Мониторинг состояния фундамента здания

Мониторинг состояния фундамента здания

Организованное систематическое наблюдение, называемое мониторингом, проводится с целью оценки, контроля и прогноза технического состояния зданий и сооружений, а также своевременного выявления тенденций негативного изменения.

В соответствии с рекомендациями нормативно-технических документов в области мониторинга технического состояния зданий и сооружений составление технического заключения об их состоянии должно предшествовать разработке проектно-сметной документации на их реконструкцию, переоборудование, капитальный ремонт.

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. Это обусловливает необходимость проведения не периодического после длительной эксплуатации, а практически непрерывного наблюдения за техническим состоянием конструкций таких объектов, т.е. мониторинга их технического состояния.

Старение зданий и сооружений, приводящее в конечном итоге к разрушению, как отдельных конструктивных элементов, так и объекта в целом, диктует необходимость развития системы мониторинга технического состояния, которое 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.

Мониторинг (в широком смысле, от лат. Monitor – предостерегающий) – специально организованное, систематическое наблюдение за состоянием объектов, явлений, процессов с целью их оценки, контроля или прогноза.

Система мониторинга представлена на рис.1.

Рис.1 – Система мониторинга

Мониторинг – система наблюдений и контроля, производимых регулярно, по определенной программе для оценки состояния зданий и сооружений, анализа происходящих процессов и своевременного выявления тенденций негативного изменения.

Наблюдение – система мероприятий, обеспечивающих определение параметров, характеризующих состояние зданий и сооружений, отдельных элементов, видов воздействия.

Контроль – сопоставление полученных данных о состоянии зданий и сооружений с установленными критериями и нормами воздействия с целью оценки их соответствия.

Таким образом, из всего вышеперечисленного, мониторинг зданий и сооружений представляет собой контроль за функционированием различных систем: надежности всей конструкции, инженерной сети и ее отдельных узлов, контроль за состоянием грунтового массива и т.д. Все это включает инженерные исследования, геодезические измерения, инженерно-геологические изыскания, измерение возможных деформаций и еще целого комплекса необходимых измерений. В настоящее время мониторинг и обследование зданий регламентируется согласно СП 13 102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений», принятые и рекомендованные к применению в качестве нормативного документа в системе нормативных документов в строительстве постановлением Госстроя России от 21 августа 2003 года №153.

Существует 4 этапа мониторинга, их взаимосвязь представлена на рис.2.

Рис.2 – Этапы мониторинга

Мониторинг технического состояния зданий и сооружений является самостоятельным направлением строительной деятельности, охватывающим комплекс вопросов, связанных с обеспечением эксплуатационной надежности зданий, с проведением ремонтно-восстановительных работ, а также с разработкой проектной документации по реконструкции зданий и сооружений.

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

• предварительное обследование (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);
• определение физико-технических характеристик материалов обследуемых конструкций в лабораторных условиях;
• обобщение результатов обследований.

На практике постоянный мониторинг по экономическим со¬ображениям предпринимается достаточно редко и только по от¬ношению к отдельным сооружениям, причем по большей части с конкретными задачами. С общеметодической точки зрения такой мониторинг правильнее было бы назвать «длительным специаль¬ным обследованием» или «подконтрольной эксплуатацией» инже¬нерного сооружения.

Для подобной практики имеются, как минимум, три основания:

• дороговизна оборудования;
• сложность обработки больших массивов постоянно поступа¬ющей информации и неотработанность механизмов оперативного принятия решения на ее основе;
• ограниченность номенклатуры доступных к универсальному использованию приборных систем, предназначенных для этой цели.

Мониторинг и первое обследование технического состояния зданий и сооружений проводится не позднее чем через два года после их ввода в эксплуатацию. В дальнейшем мониторинг проводится не реже одного раза в 10 лет и не реже одного раза в пять лет для зданий и сооружений или их отдельных элементов, работающих в неблагоприятных условиях (агрессивные среды, вибрации, повышенная влажность, сейсмичность района 7 баллов и более и др.). Для уникальных зданий и сооружений устанавливается постоянный режим мониторинга.

