Контроль деформаций оснований под существующими зданиями и сооружениями

Определение напряжений в массиве грунтов представляет собой сложную зaдaчу, так как под действием собственного веса в массивах грунтов всегда формируется начальное НДС и затем к нему прибавляются напряжения, которые вызваны действием нагрузки от сооружения. Чтобы добиться увеличения срока эксплуатации зданий важно знать и учитывать не только фактическое состояние сооружения в конкретный момент времени, изменение этого состояния в течение определенного отрезка времени (мониторинг сооружения), возможный прогноз изменения состояния (диагностика). Поэтому кроме изучения напряжено-деформированного состояния зданий и сооружений, обязательно проводить строительный мониторинг, который позволит отследить изменение состояние системы сооружение - основание.

Строительный мониторинг – это длительный, непрерывный контроль в реальном времени изменений состояния контролируемых объектов на этапе строительства с целью предотвращения самой возможности возникновения аварийных ситуаций.

Так же, как и прочие виды мониторинга, строительный мониторинг призван решать следующие основные задачи:

• контроль технического состояния зданий и конструкций, своевременное выявление возникающих негативных тенденций, которые ведут к опасному ухудшению этого состояния
• обеспечение безопасного функционирования зданий благодаря своевременному обнаружению отдельных элементов зданий или сооружений, на которых возникли изменения напряженно-деформированного состояния несущих конструкций
• обеспечение безопасного функционирования зданий благодаря обнаружению на ранней стадии опасного изменения напряженно-деформированного состояния грунтов, а также конструкций оснований, которые могут повлечь переход в ограниченно работоспособное или даже в аварийное состояние
• отслеживание скорости и степени изменения технического состояния здания, при необходимости принятие экстренных мер по предотвращению опасной аварийной ситуации.

Однако, поскольку данный вид мониторинга проводится во время строительства, то он имеет ряд существенных особенностей.

Во-первых, специфика строительной площадки обуславливает возможность частого и регулярного повреждения элементов системы строительного мониторинга – кабелей, устройств сбора данных, самих датчиков. Стройка есть стройка, ничего не поделаешь. Это соответственно приводит к удорожанию обслуживания такой системы – затраты на замену элементов, на сами ремонтные работы и т.д.

Во-вторых, при значительных повреждениях в системе строительного мониторинга может потребоваться значительное время на ее восстановление (иногда до нескольких суток), и в течение этого времени контроль по части элементам может отсутствовать.

В-третьих, из-за выполнения различных строительных работ – разборки перекрытий, выборки грунтов около уже возведенных конструкций – состояние различных элементов конструкций может изменяться стремительно, что требует оперативного реагирования на меняющуюся ситуацию. В частности, из-за выборки грунта состояние наклона стен может перейти из работоспособного в аварийное в течение нескольких недель или даже дней. [2]

Современные приборы, которые применяют для геомониторингa в строительстве:

• оборудование для контроля горизонтальных смещений грунта (инклинометры, обсадные инклинометрические трубы, автоматические инклинометрические системы, регистраторы, и пр.)

• оборудование для контроля осадок грунта (скважинные магнитные экстенсометры (ручной режим измерений), анкерные экстенсометры (автоматический режим измерений), и пр.)

• гидрогеологическое оборудование (автоматические пьезометры, пьезометры CASAGRANDE для измерений в ручном режиме, индикаторы уровня воды, скважинные пробоотборники, и пр.)

• датчики нагрузки (на грунт, на оголовок сваи, на анкерное крепление, и пр.)

• оборудование для мониторинга строительных конструкций фундамента (струнные тензометры, датчики контроля перемещений, датчики контроля кренов сооружения и пр.)

Следует отметить, что деформации в грунте, обычно, представляют собой вторичное явление и развиваются далеко не сразу после приложения нагрузок. Поэтому в ряде случаев их измерения (в том числе измерение давления в поровой воде) позволяют принимать решения до того, как сооружение и его основание получили значительные перемещения (осадки, сдвиги, крены и т. п.).

В промышленном и гражданском строительстве наиболее широко проводятся наблюдения за развитием осадки зданий и сооружений, поверхности массивов грунтов, слежением за возникновением повреждений (трещин) в конструкциях, которые вызваны неравномерным развитием деформаций оснований, и т. п.

Основой мониторинга в таких случаях служит наблюдательная сеть. Сеть включает в себя опорные (неподвижные) реперы, а также деформационные марки, устанавливаемые на объектах строительства и в грунте (у поверхности массива или на разных глубинах).

При долговременных наблюдениях опорные реперы устраивают в буровых скважинах, пробуриваемых до коренных (плотных) грунтов и снабжаемых реперной трубой со сферической головкой. Грунтовые марки устраивают в шурфах, которые должны быть откопаны глубже уровня сезонного промерзания грунта. На дне шурфа устраивают железобетонную подушку (якорь), в которую заделывают реперную трубу.

Организация мониторинга должны выполняться по специальному проекту, проведение его осуществляется по программе. В проекте в зависимости от преследуемых задач определяется сеть деформационных марок, положение опорных реперов, в программе — периодичность наблюдений, форма представления результатов. [1]

В заключение хочется отметить, что проведённый анализ материалов по данной теме позволил сделать выводы, что для наиболее правильного и полного прогнозa «поведения» сооружения следует проводить комплексное обследование напряженно-деформированного состояния описанными в данной работе способами. В практике современного строительства и эксплуатации застроенных территорий геотехнический мониторинг позволяет разрешать частные и общие задачи прикладной механики грунтов, непосредственно связанные с фундаментостроением. При этом существуют многочисленные строительные ситуации, которые требуют обязательного осуществления геотехнического мониторинга.

Список литературы:

1. Геотехнический мониторинг во время строительства. [Электронный ресурс] — Режим доступa. — URL: http://tehlib.com/ispy-taniya-i-obsledovaniya-zdanij-i-sooruzhenij/geotehnicheskij-monitoring-vo-vremya-stroitelstva/ (дaтa обращения: 20.10.2016).  
2. Строительный мониторинг. [Электронный ресурс] — Режим доступa. — URL: http://www.inclinometr.ru/uslugi/mzs/sm (дaтa обращения: 20.10.2016).