Екатеринбург
Трещина в стене, перекос дверного проема или заметный наклон здания могут указывать на деформацию основания и несущих конструкций. Но по внешним признакам нельзя определить, продолжается ли процесс, насколько быстро он развивается и представляет ли угрозу для эксплуатации.
Для оценки выполняют геодезические измерения. Они позволяют установить высотное и плановое положение здания, определить осадки, крены и горизонтальные смещения, а при повторных циклах — проследить изменение параметров во времени.
При этом разовый обмер и деформационный мониторинг решают разные задачи. Первый фиксирует геометрию объекта на конкретную дату. Второй показывает динамику: стабилизировалась ли деформация, сохраняется ли ее скорость и как здание реагирует на строительные, эксплуатационные или природные воздействия.
Эти понятия связаны, но описывают разные изменения положения здания.
| Параметр | Что он показывает | Как проявляется |
|---|---|---|
| Осадка | Вертикальное перемещение основания, фундамента или здания | Снижение отметок здания либо его отдельных частей |
| Неравномерная осадка | Разницу вертикальных перемещений между точками | Трещины, перекосы, изменение уклонов, деформации каркаса |
| Крен | Наклон фундамента, здания или отдельной конструкции | Отклонение от вертикали, разница осадок противоположных сторон |
| Горизонтальное смещение | Перемещение точки в плане | Сдвиг фундамента, стены, колонны или здания относительно исходного положения |
| Подъем | Вертикальное перемещение вверх | Морозное пучение, набухание грунта, разгрузка основания |
Осадка не всегда является дефектом. Грунт под нагрузкой уплотняется, поэтому расчетная осадка учитывается при проектировании. Опасность чаще связана с превышением допустимых значений, неравномерностью перемещений и их влиянием на конструкции.
Термин «просадка» нередко используют как синоним осадки, но в инженерной практике он может обозначать особый процесс: дополнительную деформацию просадочного грунта, например при замачивании. Поэтому при обследовании важно не только измерить перемещение, но и установить его механизм.
Крен здания может быть следствием разницы осадок противоположных точек. Условно его оценивают как отношение этой разницы к расстоянию между точками. Однако измерять наклон только по фасаду недостаточно: необходимо понять, наклонено ли здание целиком, деформирована ли отдельная стена или отклонение появилось еще при строительстве.
Косая трещина в кладке действительно может сопровождать неравномерную осадку. Но похожие повреждения возникают из-за температурных деформаций, коррозии перемычек, перегрузки, усадки материалов, нарушения работы деформационного шва или локального дефекта конструкции.
Наклонный фасад также не всегда означает продолжающийся крен. Отклонение могло существовать с момента строительства и оставаться стабильным десятилетиями. И наоборот, небольшое внешне перемещение может быть опасным, если оно быстро увеличивается.
Поэтому при обследовании устанавливают фактическое положение элементов, динамику между циклами, связь перемещений с повреждениями и внешними воздействиями. Затем определяют, достигнуты ли контрольные значения и требуются ли ограничение эксплуатации, усиление или дальнейший мониторинг.
Измерения рассматривают совместно с обследованием конструкций и основания. Геодезия показывает, что и насколько переместилось, но сама по себе не всегда устанавливает причину.
Геодезические измерения включают в программу обследования, если обнаружены признаки изменения положения здания либо существует риск внешнего воздействия.
Наиболее распространенные основания:
Наблюдения также проводят в период строительства, чтобы контролировать реакцию основания на последовательное увеличение нагрузки, и после завершения работ — до условной стабилизации деформаций.
Достоверное измерение невозможно без устойчивой системы отсчета. Если прибор каждый раз устанавливают в произвольном месте и сравнивают здание с соседним объектом, который тоже перемещается, результат может быть ошибочным.
Реперы служат исходными неподвижными точками с известными высотными отметками. Их размещают за пределами предполагаемой зоны влияния деформаций. Устойчивость исходной основы контролируют в каждом цикле наблюдений.
Для плановых измерений используют опорные и ориентирные знаки, относительно которых определяют координаты контрольных точек. Их расположение выбирают с учетом размеров объекта, требуемой точности и условий видимости.
Марки жестко закрепляют на фундаменте, цоколе, стенах, колоннах или других конструкциях. Они перемещаются вместе с объектом, поэтому изменение их отметок и координат отражает деформацию здания.
Марки располагают:
Схему размещения разрабатывают для конкретного объекта. Равномерная сетка без учета конструктивной схемы может не охватить наиболее важные зоны.