Повторное обследование зданий и их элементов, находящихся в аварийном состоянии, – раз в шесть месяцев, находящихся в ветхом состоянии – раз в год, в неудовлетворительном состоянии – раз в два года, а также выборочное обследование отдельных конструкций и систем по запросам владельцев при выходе их из строя, повреждениях, нарушениях режимов с ежегодным анализом всех заявок, поступивших в объединенные диспетчерские системы (ОДС), для планирования текущего ремонта и технического обслуживания (ТО).

Обследование и мониторинг технического состояния зданий и сооружений проводятся специализированными организациями, оснащенными современной приборной базой и имеющими в своем составе высококвалифицированных и опытных специалистов. Требования к специализированным организациям, осуществляющим обследование и мониторинг технического состояния зданий и сооружений, определяются федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным на ведение государственного строительного надзора. Федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным на ведение государственного строительного надзора, также ведется реестр специализированных организаций.

Обследование и оценка технического состояния представлены на рис.3.

Рис.3 – Обследование и оценка технического состояний зданий и сооружений

Мониторинг технического состояния зданий и сооружений проводят также:

• по истечении нормативных сроков эксплуатации зданий и сооружений;
• при обнаружении значительных дефектов, повреждений и деформаций в процессе технического обслуживания, осуществляемого собственником здания (сооружения);
• по результатам последствий пожаров, стихийных бедствий, аварий, связанных с разрушением здания (сооружения);
• по инициативе собственника объекта;
• при изменении технологического назначения здания (сооружения);
• по предписанию органов, уполномоченных на ведение государственного строительного надзора.

При выборе системы наблюдений необходимо учитывать цель проведения мониторинга, а также 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. Методика и объем системы наблюдений при мониторинге, включая измерения, должны обеспечивать достоверность и полноту получаемой информации для подготовки исполнителем обоснованного заключения о текущем техническом состоянии объекта (объектов).

До начала проведения мониторинга собираются и анализируются архивный материал, содержащий информацию о техническом состоянии здания, сооружения или жилого комплекса, выполненных ремонтных работах, акты и предписания специализированных эксплуатационных организаций о состоянии инженерного оборудования (лифты, противопожарная автоматика и дымоудаление, электроснабжение, вентиляция). На основании этих данных выдается задание на обследование каждого дома с учетом особенностей зданий и наиболее слабых элементов. Осматривают все подвалы, чердаки, лестничные клетки, общие холлы и т. д. Выборочно проверяют квартиры, обязательно на первых и последних этажах, в торцовых секциях. Минимальный осмотр составляет 25% от общего количества квартир в доме. В каждом помещении обследуются все конструкции и инженерное оборудование. Описание дефектов заносится в рабочий журнал. При невозможности определить причины деформаций и повреждений визуальным способом проводится дополнительное инструментальное обследование, при этом особое внимание уделяется аварийным участкам и узлам – их описывают более подробно. Полностью осматривают кровли и фасады. Для различных типов зданий установлен объем выборки количества обследования квартир. При обследовании инженерных систем выделяются их части в подвалах, квартирах, на чердаках. Непосредственно в ходе мониторинга выдаются рекомендации и предписания на необходимые срочные ремонтно-восстановительные работы.

После проверки всех помещений полученная информация с учетом данных архива классифицируется по видам конструкций и систем. В бланк, заполняемый на каждое строение, заносят паспортные данные и сведения о капитальных ремонтах, приведенных в здании.

В разделе «Результаты обследования» отмечается техническое состояние 23 элементов здания по схеме:

• конструкция;
• перечень дефектов и повреждений;
• объем повреждений в процентах от общего объема элемента;
• общая характеристика технического состояния элемента.

Описание дефектов и повреждений осуществляется по методике определения физического износа жилых зданий (ВСН-53-86 (р). В ВСН-53-86 (р) дано подробное описание возможных дефектов и повреждений конструкций и систем различной модификации элементов с указанием минимального объема контроля.

Техническое состояние каждого элемента оценивается как аварийное, когда требуется срочный ремонт или замена (А), неудовлетворительное (Н) и удовлетворительное (У).

