Общий мониторинг технического состояния зданий. Общий мониторинг технического состояния зданий и сооружений Технологии мониторинга зданий и сооружений

Что представляет собой мониторинг деформаций зданий?

Это систематические наблюдения за факторами, определяющими степень и скорость деформации зданий.

Мониторинг деформаций зданий выполняется непрерывно за данный период, что позволяет определить динамику деформационного процесса у фундаментов, стен, колонн, перекрытий, лестниц и элементов несущих жестких конструкций, зафиксировать изменения свойств грунта под сооружением.

• оценка актуального состояния аварийного объекта,
• обеспечение безопасности эксплуатации построек, попадающих в зону воздействия нового строительства, реставрации или реконструкции
• определение скорости и степени изменения технического состояния постройки.

Можно проводить исследование состояния строящихся соседних зданий или следить за динамикой раскрытия трещин в готовых объектах.

Почему нужно проводить мониторинг деформаций зданий?

Любые строительные работы обусловливают увеличение нагрузки на основания, нарушение целостности подземного пространства, организацию дополнительных магистральных коммуникаций – все это в разной степени воздействует на технические параметры окружающих сооружений. За счет выполнения мониторинга деформаций зданий застройщики получают целостную картину состояния близлежащих строений. Могут контролировать текущий рабочий процесс для предотвращения непредвиденных последствий проводимых работ.

Когда может потребоваться услуга мониторинга?

Профессиональный мониторинг зданий при строительстве проводят, когда необходимо осуществить ряд мероприятий в застроенном районе. Это может быть забивка свай, отрыв котлована или устройство коммуникаций, реконструкция архитектурных исторических памятников, а также в случаях:

• окончания нормативного периода эксплуатации дома,
• обнаружения дефектов в процессе технического обслуживании строения домовладельцем,
• изменения целевого назначения постройки,
• продажи или приобретения недвижимости,
• определения пригодности объекта к использованию после пожара,
• выявления последствий после природных бедствий,
• предписания органов строительного надзора.

Мониторинг осадок здания

позволяет разработать своевременные, адекватные решения для предотвращения воздействия негативных факторов на соседние сооружения при строительстве, гарантировать жильцам и домовладельцам безопасность проводимых ремонтных или строительных работ.

Длительное наблюдение за возможными осадками здания в зоне строительства позволяет:

• установить степень и скорость деформации (осадки) здания,
• вести контроль за изгибами, прогибами или кренами здания.

Эти наблюдения особенно актуальны при разработке котлованов и забивке свай, проводятся согласно ГОСТ 31937-2011.

Этапы обследования строящихся соседних зданий

Алгоритм технического мониторинга:

1. Общий анализ проектных документов.
2. Подготовительные работы.
3. Визуальный осмотр конструкции.
4. Предварительная оценка предстоящих объемов работ.
5. Монтажные мероприятия.
6. Инструментальное обследование здания (выявление глубины карбонизации бетонных плит, определение состояния арматуры, несущих балок, прочих конструкционных элементов).

По окончании исследовательских работ специалисты составляют карты дефектов, детальные таблицы, чертежи поверочных расчетов, отражающих реальное состояние сооружения.

Документы, получаемые после мониторинга

Результат мониторинга деформаций зданий эксперты отражают в экспертно-техническом заключении. Это пакет документов:

• обмерные чертежи,
• карты дефектов и вскрытий,
• фотоотчет с подробным описанием снимков,
• таблицы испытаний,
• заключение с присвоением исследуемому объекту категории выявленного технического состояния, соответствующей нормам ГОСТ и СП 13-102-2003,
• расчеты физического, морального износа конструкции в целом,
• список рекомендованных мероприятий для устранения обнаруженных дефектов, рекомендации относительно дальнейшей эксплуатации.

Заключение подписывают эксперты, выполняющие испытания, руководители подразделений, руководство компании.

Какие разрешения должна иметь компания?

Для правомерного мониторинга деформаций зданий специалисты компании должны иметь допуск к соответствующим работам. Сама компания – разрешающее свидетельство на осуществление работ, оказывающих воздействие на безопасность коммерческой, жилой недвижимости.

Сколько стоит мониторинг здания и сооружения?

Цену организации мониторинговых работ определяет ряд параметров: трудоемкость технического задания, масштаб работ, объем поставленных перед экспертами задач.

Учитывая наличие различных условий, стоимость исследования рассчитывается специалистами индивидуально для конкретного случая.

Что дает мониторинг имеющихся трещин?

В рамках полноценного обследования построек ответственным этапом выступает мониторинг трещин здания – определение причин их образования, динамики развития. Каждая трещина несет серьезную угрозу. Поскольку обычный осмотр редко помогает установить степень опасности, необходимо профессиональное наблюдение за развитием трещин в готовых конструкциях.

Процесс наблюдения за развитием расщелин предусматривает установку маячков на стены здания, которые помогают контролировать протекание деформаций в сооружениях, предотвратить обрушения или аварии. При мониторинге раскрытия трещин установка маяков на здание дает возможность четко фиксировать происходящие изменения. Это могут быть электронные, гипсовые, пластичные или точечные маячки.

Результаты обследования позволяют домовладельцам разработать, принять меры по дальнейшей эксплуатации сооружений, определить тип ремонтных мероприятий для устранения развития трещин. Лаборатория строительной экспертизы "А-эксперт" предлагает правомерные, компетентные услуги по выполнению строительного мониторинга в Москве, Санкт-Петербурге и других регионах России. Мы располагаем штатом опытных, сертифицированных специалистов, передовой технической базой для проведения мониторинговых работ на уровне мировых стандартов.

Здание не может быть всегда крепким и надежным. Оно со временем слабеет, деформируются его конструкции и элементы. Ещё серьезнее обстоит дело, когда рядом проводятся капитальные работы. Это - или новое строительство, или серьезные земляные работы. Здания стоят на фундаментах, а фундаменты стоят на земле. Т.е., земля - это тоже фундамент. Здание давит на землю, оно на землю опирается. Из-за этого возникают вертикальные и горизонтальные силы, действующие на грунт. И, если неподалеку от здания начать рыть котлован, то в земле в районе котлована происходят микросдвиги и плотность земли, которая находится под зданием, начинает из-за этого уменьшаться. Если за этим процессом не следить и не принять фиксирующие, укрепляющие меры, то здание может деформироваться, наклониться (Пизанская башня) и даже разрушиться. Чтобы этого не произошло, закажите мониторинг.

Внимание

Деньги за экспертизу Вам возместит проигравшая сторона.

С чего начинается мониторинг

Мероприятия по мониторингу фактического состояния архитектурного объекта и его способности к дальнейшему использованию, согласно положениям технических стандартов и иных документов, проводят для сданных в эксплуатацию зданий и сооружений.

Перечислим основные цели этих мероприятий.

• отслеживание любых изменений общего состояния действующих и эксплуатируемых строений. Эти данные позволяют разрабатывать адекватные и своевременные решения для противостояния любым негативным факторам, способным привести к аварии или разрушению здания;
• обнаружение элементов и деталей контролируемого объекта, подвергшихся воздействиям, изменивших состояние несущих деталей строительных конструкций. Здесь необходимо узнать, не произошло ли деформации деталей или перераспределения напряжений. В этом случае возникает необходимость экспертного освидетельствования объекта;
• гарантия безопасного использования строительных объектов и их безаварийного функционирования. Она обеспечивается за счет того, что регулярные проверки позволяют своевременно выявить в деталях конструкции и сегментах грунтов потенциально опасные трансформации напряженностей или деформации, и вовремя принять необходимые меры для предотвращения смены состояния проверяемого здания из работоспособного на ограниченно работоспособное, либо - что еще хуже - на аварийное;
• постоянный контроль любых изменений фактического технического состояния каждого конкретного здания, объективная оценка степени происходящих в нем перемен и их скорости. Владение такой информаций позволяет оперативно принимать нужные меры по предотвращению резкого ухудшения состояния всего объекта.

