, если это предусмотрено проектной документацией, установлено авторским надзором или органами государственного надзора. Методы и требования к точности геодезических измерений деформаций оснований зданий принимаются по ГОСТ 24846-84. Создание геодезической разбивочной основы для строительства и геодезические измерения деформаций оснований, конструкций зданий и их частей в процессе строительства являются обязанностью заказчика. Производство геодезических работ, в процессе строительства, геодезический контроль точности геометрических параметров зданий и исполнительные съемки входят в обязанности подрядчика. Такие исследования выполняются по специальному техническому заданию, которое составляется проектной организацией исходя из особенностей конструкций здания. Измерения деформаций оснований фундаментов строящихся зданий и сооружений проводят в течение всего периода строительства и в период эксплуатации до достижения условной стабилизации деформаций, устанавливаемой проектной или эксплуатирующей организацией. Измерения деформаций оснований фундаментов зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации проводят в случае появления недопустимых трещин, раскрытия швов, а также резкого изменения условий работы здания или сооружения. По ГОСТ 24846-84 погрешность измерений не должна превышать 2 мм, что соответствует второму классу точности измерений.

В качестве геодезических знаков, применяемых для измерения осадок и деформаций сооружений методом нивелирования, служат марки и репера. Для обеспечения точности измерений вертикальных деформация в эксплуатационный период здания должны быть установлены три глубинных репера, которые размещают вне зоны распространения давления от здания или сооружения. Репер – геодезический знак, высотное положение которого является практически неизменным на протяжении всего времени измерения осадок.

Деформационные марки, для определения вертикальных перемещений, устанавливаются в нижней части несущих конструкций. Марки располагают по всему периметру здания, внутри его, в том числе на углах, на стыках строительных блоков, по обе стороны осадочного или температурного шва, в местах примыкания продольных и поперечных стен, на поперечных стенах в местах пересечения их с продольной осью, на несущих колоннах, вокруг зон с большими динамическими нагрузками. Марка – геодезический знак, неподвижно закрепленный на конструкции здания, который меняет свое высотное положение вследствие осадки фундамента. Точки наблюдения (осадочные марки) закладываются в процессе строительства. Способы установки осадочных марок различны. В кирпичной кладке выбивается гнездо на глубину до 150 мм, которое заполняется цементным раствором, в раствор втапливается стальной уголок ребром вверх. На стальных колоннах уголок приваривается к стволу колонны. На железобетонных колоннах вскрывается рабочая арматура и к ней приваривается уголок. На сваи устанавливается стальной анкер с приваренной к нему реперной головкой, для постановки на нее пяты нивелирной рейки. В качестве осадочных марок, устанавливаемых в эксплуатационный период (как один из вариантов) могут быть использованы стальные дюбели.

В производственных фирмах [1] накоплен достаточно большой опыт измерения осадок строящихся и существующих зданий, разработаны методики размещения марок, производства геодезических работ и обработки полученных результатов измерений.

Характерные примеры графиков наблюдения за осадками зданий приведены на рис. 1.

Рис. 1. Графики изменения осадки зданий за наблюдаемый период

По результатам наблюдений определяется средняя осадка и скорость ее развития, находятся деформации фундаментов в виде их прогибов и кренов по значениям осадки конкретных марок. Оценивают совместную пространственную жесткость о снования и фундамента по параметру в виде отношения максимальной неравномерности осадки к ее среднему значению. Как показано в работе [2] в качестве оценочных параметров можно использовать коэффициент вариации, отражающий соотношение между неравномерностью осадки и ее средним значением. Значения этих коэффициентов возрастают по мере увеличения трещин и других параметров оцениваемых эксплуатационных факторов. В работе [2] также сделан вывод о том что, значения коэффициентов вариации, вычисленные по осадкам характерных марок, более четко отражают уровень аварийного состояния здания.

Данные о результатах инструментальных наблюдений за осадками необходимы не только в период строительства, эксплуатации или переустройства зданий. Такие сведения нужны при оценке их технического состояния. Результаты наблюдений являются одной из важнейших составляющих инженерного кадастра и мониторинга здания. Инженерный мониторинг зданий должен включать в себя комплексную систему наблюдений за состоянием строящегося объекта, оценку результатов наблюдений и разработку прогноза изменений состояния объекта и окружающих его строений как после завершения строительства, так и на весь последующий период его эксплуатации.

Библиографический список

Максименко Л.А., Лубягин А.В. Геодезический мониторинг строительных объектов г. Новосибирска. Сб. материалов III международного научного конгресса «ГеоСибирь – 2007», Новосибирск, 2007
Гуляев Ю.П., Максименко Л.А., Хорошилов Е.В. Параметры осадок фундаментов как характеристики состояния здания. Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2009, №5
СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве

Оригинал статьи