Современное строительство предъявляет жёсткие требования к безопасности возводимых объектов, к сохранности окружающей застройки. Одним из ключевых инструментов обеспечения этой безопасности является геотехнический мониторинг. Профессионалам отрасли, заказчикам необходимо чётко понимать, что такое геотехнический мониторинг, какие задачи он решает, почему его нельзя игнорировать.
Определение геотехнического мониторинга
Геотехнический мониторинг в строительстве – это систематический комплекс инструментальных наблюдений за состоянием грунтового массива, оснований, фундаментов, несущих конструкций возводимого объекта, прилегающей застройки. Геотехнический мониторинг осуществляется на всех стадиях жизненного цикла сооружения. Он направлен на своевременное обнаружение деформаций, превышающих допустимые значения.
Необходимость геотехнического мониторинга обусловлена тем, что грунты являются нелинейной средой с непредсказуемой реакцией на техногенные нагрузки. Без контроля их поведения невозможно гарантировать сохранность застройки, инфраструктуры в зоне влияния строительства.
Задачи геотехнического мониторинга, его роль в проекте
Перед системой наблюдений стоит ряд конкретных задач:
- Контроль деформаций, осадок возводимого сооружения, а также близлежащих зданий.
- Оценка напряжённо-деформированного состояния грунтового массива, ограждающих конструкций.
- Верификация результатов геотехнического прогноза, корректировка проектных решений при выявлении отклонений.
- Предотвращение аварийных ситуаций путём раннего информирования проектировщика, подрядчика.
Таким образом, задачи геотехнического мониторинга выходят далеко за рамки простой фиксации осадок, включая аналитическую работу по интерпретации данных.
Виды геотехнического мониторинга, классификация наблюдений
Классификация зависит от объекта, стадии работ, геологических условий. Выделяют следующие основные виды геотехнического мониторинга.
- Геодезический мониторинг деформаций зданий и сооружений — инструментальное определение вертикальных, горизонтальных перемещений, кренов, прогибов.
- Гидрогеологический — наблюдение за уровнем, температурой, химическим составом подземных вод.
- Геофизический — применение сейсмических, электрометрических, иных неразрушающих методов для оценки свойств грунта in situ.
- Визуально-инструментальный — обследование трещин, деформаций, фильтрационных проявлений.
- Геокриологический мониторинг — специализированные наблюдения в криолитозоне за температурным режимом многолетнемёрзлых грунтов (ММГ).
Методы геотехнического мониторинга
Набор методов определяется программой и проектом геотехнического мониторинга с учётом геологических условий площадки.
Геодезические методы включают нивелирование I–II классов, тригонометрическое нивелирование, спутниковые ГНСС-наблюдения, наземное лазерное сканирование. Для фиксации осадок используются деформационные марки для геотехнического мониторинга, устанавливаемые на несущих конструкциях контролируемых зданий.
Важную роль играют температурные методы геотехнического мониторинга при строительстве, которые позволяют отслеживать процесс твердения цементного раствора, температурный режим грунтов оснований, контролировать термостабилизацию в криолитозоне.
К инструментальным методам относятся инклинометрия, тензометрия, порометрия (измерение порового давления), экстензометрия, анкерная динамометрия. Отдельную нишу занимает снегомерная съёмка при геотехническом мониторинге, необходимая в районах Крайнего Севера для определения снеговых нагрузок, их влияния на тепловой режим грунтов.
Современные площадки всё чаще оснащаются системами автоматического сбора данных. Автоматизированная система геотехнического мониторинга (АСГМ) включает датчики, модули сбора данных, серверное программное обеспечение для передачи результатов в режиме реального времени.
Контролируемые параметры при геотехническом мониторинге
Что входит в перечень наблюдаемых величин при геотехническом мониторинге? Ответ зависит от типа объекта, геоусловий, однако базовый набор параметров универсален.
- Вертикальные, горизонтальные перемещения зданий, грунтового массива.
- Крены, изгибы ограждающих конструкций котлована.
- Поровое давление в водонасыщенных грунтах.
- Усилия в анкерных системах, распорных конструкциях.
- Уровень грунтовых вод.
- Температура грунта (в криолитозоне).
- Динамические характеристики (вибрации, сейсмические воздействия).