Принятые в отрасли процедуры, используемые для профессионального контроля состояния строительных объектов, служат одной задаче - выявление подвергшихся изменениям объектов конструкции здания. Ели их текущее состояние распределения напряженностей и наличие деформаций вызывают у специалистов определенные опасения, то потребуется неотложное и боле тщательно обследование объекта.

Мониторинг аварийных строительных объектов, а также зданий в состоянии ограниченной работоспособности

В ходе текущей проверки актуального состояния тех используемых строений, которые не могут быть признаны полностью работоспособными или считаются аварийными, требуется постоянно мониторить естественные процессы, происходящие как в грунтах опирания, так и непосредственно в элементах конструкциях объектов. Эти мероприятия выполняются как до начала любых работ, направленных на реконструкцию, восстановление или упрочнение зданий, так и на постоянной основе в процессе ремонтных мероприятий.

Мониторинг фактической ситуации с тем, что происходит в конструкциях объекта и в окружающих его грунтах, предполагает, что на каждой стадии выполняемых в здании восстановительных работ проводятся следующие мероприятия:

• определение динамических показателей объекта в данный момент времени и сравнение их с цифрами, зафиксированными на предыдущем этапе работ;
• оценка степени того, как по ходу работы изменилось состояние повреждений конструкции и дефектов ее элементов, которые были зафиксированы ранее, а также фиксация вновь обнаруженных изъянов;
• повторные измерения всех ранее учтенных изменений, перекосов, перегибов, кренов, трещин, деформаций и т.п. и сравнение полученных данных измерений с аналогичными показателями на предыдущей стадии работ;
• всесторонний анализ информации, полученной в ходе осуществления мониторинга на данном этапе;
• формулировка промежуточного заключения о фактическом техническом состоянии здания на данный момент.

Мониторинг технического состояния строительных объектов, находящихся в зоне новой застройки, попадающих в область работ по реконструкции зданий или в сферу влияния природных или техногенных воздействий

Главные задачи мониторинга текущего состояния зданий и сооружений, оказавшихся в зоне текущего строительства или попавших в район, где фиксируются природно-техногенные воздействия, можно сформулировать следующим образом:

• требуется определить абсолютные показатели текущей деформации строительных конструкций, рассчитать их стандартные относительные величины и сравнить со стандартными допусками и расчетными значениями;
• необходимо установить причины появления деформаций и объективно оценить уровень их потенциальной угрозы штатному функционированию объектов;
• нужно выяснить текущие характеристики физико-механического состояния грунтов, и с их учетом уточнить имеющиеся данные расчетов;
• крайне важно предпринять все необходимые шаги как для противостояния возникновению новых деформаций, так и для эффективного устранения последствий уже имеющихся разрушений;
• настоятельно рекомендуется проверить расчетные схемы для попадающих в зону воздействия зданий, строений, сооружений и объектов коммуникаций различных типов;
• требуется постоянно фиксировать степень эффективности мероприятий, проводимых в целях защиты зданий и профилактики ухудшения их состояния;
• необходимо выяснить закономерности и вектора, по которым сдвигаются грунтовые породы, а также установить, как зависят основные параметры этого процесса от основных внешних и внутренних факторов.

Проверка состояния уникальных объектов, зданий и сооружений

В целях обеспечения безаварийного использования и безопасного функционирования уникальных архитектурных или градостроительных объектов выполняется периодический или непрерывный технический мониторинг текущего состояния всех элементов их конструкций.

Данные, полученные в ходе таких контрольных измерений, являются основой, которая определит перечень работ, допустимых к выполнению на этих объектах. В ходе мониторинга технического состояния уникальных зданий осуществляется проверка всех физических и химических процессов, протекающих в глубине конструкций этих сооружений и в прилегающем к ним грунте. Это позволяет инженерам на самой ранней стадии обнаруживать любые негативные тенденции, приводящие к неблагоприятным переменам в состоянии архитектурных элементов строения, тех или иных его несущих конструкций, фрагментов фундамента той или иной величины и т. п.

Владея такой информацией и учитывая ее изменения в оперативной обстановке, инженер легко спрогнозирует, какая именно ситуация способна привести к тому, что рассматриваемый градостроительный объект утрачивает возможность рабочей эксплуатации и меняет свое фактическое состояние на «аварийное» или на состояние «ограниченной готовности». Эта же информация позволяет разработать план необходимых мероприятий для своевременного противодействия любым разрушительным процессам, зафиксированным в ходе мониторинга.

Проблемы, связанные с обеспечением безопасности строительных конструкций зданий и сооружений опасных производственных объектов (ОПО), всегда существовали, и решение их в настоящее время может быть осуществлено за счет значительного прогресса в инновационных технологиях, программном обеспечении и аппаратных средствах, в разработке эффективных алгоритмов сбора и обработки информации. Одна из таких проблем - мониторинг технического состояния ОПО в режиме реального времени.

Большая часть основных фондов ОПО выработали свой ресурс, но продолжают эксплуатироваться. В современных условиях модернизации экономики и производственных процессов, обеспечение безопасности эксплуатации стареющих объектов приобретает все большую актуальность. Возрастание роли обеспечения промышленной безопасности при эксплуатации ОПО связано, в первую очередь, с ростом числа аварий на промышленных предприятиях, которые влекут за собой не только производственные издержки, но представляют опасность для человека и окружающей среды.

Рассматривая основные причины аварий промышленных зданий и сооружений следует отметить, что в зону наибольшего риска входят объекты, не подвергавшиеся обследованию и экспертизе технического состояния. Как правило, нарушение принципов промышленной безопасности связано с рядом причин: нерегулярность проведение экспертизы ОПО; отсутствие постоянного мониторинга технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений; нарушение норм эксплуатации объектов, в связи с чем возможны аварии в период между обследованиями технического состояния и экспертизами промышленной безопасности.

Все вышесказанное усугубляется общими сложностями и недостатками сложившейся практики обеспечения промышленной безопасности зданий и сооружений. Типичной ошибкой в обеспечении промышленной безопасности строительных объектов и промышленных предприятий является отсутствие системного подхода в оценке сооружений ОПО, что приводит к частому возникновению аварийных ситуаций в отдельных конструкциях объекта. Дополнительные сложности создает отсутствие эффективной методологической базы определения технического состояния объектов в различные периоды эксплуатации, а также проблемы внедрения инновационных методов технического мониторинга зданий и сооружений.

Поэтому в настоящее время чрезвычайную актуальность приобретает возможность следить за техническим состоянием зданий и сооружений в режиме реального времени.

Ключевую роль в обеспечении промышленной безопасности зданий и сооружений на ОПО играют нормативно-техническое обеспечение безопасной эксплуатации зданий и сооружений, организационные мероприятия Ростехнадзора, а также организационно-технические вопросы мониторинга технического состояния зданий и сооружений.

Мировая практика показывает, что приживаются и завоевывают прочный статус документов обязательных к применению, только те документы, работа над которыми не прекращается с их изданием и которые модернизируются и переиздаются в течение последующих лет единой группой разработчиков (организаций и специалистов). Таким же образом разрабатывались и переиздавались ГОСТы и СНИП в советское время (раз в 3–5 лет). Актуализация принципов регулярного совершенствования нормативно-правой базы позволит не только модернизировать систему обеспечения промышленной безопасности, но и будет способствовать внедрению инновационных методов мониторинга технического состоянию зданий, сооружений и отдельных строительных конструкций. Однако, данный процесс должен сопровождаться модернизацией самих промышленных объектов.

