N5, 2002

КОНЦЕПЦИЯ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕКОНСТРУКЦИИ ДЛЯ НОВОЙ РЕДАКЦИИ ПЕТЕРБУРГСКИХ ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ НОРМ

УЛИЦКИЙ В.М., ШАШКИН А.Г.

1. Определение геотехнической категории сложности реконструкции или нового строительства

Очевидно, что высокое качество проектирования и строительства сооружений может быть обеспечено лишь при выполнении необходимого объема инженерных изысканий – инженерно-геологических, инженерно-геоде­зических, а в условиях плотной городской застройки, либо при реконструкции – при обследовании сооружений, примыкающих к проектируемому объекту, достаточном для выбора безопасного проектного решения и методов производства работ. В процессе строительства, кроме общепринятого авторского надзора, необходимо вести контроль состояния существующей застройки – определение дополнительных осадок, наблюдения за раскрытием трещин, контроль параметров колебаний конструкций и т.п. Поскольку стоимость предварительных исследований достаточно велика (хотя, как правило, не соизмерима с расходами на ликвидацию последствий непродуманных решений, которые могут представлять собой аварийную ситуацию), требуется в каждом конкретном случае определять необходимый и достаточный объем работ. Такая регламентация возможна при установлении категории геотехнической сложности сооружения и соответствующего ей объема предварительных изыскательских работ и наблюдений в процессе строительства, позволяющих корректировать проектные решения и способы производства работ [1].

Представляется наиболее целесообразным оценивать геотехническую категорию сложности по комплексу параметров, которые можно разделить на 3 группы.

Первая – категория ответственности строящегося здания (сооружение) или категория технического состояния объекта реконструкции.

В качестве второй группы определяющих параметров следует рассматривать категорию технического состояния окружающей застройки.

Многолетние исследования, проведенные в СПбГАСУ под руководством профессора С.Н. Сотникова, позволили классифицировать состояние конструкций кирпичных зданий в зависимости от степени их повреждения по трем категориям, что нашло отражение в ТСН 50-302–96. Более детальная градация для четырех типов зданий и сооружений приведена в ВСН 490–87, разработанных ВНИИГС с привлечением специалистов других организаций, где также приведено разделение на три категории технического состояния. Общим недостатком обеих классификаций является отсутствие каких-либо ограничений для третьей, наихудшей категории состояния, что создает некоторую неясность при рассмотрении аварийно деформированных зданий или конструкций, угрожающих обрушением (находящихся в «предаварийном состоянии»). Этот недоучет устранен в московских нормах (Рекомендации по обследованию ... М., 1998), где введена четвертая категория состояния – предаварийная или аварийная. Для объектов этой категории не допускаются какие-либо дополнительные деформации.

Поскольку безосадочное строительство в условиях плотной городской застройки на слабых грунтах практически невозможно, представляется необходимым отразить в нормах требование о превентивном усилении зданий четвертой  категории технического состояния, после чего в зависимости от эффективности проведенного усиления они могут быть переведены в более благоприятную категорию. Таким образом, в процедуре определения геотехнической категории будет принимать участие одна из трех категорий состояния.

В отечественной и зарубежной нормативной литературе оценка геотехнической ситуации выполняется, исходя из представленных выше двух групп категорий. Такой подход вполне достаточен для обеспечения прочности и надежности собственно объекта реконструкции или нового строительства, но не гарантирует сохранности окружающей застройки.  Для прогнозирования последствий реализации того или иного проектного решения необходима 3-я группа параметров, с помощью которых можно выявить зону риска, в пределах которой возможно влияние того или иного техногенного фактора, и степень этого влияния (степень риска). В связи с этим при рассмотрении геотехнической ситуации представляется целесообразным ввести категорию риска для существующей застройки, обусловленного новым строительством или реконструкцией (табл.1).

