Геотехнический мониторинг: цели, задачи, методы проведения

Геотехнический мониторинг является неотъемлемой частью системы безопасности при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Представляет собой процесс контроля целостности конструкций, подвижки грунтов, состояния грунтовых вод и многих других процессов.

В рамках геотехнического мониторинга используются различные методы проведения работ. Выбор способа зависит от типа объекта, поставленных задач. Из нашего материала вы узнаете, когда и как проводится геотехнический мониторинг, от чего зависит его стоимость.

Что такое геотехнический мониторинг

Ремонт, реконструкция и иные строительные работы могут сопровождаться различными деформациями в сооружениях. Их важно отслеживать для безопасного возведения и дальнейшей эксплуатации объекта. Основным методом контроля является геотехнический мониторинг, благодаря которому удается обнаружить дефекты на всех этапах строительства и после сдачи здания в эксплуатацию.

Геотехнический мониторинг включает в себя набор инженерно-геодезических измерений, позволяющих выявить деформации объектов в процессе строительства и после его завершения. Специалистов интересует состояние несущих конструкций, фундаментов, а также грунта под зданием и на прилежащем участке. Измерения выполняют на каждом значимом этапе возведения постройки и на протяжении года после его завершения.

Выполнение геотехнического мониторинга считается основным способом отслеживания деформационных процессов. Это гарантия безопасного строительства, защита от необратимых процессов в конструкциях и грунтовых основаниях.

Цели и задачи геотехнического мониторинга

Обеспечить идеальные условия для строительства определенного объекта удается лишь в редких случаях. Любая строительная площадка имеет уникальные условия, о которых важно помнить при возведении конструкций на ее территории. Чаще всего застройщикам приходится сталкиваться с нестабильным поведением грунта, находящегося в основании будущего здания.

Учет геологической обстановки при подготовке проекта позволяет обеспечить безопасную эксплуатацию объекта. Правда, обстановка может меняться в ходе дальнейших работ, и порой ее бывает сложно оценить из-за плотной городской застройки и расположенных под землей инженерных сетей. Избежать дополнительных проблем позволяют комплексные мероприятия в рамках профессионального геотехнического мониторинга зданий и сооружений, направленные на оценку состояния грунтовых, природных и техногенных факторов.

Работы по геотехническому мониторингу проводятся в соответствии с нормативными документами, в основе которых лежат требования СНиП. Согласно правилам, проверке подлежат:

• Подземные и наземные конструкции, строящиеся и реконструируемые здания, а также объекты, попадающие в их зону влияния.
• Массивы грунта, подземные воды, прилегающие к подземной части сооружения.

Это интересно!

“Требования пожарной безопасности при строительстве: разбираемся в нормах и правилах”

Подробнее

Геотехнический мониторинг позволяет определить актуальные условия, спрогнозировать вероятные изменения, сформировать перечень мер, благодаря которым удастся обеспечить безопасность зданий, находящихся в непосредственной близости от стройки.

Состав работ в рамках геотехнического мониторинга

Перечень исследований зависит от этапа работ, на котором они выполняются. Во время подготовки стройплощадки изучают расположенные рядом здания, которые могут быть подвержены воздействию строительных операций. Для этого анализируют техническое состояние, фиксируют и замеряют любые дефекты, устанавливают маяки.

Обязательно рассчитывают допустимые деформации, формируют геодезическую сеть наблюдений, которая позволяет отслеживать смещения в горизонтальном направлении, крены и осадки объектов.

Благодаря указанному набору исследований удается во время строительства защитить соседние здания от деформации и разрушения. Если рядом со стройплощадкой находится памятник архитектуры, ущерб, который будет ему нанесен вибрацией и осадкой грунта, может оцениваться миллионами рублей.

Работы, включенные в состав геотехнического мониторинга, предполагают:

1. создание и внедрение программы работ, призванных снизить уровень воздействия;
2. отслеживание деформаций грунта, горизонтальных смещений, кренов и осадки построек;
3. контроль технического состояния возводимых зданий;
4. геодезический контроль деформации конструкций;
5. проверку уровня грунтовых вод.

Названные процедуры выполняются во время всех важных этапов возведения объекта и после его сдачи в эксплуатацию.

Методы геотехнического мониторинга

Визуально-инструментальный метод

Данный подход к геотехническому мониторингу объекта предполагает визуальные наблюдения и инструментальные измерения. То есть требует осмотра здания и ближайшей территории, а также фиксации проблемных мест в конструкциях.