Действующая в настоящее время в России нормативно-правовая база по промышленной безопасности зданий и сооружений затрагивает проблемы и задачи экспертизы их технического состояния и имеет привязку либо к зданиям отраслевого назначения, либо к конструктивным элементам строительных объектов. Данная особенность ограничивает возможности ее применения, так как обследование технического состояния промышленных зданий и сооружений – это лишь часть полноценной экспертизы промышленной безопасности ОПО.

К основным целям выхода таких нормативных правовых документов можно отнести следующие: повышение уровня промышленной, экологической, энергетической безопасности производственных зданий и сооружений, ограничение административного давления на малый и средний бизнес; совершенствование кадровой политики государственных органов оценки соответствия состояния зданий и сооружений требованиям безопасности; актуализация методической документации, применяемой при оценке соответствия на объектах, подконтрольных Ростехнадзору; повышение ответственности владельцев зданий и сооружений ОПО за обеспечение безопасности.

Одной из главных проблем проведения экспертизы промышленной безопасности строительных конструкций зданий и сооружений ОПО является ее качество. При этом в ряде случаев низкое качество проведения экспертизы промышленной безопасности обусловлено следующими причинами:

некомплектность или отсутствие на промышленных предприятиях проектной, исполнительской и эксплуатационно-технической документации;

крайняя изношенность зданий и сооружений, которым на ОПО было уделено внимание меньшее, чем техническим устройствам (технологическому оборудованию, от технического состояния которого зависит экономическое положение предприятия). Сроки ремонтов затягиваются, проводятся не в полной мере, на ремонтах зданий и сооружений, к величайшему сожалению, экономят и т.п.;

привлечение неквалифицированных организаций, предлагающих свои услуги по демпинговым ценам, поскольку при выборе подрядчика для проведения экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений определяющим для заказчика является стоимость работ, а не качество экспертизы.

Чтобы повысить качество экспертизы промышленной безопасности следует избавиться от многочисленных недобросовестных, непрофессиональных фирм, которые за счет демпинговой цены оказываемых услуг, обусловленной неполным объемом и низким качеством работ, вытесняют с рынка экспертных услуг компании, обладающие высокопрофессиональными экспертами и специалистами и современным диагностическим оборудованием.

Все это стоит немалых затрат. Системы лицензирования и аккредитации, существующие в настоящее время, пока в недостаточной мере стали барьером на пути этого множества компаний.

Развитие системы независимого строительного контроля (включая авторский и технический надзор) является одним из главных направлений в строительстве, реконструкции и капитальном ремонте объектов, которое успешно реализуется в странах с развитой экономикой, на основе следующих основных принципов:

Независимый строительный контроль должен осуществляться организациями, имеющими все необходимые лицензионно-разрешительные документы, профессиональный штат инженерно-технических работников, проектировщиков, строителей, лабораторное оборудование и прочую материально-техническую базу, достаточную для проведения всего комплекса контрольных мероприятий при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте;

Между лицами, непосредственно осуществляющими строительство и независимый строительный контроль, не должно заключаться возмездных договоров либо в заключенных возмездных договорах не должны содержаться условия, позволяющие оказывать финансовое давление на организации, которые проводят независимый строительный контроль;

сотрудники организаций, осуществляющих независимый строительный контроль, должны быть обучены и аттестованы в рамках Единой системы оценки соответствия на объектах, подконтрольных Ростехнадзору (ЕС ОС Ростехнадзора);

Организации, осуществляющие независимый строительный контроль, должны определяться на конкурсной основе;

Страхование деятельности компаний, реализующих независимый строительный контроль с применением процедур предстраховой экспертизы и вовлечением независимых страховых организаций. В данном случае, ответственность за определение размера страхового взноса по результатам проверки возлагается на третью сторону – независимую страховую компанию. Документом проверки служит экспертное заключение. Заинтересованность сторон в получении объективной информации, в данном случае, продиктована зависимостью размеров страховых взносов от технического состояния объекта: в случае переоценки опасности, страховые взносы будут завышены, тогда как недооценка рисков может привести к недостаточности страховых выплат при возникновении страхового случая. Причем, в случае недооценки опасности, пострадает не только страхователь, но и сама страхования организация, вынужденная учащать выплаты по страховым случаям при заниженных по результатам технической экспертизы тарифах. Для решения вышеизложенной проблемы целесообразно привлечение независимых страховых компаний, использующих современные технологии проверок;

для обеспечения эффективного взаимодействия лиц, занятых на строительстве, с государственными органами строительного надзора целесообразно указание в договорах между застройщиками и организациями, выполняющими независимый строительный контроль, закрепление обязанностей организаций по представлению интересов застройщиков перед органами государственного строительного надзора, а также предоставление необходимой информации о ходе проведения независимого строительного контроля органам государственного строительного надзора.

Рассмотренные мероприятия, направленные на создание оптимальных условий для реализации предпринимательской деятельности в сфере оценки и строительства объектов, при их последовательной реализации должны привести к снижению административных барьеров, развитию конкуренции в данном сегменте рынка, расширению кредитных возможностей застройщиков и иным положительным последствиям, способствующим развитию деловой активности в данной сфере. Также следует отметить, что внедрение системы независимого строительного контроля будет способствовать не только развитию инфраструктуры, но реализации целей антимонопольного и градостроительного регулирования, позволяя государственным органам реализовывать контроль за деятельностью застройщиков при привлечении средств участников долевого строительства. Важнейшим аспектом в обеспечении оптимального инвестиционного климата в строительстве выступает привлекательность обеспечения земельных участков коммунальной инфраструктурой в целях строительства, реконструкции и капитального ремонта объектов капитального строительства. В данном случае привлечение инвесторов может быть реализовано с помощью инструментов системы независимого строительного контроля.

В современных условиях все большую актуальность приобретает разработка систем мониторинга технического состояния строительных конструкций и их эффективное внедрение в процессы обеспечения безопасности строительных конструкций. Развитие данного направления требует не только автоматизации процессов обеспечения промышленной безопасности, но и кадрового обеспечения в виде высококвалифицированных специалистов и организаций в области проектирования, изготовления, экспертизы и эксплуатации комплексных автоматизированных систем мониторинга технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений.

Однако специфика производственных зданий и сооружений, связанная с условиями их эксплуатации обуславливает высокие риски. К таким особенностям можно отнести следующие:

высокий уровень механической нагруженности в сравнении с иными объектами (к основным видам такой нагруженности можно отнести статическую, малоцикловую, усталостную, вибрационную - от технологического и кранового оборудования, технологических трубопроводов);

высокий уровень опасных продуктов, образованных от технологических процессов и газовоздушной общезаводской среды;

уровень изношенности зданий и сооружений на ОПО, которая зачастую превышает 80%

уровень риска возникновения чрезвычайных ситуаций (аварий и катастроф), вызванных обрушением зданий и сооружений с последующим выходом из строя из промышленного оборудования. Данные риски влекут за собой не только издержки, но и представляют опасность для окружающей среды и жизни человека. В отдельную категорию следует выделить последствия, несущие угрозу для экологического состоянию близлежащих территорий, так как в данном случае материальные издержки расцениваются миллионами долларов.

В связи со сложностью проблемы рассмотрим некоторые ключевые элементы системы управления рисками и мониторинга технического состояния зданий и сооружений ОПО.

Решение существующих проблем промышленной безопасности может обеспечить системный подход к оценке управления рисками на основе теории. Это позволит максимально повысить защищенность ОПО от аварийного разрушения при эффективном расходовании средств. Такой подход основан на применении на практике методов оценки безопасности, из которого следует, что будущее - за новыми методами оценки безопасности, оценки живучести и риска.