Таблица 1

Определение категории риска при реконструкции и новом строительстве в условиях городской застройки

Категория  риска для существующей застройки

 

При реконструкции

 

При новом

строительстве

 

1

Реконструкция здания или сооружения осуществляется без увеличения нагрузки на основание и без изменения статических условий работы основания

Окружающая застройка находится вне зоны влияния строящегося объекта (по статическим условиям работы его основания, а также по воздействию техногенных факторов, в том числе при производстве работ)

 

2

Реконструкция здания или сооружения предполагает изменение нагрузок на существующие фундаменты и (или) изменение статических условий работы основания без его перегрузки; соблюдается критерий по допустимым дополнительным деформациям реконструируемого здания и окружающей застройки

Окружающая застройка находится вне зоны влияния строящегося объекта по статическим условиям работы основания, но попадает в зону влияния техногенных факторов, связанных, в том числе, с производством работ (соблюдается критерий по допустимым дополнительным деформациям окружающей застройки без проведения мероприятий по ее усилению)

 

3

Реконструкция здания или сооружения предполагает изменение нагрузки на существующие фундаменты и(или) изменение статических условий работы основания, которое приводит к перегрузке основания; при существующих фундаментах не соблюдается критерий по допустимым деформациям реконструируемого здания и окружающей застройки

Окружающая застройка находится в зоне влияния строящегося объекта (не соблюдается критерий по допустимым дополнительным деформациям окружающей застройки без проведения мероприятий по ее усилению)

Категория риска определяется в рамках геотехнического обоснования проекта.

Определение геотехнической категории сложности выполняется исходя из сочетания категорий: ответственности объекта строительства (или технического состояния объекта реконструкции), технического состояния окружающей застройки и риска, обусловленного реконструкцией или новым строительством.

К геотехнической категории I следует отнести:

реконструкцию здания без увеличения нагрузок на основание и изменения статических условий работы основания (без устройства новых фундаментов, углубления существующих подвалов и т. д.) при условии, что техническое состояние здания оценивается категорией 1;

новое строительство зданий и сооружений, инженерных коммуникаций, оцениваемых категорией ответственности 1 и не оказывающих статических и техногенных воздействий на основание окружающей застройки.

Геотехническая категория II распространяется на сочетания категорий, не вошедшие в геотехнические категории I и III.

В геотехническую категорию III попадают такие сочетания, в которых хотя бы одна компонента представлена категорией 3. Исключениями являются случаи, когда имеет место категория 1 риска, а ответственность объекта нового строительства или техническое состояние реконструируемого здания характеризуются категориями 1 и 2 – этим случаям соответствуют геотехнические категории I и II.

 Геотехническая категория сложности нового строительства или реконструкции подлежит уточнению на всех этапах геотехнического сопровождения.

Как показывает опыт многолетней геотехнической практики, для успешной реконструкции кварталов городской застройки или отдельных зданий геотехническое сопровождение должно охватывать все этапы строительного процесса: подготовки тендерной документации и обоснования инвестиций, предпроектных работ, проектирования, производства строительных работ, эксплуатации построенного объекта в течение первых 2...3 лет.

Основными этапами геотехнического сопровождения являются (рис.1): предварительная оценка геотехнической ситуации, изыскательский комплекс, геотехническое обоснование проекта, технологический регламент ведения работ, мониторинг за сохранностью зданий и сооружений при производстве работ и контроль качества выполненных работ.

ЭТАПЫ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

Подготовка
тендерной документации
и обоснование  инвестиций

Предпроектные работы

Проектирование

Производство
строительных
работ

Эксплуатация
построенного
объекта

 

 

 

 


Составляющие геотехнического сопровождения

Предварительная оценка геотехнической ситуации

Изыскательский
комплекс

Геотехническое
обоснование проекта

Мониторинг за сохранностью зданий и сооружений при производстве работ и контроль качества работ

Послепостроечный мониторинг

Технологический регламент ведения работ

Рис.1. Схема соотнесения этапов строительного процесса
и составляющих геотехнического сопровождения 

Объем и состав каждого этапа определяются в зависимости от геотехнической категории сложности объекта реконструкции или нового строительства.

 2. Предварительная оценка геотехнической ситуации
на основе геотехнического картирования

В сложившейся в последнее время практике инвестор (застройщик), как правило, не располагает какой-либо исходной информацией, позволяющей ему оценить инвестиционную привлекательность объекта.

В лучшем случае он может рассчитывать на получение устаревших материалов обследования объекта реконструкции, что позволяет ориентировочно оценить вероятную стоимость надземных конструкций. Что же касается необходимых затрат на усиление существующих фундаментов реконструируемого здания или устройство новых фундаментов, то этот вопрос в большинстве случаев вовсе ускользает из поля зрения инвесторов.