При помощи визуально-инструментального метода оценивают состояние:

• самого сооружения, на котором ведутся работы;
• зданий, расположенных в непосредственной близости;
• коллекторов, ограждений котлованов, поверхности грунта, в том числе по линии коммуникаций.

Обязательной составляющей проведения геотехнического мониторинга является инструментальное наблюдение развития трещин, обнаруженных в конструкциях исследованных сооружений. С этой целью выполняют:

• размещение маяков, которые являются индикаторами изменения проблемных мест;
• периодические измерения ширины раскрытия трещин портативными деформометрами, микроскопами, щупами, щелемерами;
• замеры системой беспроводного геотехнического online-мониторинга – она дает возможность круглосуточно отслеживать раскрытие трещин, проверять даже труднодоступные места, работать с объектами культурного наследия, памятниками архитектуры.

Геодезический метод

Данный подход в программе геотехнического мониторинга позволяет измерять перемещения зданий в вертикальном и горизонтальном направлении. Таким образом отслеживают изменение положения земной поверхности, почвы.

Основным оборудованием для подобного геотехнического мониторинга являются нивелиры, теодолиты, тахеометры, сканеры, навигационные спутниковые системы. Геодезические методы дают возможность замерить:

• вертикальные перемещения, к которым относятся осадки, вертикальные сдвиги, просадки, подъемы, прогибы, пр.;
• перемещения в горизонтальной плоскости, то есть сдвиги;
• наклоны или крены.

Благодаря подобным методам мониторинга удается выявить:

• зоны, подверженные самым серьезным отклонениям от изначального положения;
• величины и направления, в которых протекают процессы деформации;
• закономерности, позволяющие говорить о развитии деформационных процессов.

Параметрический метод

В состав такого геотехнического мониторинга входят:

• скважинная инклинометрия с применением оборудования СКГМ-СИ, что требует рассмотрения поперечных смещений измерительных точек вдоль линейного профиля;
• скважинная экстензометрия при помощи оборудования СКГМ-Э, в рамках которой оценивают продольные смещения измерительных точек вдоль линейного профиля;
• угловые измерения, благодаря которым уточняют наклоны и крен инклинометрами, входящими в систему online-мониторинга;
• тензометрические измерения, то есть фиксация тензометрами деформаций, происходящих под подошвой фундамента, пятой сваи в несущих конструкциях – здесь задействуют СКГМ-ТНЗ;
• замеры давления посредством СКГМ-ДГМ – исследователей интересует давление грунтового массива на область контакта конструкции с основанием, поровое давление, оказываемое подземными водами;
• измерения усилий в анкерных креплениях ограждающих и подпорных конструкций, свайных фундаментах – работы проводят при помощи СКГМ-ДУ.

В основе параметрических методов геотехнического мониторинга в строительстве лежит количественная и качественная оценка свойств объекта, выявление взаимосвязей между изучаемыми характеристиками. В результате удается оценить состояние исследуемого здания, исходя из предварительно определенной номенклатуры параметров и фактических данных.

Виброметрический метод

Данный подход позволяет при помощи оборудования СКГМ-В замерить вибрацию зданий и их оснований во время возведения и последующей эксплуатации.

Оценивая степень допустимой вибрации, важно учитывать:

• эксплуатационную надежность конструкций и оснований;
• штатную работу оборудования, чувствительного к вибрациям.

В рамках геотехнического мониторинга выполняют системные инструментальные наблюдения за вибрациями, их контроль.

Это интересно!

“Инженерно-геологические изыскания для строительства: задачи и особенности проведения”

Подробнее

При помощи вибрационных обследований удается собрать фактическую информацию о степени вибрации грунта и фундаментов, если наблюдается динамическое воздействие разных источников. В качестве таких источников могут выступать:

• стационарное оборудование, которое уже установлено либо будет размещено внутри здания или в непосредственной близости от него;
• автомобильный и железнодорожный транспорт, метро;
• строительное оборудование;
• иные источники, например, взрывные работы, пр.

В исходную документацию, используемую при подготовке программы геотехнического мониторинга, включают обоснование способа погружения свай/шпунтовых ограждений ударными и вибрационными методами и прогноз воздействия земляных и строительно-монтажных работ на прочность, устойчивость, сохранность конструкций зданий прилежащей застройки.

Геофизический метод

Геофизические измерения позволяют зафиксировать и оценить перемены в состоянии строительных конструкций и геологической среды, связанные с техногенными и природными факторами. Данный подход используется, когда невозможно применить прямые методы замера контролируемых параметров.