Разработка системы управления рисками и мониторинга технического состояния зданий и сооружений невозможна без сбора следующей информации:

результаты анализа генерального плана предприятия, а также его технологической схемы, основных технических параметров зданий и сооружений;

характеристику условий эксплуатации объекта, основных режимов нагружения, ремонтов и экспертиз, наиболее частых инцидентов и аварий;

аналитические данные по результатам деятельности действующей на предприятии системы промышленной безопасности, включая уровень подготовки персонала;

Далее мониторинг технического состояния зданий и сооружений ОПО осуществляется выборочно по отдельным конструкциям, узлам или элементам здания, работоспособность которых определяет безопасную эксплуатацию всего здания.

В итоге, основными этапами разработки системы управления рисками и мониторинга технического состояния зданий и сооружений должны выступать следующие последовательно выполненные мероприятия:

оценка и экспертиза промышленной безопасности строительных конструкций зданий и сооружений;

комплексный анализ поверженных конструкций и технического оборудования с выявлением взаимосвязи характера повреждения;

характеристика деградации свойств материалов конструкций;

оценка уровня фактических и допустимых рисков.

После проведения комплекса вышеуказанных мероприятий происходит назначение уровней ответственности зданий и сооружений в соответствии с критериями риска, происходит определение критически важных зон конструкций и узлов.

Целью такого комплексного мониторинга технического состояния зданий и сооружений является реализация безаварийной непрерывной эксплуатации объекта мониторинга. Данная цель определяет круг задач комплексного мониторинга технического состояния зданий и сооружений:

обнаружение дефектов в конструкции до возникновения аварийного случая;

непрерывный анализ технического состояния объекта, реализуемого путем сбора, обработки и хранения данных технического диагностирования.

прогнозирование изменения технического состояния конструкций во времени на основе регулярного мониторинга технического состояния объектов;

автоматизация и оптимизация процессов диагностики технического состояния объектов.

Этапы создания такой системы предусматривают: выбор методов неразрушающего контроля, оптимальных для решения задач мониторинга; определение типов и характеристик датчиков и других источников объективной информации; разработка программных комплексов, системы критериев и принятие решений; разработка и изготовление аппаратурной части системы; опытная эксплуатация; составление рекомендаций по действиям в критических ситуациях.

Современное приборостроение способно удовлетворить требования к приборам и оборудованию неразрушающего контроля и определения напряженно-деформированного состояния. Методы, используемые в комплексном мониторинге: акустическая эмиссия; вибродиагностика; тепловидение; измерение напряженно-деформированного состояния, линейных перемещений и углов наклона; метод свободных колебаний для элементов конструкций, зданий и сооружений в целом; измерение параметров газовоздушной среды внутри и снаружи зданий и сооружений, параметров сейсмологической и геотектонической обстановки в зоне нахождения зданий и сооружений ОПО.

Важные элементы системы комплексного мониторинга - разработка и ведение баз данных (электронных паспортов) зданий и сооружений ОПО, позволяющие в режиме реального времени получать информацию о техническом состоянии объекта.

В заключение следует отметить, что в области промышленной безопасности зданий и сооружений ОПО внедрение системы комплексного мониторинга технического состояния и рисков зданий и сооружений ОПО целесообразно начинать с уникального и высокорискового класса зданий и сооружений - на крупных и ответственных промышленных объектах гражданского и оборонного назначения. Именно для них определение безопасности по критериям риска аварий и катастроф будет наиболее эффективным оснащением системами мониторинга.

Таким образом, эффективная модернизация системы обеспечения промышленной безопасности зданий и сооружений ОПО возможна только с применением методов комплексного мониторинга технического состояния объектов и автоматизации процессов диагностики.

Воздействий

Цели мониторинга технического состояния зданий (сооружений), попадающих в зону влияния нового строительства и природно-техногенных воздействий, реализуют на основе:

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.

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

Научно-техническое сопровождение и мониторинг нового строительства или реконструкции объектов допускается осуществлять в соответствии с МРДС 02-2008.

При мониторинге технического состояния зданий (сооружений), попадающих в зону влияния нового строительства или реконструкции объектов, устраиваемых открытым способом, используют данные (радиус зоны влияния, дополнительные деформации и др.) в соответствии с МГСН 2.07-2001.

Оценку зоны влияния динамических воздействий на окружающие здания и сооружения при погружении свайных элементов строящихся зданий проводят в соответствии с СНиП 3.02.01-87.

Внешние границы мульды сдвижения на земной поверхности при подземном способе возведения объекта определяют по граничным углам, а внешние границы опасной ее части - по углам сдвижения. Значения этих углов зависят от свойств горных пород и определяются опытным путем. При отсутствии опытных данных значения граничных углов и углов сдвижения определяют в соответствии с приложением П ГОСТ 31937-2011. Углы разрывов принимают на 10° более углов сдвижения.

Определение значений ожидаемых максимальных сдвижений и деформаций земной поверхности и ожидаемых сдвижений и деформаций в точках мульды сдвижений при подземном способе возведения объекта проводят в соответствии с приложением Р ГОСТ 31937-2011.

Общую продолжительность процесса сдвижения земной поверхности над производимой подземной выработкой и период опасных деформаций определяют в соответствии с приложением С ГОСТ 31937-2011.

При мониторинге технического состояния зданий (сооружений), попадающих в зону влияния строительства или реконструкции объектов при подземном способе их возведения, проводят геодезическо-маркшейдерские работы, которые выполняются в процессе всего производственного цикла строительства объекта до затухания процесса деформирования как самого объекта, так и массива грунтовых пород в соответствии с согласованной в установленном порядке проектной документацией.

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, развитие карстовых образований, 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;

Характер распределения деформаций в мульде сдвижения;

Общая продолжительность процесса сдвижения и периода опасных деформаций.

Инструментальные наблюдения за сдвижением земной поверхности и расположенными на ней объектами проводят в целях получения информации об изменении геомеханического состояния породного массива, на основании которой можно своевременно принимать необходимые профилактические и защитные меры.

Инструментальные наблюдения за сдвижением земной поверхности и сооружений проводят с помощью системы реперов, закладываемых в грунт и конструкции зданий и сооружений, а за сдвижением толщи горных пород - с помощью глубинных реперов, закладываемых в скважины. На застроенных территориях для исключения возможности повреждений подземных коммуникаций места закладки реперов должны согласовываться с органами местной исполнительной власти. Закладка реперов и начальные наблюдения на них должны проводиться до начала строительства. Порядок разбивки наблюдательной сети реперов представлен в приложении Т ГОСТ 31937-2011.

Одновременно с разбивкой наблюдательной сети реперов должны намечаться места для закладки трех исходных реперов, с помощью которых в дальнейшем будет определяться положение опорных реперов профильной линии по высоте и контролироваться их неподвижность.

Для наблюдения за отдельными зданиями (сооружениями), попадающими в зону влияния нового строительства и природно-техногенных воздействий, закладывают стенные и грунтовые реперы. До начала наблюдений обследуют техническое состояние зданий (сооружений), измеряют динамические параметры, составляют паспорта.

Наблюдения за сдвижением земной поверхности, а также за деформациями зданий и сооружений, попадающих в зону влияния строительства подземного сооружения, заключаются в периодическом инструментальном определении положения реперов с фиксированием видимых нарушений, а также всех факторов, влияющих на значения и характер сдвижений и деформаций. Для зданий (сооружений) также проводят измерения их динамических параметров.