На этой стадии, когда нет ни реального проекта, ни информации о состоянии существующей застройки, окружающей объект, оценка инвестиционного риска в части стоимости фундаментов является чрезвычайно сложной задачей со множеством неизвестных.

Несмотря на все сложности, эта задача может быть успешно решена даже на стадии начала эскизного проектирования (см. статью А.Г. Шашкина в настоящем журнале). Схематично процедура предварительной оценки геотехнической ситуации представлена на рис. 2.

Исходная информация (внешняя)

Назначение объекта

Генплан объекта

Идея архитектурно-планировочного решения

Исходная информация (из банка данных)

Оценка уровня нагрузок на основание

По геотехнической карте

 

Инженерно-геологические и гидрогеоло-гические условия

Топографи-ческая карта урбанизи-рованной территории

Схема комму-никаций

План застройки с информа-цией о состоянии зданий

Решение 3 задач

Определение типа фундаментов, обеспечивающих надежность объекта и безопасность окружающей застройки

Выбор щадящей технологии
производства работ

Оценка необходимости усиления фундаментов соседних зданий

Оценка ориентировочной стоимости нулевого цикла.

Определение геотехнической категории сложности

Рис.2. Процедура предварительной оценки геотехнической ситуации

Для оценки геотехнической ситуации необходимо прежде всего рассмотреть основные факторы риска, которые могут вызвать неравномерные осадки массива грунта и привести к развитию дефектов в соседних зданиях. При строительстве и реконструкции, например в историческом центре Санкт-Петербурга, к таким факторам следует отнести:

Выбор конструктивного решения фундаментов и технологии его реализации определяется прежде всего дополнительными осадками охраняемых конструкций объекта реконструкции или примыкающей застройки, т.е. удовлетворением условию (1). (Подробнее этот критерий освещен в статье А.Г. Шашкина «Геотехнические критерии при проектировании сложной реконструкции и нового строительства в условиях городской застройки» в настоящем номере журнала).

  (1)

Из решения множества задач, в которых варьируются параметры различных конструктивных решений, выбираются варианты фундаментов, оказывающие наименьшее статическое воздействие на окружающую застройку и, разумеется, обладающие необходимой надежностью для проектируемого объекта. При решении следующей серии задач определяются параметры временных конструкций (ограждения котлована, анкеров, свя­зей и т.п.) исходя из требования исключения осадок территории вокруг котлована, связанных с подвижками ограждения и водопонижением. После того как выбрана конструкция фундаментов здания и определены параметры временных конструкций, осуществляется поиск щадящей (для данных условий) технологии фундирования и изготовления временных конструкций.

Естественно, что описанная последовательность расчетного анализа является упрощенной и в реальности оценка геотехнической ситуации осуществляется путем последовательных приближений. В итоге расчетного  анализа выявляются варианты, удовлетворяющие условию (1).

Заключительным этапом оценки инвестиционной привлекательности объекта является определение стоимости выбранных вариантов фундирования и геотехнической категории, на основании которой назначаются объемы работ на следующих этапах геотехнического сопровождения.

 3. Изыскательский комплекс

В комплекс изыскательских работ входят:

Состав и объем различных видов изысканий достаточно подробно освещены в новейшей нормативной литературе (СНиП 11-02–96, СП 11-105–97, СП 11-104–97, СП 11-102–97, ТСН 50-302–96).

В нормативной литературе, посвященной инженерно-геологическим изысканиям, введены категории сложности инженерно-геологических условий, определяющих сложность изучения исследуемой территории и выполнение различного состава и объемов изыскательских работ в зависимости от ряда факторов.

Реконструкция и новое строительство в пределах сложившейся городской застройки на слабых глинистых грунтах попадают в третью, наивысшую категорию сложности инженерно-геологических условий, сразу по нескольким факторам:

Условия реконструкции и нового строительства в среде городской застройки накладывают дополнительные требования на изыскания, которые должны быть достаточными не только для проектирования объекта, но и для расчетного обоснования безопасности окружающих строений. Для этих наиболее сложных и ответственных объектов малейшая ошибка в проектировании может привести к разрушению и соответственно к расселению окружающих жилых домов.