В результате удается оценить пространственно-временные изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) грунтов оснований, особенностей их залегания в массиве. Последнее предполагает проверку зон разуплотнения, обводнения, участков повышенной трещиноватости, пр. В строительных конструкциях проверяют изменения НДС, сплошности и целостности.

Такой геотехнический мониторинг осуществляется:

• в основаниях и конструкциях подземных частей готовых зданий и в процессе их строительства;
• в зонах развития опасных геомеханических процессов, к которым относятся оползни, карстовые провалы, подтопление, пр.

Это интересно!

“Геодезия участка как обязательный этап перед началом строительства”

Подробнее

Геофизические наблюдения состоят из следующих этапов:

1. подготовка мест измерений в массиве и строительных конструкциях;
2. монтаж оборудования для снятия показаний;
3. проведение измерений;
4. фиксация результатов измерений в полевых журналах, актах, пр., их освидетельствование.

В рамках подобного геотехнического мониторинга грунтов оснований и строительных конструкций задействуют акустические, электромагнитные и ядерно-физические способы.

Гидрогеологический метод

Речь идет о комплексе работ по определению изменений уровня подземных вод (УПВ) с СКГМ-СУ или величин пьезометрических напоров в водоносных горизонтах – тогда применяется СКГМ-ПЗК. При этом исследуют строительную площадку и прилегающую зону во время строительства/реконструкции и на начальном этапе эксплуатации объекта.

Гидрогеологический мониторинг позволяет отслеживать изменение указанных выше показателей, чтобы вовремя принять меры и защитить от негативного влияния расположенные рядом сооружения, инженерные сети, строящееся здание.

Это интересно!

“Инженерно-геодезические изыскания для строительства: зачем нужны и как проводятся”

Подробнее

Этот тип геотехнического мониторинга используется для возводимых и реконструируемых зданий повышенного и нормального уровня ответственности, а именно КС-3 и КС-2. Изменения уровня подземных вод могут объясняться:

• влиянием части сооружения, расположенной ниже уровня земли, или методов, применяемых при строительстве, реконструкции, на естественный уровень подземных вод или величину пьезометрического напора;
• водопонижением или проявлением барражного эффекта на фоне перекрытия фильтрационного потока подземных вод.

Температурный метод

Подобные наблюдения как часть геотехнического мониторинга позволяют собрать достоверные данные о температуре грунта различной глубины залегания. Благодаря полевым измерениям температуры удается контролировать изменения теплового режима грунта при строительстве объекта.

Для замеров показателей заранее подготавливают и выстаивают термометрические скважины. Сбор данных обеспечивают термоизмерительные комплекты, в состав которых входят электрические датчики и измерительная аппаратура или СКГМ-ТГ, устройства накопления и передачи информации.

Принципы оборудования скважин, требования к измерительным приборам установлены ГОСТ 25358–2012.

В отчете по итогам геотехнического мониторинга вся собранная информация представляется в виде графиков и таблиц. Также приводится анализ изменения температурного режима слоев грунта в период строительства, сообщаются выводы и меры, которые позволят сохранить изначальные показатели.

Что влияет на стоимость геотехнического мониторинга

В вопросе цены определяющую роль играет целый набор факторов:

• исполнитель работ по геотехническому мониторингу;
• количество исследований;
• задействованное оборудование, измерительные приборы;
• сроки выполнения работ на объектах.

Стоимость организации геотехнического мониторинга рассчитывается после подготовки программы работ и далее остается неизменной. Иными словами, еще до начала изысканий заказчику предоставляют окончательную смету, поэтому он получает возможность планировать свои расходы. Оплата может быть разделена на несколько платежей либо перечислена уже после завершения исследований.

В строительстве важно использовать системы геотехнического мониторинга, так как любая стройплощадка имеет свои особенности. Самыми опасными могут оказаться характеристики грунтового массива, ведь его нестабильное состояние чревато деформацией и даже разрушением нового здания.

Мониторинг предполагает изучение природных, антропогенных факторов, способных сказаться на итогах строительства. Наибольшее внимание уделяется геологической обстановке – она меняется в процессе возведения здания и должна проверяться на каждой важной стадии работы.

Особые сложности при оценке факторов риска во время геотехнического мониторинга возникают на фоне множества подземных коммуникаций. Поэтому для проведения исследования рекомендуется заключить договор с опытной компанией, имеющей допуск СРО.