Наблюдения за деформациями оснований зданий (сооружений) проводят по ГОСТ 24846. При наблюдениях за зданиями определяют неравномерность оседаний фундаментов, фиксируют трещины и другие повреждения конструкций, надежность узлов их опирания, наличие необходимых зазоров в швах и шарнирных опорах. Для промышленных зданий определяют также относительные горизонтальные перемещения отдельно стоящих фундаментов колонн, крены фундаментов технологического оборудования, а при наличии мостовых кранов - отклонения от проектного положения подкрановых путей: поперечный и продольный уклоны, изменения ширины колеи и приближение крана к строениям.

Определение точности измерения вертикальных и горизонтальных деформаций проводят в зависимости от ожидаемого расчетного значения перемещения. При отсутствии данных по расчетным значениям деформаций оснований и фундаментов допускается устанавливать класс точности измерений вертикальных и горизонтальных перемещений:

I - для зданий (сооружений): уникальных, находящихся в эксплуатации более 50 лет, возводимых на скальных и полускальных грунтах;

II - для зданий (сооружений), возводимых на песчаных, глинистых и других сжимаемых грунтах;

III - для зданий (сооружений), возводимых на насыпных, просадочных, заторфованных и других сильно сжатых грунтах;

IV - для земляных сооружений.

Предельные погрешности измерения крена в зависимости от высоты Н здания (сооружения) не должны превышать следующих значений, мм:

Для гражданских зданий (сооружений) - 0,0001Н;

Для промышленных зданий (сооружений) - 0,0005Н;

Для фундаментов под машины и агрегаты - 0,00001Н.

Геодезическими методами и приборами по наблюдательным реперам измеряют вертикальные и горизонтальные перемещения земной поверхности и, при необходимости, дна котлована. При появлении трещин на земной поверхности в пределах приоткосной зоны организуют дополнительные систематические наблюдения за их развитием по протяженности, ширине и глубине.

Одновременно с инструментальными наблюдениями на земной поверхности проводят маркшейдерские наблюдения непосредственно в подземном сооружении.

По материалам измерений, вычислений и геолого-маркшейдерской документации составляют заключение, содержащее необходимую информацию о состоянии зданий и сооружений, попадающих в зону влияния крупного нового строительства и природно-техногенных воздействий, изменении геомеханического состояния породного массива; степени опасности и скорости развития негативных процессов (при необходимости). К заключению прикладывают документацию, подтверждающую сделанные в нем выводы.

Форма заключения о техническом состоянии объекта, попадающего в зону влияния нового строительства и природно-техногенных воздействий, представлена в приложении У ГОСТ 31937-2011.

Приложение У
(обязательное)

Форма заключения (текущего) по мониторингу технического состояния зданий (сооружений), попадающих в зону влияния нового строительства и

природно-техногенных воздействий

Составляется головной организацией по результатам этапа мониторинга технического состояния зданий (сооружений), попадающих в зону влияния нового строительства и природно-техногенных воздействий.

Заключение по этапу мониторинга технического состояния объектов, попадающих в зону влияния нового строительства и природно-техногенных воздействий
1 Информация, определяющая местонахождение и тип воздействия (эпицентр природно-техногенного воздействия, адрес стройки)
2 Номер этапа мониторинга
4 Радиус зоны влияния воздействия
5 Перечень объектов, попадающих в зону влияния воздействия
6 Головная организация этапа мониторинга
7 Перечень организаций, проводивших этап мониторинга технического состояния объектов, с указанием, какой объект обследовался и какой организацией
8 Перечень объектов, категория технического состояния которых соответствует ограниченно работоспособному состоянию
9 Перечень объектов, категория технического состояния которых соответствует аварийному состоянию
10 Общая оценка ситуации
11 Информация, требующая экстренного решения возникших проблем безопасности

Приложения - Заключения по этапу мониторинга технического состояния каждого объекта, находящегося в ограниченно работоспособном или аварийном состоянии (см. приложение Н).

Заключения по этапу мониторинга технического состояния каждого объекта, не находящегося в ограниченно работоспособном или аварийном состоянии (см. приложение Л).

Совмещенный план наблюдательной системы реперов и подземного сооружения.

Вертикальные геологические разрезы по профильным линиям.

Ведомости сдвижений реперов в вертикальной и горизонтальной плоскостях по направлению профильной линии.

Ведомости скоростей смещения реперов.

Ведомости оседания реперов и измеренных длин интервалов между ними.

Результаты вычислений по каждому из реперов оседания земной поверхности по всем расчетным интервалам между реперами:

Наклонов, кривизны, радиусов кривизны, горизонтальных деформаций;

Характерных точек мульды сдвижения относительно границ подземного сооружения (границ зоны влияния, точек с максимальными растяжениями и сжатиями, точек с максимальными наклонами, точек с максимальной кривизной;

Участков земной поверхности, на которых образовались сосредоточенные деформации в виде трещин, ступеней и уступов).

Общие положения

Геотехнический мониторинг – комплекс работ, основанный на натурных наблюдениях за поведением конструкций вновь возводимого или реконструируемого сооружения, его основания, в том числе грунтового массива, окружающего (вмещающего) сооружение, и конструкций сооружений окружающей застройки.

Целью геотехнического мониторинга является обеспечение безопасности строительства и эксплуатационной надежности объектов нового строительства или реконструкции и сооружений окружающей застройки за счет своевременного выявления изменения контролируемых параметров конструкций и грунтов оснований, которые могут привести к переход у объектов в ограниченно работоспособное или аварийное состояние

Задачи, решаемые при проведении геотехнического мониторинга, определяются СП22.13330.2011 (пункт 12.2).

Объекты нового строительства и реконструкции, подлежащие геотехническому мониторингу, устанавливаются СП 22.13330.2011 (пункт 12.4) в зависимости от уникальности объекта, уровня ответственности сооружений, категории сложности инженерно-геологических условий и глубины котлована. Уникальность объекта и уровень ответственности сооружения устанавливаютсяв соответствии с Федеральным законом от 30 декабря 2009 г. N384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», Градостроительным кодексом РФ от 29.12.2004 N190-ФЗ и указаниями ГОСТ 27751.

Сооружения окружающей застройки уровней ответственности КС-3 (повышенный) и КС-2 (нормальный), в т.ч. подземные инженерные коммуникации, подлежат геотехническому мониторингу при их расположении в зоне влияния нового строительства или реконструкции, размеры которой определяются по результатам геотехнического прогноза. При отсутствии результатов геотехнического прогноза влияния возводимого сооружения объекты геотехнического мониторинга окружающей застройки назначаются по предварительной зоне влияния, определяемой в соответствии с указаниями СП22.13330.2011 (пункт 9.36).

Геотехнический мониторинг объектов нового строительства и реконструкции, а также сооружения окружающей застройки, в т.ч. подземных инженерных коммуникаций, осуществляют в соответствии с программой, которая разрабатывается и утверждается в составе проектной документации.

Для сооружений уровня ответственности КС-3 (повышенный) при III категории инженерно-геологических условий или по специальному заданию в других случаях на основании программы разрабатывается проект геотехнического мониторинга (наблюдательной станции).

Наблюдательная станция геотехнического мониторинга в период строительства должна обеспечивать возможность ее последующего включения в структурированную систему мониторинга и управления инженерными системами сооружений (СМИС)в случае, если предусмотрена система мониторинга объекта в период эксплуатации. При этом используемые приборы и оборудование рекомендуется подбирать исходя из условий обеспечения проектного срока действия системы мониторинга в период эксплуатации, требуемой точности и устойчивости к внешним воздействиям, возможности дистанционного снятия показаний

Разработка программы и проекта геотехнического мониторинга, а также его проведение выполняется специализированными организациями, основным направлением деятельности которых является выполнение комплексных инженерных изысканий и проектирование оснований, фундаментов и подземных частей сооружений, располагающими квалифицированным и опытным персоналом, соответствующим сертифицированным оборудованием и программным обеспечением.