Представляется необходимым ввести нормативное требование о том, что инженерно-геологические изыскания и обследование фундаментов в пределах городской застройки должны выполняться в соответствии с требованиями СП 11-105–97 для III категории сложности инженерно-геологических условий. Использование косвенных определений может допускаться только в дополнение к прямым измерениям характеристик свойств грунтов.

Существующие нормы было бы целесообразным также дополнить требованиями к инженерно-геологическим изысканиям для объектов реконструкции в зависимости от геотехнической категории сложности объекта (табл. 2).

Таблица 2

Дополнительные требования к инженерно-геологическим изысканиями
в среде городской застройки на слабых грунтах
 

ГК объекта

Для объектов нового

строительства


Для объектов
реконструкции

Для окружающей застройки

1

2

3

4

ГК I

Изучение материалов инженерно-геологических изысканий прошлых лет

Изучение материалов инженерно-геологических изысканий прошлых лет и других архивных материалов (использование архивных инженерно-геологических материалов при проектировании допускается, если параметры изысканий прошлых лет соответствуют требованиям задания на изыскания (по глубине бурения, достоверности и полноте информации), а также при расположении скважины прошлых лет не далее 10 м от контура пятна застройки);

выполнение 1–2 контрольных шурфов в здании;

выявление режима эксплуатации здания с целью установления факторов, отрицательно воздействующих на основание (утечки из коммуникаций, затопление подвалов и т.д.)

Нет

ГК II

Объем и состав изысканий определяются требованиями для инженерно-геологичес­ких изысканий III категории сложности

В дополнение к перечню для категории I:

выполнение шурфов у каждого вида опорных конструкций; испытание грунтов основания, обмеры фундаментов, выявление наличия и состояния гидроизоляции;

определение прочности фундамента неразрушающим методом, оценка поврежденных деревянных элементов (при их наличии);

в случае свайного основания – оценка сохранности свай; рекомендуется выполнять оценку несущей способности путем статических испытаний свай, выведенных из работы в конструкции и определение длины свай с помощью неразрушающих испытаний (низкодеформационных динамических тестов ITS);

динамическое зондирование грунтов основания в сочетании с ручным бурением – не менее 3 точек на шурф; при расхождении полученных при дополнительных изысканиях результатов с архивными материалами – статическое зондирование и бурение контрольной скважины с отбором и испытанием образцов грунта в соответствии с требованиями прил. М СП 11-105–97;

установление наличия и состояния дренажных систем;

выявление гидрогеологического режима и химического состава подземных вод;

выявление наличия и местонахождения существующих и существовавших подземных сооружений, подвалов, фундаментов снесенных зданий, тоннелей, инженерных коммуникаций и т. п.

В объеме требований ГК I для объектов реконструкции

ГК III

То же

В дополнение к перечню для категории II:

Статическое зондирование и бурение контрольных скважин ( в объеме, предусмотренном для нового строительства) с отбором и испытанием образцов грунта

В объеме требований ГК II для объектов реконструкции

Инженерно-геодезические изыскания нормируются требованиями СНиП 11-02–96, СП 11-04–97, ГОСТ 24846–81.

В дополнение к ним для геотехнических категорий II и III целесообразно выполнить:

Обследование конструкций рекомендуется выполнять для всех зданий и сооружений, которые согласно расчетной оценке (см. п.2.3.4) могут получить какую-либо дополнительную деформацию (приводящую к раскрытию трещин) от статических, динамических или иных техногенных факторов, связанных с реконструкцией или новым строительством.

В первом приближении радиус зоны обследования может быть ограничен (в соответствии с ТСН 50-302–96) одной секцией (блоком) примыкающих строений, при этом он должен быть не менее 30 м. Объем и состав работ по обследованию конструкций реконструируемых зданий и сооружений в зависимости от геотехнической категории объекта можно оценить по табл.3.

Таблица 3.