Метод выбирают по виду деформации, требуемой точности, размерам объекта и условиям доступа. Часто используют несколько технологий одновременно.
Геометрическим нивелированием определяют изменение высотных отметок деформационных марок. Метод применяют для контроля осадок фундаментов, колонн, стен и других элементов.
В каждом цикле прокладывают нивелирный ход от исходных реперов через марки и обратно к устойчивой основе. По разнице отметок между циклами определяют вертикальные перемещения. Важны не только отдельные значения, но и распределение осадок по плану здания.
Электронный тахеометр позволяет определять координаты и высоты контрольных точек. Метод удобен для измерения горизонтальных смещений, отклонений от вертикали, пространственного положения колонн, фасадов, мачт и других высоких конструкций.
Тахеометрическая съемка эффективна, когда доступ к маркам затруднен или необходимо одновременно получать плановые и высотные координаты. Точность зависит от расстояния, углов наблюдения, стабильности опорной сети и условий окружающей среды.
Крен здания или сооружения могут определять:
Для протяженных или сложных объектов крен оценивают в нескольких сечениях. Это помогает отличить общий наклон здания от изгиба или локального отклонения стены.
Метод основан на сообщающихся сосудах и используется для высокоточных измерений относительных вертикальных перемещений, в том числе внутри производственных объектов, где оптическая видимость ограничена. Система может работать в автоматизированном режиме.
GNSS-наблюдения применяют на крупных или протяженных сооружениях при наличии открытого горизонта. Для малых перемещений обычного здания спутниковый метод подходит не всегда, поэтому его применимость обосновывают в программе.
Лазерный сканер формирует пространственное облако точек. По нему можно получить геометрию фасадов, колонн, перекрытий и технологических конструкций, выявить отклонения плоскостей и осей, сопоставить объект с проектной моделью.
Преимущество метода — большой объем пространственных данных. Но облако точек не заменяет устойчивую геодезическую основу и контрольные марки. Для наблюдения малых перемещений необходимо подтвердить, что точность съемки, привязки и совмещения циклов достаточна для поставленной задачи. Подробнее о технологии — на странице «Лазерное 3D-сканирование зданий и сооружений».
Фотограмметрическая съемка помогает фиксировать геометрию фасадов и труднодоступных частей здания. Она полезна для документирования общего состояния и крупных изменений, но возможность количественного контроля конкретных деформаций зависит от масштаба, опорных точек, разрешения и методики обработки.
Это принципиальное различие для интерпретации результатов.
Разовая съемка позволяет определить:
Однако без достоверной исходной съемки нельзя точно восстановить, когда возникло отклонение и продолжается ли оно. Проектная отметка или вертикаль может использоваться для сравнения геометрии, но она не заменяет предыдущий цикл наблюдений: часть отклонений могла появиться при монтаже.
Мониторинг включает серию измерений по одной согласованной методике. Для каждой марки получают временной ряд и рассчитывают перемещение между циклами, накопленное изменение и скорость процесса. Так можно увидеть:
Периодичность зависит от состояния здания, предполагаемой скорости процесса и характера воздействия. При разработке котлована измерения могут потребоваться после отдельных этапов, а для стабилизировавшегося объекта интервалы будут больше.
Точность должна позволять уверенно отличить реальное перемещение от погрешности. Если ожидаемая осадка составляет несколько миллиметров, метод с сопоставимой ошибкой не даст надежного вывода о динамике.
ГОСТ 24846-2019 предусматривает разные классы точности измерений вертикальных и горизонтальных перемещений. Конкретный класс назначают с учетом типа и состояния объекта, ожидаемых деформаций, инженерно-геологических условий и цели наблюдений.
В программе указывают:
Итоговая точность зависит не только от прибора, но и от устойчивости реперов, схемы ходов, условий съемки и камеральной обработки.
Одинаковая картина деформаций может иметь разные причины. Наиболее распространены:
Чтобы установить причину, геодезические данные сопоставляют с трещинами, схемой фундаментов, грунтовыми условиями, уровнем подземных вод, нагрузками и историей эксплуатации. При необходимости выполняют шурфы, бурение, лабораторные исследования и поверочные расчеты.
О составе таких исследований подробнее рассказано в статье «Обследование грунтов оснований зданий».
В итоговой оценке недостаточно одного максимального значения в миллиметрах. Анализируют совокупность параметров:
Предельное значение зависит от конструктивной схемы, материала, состояния и назначения объекта. Одинаковая осадка может по-разному влиять на гибкий стальной каркас, жесткое бескаркасное здание и сооружение с чувствительным оборудованием. Поэтому универсальная цифра, после которой любое здание признается аварийным, некорректна.