Строительных конструкций

Рассмотренные выше системы мониторинга напряженно-деформированного состояния строительных конструкций разрабатываются на основе различных датчиков: тензорезисторов, волоконно-оптических, пьезоэлектрических и струнных. Следовательно, для выбора системы мониторинга необходимо проанализировать датчики, на основе которых она построена.

ЗАО «Триада- Холдинг»

Струнный датчик напряжения.

Струнный датчик напряжения используется для измерения напряжений. Состоит из катушки и струнного элемента с выпусками из металлических стержней с обоих концов. Датчики приваривают к арматурному каркасу или крепят на поверхность металлической конструкции. Датчики отличает повышенная прочность, надежность и герметичность. Данные с датчиков можно считывать как в индивидуальном режиме, так и составе системы сбора данных.

Достоинства: прочный, надежный, простой в работе, подходит для использования при считывании и накоплении данных в дистанционном режиме, герметичен (водонепроницаем), калибруется индивидуально, большая длина кабеля не влияет на устойчивость сигнала, не реагирует на изгибание, встроенный термистор.

Рис. 1.12 Общий вид датчика напряжений.

Замоноличиваемый струнный тензометр.

Замоноличиваемые струнные тензометры фирмы Soil Instruments предназначены для измерения деформаций в железобетонных конструкциях. Измерительный сенсор датчика состоит из струнного элемента, прикрепленного к специальным фланцам на концах корпуса датчика и вторичного преобразователя в виде электромагнитной катушки.

Корпус датчика изготовлен из нержавеющей стали. Измерительная база составляет 150 мм. Перед заливкой бетона датчик можно крепить к арматуре обычной вязальной проволокой или создавать 2-, 3- или 4-направленную розетку, обеспечивая, таким образом, возможность измерения деформаций в нескольких направлениях. Кроме того, датчик можно замоноличивать в бетонный блок для последующего замоноличивания всего блока (с установленным датчиком внутри) в новую конструкцию или в предварительно прорезанные отверстия в существующей конструкции. После замоноличивания датчика блок с электромагнитной катушкой, установленный на корпусе датчика, фиксирует любые деформации в конструкции.

Датчики можно опрашивать индивидуально либо автоматически в дистанционном режиме (если они являются частью системы сбора данных).

Кабели от датчиков прокладывают к считывающему устройству или измерительному пункту, и их, так же как и датчик, следует предохранять от повреждений во время заливки бетона.

Рис. 1.13 Замоноличиваемый струнный тензометр.

Беспроводной датчик наклона для измерения относительных смещений конструкции.

Электроуровни представляют собой жидкостные датчики, не содержащие подвижных частей. Они получают питание по мостовой или полумостовой схеме, а их выходная мощность зависит от величины и направления отклонения датчика. В датчик встроены выпрямитель и цифровой радиоприемник. Диапазон работы приемника составляет до 1000 м (в зависимости от модели и условий установки). Для передачи данных в цифровом формате применяется система кодирования сигнала.

Датчик имеет компактные размеры. Устанавливать датчик следует с таким расчетом, чтобы он не был подвержен температурным воздействиям, а также, чтобы при установке и в процессе эксплуатации имелась возможность проводить его обнуление.

Конструкция датчика предполагает установку непосредственно на поверхность конструкции. Датчик потребляет очень мало энергии и не создает электромагнитных помех.

Достоинства прибора: беспроводная связь между датчиком и накопителем данных, срок службы 10 лет (при считывании данных каждый час), передача данных в цифровом формате обеспечивает высокое качество и безопасность работы, возможность построения полного профиля вертикальных смещений, возможность автоматизации работы с помощью программного обеспечения «I-Site».

Рис. 1.14 Беспроводной датчик наклона.

Струнный датчик нагрузки.

Струнный датчик нагрузки состоит из стального корпуса цилиндрической формы со встроенными струнными чувствительными элементами (до 6 штук) для измерения сжатия цилиндра под действием нагрузки. Прочный многожильный кабель с оплеткой из ПВХ используется для соединения датчика со считывающим устройством через терминал. Как вариант возможно подключение датчиков напрямую к считывающему устройству. Для распределения нагрузки и компенсации неточностей выравнивания при установке под датчик помещают опорную плиту. Еще одну опорную плиту располагают между датчиком и анкером или устройством для натяжения болтов. Чтобы обеспечить получение надежных результатов, плиту замоноличивают так, чтобы ее верхняя грань была установлена плоско и перпендикулярно болту или кабелю.

Терминал требуется для соединения каждого чувствительного элемента датчика. (Показания усредняются считывающим устройством, и значение представляется на дисплее в инженерных единицах).

Рис. 1.15 Струнный датчик нагрузки.

Струнный датчик давления грунта.

Струнные датчики давления грунта предназначены для измерения давления в грунтовых массивах или насыпных конструкциях. Плоский элемент круглой формы состоит из двух сваренных по периферии пластин из нержавеющей стали, узкий зазор между которыми заполнен гидравлическим маслом; струнный преобразователь соединен с плоским элементом короткой стальной трубкой, образуя закрытую гидравлическую систему.

Датчик (элемент и преобразователь) устанавливают в среде, за которой осуществляется наблюдение, а армированный кабель соединяет его с терминалом, портативным считывающим устройством или накопителем данных. Точность показаний не зависит от длины кабеля.

Рис. 1.16 Струнный датчик давления грунта.

Датчик трещин BCD-5B.

Датчик трещин создан для измерения трещин, появляющихся в бетонных конструкциях и скалистом основании в шахтах и на карьерах. Обычные датчики трещин обладают большим измерительным усилием и не могут обеспечить высокую точность измерений, если не зафиксированы жестко. Более того, их трудно устанавливать на слабом скалистом грунте. По сравнению с ними для получения точных измерений датчик BCD-5B обладает чрезвычайно малым измеряемым усилием при простоте установки даже на слабом скалистом основании.

Волоконно-оптический датчик деформаций (СВОДД).

Волоконно-оптические датчики могут использоваться в ситуациях, в которых электронные устройства либо вообще нельзя использовать, либо такое использование сопровождается значительными трудностями и расходами.

Специалистами НПК «Мониторинг-Центр» ведутся интенсивные работы по созданию систем строительного мониторинга на базе волоконно-оптических измерительных систем. Сегодня НПК «Мониторинг-Центр» предлагает датчики деформаций и температуры, которые могут быть использованы в широком классе задач по обеспечению контроля уровня безопасности здания.

Технические характеристики комплекса измерения деформаций на базе СВОДД

Базовым датчиком, используемым в системе мониторинга, является волоконно-оптический датчик деформаций. Датчик имеет несколько вариантов исполнения, позволяющих заливать его в железобетонную конструкцию или крепить на поверхности строительных элементов. Установка датчиков в точках потенциального источника деструкции (большие нагрузки, моменты) регламентируется на стадии проекта. Контроль может вестись как в течение монтажа, так и во время эксплуатации сооружения. Электронный блок обработки сигналов получает постоянную информацию о состоянии конструкции во внутренних и внешних точках контроля. Сопоставление этой информации с проектными данными в постоянном режиме позволяет делать выводы о «здоровье» конструкции.

Измеритель сигналов волоконно-оптических датчиков (ИСВОД)

Технические характеристики.

Используемый в системе мониторинга электронный блок передачи и обработки сигналов (ИСВОД) имеет унифицированную структуру. Передача сигналов может осуществляться как по волоконно-оптическим каналам связи, так и по имеющимся электрическим сетям (что не требует дополнительных работ по оборудованию каналов связи), а также и в беспроводном формате.

Применение волоконно-оптических датчиков ЗАО «Мониторинг-Центр» в строительных конструкциях и сооружениях.