Требования к обследованию конструкций реконструируемых
и примыкающих зданий и сооружений

 

ГК объекта

 

Для объектов реконструкции

Дл я окружающей застройки

1

2

3

ГК I

Анализ проектной и архивной документации;

составление обмерных чертежей;

визуальное освидетельствование состояния здания или сооружения с фиксацией трещин, их размера и характера  с составлением ведомости дефектов;

оценка состояния гидроизоляции с инструментальными измерениями влажности;

определение статической схемы работы здания;

определение конструкции основных несущих элементов;

контрольное определение прочности материалов несущих конструкций неразрушающими методами; поверочные расчеты;

оценка степени физического износа

Нет

ГК II

В дополнение к перечню для категории I:

оценка режима эксплуатации здания с целью выявления факторов отрицательного воздействия;

инструментальное обследование состояния гидроизоляции (не менее 1 точки на 2 пог);

выборочное вскрытие основных несущих элементов и узлов сопряжений сборных элементов для определения их конструкции и состояния (не менее 2 на каждые 100 м2 поверхности);

определение прочности материалов несущих конструкций неразрушающими методами (на каждую конструкцию – не менее 5 точек, для несущих стен – не менее 10 точек на 100 м2 поверхности стены для кирпичных стен, выполненных из разносортного кирпича – не менее 10–15 точек на каждый участок стены);

определение фоновых параметров колебаний конструкций от имеющихся воздействий (автомобильного транспорта, трамваев, метро, соседних производств и т.п.)

В объеме ГК I для объекта реконструкции

 

ГК III

В дополнение к перечню для категорий I и II:

вскрытие несущих элементов в нормативных объемах (не менее 4 на каждые 100 м2 поверхности) с определением степени повреждения несущих элементов, в том числе в местах опирания;

отбор образцов из конструкций и прямое лабораторное определение их прочности (не менее 3 на один характерный или типовой несущий элемент или 100 м2 поверхности).

выполнение шпуров для определения сплошности и однородности кирпичной кладки;

поверочные расчеты.

В объеме ГК I для объекта реконструкции

Инженерные изыскания и обследования должны обеспечить достаточную информацию для проведения поверочных расчетов. Расчетные характеристики материала конструкций принимаются по результатам испытаний, размеры – по обмерочным чертежам с учетом степени повреждения. Характеристики грунтов основания принимаются уточненными по результатам дополнительных изысканий.

Для геотехнической категории I выполняются поверочные расчеты обследованных характерных несущих элементов (в основном, подвергающихся дополнительным воздействиям). Для геотехнической категории II расчеты выполняются для всех типичных элементов сооружения; для категории III – для всех несущих конструкций.

4. Геотехническое обоснование проекта

Геотехническое обоснование является составной частью проектной документации и предназначено для выбора оптимального варианта проектного решения и технологии его реализации, обеспечивающих надежность объекта реконструкции или нового строительства и сохранность окружающей застройки.

Составляющими геотехнического обоснования являются:

В связи со сложностью и многофакторностью задач геотехнического обоснования их решение в большинстве случаев возможно только с использованием численных методов, реализующих физически и геометрически нелинейные модели работы основания.

Ретроспективный анализ сложившейся геотехнической ситуации выполняется для геотехнических категорий II и III; он должен содержать:

Анализ строительной (реконструкционной) ситуации выполняется для всех геотехнических категорий.

 Для геотехнической категории I он включает:

для геотехнической категории II:

для геотехнической категории III (в дополнение к требованиям для категории II):

Геотехнический расчет объекта для выбранного варианта и технологии фундирования должен содержать для геотехнической категории I:

расчет по двум группам предельных состояний;

для геотехнической категории II (в добавление к требованиям для категории I):

для геотехнической категории III (в добавление к требованиям для категорий I и II):

 5. Технологический регламент

Основу регламента составляют результаты расчетного геотехнического обоснования, позволяющего выбрать оптимальное конструктивное решение и щадящую технологию устройства фундаментов. Технологический регламент является своего рода компромиссом между эффективностью, технологичностью ведения работ и обеспечением безопасности окружающей среды (грунтов основания и зданий).

Технологический регламент разрабатывается для геотехнических категорий II и III и в общем случае должен содержать следующие компоненты:

1. Основные результаты геотехнического обоснования: предельно допустимые деформации существующих зданий и сохраняемых конструкций; их ожидаемые расчетные деформации статическом нагружении (разгрузке), изменении гидрогеологических условий, влиянии технологий в процессе производства работ и последующей эксплуатации.

