Геотехнический мониторинг зданий и сооружений

Что такое геотехнический мониторинг?

Геотехнический мониторинг представляет собой комплекс работ по наблюдению за поведением конструкций строящегося или реконструируемого объекта, его основания и окружающего грунтового массива. Это необходимая часть современного строительного процесса, которая позволяет контролировать безопасность возведения зданий и избегать негативного влияния на соседние постройки.

Мониторинг начинается с момента подготовки строительной площадки и продолжается в течение всего периода строительства, а также год после его завершения. Особую важность он приобретает при точечной застройке в сложившихся микрорайонах, где существует риск просадок и деформаций существующих зданий.

Цели и задачи

Основные цели

Геотехнический мониторинг направлен на обеспечение безопасности строительных работ и эксплуатации объектов. Главная цель заключается в контроле состояния грунтового массива и своевременном выявлении негативных процессов, которые могут повлиять на устойчивость сооружений.

Мониторинг позволяет отслеживать деформации грунтов основания, изменения напряженно-деформированного состояния массива и динамику подземных вод. Эти данные критически важны для принятия обоснованных инженерных решений на всех этапах строительства.

Задачи при проведении работ

Специалисты решают комплекс взаимосвязанных задач в процессе мониторинга. Измерение осадок фундаментов и деформаций конструкций составляет основу наблюдений. Контроль уровня грунтовых вод и их химического состава помогает прогнозировать коррозионные процессы.

Анализ полученных данных позволяет выявлять тенденции развития деформационных процессов. Сравнение фактических значений с расчетными показателями дает возможность корректировать проектные решения в режиме реального времени.

Обеспечение безопасности строительства

Геотехнический мониторинг служит инструментом предотвращения аварийных ситуаций на строительной площадке. Система раннего предупреждения основана на установлении предельно допустимых значений контролируемых параметров.

При превышении критических показателей автоматически активируются защитные мероприятия. Это может включать временную остановку работ, корректировку технологии или усиление конструктивных элементов.

Когда необходим?

Проведение геотехнического мониторинга регламентируется нормативными документами и техническими условиями проекта. Обязательность мониторинга определяется категорией ответственности сооружения, сложностью инженерно-геологических условий и потенциальным влиянием на окружающую застройку.

Этапы проведения

Представляет собой комплексный процесс, состоящий из последовательных этапов. Каждый этап имеет свои особенности и требует профессионального подхода.

Подготовительный этап

На подготовительном этапе специалисты изучают проектную документацию объекта и анализируют инженерно-геологические условия площадки. Проводится детальное обследование территории для определения наиболее информативных точек размещения измерительного оборудования.

Разрабатывается программа мониторинга, которая включает перечень контролируемых параметров, периодичность измерений и критерии оценки полученных данных. Определяются методы измерений и типы приборов, необходимых для решения поставленных задач. Составляется календарный план работ с учетом особенностей строительного процесса.

Установка измерительного оборудования

Монтаж измерительных приборов выполняется в строгом соответствии с разработанной программой мониторинга. Инклинометры устанавливаются в специально пробуренные скважины для контроля горизонтальных смещений грунтового массива.

Пьезометры размещаются на различных глубинах для мониторинга порового давления в грунтах. Реперы и марки закладываются в конструкции зданий и на земной поверхности для измерения вертикальных и горизонтальных деформаций. Все приборы проходят калибровку и тестирование перед началом эксплуатации.

Проведение измерений и наблюдений

Измерения выполняются с заданной периодичностью в соответствии с программой мониторинга. Частота наблюдений может изменяться в зависимости от интенсивности строительных работ и характера получаемых данных.

Специалисты ведут подробные журналы наблюдений, фиксируя не только показания приборов, но и внешние факторы, которые могут влиять на результаты измерений. К таким факторам относятся погодные условия, вибрационные воздействия от строительной техники, изменения в технологии производства работ. Регулярно проверяется работоспособность измерительного оборудования.

Анализ и обработка данных

Полученные данные подвергаются математической обработке с применением специализированного программного обеспечения. Строятся графики изменения контролируемых параметров во времени, выявляются тенденции и закономерности.

Результаты измерений сопоставляются с предельно допустимыми значениями, установленными в программе мониторинга. При превышении критических значений немедленно уведомляются заказчик и проектировщик для принятия корректирующих мер. Составляются периодические отчеты с выводами о состоянии контролируемого объекта и рекомендациями по дальнейшему ведению строительных работ.

Работы ГК «Строй-Эксперт» по геотехническому мониторингу с использованием натурных методов включают:

• Геотехнический мониторинг оснований фундаментов и конструкций, ограждения котлована, массива грунта для возводимых и реконструируемых объектов с целью своевременного выявления деформаций;
• Геотехнический мониторинг окружающей застройки, расположенных в зоне влияния строительства, реконструкции или прокладки подземных коммуникаций, особенно актуальный для московского региона;
• Геотехнический мониторинг подземных инженерных коммуникаций, расположенных в зоне влияния, для предотвращения аварийных ситуаций и обеспечения безопасности объектов.

Методы, оборудование и технологии ГК «Строй-Эксперт»

Визуально-инструментальные методы (фиксация дефектов, определение ширины и глубин трещин, установка маяков и онлайн-датчиков для анализа динамики и т.п.) позволяют эффективно контролировать состояние конструкций и делать прогнозы возможных деформаций или разрушений. Специалисты компании, обладающие необходимым уровнем ответственности и членством в СРО, используют следующее оборудование:

• для получения качественных фотографий дефектов — цифровые фотоаппараты с большим зумом и специальными штативами, а также телефоны с высоким разрешением для оперативной фиксации,
• для наблюдения за раскрытием трещин — различные типы маяков: гипсовые, пластинчатые, точечные маяки, высокоточные часовые маяки, электронные измерительные датчики, онлайн-системы реального времени для отслеживания изменений значений,
• для организации наблюдений на высотных зданиях — квадрокоптер DJ Phantom 4 Pro, что значительно увеличивает количество точек контроля и улучшает оценку состояния объекта.