Вывод:

Датчики, на основе которых построены системы мониторинга обладают рядом достоинств и недостатков.

Тензодатчики. Достоинства: малые габариты и вес; малоинерционость, что позволяет применять тензодатчики как при статических, так и при динамических измерениях; обладают линейной характеристикой; позволяют дистанционно и во многих точках проводить измерения; способ установки их на исследуемую деталь не требует сложных приспособлений и не искажает поле деформаций исследуемой детали.

Основные недостатки тензодатчиков это температурная чувствительность, что в условиях крайнего севера сводит на нет все достоинства тензорезисторов, и малый выходной сигнал, который трудно измерять с высокой точностью.

Струнные датчики. Достоинства: стабильная частота выходного сигнала, нечувствительность к большой длине кабеля, меньшая по сравнению с тензодатчиками чувствительность к окружающей среде.

Основной недостаток однострунных датчиков - резко нелинейная статическая характеристика. У дифференциальных струнных датчиков нелинейность статической характеристики значительно меньше. Точность преобразования струнных датчиков увеличивается, если основной составляющей жёсткости механической системы является жёсткость струны.

Наиболее подходящим типом датчиков для применения в условиях крайнего севера и агрессивной среды являются волоконно-оптические датчики. Обладая рядом преимуществ:

Невосприимчивость к электромагнитным помехам;

Устойчивость к воздействиям внешней среды;

Твердотельная структура позволяет выдерживать предельные уровни вибрационных и ударных нагрузок;

Высокая чувствительность и широкополосность позволяют измерять и передавать информацию на значительное расстояние;

Отсутствие взаимной интерференции;

Взрывобезопасность (гарантируется абсолютной неспособностью волокна быть предпосылкой искры);

Высокая коррозионная стойкость, в особенности к химическим растворителям, маслам, воде;

Практически не имеют недостатков.

Наиболее подходящими датчиками для системы мониторинга напряженно-деформированного состояния строительных конструкций являются волоконно-оптические датчики, несмотря на их цену (от 45 до 65 тыс. руб.) они наилучшим образом подходят для работы в агрессивных условиях, а также в условиях крайнего севера (работают при температуре до -60°С). Немаловажным является и тот факт, что максимальное удаление датчика от станции составляет 1000 метров без ухудшения передаваемого сигнала, что является недостижимым результатом для датчиков другого типа.

Примеры проектирования и эксплуатации систем мониторинга конструкций и оснований зданий и сооружений.

ТЕМА 3. ОБЩИЙ МОНИТОРИНГ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. МОНИТОРИНГ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, НАХОДЯЩИХСЯ В ОГРАНИЧЕННО РАБОТОСПОСОБНОМ ИЛИ АВАРИЙНОМ СОСТОЯНИИ. МОНИТОРИНГ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ПОПАДАЮЩИХ В ЗОНУ ВЛИЯНИЯ НОВОГО СТРОИТЕЛЬСТВА, РЕКОНСТРУКЦИИ И ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ. МОНИТОРИНГ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УНИКАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

Общий мониторинг технического состояния зданий и сооружений

Общий мониторинг технического состояния зданий и сооружений – это система наблюдения и контроля, проводимая по определенной программе, утверждаемой заказчиком, для выявления объектов, на которых произошли значительные изменения напряженно-деформированного состояния несущих конструкций или крена, и для которых необходимо обследование их технического состояния (изменения напряженно-деформированного состояния характеризуются изменением имеющихся и возникновением новых деформаций или определяются путем инструментальных измерений).

Общий мониторинг технического состояния зданий и сооружений проводят для выявления объектов, изменение напряженно-деформированного состояния которых требует обследования их технического состояния.

При общем мониторинге, как правило, не проводят обследование технического состояния зданий и сооружений в полном объеме, а проводят визуальный осмотр конструкций с целью приблизительной оценки категории технического состояния, измеряют динамические параметры конкретных зданий и сооружений (см. приложение Л ГОСТ 31937-2011) и составляют паспорт здания или сооружения (см. приложение М ГОСТ 31937-2011).

Если по результатам приблизительной оценки категория технического состояния здания или сооружения соответствует нормативному или работоспособному техническому состоянию, то повторные измерения динамических параметров проводят через два года.

Если по результатам повторных измерений динамических параметров их изменения не превышают 10 %, то следующие измерения проводят еще через два года.

Если по результатам приблизительной оценки категория технического состояния здания или сооружения соответствует ограниченно работоспособному или аварийному состоянию или если при повторном измерении динамических параметров здания или сооружения результаты измерений различаются более чем на 10 %, то техническое состояние такого здания или сооружения подлежит обязательному внеплановому обследованию.

По результатам общего мониторинга технического состояния зданий и сооружений исполнитель составляет заключение (см. приложение К ГОСТ 31937-2011) по этапу общего мониторинга технического состояния зданий и сооружений и заключения о техническом состоянии каждого здания и сооружения, по которым проводился общий мониторинг технического состояния (см. приложение Л ГОСТ 31937-2011).

Приложение К
(обязательное)

Форма заключения (текущего) по этапу общего мониторинга
технического состояния зданий (сооружений)

Заключение составляется головной организацией по результатам этапа общего мониторинга технического состояния зданий (сооружений).

Заключение по этапу общего мониторинга технического состояния зданий (сооружений)
1 Перечень адресов объектов
2 Номер этапа мониторинга
3 Время проведения этапа мониторинга
4 Головная организация этапа мониторинга
5 Перечень организаций, проводивших этап мониторинга технического состояния объектов, с указанием, какой объект обследовался и какой организацией
6 Перечень объектов, категория технического состояния которых соответствует ограниченно работоспособному состоянию
7 Перечень объектов, категория технического состояния которых соответствует аварийному состоянию
8 Общая оценка ситуации
9 Информация, требующая экстренного решения возникших проблем безопасности

Приложение - Заключения по мониторингу технического состояния каждого объекта при общем мониторинге технического состояния зданий и сооружений города см. в приложении Л.

Приложение Л
(обязательное)

Форма заключения (текущего) по этапу мониторинга технического состояния объекта
при общем мониторинге зданий (сооружений)

Заключение по этапу мониторинга технического состояния объекта при общем мониторинге технического состояния зданий и сооружений
1 Адрес объекта
2 Номер этапа мониторинга
3 Время проведения этапа мониторинга
4 Организация, проводившая этап мониторинга
5 Предыдущее значение крена объекта вдоль большой оси
6 Текущее значение крена объекта вдоль большой оси
7 Предыдущее значение крена объекта вдоль малой оси
8 Текущее значение крена объекта вдоль малой оси
9 Предыдущее значение периода основного тона собственных колебаний вдоль большой оси
10 Текущее значение периода основного тона собственных колебаний вдоль большой оси
11 Предыдущее значение периода основного тона собственных колебаний вдоль малой оси
12 Текущее значение периода основного тона собственных колебаний вдоль малой оси
13 Предыдущее значение периода основного тона собственных колебаний вдоль вертикальной оси
14 Текущее значение периода основного тона собственных колебаний вдоль вертикальной оси
15 Предыдущее значение логарифмического декремента основного тона собственных колебаний вдоль большой оси
16 Текущее значение логарифмического декремента основного тона собственных колебаний вдоль большой оси
17 Предыдущее значение логарифмического декремента основного

Мониторинг зданий и сооружений, в части их технического состояния на протяжении строительства и периода эксплуатации - важнейшая задача, связанная с жизнедеятельностью людей и их безопасностью. С самого начала строительства заказчикам строительства в соответствии со строительными нормами и правилами могут вменяться в обязанность проведение геодезического мониторинга строящихся сооружений. Под этим понимается периодические наблюдения за определенными характерными параметрами конструкций зданий в связи с влиянием на них различных факторов и их сравнения с проектно-расчетными параметрами. Это означает, что при строительстве сооружений проектом может быть предусмотрена организация специальных геодезических измерений по наблюдению:

• за вертикальными перемещениями оснований;
• за горизонтальными их смещениями;
• за кренами всей конструкции.