2. Критерии, позволяющие отличить допустимые техногенные воздействия от недопустимых. Основным критерием является условие (1).

Прочие критерии имеют подчиненное значение и нацелены на раннюю диагностику геотехнической ситуации, когда негативные воздействия не привели еще к развитию осадок: 

3. Критерии приостановки строительных работ. Работы приостанавливаются при превышении значений перечисленных критериев, а также в случае, если деформации существующих зданий при производстве работ нулевого цикла на объекте превышают 3 мм в месяц.

4. Перечень факторов риска, к которым могут быть отнесены:

К факторам риска следует относить все технологии, оказывающие ударное, вибрационное или статическое воздействие на основание и окружающую застройку: погружение свай и шпунта, операции по устройству проходок и выработок в грунте, процедуры высоконапорного нагнетания в грунт бетона или растворов, устройство глубоких котлованов (ниже глубины заложения фундаментов соседних зданий), водопонижение и т. д.

5. Размеры зон влияния каждого фактора риска (зоны риска). Эти размеры могут быть определены теоретически в рамках геотехнического обоснования и уточнены по результатам технологических испытаний, проведенных на данной строительной площадке или в сходных условиях. Ориентировочные размеры зон риска при использовании ряда технологий (например, по забивке и вибропогружению свай и шпунта), приведенные в нормативной литературе, подлежат проверке при проведении технологических испытаний.

6. Особые требования к очередности выполнения различных видов работ на объекте. Работы на площадке всегда выполняют в некоторой логической последовательности. Однако существуют звенья, последовательность выполнения которых не имеет принципиального значения для собственно строительного объекта. В этом случае естественным критерием выбора очередности является обеспечение безопасности окружающей застройки.

7. Данные о последействии и релаксации влияния техногенных факторов в грунтах основания и требования к последовательности и интенсивности ведения каждого вида работ, отнесенного к факторам риска. Специфической особенностью воздействия на грунт строительных технологий является его относительная кратковременность. Оно способствует расструктуриванию глинистого грунта, т. е. снижению прочностных характеристик. При этом грунт не уплотняется, поскольку длительность консолидационных процессов несопоставима с периодом ведения работ нулевого цикла. После снятия техногенного воздействия в грунте происходит восстановление части тиксотропно нарушенных связей, рассеяние напряжений. Учет этих явлений необходим при назначении очередности ведения работ на площадке во времени и пространстве для того, чтобы локализовать влияние технологического процесса на грунты основания и выбрать оптимальную интенсивность работ, не приводящую к прогрессированию деформаций основания. При рассмотрении устойчивости во времени выработок и скважин весьма существенным является учет параметров ползучести грунта.

8. Параметры щадящих режимов производства работ. Эти параметры (например, частота работы вибропогружателя; масса и высота сброса молота при погружении свай и шпунта; высота грунтовой пробки, оставляемой в обсадных трубах при бурении скважин для буронабивных свай, или плотность тиксотропного раствора; давление нагнетания при закреплении массива грунта или заполнении скважины бетоном) в первом приближении могут быть определены расчетным путем или назначены по нормативной и справочной литературе. Их уточнение для условий конкретной площадки возможно по результатам технологических испытаний по видам работ, отнесенных к факторам риска.

9. Вопросы обеспечения и контроля качества работ. Они регламентируются действующими нормами и стандартами. В технологическом регламенте должны быть предписаны:

10. Требования к геотехническому мониторингу за состоянием окружающей застройки и возведенных конструкций и надзору за ходом строительства. Программа мониторинга закладывается в общих чертах на стадии разработки рабочего проекта и детализируется в проекте производства работ. В программе указывают: цели мониторинга; зону его действия; предмет мониторинга (контроль за осадками, параметрами колебаний, уровнем грунтовых вод, поровым давлением и т.д.); периодичность и сроки проведения; механизм остановки работ при возникновении неблагоприятных воздействий.

11. Требования к технологическим испытаниям. Для сложных инженерно-геологических условий либо при наличии ветхой окружающей застройки при отсутствии достаточного для данного региона опыта применения технологии предусмотренный проектом регламент должен быть апробирован на опытной площадке путем проведения специальных технологических испытаний и наблюдений в натурных условиях.

