НАБЛЮДЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ НОВЫХ ОБЪЕКТОВ В УСЛОВИЯХ МЕГАПОЛИСА

Строительство новых объектов связано с устройством котлована, который может оказывать влияние на существующую застройку посредством деформации грунта. В некоторых случаях были зафиксированы аварийные состояния объектов [4]. В первую очередь опасности подвержены исторические здания, возраст которых 100 и более лет, фактически исчерпавшие свой срок эксплуатации.

Поэтому для обеспечения безопасных условий эксплуатации зданий и сооружений, при возведении в непосредственной близости от них новых объектов недвижимости, необходимо прогнозировать деформации, вызванные строительными работами. Существующие рекомендации по прогнозированию деформаций предусматривают проведение трудоемких натурных геодезических наблюдений и создание физических моделей. Однако, анализ существующих методов прогноза показывает, что в настоящее время геодезические наблюдения за деформациями в зоне влияния нового строительства, не позволяют в полной мере рассмотреть процесс деформирования и построить прогнозную методику [1, 5]. Последнее в настоящее время решается путем численного моделирования геомеханических процессов, позволяющих обеспечить рассмотрение закономерностей развитиям деформационных процессов при строительстве новых объектов [3].

Следующей проблемой, возникающей при охране эксплуатируемых зданий и сооружений в условиях мегаполиса, является тот факт, что существующие методы измерений деформаций предусматривают только наблюдения смещений деформационных знаков (осадочных марок), расположенных на стенах наблюдаемых объектов. При этом считаем, что проведение таких измерений, равносильно констатации процесса перехода зданий в аварийное состояние. Дело в том, что если деформационный процесс от строящегося объекта дошел до здания, которому 100 и более лет, то его практически не спасти.

Таким образом, вполне обоснованным решением является контроль деформаций земной поверхности в непосредственной близости от строящегося объекта. Такие наблюдения должны проводится совместно с традиционными (по деформационным знакам на наблюдаемом объекте) для возможности более полного анализа деформационного процесса.

Отметим, что в нормативной документацией по строительству, существуют рекомендации по проведению геодезических наблюдений за деформациями земной поверхности в зоне влияния строящегося объекта по реперам профильных линий. Существующие рекомендации по наблюдению за процессом деформирования земной поверхности сводятся, как правило, к измерению смещений реперов во всей зоне влияния. Однако, выполнение существующих рекомендаций не позволят заранее выявить степень опасности процесса деформирования и своевременно принять необходимые защитные меры. Поэтому решение данного вопроса разумно осуществлять путем дифференцированной оценки зоны влияния устройства котлована.

На наш взгляд, измерение процесса деформирования земной поверхности разумно осуществлять лишь на контрольных участках в зоне влияния строящегося объекта, где процесс деформирования при негативном случае (не срабатывании «стена в грунте») имеет наибольшие проявления. Эти участки приурочены к границам котлована. В этих контрольных участках оценку деформационного процесса можно выполнять с сантиметровой точностью. Разработаны технологические схемы геодезических наблюдений, обеспечивающие требуемую точность для проведения мониторинговых наблюдений.

Наблюдения за процессом деформирования ведут по специальной наблюдательной станции, состоящей из системы реперов и деформационных знаков. Деформационные знаки размещают на профильной линии наблюдательной станции расположенной между строящимся и существующим объектом. В соответствие с [2], примем расстояние между деформационными знаками не более 5 м. Определение координат деформационных знаков выполняют относительно неподвижных пунктов, опорной сети. При этом получают смещения знаков на земной поверхности, так как деформационные знаки наблюдаются относительно неподвижных пунктов, расположенных вне зоны влияния строящегося объекта.

Для мониторинга деформационного процесса рекомендуется применение высокоточных электронных тахеометров (угловая точность 1-2’’, линейная точность 2 мм + 2 мм/км). Измерения предлагается выполнять методом свободной станции с привязкой к пунктам исходной сети. Данный метод подразумевает получение координат станции – способом обратной засечки, а определение координат деформационных знаков полярным способом. По изменению координат деформационных знаков полученных из разных циклов наблюдений, определяют горизонтальные смещения деформационных знаков. По изменению расстояний между деформационными знаками определяют горизонтальные деформации земной поверхности. Схема наблюдений за процессом деформирования земной поверхности представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема наблюдений за деформациями земной поверхности в зоне влияния

Предложенная методика дополняет спектр мер по обеспечению контроля за процессом деформирования объектов мегаполиса и позволяет повысить его уровень применительно к стесненной городской застройке.

В результате выполненного анализа имеющейся практики по обеспечению охраны зданий и сооружений при строительстве новых объектов в непосредственной близости от эксплуатируемых зданий в России можно сделать следующие основные выводы:

1. Выявлено отсутствие или не достаточную проработанность научно-методических и нормативных положений о мониторинге, выполняемого с целью обеспечения безопасных условий эксплуатации существующих зданий при разработке котлована в условиях мегаполиса;
2. Существующие геодезические методы измерений предусматривают лишь наблюдения за деформациями, возникающими в конструкциях самих зданий, что в свою очередь не позволяет сделать предварительную оценку деформационного процесса, возникающего от нового строительства.
3. Отсутствие рекомендаций относительно объема и содержания прогнозных работ, проводимых на различных стадиях разработки котлована, и формы использования результатов прогноза.
4. Необходимым условием обеспечения безопасных условий эксплуатации зданий и сооружений при строительстве в непосредственной близости от них новых объектов является, необходимость изучения процесса деформирования земной поверхности в зоне влияния строящегося объекта.

Список литературы:

1. Азаров Б.Ф Современные методы геодезических наблюдений за деформациями инженерных сооружений. Ползуновский вестник. - Барнаул, 2011. № 1. C.19-29.
2. Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной поверхности при подземной разработке рудных месторождений / М–во цв. мет. СССР. Горное управление: введ. 3.07.86. – Разраб. ВНИМИ, ВНИПИгорцветмет. – М. : Недра, 1988. – 112 с.
3. Казанцев А.И. Геодезический мониторинг деформаций зданий и сооружений в условиях уплотнительной застройки с учетом оценки зоны влияния строящегося объекта: дис. … канд. техн. наук: 25.00.32 / Казанцева Александра Игоревича. – СПб, 2016. – 117 с.
4. Колыбин И. В. Уроки аварийных ситуаций при строительстве котлованов в городских условиях. Развитие городов и геотехническое строительство. - СПб: 2008. №12. С. 90-124.
5. Шеховцев Г. А. Современные геодезические методы определения деформаций инженерных сооружений: монография / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова. — Нижний Новгород: ННГАСУ, 2009. - 156 с.