Контролируемые параметры при геотехническом мониторинге фиксируются с определённой периодичностью, сопоставляются с расчётными значениями из геотехнического прогноза. При достижении предупреждающих или критических порогов принимаются корректирующие меры.
Состав работ геотехнического мониторинга
Состав работ геотехнического мониторинга определяется нормативными требованиями, условиями конкретной площадки. Составные части геотехнического мониторинга включают следующие блоки:
- Обследование технического состояния зданий, сооружений в зоне влияния строительства (дефектация, фотофиксация, составление паспортов).
- Геодезический мониторинг — наблюдение за осадками, горизонтальными перемещениями.
- Геотехнический мониторинг ограждающих конструкций котлована — инклинометрия, контроль усилий в распорках, анкерах.
- Геотехнический контроль грунта — измерение порового давления, наблюдение за суффозионными, фильтрационными процессами.
- Мониторинг инженерных сетей — контроль деформаций подземных коммуникаций в зоне влияния.
- Аналитическая обработка данных, сопоставление с прогнозом, подготовка отчётной документации.
Этапы геотехнического мониторинга, циклы наблюдений
Этапы геотехнического мониторинга охватывают полный жизненный цикл объекта.
На предпроектном этапе выполняется геотехнический мониторинг при инженерных изысканиях — сбор исходных данных, устройство реперной сети, нулевой цикл измерений. Далее следует стадия активного строительства, когда циклы геотехнического мониторинга имеют наибольшую частоту. Регламент геотехнического мониторинга определяет порядок, интервалы проведения наблюдений на каждом этапе. По окончании строительно-монтажных работ геотехнический мониторинг в период эксплуатации продолжается с уменьшенной интенсивностью до стабилизации деформаций.
Периодичность геотехнического мониторинга задаётся программой, зависит от этапа работ, геологических условий, скорости нарастания деформаций, уровня геотехнической категории объекта. На стадии устройства котлована измерения проводятся ежедневно или через сутки, тогда как в период стабилизации осадок цикличность может снижаться до одного раза в квартал.
Нормативная база — ГОСТ, СП, нормативные документы
Нормативно-правовое регулирование является основой для планирования и проведения геотехнического мониторинга. Каждый норматив опирается на документы федерального уровня. Главным из них является СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений», устанавливающий обязательность мониторинга для объектов геотехнических категорий 2, 3. Ключевые строительные правила — СП 305.1325800.2017 «Здания и сооружения. Правила проведения геотехнического мониторинга при строительстве» — детализирует правила проведения, состав работ, требования к программе, отчётной документации.
Среди иных нормативных документов по геотехническому мониторингу необходимо отметить ГОСТ Р 53778-2010 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» и базовый ГОСТ — ГОСТ 24846-2019 «Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений».
Для гидротехнических сооружений применяется СП 58.13330, регламентирующий геотехнический контроль гидротехнических сооружений (ГТС). В условиях криолитозоны действуют требования СП 25.13330 «Основания и фундаменты на вечномёрзлых грунтах», регламентирующие геотехнический мониторинг при строительстве и эксплуатации сооружений на многолетнемёрзлых грунтах.
Разработка программы геотехнического мониторинга, проектная документация
Разработка программы геотехнического мониторинга начинается на стадии проектирования, базируется на результатах инженерно-геологических изысканий, геотехнического прогноза влияния строительства на окружающую застройку, данных обследования существующих зданий.
Программа и проект геотехнического мониторинга содержат описание объекта, зоны влияния, перечень контролируемых параметров с указанием предельных значений, схему размещения наблюдательных пунктов, методику измерений, периодичность циклов, критерии перехода на усиленный режим наблюдений. Техническое задание на геотехнический мониторинг формулируется заказчиком совместно с проектной организацией, определяет объём, сроки, требования к исполнителю.
Кто согласовывает программу геотехнического мониторинга? Программа согласовывается проектировщиком объекта, заказчиком; при необходимости — органом экспертизы. При работе вблизи действующих объектов метрополитена или иных стратегических сооружений программа дополнительно согласовывается с их эксплуатирующими организациями.
Проектирование геотехнического мониторинга также предполагает составление технологической карты, определяющей последовательность полевых работ, применяемые приборы, порядок обработки данных. На основе утверждённой программы составляется смета на геотехнический мониторинг, а расчёт стоимости на геотехнический мониторинг выполняется по действующим нормам ценообразования или на основании калькуляции трудозатрат.