Геодезические методы или геодезический мониторинг (вертикальные перемещения конструкций, относительная разность осадок, крен конструкций, горизонтальные сдвиги) используются для контроля сложных строений, относящихся к категории повышенной опасности. Для определения перемещений конструкций проводятся измерения с использованием высокоточных геодезических приборов:

• цифровые нивелиры Sokkia SDL1X с комплектами инварных штрих-кодовых реек,
• электронные тахеометры Sokkia FX102, Sokkia CX102.

Полученные уникальные данные обрабатываются в программах CREDO DAT, CREDO_Нивелир или во встроенном программном обеспечении приборов. Затем обработанные результаты заносятся в Microsoft Excel или Credo Расчет деформаций для дальнейшей визуализации и составления документации. Периодичность мониторинга сетей и конструкций устанавливается в зависимости от сроков и условий эксплуатации вновь построенных или реконструируемых объектов.

Виброметрические методы используются для проведения измерений динамических воздействий от строящихся сооружений или других внешних факторов. Особенности этих методов заключаются в способности выявлять параметры негативных воздействий. Измерения проводятся с помощью портативного измерительного комплекса Алгоритм-3 в комплекте с датчиком вибрации АР98-100-01, результаты которых оформляются в виде протоколов вибродиагностики. Заказать проведение подобных мероприятий можно на сайте компании, где также указана стоимость услуг.

Тензометрические методы применяются для контроля напряженности в стальных распорках, тягах анкерных устройств и конструкциях. Все работы выполняются в соответствии с нормативными документами, что обеспечивает высокое качество и точность измерений.

В работе используются:

• для периодического и непрерывного геотехнического мониторинга — накладные струнные датчики-тензометры, в том числе СИТИС Спрут 1.01.01 с даталоггером Игла. См. фото «Тензометрические датчики под защитным кожухом»
• для визуализации показаний — приложение «Скат Лайт»,
• для определения напряжения распорок котлована — тензорезисторы.

Геологические и гидрологические методы (уровень подземных вод, горизонтальные перемещения ограждающей конструкции по высоте, определение температур и состава подземных вод, определение глубин промерзаний грунтов за ограждающими конструкциями и т.п.).

Смещения грунта и шпунтового ограждения эксперты измеряют путем установки инклинометрических скважин с помощью инклинометра Soil C17, который комплектуется КПК и поддерживает связь с измерительным зондом инклинометра по Bluetooth.

См. фото «Выполнение измерений по инклинометрической скважине для изучения смещений грунта и шпунтового ограждения».

Для наблюдений за уровнем грунтовых вод специалистами оборудуются пьезометрические скважины совместно с электронным уровнемером Water Level Meter W7-6.1-30.

Технология наземного лазерного сканирования

Технология наземного лазерного сканирования

При мониторинге промышленных объектов и архитектурных строений лазерный сканер Trimble TX5 позволяет оперативно производить детализированную трехмерную съемку в автоматизированном режиме. При обработке таких данных можно получить информацию об отклонениях в каждой конкретной точке, оценить размер и величину трещин, сравнить результаты с допусками. Используя данные текущей и прошлых съемок, можно оценить изменение геометрии и трещин.

Нормативные документы

Для успешного выполнения проектных работ, связанных с обследованием и мониторингом технического состояния, необходимо опираться на нормативные документы, которые регламентируют процесс проведения исследований. В ООО «ГК Строй-Эксперт» используются самые современные методы и технологии, позволяющие точно определять параметры колебаний и состояния несущих конструкций, таких как стены и сваи.

На начальном этапе работ важно собрать все необходимые сведения и ознакомиться с перечнем нормативных актов, в которых указаны требования к безопасности и качеству выполняемых работ. Все данные защищены и обрабатываются в соответствии с ГОСТ и СП, что исключает возможность ошибок. В случае возникновения технических сложностей, например при выполнении работ с высокой степенью сложности, необходимо следовать установленным стандартам и рекомендациям.

• СП 13-102-2003 "Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений";
• ГОСТ 53778-2010 "Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния";
• ГОСТ Р 54859-2011 "Здания и сооружения. Определение параметров основного тона собственных колебаний";
• ГОСТ Р 53964-2010 "Вибрация. Измерения вибрации сооружений. Руководство по проведению измерений";
• 22.1.12-2005 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС)».

Референс-лист

• Физкультурно-оздоровительный комплекс без трибун для зрителей, Санкт-Петербург историческая часть здания и участка набережной р. Большой Невки;
• Бизнес-центр со встроенно-пристроенной механизированной автостоянкой, Санкт-Петербург, ул. Комиссара Смирнова;
• Погружение шпунтового ограждения на объектах строительства со встроенными помещениями и подземными автостоянками на территории квартала Усть-Славянка;
• Гостинично-офисный комплекс «Доклендс», Санкт-Петербург, пр. КИМа
• Многоквартирный дом со встроенными помещениями и встроено-пристроенным подземным гаражом (автостоянкой), Санкт-Петербург, Морской

Стоимость геотехнического мониторинга

Стоимость работ по геотехническому мониторингу зависит от множества факторов и рассчитывается индивидуально для каждого объекта.

На формирование цены влияют:

• состав необходимых мероприятий
• продолжительность наблюдений
• применяемые методики и оборудование
• сложность объекта

Наиболее затратными являются работы по установке пьезометрических и инклинометрических скважин, монтаж специальных датчиков и оборудование капитальных грунтовых реперов.