Технологические испытания являются необходимой составляющей геотехнического сопровождения строительства и проводятся в случае, если геотехнология не прошла достаточной апробации в условиях, аналогичных ??словиям данной строительной площадки. Испытания проводят для геотехнических категорий II и III.

Указания на необходимость выполнения таких испытаний для ряда технологий содержатся в нормативной литературе. В частности, перед применением в условиях городской застройки методов забивки или вибропогружения свай и шпунта требуется проведение пробного погружения с регистрацией параметров колебаний грунтов основания и фундаментов окружающих зданий. При работах по закреплению грунтов основания и инъецированию фундаментной кладки предписывается проведение опытного нагнетания для определения фактического поглощения раствора, гарантированной зоны закрепления, корректировки давления нагнетания и состава растворов.

Наиболее актуальны технологические испытания при устройстве глубоких фундаментов (свайных, шлицевых, «стена в грунте» и т. д.), технология изготовления которых может оказывать наибольшее влияние на массив грунта. Действующие нормы предписывают, например, проведение статических испытаний опытных свай, изготовленных на площадке, до начала работ по устройству свайных фундаментов. Технологические испытания могут быть проведены в процессе изготовления опытных и анкерных свай и не потребуют существенных дополнительных затрат. В связи с этим представляется целесообразным дополнить положения норм требованием о проведении технологических исследований процесса устройства свай, предназначенных для статических испытаний.

Целью технологических испытаний является корректировка регламента, предложенного в проекте, и отладка щадящих технологических режимов.

Испытания должны включать:

Если технология не прошла апробации в условиях, аналогичных условиям рассматриваемой строительной площадки, в дополнение к изложенному целесообразно проводить оценку изменения напряженно-деформирован­ного состояния массива грунта с помощью системы глубинных и поверхностных геодезических марок, инклинометров, марок для измерения послойных деформаций грунта, датчиков порового давления, мессдоз для определения вертикальных и горизонтальных напряжений, а также с помощью статического зондирования грунта.

По результатам технологических испытаний определяют радиусы безопасных зон работы механизмов, вносят коррективы в рабочую документацию и проект производства работ, в том числе в программу геотехнического мониторинга.

Работа над составлением технологического регламента выполняется в два этапа: при разработке рабочего проекта; при разработке проекта производства работ.

На первом этапе регламент разрабатывают, исходя из требований нормативных документов и стандартов на основе численного моделирования различных технологических ситуаций, а также накопленного опыта производства данного вида работ в сходных условиях. При отсутствии или недостатке такого опыта необходимо проведение технологических испытаний, по результатам которых может быть уточнен регламент. Основные позиции технологического регламента должны содержаться в проекте организации работ, а в развернутом виде – в проекте производства работ.

 6. Мониторинг

Наличие обоснованного конструктивного решения и щадящей технологии ведения работ является необходимым, но не достаточным условием успешного строительства. Как показывает практика, на процесс производства влияет множество дополнительных факторов: квалификация персонала, состояние техники, соблюдение регламента, щадящих технологических режимов ведения работ. Кроме этого, нельзя исключить и несоответствие расчетных схем, использованных при геотехническом обосновании рабочего проекта и проекта производства работ, реальным условиям работы грунта и конструкций.

Мониторинг является инструментом оперативной корректировки производства работ нулевого цикла. В международной практике ни одна строительная площадка не обходится без мониторинга, который является также обязательным условием заключения договора о страховании строительного риска.

Мониторинг выполняется с целью обеспечения надежности возводимой конструкции, сохранности окружающей застройки, коммуникаций и окружающей среды и подразделяется на мониторинг качества выполненных работ и мониторинг за сохранностью зданий и сооружений.

Мониторинг качества выполненных работ осуществляется в процессе производства строительных работ в соответствии с требованиями СНиП 3.02.01–87, 2.03.01–87.

Основной задачей мониторинга за сохранностью зданий и сооружений является фиксация превышений критериев безопасного ведения работ. Мониторинг эффективен в том случае, если осуществляющая его геотехническая организация наделена правом приостановки работ при обнаружении превышения установленных критериев. В сферу мониторинга этого вида, помимо строительной площадки, попадают геологическая и гидрогеологическая среды, капитальная застройка и ответственные коммуникации, находящиеся в зоне риска, связанного со строительством или реконструкцией объекта. Объем и состав мониторинга за сохранностью зданий и сооружений зависят от категории геотехнической сложности строительства. Мониторинг проводится для категорий II и III и состоит из двух этапов – подготовительного и рабочего.