Оборудование для геотехнического мониторинга, наблюдательная сеть
Оборудование для геотехнического мониторинга подбирается в зависимости от условий площадки, задач программы. Основные инструменты перечислены ниже:
- Высокоточные цифровые нивелиры, электронные тахеометры для геодезических наблюдений.
- Инклинометры для контроля горизонтальных перемещений грунтового массива, ограждающих конструкций.
- Пьезометрические датчики (струнные, пневматические, электрические) для измерения порового давления.
- Анкерные динамометры для контроля усилий в грунтовых анкерах, распорках.
- Тензометрические станции для мониторинга напряжений в несущих элементах.
- Термометрические скважины, термокосы для измерения температуры грунтов.
- Деформационные марки для геотехнического мониторинга, устанавливаемые на фасадах, фундаментах зданий.
- Трещиномеры (маяки Зудилина, щелемеры) для наблюдений за раскрытием трещин.
Контроль наблюдательной сети геотехнического мониторинга включает периодическую поверку приборов, проверку стабильности исходных реперов, оценку достоверности измеренных данных. Без надлежащего контроля наблюдательной сети точность измерений не может быть гарантирована.
Объекты мониторинга — от фундаментов до уникальных сооружений
Геотехнический мониторинг оснований и фундаментов зданий и сооружений является базовым элементом любой наблюдательной программы. Контролируются осадки, крены, относительные неравномерности деформаций.
Геотехнический мониторинг подземных сооружений охватывает тоннели, подземные паркинги, станции метрополитена, коллекторы. Геотехнический мониторинг тоннелей требует установки конвергометров, экстензометров, датчиков давления на обделку.
Геотехнический мониторинг строительных конструкций распространяется на колонны, балки, плиты перекрытий, прочие несущие элементы, испытывающие воздействие от технологических процессов строительства (погружение свай, забивка шпунта, водопонижение).
Геотехнический мониторинг уникальных сооружений — небоскрёбов, стадионов, крупных мостов — характеризуется повышенными требованиями к точности, объёму, периодичности наблюдений. Отдельно следует отметить геотехнический мониторинг объектов культурного наследия, где любые деформации могут привести к утрате исторической ценности. Такие объекты требуют индивидуального подхода, минимально инвазивных методов установки датчиков.
Геотехнический мониторинг реконструируемого здания сочетает наблюдения за поведением существующих конструкций, контроль влияния реконструктивных работ на прилегающую застройку.
Инфраструктурные объекты, линейные сооружения
Геотехнический мониторинг трубопроводов обеспечивает контроль пространственного положения трубы, напряжений в металле, состояния грунтов основания. Геотехнический мониторинг газопроводов, а также нефтепроводов имеют особую значимость в нефтегазовой отрасли, поскольку деформация трубопровода может привести к экологической катастрофе.
Геодезический мониторинг деформаций сооружений нефтегазоконденсатного комплекса включает наблюдения за резервуарными парками, эстакадами, факельными установками, технологическим оборудованием на промышленных площадках.
Геотехнический мониторинг мостов предполагает контроль осадок опор, кренов, деформаций пролётных строений, состояния подходных насыпей. Геотехнический мониторинг автомобильных дорог актуален для участков, проложенных по слабым грунтам, насыпям на болотах, в зонах карстовой активности.
Геотехнический мониторинг инженерных сетей — водопроводов, канализации, теплотрасс — обязателен при строительстве в условиях плотной городской застройки, где земляные работы неизбежно влияют на подземные коммуникации.
Геотехнический мониторинг вечной мерзлоты, работа в криолитозоне
Отдельное направление — геотехнический мониторинг на мерзлых грунтах. Многолетняя мерзлота занимает около 65% площади России, что составляет треть всей территории мировой криолитозоны. В условиях Крайнего Севера, Арктики конструкции, возведённые по принципу I (с сохранением мёрзлого состояния оснований), требуют непрерывного температурного контроля. Геотехнический мониторинг ММГ (многолетнемёрзлых грунтов) направлен на предотвращение деградации мерзлоты под воздействием тепловыделений здания.