По совокупности состояния элементов техническое состояние здания оценивается как аварийное, когда конструкции грозят обрушением; неудовлетворительное, если эти характеристики преобладают в большинстве элементов; частично неудовлетворительное, если в неудовлетворительном состоянии находятся только несколько элементов, и удовлетворительное.

Мониторинг технического состояния зданий и сооружений выполняется высококвалифицированными специалистами, прошедшими специальный курс обучения. Достоверность данных обследования выборочно проверяет руководитель бригады в каждом административном округе города, техническое состояние оценивается в присутствии представителей владельца здания и подрядной организации, отвечающей за его эксплуатацию.

В выходном документе (заключении о техническом состоянии жилого строения) отражаются:

• паспортные данные (серия здания, год постройки, физический износ по данным БТИ и другое);
• информация о наличии технической документации на здание (технические заключения, проекты ремонта и т. п.);
• результаты предыдущего обследования технического состояния.

Также в данном документе приводится информация о выполнении рекомендаций предыдущего обследования по капитальному ремонту элементов здания (включая объем ремонта); затем результаты обследования технического состояния конструкции и систем здания с указанием объема повреждений по состоянию на день обследования; далее данные специализированных эксплуатационных организаций о техническом состоянии систем вентиляции, газоходов, лифтов, электроснабжения, газоснабжения, противопожарной автоматики и дымоудаления и дополнительные данные, освещающие индивидуальные особенности зданий и состояние их конструкций. В итоге делаются выводы по результатам обследования по зданию в целом и рекомендации по ремонтно-восстановительным работам на ближайшие пять лет.

Результаты мониторинга используются при:

• выявлении приоритетов в обеспечении безаварийного содержания жилых домов,
• предупреждении появлений аварий и отказов основных строительных конструкций,
• формировании титульных списков на капитальный ремонт зданий и отдельных конструкций и их систем,
• контроле над эффективным использованием бюджетных и привлеченных средств, выделяемых на содержание жилищного фонда.

Накопленная и формализованная информация дает возможность решать оперативные и стратегические задачи по организации технического обслуживания и капитального ремонта жилищного фонда.

Инструментальный мониторинг зданий, а также существующие в настоящее время компьютерные программы позволяют представлять и анализировать возможные варианты планов технического обслуживания и капитального (текущего) ремонта, выбирать из них экономически выверенные и рациональные.

Инструментальный мониторинг конструкций и оснований зданий опирается, в основном, на четыре класса методик, которые представлены в Таблице 1.

Классы методик инструментального мониторинга зданий и сооружений

Существует набор схем как разной трудоемкости и стоимости, так и разной разрешающей способности и информативности — от измерений в отдельных скважинах до межскважинного просвечивания (вплоть до получения 3-мерного томографического изображения).

В зависимости от выбора датчиков, можно вести мониторинг дифференциальных (послойных) или суммарных осадок грунтов основания, уровня воды, порового давления в породах (параметра, используемого в расчетах за рубежом). Помимо скважин, важную информацию получают при размещении под фундаментной плитой сети датчиков давления на грунт, в сваях — вертикальных нагрузок.

Наблюдения могут вестись непрерывно или достаточно часто по времени, т.е. есть возможность следить за особенностями динамики объекта.

Замеры по данной методике могут выполняться различными измерительными устройствами:

сейсмометрами (велосиметрами, акселерометрами).

Схемы наблюдений разнообразны, включают варианты возбуждения колебаний здания как искусственными (удары, вибраторы), так и естественными (ветер, микросейсмы) источниками. Сейсмометрические измерения дают «мгновенную» картину состояния объекта, наблюдая которую во времени можно получить разнообразную информацию об особенностях динамики сооружения.

Следует отметить, что если первые три типа наблюдений дают в основном «прямую» информацию (величины осадок, нагрузок и пр.), то регистрация колебаний требует как достаточно сложной предварительной обработки, так и создания моделей динамики сооружения. Особенностью сейсмометрических методик является то, что схемы наблюдений могут быть достаточно простыми (вплоть до одной точки). Кроме того, они дают возможность контролировать не только величины ускорений, но и, как показано ниже, позволяют судить о совместной работе здания и грунтов основания, в том числе выявить неизвестные ранее явления.