На подготовительном этапе для геотехнической категории II выполняется следующий круг работ:

Для геотехнической категории III, кроме того, в наиболее сложных и ответственных случаях дополнительно устанавливается контрольно-измерительная аппаратура: грунтовые геодезические марки, марки для измерения послойных деформаций, инклинометры, датчики порового давления, мессдозы вертикальных и горизонтальных напряжений.

На рабочем этапе для геотехнической категории II осуществляются:

Для геотехнической категории III, кроме того, для наиболее сложных случаев производят фиксацию показаний установленной контрольно-измерительной аппаратуры.

Подготовительный этап мониторинга осуществляется непосредственно перед началом работ на объекте. Установку геодезических марок, маяков и датчиков раскрытия трещин выполняют в период обследования здания, после чего проводят наблюдения с периодичностью 1 раз в месяц для оценки степени стабилизации деформаций существующих конструкций.

Рекомендуемая периодичность работ на втором этапе мониторинга по различным видам работ приведена в табл.4.

Таблица 4

Периодичность и продолжительность мониторинга за сохранностью зданий и сооружений

Наименование видов работ

Периодичность

В процессе ведения работ нулевого цикла

В процессе строительства надземных конструкций

В процессе эксплуатации

Визуальный контроль технического состояния конструкций окружающей застройки; контроль состояния маяков и датчиков на трещинах

Не реже 1 раза в месяц

Не реже 1 раза в месяц

не реже 1 раза в квартал в течение первого года эксплуатации, далее – не реже 1 раза в год

Геодезические измерения деформаций здания (осадок, кренов, горизонтальных смещений)

Не реже 1 раза в неделю

Не реже 1 раза в 2 недели

Не реже 1 раза в месяц в течение первого года эксплуатации, далее – не реже 1 раза в квартал

Фиксация уровня грунтовых вод по пьезометрам

Не реже 1 раза в неделю

-

-

Контроль за соблюдением технологического регламента работ нулевого цикла

Весь период производства работ

-

-

Геологический контроль забоя скважин при устройстве буронабивных свай

Весь период по изготовлению свай

-

-

Технический контроль за состоянием возведенных конструкций нулевого цикла

Весь период ведения работ

-

-

Критерии остановки работ указаны в п.5.

 Продолжительность определяется достижением условной стабилизации, за которую можно принимать скорость деформирования не более 3 мм/год. Ориентировочно сроки мониторинга можно принимать равными 5 годам при залегании в пределах сжимаемой толщи глинистых отложений и 2 годам – при песчаных грунтах в пределах сжимаемой толщи.

При интенсивном приросте осадок, несоразмерном с прогнозируемой скоростью деформирования, целесообразно предусмотреть остановку работ.

Механизм приостановки работ должен предусматривать следующие мероприятия:

Представляется, что изложенная выше концепция геотехнического сопровождения сложной реконструкции и нового строительства в условиях городской застройки может стать стержнем новой редакции территориальных геотехнических норм.

Список литературы

1. Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции / Москомархитектура. М., 1998.

2. Заварзин Л.Г. Слабые грунты на территории Санкт-Петербурга // Реконструкция го­родов и геотехническое строительство. 1999ю №1. С. 107–114.

3. Программный инструмент для создания моделей и решения задач строительства и реконструкции с помощью МКЭ «FEM models»/ В.М. Улицкий, А.Г. Шашкин, К.Г Шашкин, В.Н. Парамонов // Реконструкция городов и геотехническое строительство, 1999. №1. С. 76–79.

4. Шашкин А.Г. Учет закономерностей деформирования слабого глинистого грунта при геотехническом обосновании реконструкции кварталов городской застройки //Основания, фундаменты и механика грунтов. М., 1998, № 4,5. С.23–27.

5. Парамонов В.Н. Математическое моделирование устройства свайных фундаментов в условиях плотной городской застройки //Основания, фундаменты и механика грунтов. М., 1998. № 4, 5. С. 13–18.