Геотехнический и геокриологический мониторинг объединяют наблюдения за деформациями, температурным режимом грунтов. Геотехнический мониторинг на месторождениях нефти, газа в северных регионах предполагают использование термометрических скважин, датчиков пучения, снегомерную съёмку при геотехническом мониторинге для определения толщины снежного покрова, его теплоизолирующего воздействия.
Геотехнический мониторинг при строительстве и эксплуатации сооружений на многолетнемёрзлых грунтах регулируется специализированными разделами СП 25.13330, предусматривает увеличенные объём, периодичность наблюдений по сравнению с объектами на талых грунтах.
Выполнение геотехнического мониторинга
Проведение геотехнического мониторинга вправе осуществлять организации, имеющие допуск саморегулируемой организации (СРО) на выполнение инженерных изысканий, обследование зданий. Лицензия на геотехнический мониторинг не требуется, однако допуск СРО является обязательным условием. Организация геотехнического мониторинга должна подтвердить наличие квалифицированного персонала, поверенного оборудования, опыта работ на аналогичных объектах.
Специалисты геотехнического мониторинга — инженеры-геодезисты, инженеры-геотехники, геологи, аналитики, владеющие методами обработки, интерпретации данных. Выполнение геотехнического мониторинга требует междисциплинарной компетенции, поскольку анализ результатов невозможен без понимания механики грунтов, конструктивных решений, технологии производства работ.
Отчёт по геотехническому мониторингу, интерпретация данных
По итогам каждого цикла измерений формируется отчёт по геотехническому мониторингу, содержащий ведомости измерений, графики нарастания деформаций, сравнение фактических, прогнозных значений, заключение о техническом состоянии контролируемых объектов. Результаты геотехнического мониторинга являются основанием для принятия решений о продолжении, приостановке или корректировке строительных работ.
При обнаружении превышения предупреждающих значений исполнитель обязан незамедлительно информировать заказчика, проектировщика. Критические отклонения требуют немедленной остановки работ, разработки мероприятий по стабилизации ситуации. Именно поэтому оперативность, достоверность получения данных имеют первостепенное значение.
Стоимость геотехнического мониторинга
Цена на геотехнический мониторинг зависит от ряда факторов. Основные из них перечислены ниже:
- Площадь зоны влияния, количество контролируемых зданий.
- Глубина котлована, сложность ограждающей конструкции.
- Геологические условия площадки (слабые грунты, высокий уровень грунтовых вод, мерзлота).
- Количество, состав контролируемых параметров.
- Продолжительность наблюдений, число циклов.
- Применение автоматизированных систем.
Стоимость геотехнического мониторинга рассчитывается на основании утверждённой программы. Расценки на геотехнический мониторинг формируются в соответствии со справочниками базовых цен на инженерные изыскания (СБЦ) или по калькуляции фактических затрат. Для бюджетного планирования на ранних стадиях проекта возможна предварительная оценка на основании укрупнённых показателей.
Где заказать геотехнический мониторинг
Выбирая подрядчика, следует обращать внимание на наличие допуска СРО, опыт работ на аналогичных объектах, квалификацию персонала, парк оборудования. Компании геотехнического мониторинга с комплексными компетенциями способны не только фиксировать деформации, но также предлагать инженерные решения при выявлении отклонений.
Услуги геотехнического мониторинга компании «Геобилдинг» охватывают полный цикл работ — от проектирования геотехнического мониторинга, разработки программы до проведения наблюдений, подготовки отчётной документации. Компания также специализируется на закреплении грунтов методом струйной цементации (Jet Grouting), инъекционного крепления грунтов (Deep Injection), что позволяет оперативно устранять выявленные в ходе мониторинга проблемы с основаниями.
Заказать геотехнический мониторинг в «Геобилдинг» — значит получить единого подрядчика, который ведёт наблюдения, интерпретирует данные, при необходимости выполняет мероприятия по усилению грунтов. Такой подход сокращает сроки принятия решений, повышает общую безопасность проекта.
Источники
- СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» (Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*).
- СП 305.1325800.2017 «Здания и сооружения. Правила проведения геотехнического мониторинга при строительстве».
- ГОСТ Р 53778-2010 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».
- ГОСТ 24846-2019 «Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений».
- СП 25.13330.2020 «Основания и фундаменты на вечномёрзлых грунтах».
- СП 58.13330.2019 «Гидротехнические сооружения. Основные положения».
- Федеральный закон № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