В связи с наращиванием объемов воспроизводства жилищного фонда, объем мониторинга зданий и сооружений увеличивается с каждым годом, что является следствием ряда факторов: физического и морального их износа, перевооружения и реконструкции производственных зданий промышленных предприятий, реконструкции малоэтажной старой застройки, изменения форм собственности и резкого повышения цен на недвижимость, земельные участки и др. Особенно важно проведение мониторинга зданий и сооружений, что часто связано с изменением действующих нагрузок, изменением конструктивных схем и необходимостью учета современных норм проектирований зданий. В процессе эксплуатации зданий вследствие различных причин происходят физический износ строительных конструкций, снижение и потери их несущей способности, деформации как отдельных элементов, так и здания в целом. Таким образом, для разработки мероприятий по восстановлению эксплуатационных качеств конструкций, необходим мониторинг с целью выявления причин преждевременного износа понижения их несущей способности.

Литература:

• ВСН-53-86 (р) «Правила оценки физического износа жилых зданий».
• СП 13 102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».
• Мищенко В.Я., Баринов В.Н., Горбанева Е.П., Назаров А.Н. Энергетическое обследование (энергоаудит) объектов социальной сферы/ Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. – 2012.№1. – С.77-84.
• Мищенко В.Я., Горбанева Е.П. Оптимизация распределения ресурсов в задачах по созданию и содержанию объектов недвижимости/ В сборнике: Актуальные проблемы строительства и недвижимости межвузовский сборник научных трудов. Воронежский государственный архитектурно-строительный университет. Воронеж, 2004. С. 81-86.
• Мищенко В.Я., Горбанева Е.П., Мануковский А.Ю., Сафонов А.О. Генетические алгоритмы в решении многокритериальных задач оптимизации распределения ресурсов при планировании энергосберегающих мероприятий: Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. — 2014. № 3 (35). — С. 77-82.
• Мищенко В.Я., Горбанева Е.П., Зубенко К.Ю. Cоциально-экономическая эффективность санации жилой застройки/ Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2008. № 1. С. 103-107.
• Горбанева Е.П., Мищенко В.Я., Мануковский А.Ю., Сафонов А.О. Исследование возможности повышения энергоэффективности в бюджетной сфере Воронежской области/ Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Инновации в строительстве. 2014. № 1. С. 17-23.
• Сервейинг: организация, экспертиза, управление/ Лаур А., Ахмедова З.А., Лебедев И.М., Беляков С.И., Бутырин А.Ю., Грабовый К.П., Волков А.А., Волков Р.В., Кириллова А.Н., Луняков М.А., Мищенко В.Я., Никифорова Т.П., Устинова Ю.В., Орлов А.К., Павлова Л.И., Римшин В.И., Марков С.В., Семернин Д.А., Сорокин В.В., Сорокина Н.И. и др.// Учебник: в 3-х частях. Том Часть II Экспертиза недвижимости и строительный контроль. – Москва, 2015.
• Матренинский С.И., Мищенко В.Я., Спивак И.Е., Зубенко К.Ю. Методологический подход к оценке морального износа территорий массовой жилой застройки/ Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 11. С. 59-62.
• Мищенко В.Я., Драпалюк Д.А., Солнцев Е.А. Мониторинг дефектов и учет старения строительных конструкций жилого фонда/Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2009. № 4. С. 118-123.
• Мищенко В.Я., Головинский П.А., Драпалюк Д.А. Прогнозирование темпов износа жилого фонда на основе мониторинга дефектов строительных конструкций/ Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2009. № 4. С. 111-117.
• Мищенко В.Я., Баркалов С.А., Курочка П.Н. Моделирование и автоматизация организационно-технологического проектирования строительного производства. – Воронеж, 1997.

Автор: Валерий Мищенко, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии, организации строительства, экспертизы и управления недвижимостью, ВГТУ, г. Воронеж;

Елена Горбанева, к.т.н., доцент кафедры технологии, организации строительства, экспертизы и управления недвижимостью, ВГТУ, г. Воронеж;

Йюн Ритхи, ВГТУ, г. Воронеж.

Источник