Результаты сравнивают с проектными критериями, расчетными значениями, требованиями применимых норм и ранее установленными контрольными уровнями. При оценке существующего здания также учитывают фактические повреждения и способность конструкций воспринимать дополнительные деформации.
Геодезический мониторинг точно описывает изменение положения контрольных точек, но не определяет автоматически остаточную несущую способность стены, колонны или фундамента.
Например, стабильный крен не исключает опасных трещин в кладке, возникших ранее. И наоборот, продолжающаяся небольшая осадка может пока не вызвать заметных повреждений, но требовать устранения причины и наблюдения.
Поэтому при техническом обследовании дополнительно выполняют:
Трещины обследуют с определением расположения, направления, ширины раскрытия и динамики. Связь между их развитием и перемещением марок помогает уточнить механизм деформации. Подробнее — в статье «Обследование трещин в зданиях и сооружениях».
Работы обычно организуют в следующей последовательности.
Изучают проектную и исполнительную документацию, результаты прежних обследований и геологических изысканий, журналы наблюдений, сведения о ремонтах, авариях и строительстве рядом.
Фиксируют трещины, перекосы, разрывы швов, состояние фундаментов и отмостки, следы замачивания, деформации сетей и другие признаки. Определяют участки для инструментального контроля.
Устанавливают измеряемые параметры, требуемую точность, схему реперов и марок, методы, периодичность и критерии реагирования.
Закладывают или проверяют исходные знаки, закрепляют марки, составляют схемы их расположения и обеспечивают защиту от случайного повреждения.
Выполняют начальные измерения, относительно которых будут определяться последующие изменения. Исходный цикл желательно провести до начала контролируемого воздействия — разработки котлована, усиления, демонтажа или увеличения нагрузки.
Измерения выполняют по единой методике. Результаты проверяют, уравнивают, сравнивают с предыдущими циклами и представляют в таблицах, графиках и схемах перемещений.
Деформации сопоставляют с дефектами, условиями основания, нагрузками и расчетами. Формулируют вывод о состоянии объекта и рекомендации.
В отчет включают описание объекта, схему опорной сети и марок, примененные методики, требования к точности, ведомости отметок и координат. Перемещения представляют в таблицах, графиках осадок, схемах кренов и направлений смещений. Итоговая часть содержит сопоставление с повреждениями, оценку технического состояния и рекомендации.
Если наблюдения продолжаются, после каждого цикла выпускают промежуточный документ. При достижении контрольного значения информация должна передаваться ответственным лицам в порядке, установленном программой, без ожидания окончания всей серии наблюдений.
В зависимости от причин и динамики могут быть рекомендованы:
Ремонт трещин до стабилизации основания часто дает только косметический эффект. Если причина сохраняется, повреждения появляются снова. Сначала необходимо остановить или контролировать деформационный процесс, затем восстанавливать конструкции и отделку.
Специалисты Бюро технических экспертиз выполняют геодезический мониторинг зданий и сооружений, инструментальные измерения и комплексное обследование конструкций. Состав и периодичность работ определяются по состоянию объекта и поставленной задаче.
Разовый обмер покажет фактическое положение здания и существующие отклонения, но для определения динамики нужны минимум два сопоставимых цикла. Иногда используются достоверные архивные измерения, если сохранены марки, система координат и сведения о методике.
Крен характеризует наклон фундамента, здания или сооружения как системы. Отдельная стена может отклониться из-за собственного дефекта, ошибки монтажа или потери связи с перекрытиями. Поэтому измеряют несколько уровней и сопоставляют фасад с фундаментом и внутренними конструкциями.
Срок зависит от причины наблюдений и поведения объекта. При строительстве рядом он может охватывать подготовительный этап, весь период опасных работ и время после их завершения. Для здания с продолжающимися деформациями наблюдения ведут до стабилизации или реализации защитных мероприятий.
Сканирование удобно для пространственной геометрии и массового контроля поверхностей. Для высокоточного мониторинга малых осадок часто сохраняют деформационные марки и нивелирование. Решение зависит от требуемой точности и подтвержденных характеристик методики.
Не следует ждать планового осмотра. Необходимо ограничить доступ к опасной зоне, уведомить ответственную за эксплуатацию организацию и организовать срочное обследование. Специалисты определят необходимость разгрузки, временного крепления, мониторинга и других противоаварийных мер.