Структура программы геодезического мониторинга

Мониторинг зданий и сооружений в любом случае проводиться согласно специального проекта и программы с формулировками:

• целей и задач;
• характеристиками грунтов и особенностями фундаментов;
• расчетными значениями параметров и установлением периодичности наблюдений;
• методов, устройств измерительных станций, инструментов;
• систем координат , приведением сведений об исходных данных, опорной сети ;
• составленной схемой закладки съемочной (измерительной) сети;
• математической обработки, вычислений и анализом.

Методы измерений

При составлении технических проектов геодезического мониторинга избираются на основания ГОСТа 24846. В зависимости от расчетных параметров, их значений, допустимых погрешностей предварительно определяется класс точности измерений. В отсутствии расчетных значений параметров вертикальных деформаций и горизонтальных смещений в проекте классы точности выбираются. Основанием для такого выбора служат классификация сооружений, сроки их эксплуатации и грунты, в которых они будут воздвигнуты.

В зависимости уже от предварительно определенных классов точности избираются методы и технологии измерений. Но в любом случае, рекомендуется определенная последовательность действий при выполнении геодезических наблюдений за состоянием сооружений:

• составление программы измерений;
• выбор типов конструкций, количества, схемы расположения геодезических пунктов планово-высотного обоснования, с которых будут проводиться измерения;
• пространственная привязка этой основы;
• закладка деформационных сетей в виде групп реперов, марок в зданиях по выбранной схеме наблюдений;
• непосредственные полевые инструментальные измерения;
• обработка, вычисления результатов с оценкой результатов и выводами.

Кроме этого, на выбор методов измерений влияют виды деформационных параметров (вертикальные осадки, горизонтальные смещения, крены конструкций).

Для вертикальных осадок основными методами рекомендуемыми ГОСТом являются:

• геометрическое нивелирование высокоточными нивелирами со специальными рейками, короткими сторонами (способами совмещения или наведения) при первом и втором классах точности, а также точными приборами при третьем и четвертом классах точности;
• тригонометрическое нивелирование в случаях перепадов высотных отметок в строительных сооружениях с применением высокоточных и точных теодолитов и электронных тахеометров ;
• гидростатическое нивелирование с установлением специального гидростатического прибора, который применяется при большом количестве точек, установленных в плохо доступных местах для нивелира и человека.

Для горизонтальных смещений выбор способов измерений и приборов при их использовании зависит также от классов точности и может быть даже составлять комбинации таких методов, как:

• створных наблюдений;
• отдельных направлений;

Для измерения кренов в сооружениях применяются также разнообразные способы с возможными вариантами их комбинирования, а именно:

• проецирования с использованием теодолитов, электронных тахеометров ;
• способы всевозможных измерений: углов, направлений;
• определения приборами вертикального проектирования, прямого и обратного отвесов;
• механического использования кренометра;
• фотограмметрического способа.

Подготовка мониторинговых измерений

Мониторинг зданий и сооружений вертикального смещения начинается с установления, закрепления исходных и контрольных реперов. Как минимум должно быть три грунтовых или четыре стенных репера. Такое их количество необходимо для контрольных измерений по определению их устойчивого положения. Соответственно выбранной схеме деформационной сети в конструкциях сооружений размещаются определенное количество марок. Глубины заложения реперов регулируется в зависимости от состава грунтов и классов точности. Они обязательно размещаются по особым условиям и нужно учесть многочисленные факторы:

• удобство прохода к ним;
• достаточного пространства и обзора в нужных направлениях для установки приборов и проведения съемок;
• по определению расстояний их закладки от наблюдаемых сооружений, а именно: как минимум соответствующей тройной глубины залегания грунта;
• отсутствия проезда любого общественного и тяжелого транспорта, который создает вибрацию грунтов;
• устойчивости расположения зон, отличных от влияния строительной площадки, откосов, осадочных смещений грунтов, подземных инженерных сооружений, горных выработок и других, всевозможных не совсем благоприятных геологических условий;
• зон влияния строящегося или окружающих зданий и их коммуникационных сетей.

Как правило, репера и марки сдаются под охрану организации, проводящей на участке строительные или эксплуатационные работы. При этом составляется акт передачи с абрисами. Согласно определенной цикличности наблюдений обязательно измеряются контрольные превышения между реперами и, таким образом, определяется их устойчивость.

Деформационные сети закладываются в виде марок в нижних частях сооружений по периметру, в том числе по углам блоков здания с учетом нахождения деформационных швов, в несущих конструкциях. Схема закладки деформационных марок согласовывается между проектной и строительной (эксплуатируемой) организацией.

Подготовительные работы для начала первого цикла наблюдений горизонтальных смещений и крена строительных конструкций также начинается с закладки:

• исходных опорных пунктов в виде бетонных пилонов, с закрепленной на их верху площадкой и внутри его шпилькой с резьбой определенного шага для установки и производства наблюдений геодезическими приборами ;
• деформационных марок, расположенных соответственно указанной схеме проекта (программы) геодезического мониторинга;
• ориентирные знаки, которые могут быть специально для этого сооружены или другие видимые и наиболее удобные для долговременных наблюдений.

Организация и технология геодезического мониторинга

Мониторинг зданий и сооружений производится по поручению заказчика строительства выбранной для этого проектной организацией и специализированной геодезической организацией, имеющей инструментарий, специалистов и опыт проведения таких специфических работ. С генеральным подрядчиком строительства и его производственно-технической и геодезической службами согласовываются все необходимые этапы работ мониторинга, места, сроки закладки в строительных конструкциях марок, реперов и опорных пунктов.

Проекты или программы геодезического мониторинга состоят из пояснительной записки, в которую входят:

• общая часть;
• система мониторинга на строительной площадке и окружающей территории;
• выводы и рекомендации;
• приложения с методиками выполнения измерений вертикальных смещений, кренов и схемами, устройствами реперов, марок и мест их закладки с линейными привязками и абрисами.

Проектом предусматривается цикл (периоды) наблюдений, чаще всего ежеквартальные.

Согласованный проект, реализуется подрядной геодезической организацией с возможностью привлечения строителей по устройству всех марок и реперов. По окончании выполнения первых этапов работ геодезистами оформляется технический отчет. В нем приводятся:

• общие положения;
• методы и инструменты измерений;
• прилагаются все полевые измерения;
• указываются способы вычислений;
• оценка результатов измерений;
• приводятся сравнения, как с предыдущими наблюдениями, так и по накопительной ведомости.

В отчете приводятся таблицы, ведомости, исполнительные схемы, диаграммы, рисунки и кроки. В дальнейшем, в последующих технических отчетах, могут выполняться прогнозы по результатам оценки и анализа полученных данных измеряемых параметров.

Мониторинг зданий и сооружений можно приравнять к научно-исследовательским работам. Этот процесс является трудоемким, дорогостоящим и долговременным мероприятием. Его большая трудоемкость заключается в значительном объеме работ по закладке реперов и марок. Исследовательская часть работ выражена в применении знаний опытных специалистов строителей, геологов, гидрогеологов, геофизиков, геодезистов , связанных с различными научными и производственными сферами. Дорогостоящим считается в связи с использованием дорогостоящего оборудования и материалов. Например, одно только геодезическое оборудование в виде высокоточного нивелира со специальными инварными рейками и высокоточного электронного тахеометра , имеют соответствующую точности этих приборов очень высокую стоимость.