Мониторинг деформаций зданий: когда за объектом нужно наблюдать

Мониторинг деформаций зданий устанавливает порядок систематического контроля изменений геометрических параметров несущих и ограждающих конструкций, осадок фундаментов, кренов, прогибов и раскрытия трещин. Наблюдения выполняют по программе, согласованной с техническим заданием, когда разовое обследование не позволяет оценить динамику процессов. Компания «МОС-ЭКСПЕРТ» проводит мониторинг строительных конструкций с применением поверенных геодезических и тензометрических приборов. В статье рассмотрены: основания для назначения, нормативная база, состав и этапы, методы измерений, типовые дефекты, особенности объектов, сроки, стоимость, требования к документации и роль экспертной организации.

Когда назначается мониторинг деформаций зданий

Мониторинг деформаций зданий назначают в следующих случаях:

• при обследовании выявлены трещины в несущих конструкциях с раскрытием более 0,3 мм и есть признаки их развития;
• зафиксирована продолжающаяся осадка фундаментов, превышающая предельные значения по СП 22.13330.2016;
• рядом с существующим зданием выполняется новое строительство, устраивается котлован или ведутся работы с динамическими воздействиями;
• планируется надстройка, реконструкция, перепланировка или изменение технологических нагрузок;
• объект признан аварийным или ограниченно работоспособным по результатам обследования;
• здание относится к особо опасным, технически сложным или уникальным объектам;
• произошли аварийные воздействия: пожар, затопление, сейсмическое событие, взрыв, механическое повреждение.

Наблюдения также вводят на период устранения дефектов, чтобы подтвердить стабилизацию деформаций после усиления конструкций.

Нормативная база мониторинга деформаций

Проведение мониторинга деформаций зданий регламентируется следующими документами:

• ГОСТ 31937 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния»;
• ГОСТ 24846-2019 «Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений»;
• СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»;
• СП 305.1325800.2017 «Здания и сооружения. Правила проведения геотехнического мониторинга при строительстве»;
• СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений»;
• Федеральный закон № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»;
• Градостроительный кодекс Российской Федерации.

Указанные нормы определяют периодичность наблюдений, предельные значения деформаций, требования к приборам и правила оформления отчётной документации.

Цели и задачи системы наблюдений

Система мониторинга деформаций зданий решает несколько задач:

• своевременное выявление отклонений от проектных положений конструкций;
• оценка скорости и направления развития осадок, кренов и трещин;
• сопоставление фактических значений с предельными величинами по нормативным документам;
• выявление причин возникновения деформаций;
• подтверждение эффективности выполненных работ по усилению или стабилизации основания;
• подготовка данных для принятия решения о ремонте, усилении либо ограничении эксплуатации объекта.

Результаты наблюдений используются при строительной экспертизе и экспертизе несущих конструкций для определения фактического технического состояния.

Состав и этапы работ

Мониторинг деформаций зданий выполняется поэтапно.

1. Анализ исходной документации: проектная и исполнительная документация, материалы предыдущих обследований, данные инженерно-геологических изысканий.
2. Разработка программы мониторинга: выбор контролируемых параметров, схемы расположения марок, датчиков и маяков, частоты и точности измерений, критериев оценки.
3. Установка измерительных элементов: осадочные марки, щелемеры, маяки, тензометры, инклинометры, деформационные марки.
4. Проведение циклов измерений: геодезические наблюдения, снятие показаний датчиков, фиксация трещин и визуальные осмотры.
5. Обработка данных: вычисление осадок, кренов, прогибов, скоростей изменения параметров, сравнение с предельными значениями.
6. Оформление отчётов: промежуточные и итоговое заключение с выводами и рекомендациями.

Состав работ может уточняться по результатам первого цикла измерений и визуального осмотра.

Методы измерений и применяемые приборы

В зависимости от задач применяются следующие методы:

• геодезический метод: наблюдение за осадками и горизонтальными смещениями выполняется с помощью высокоточных нивелиров, электронных тахеометров и спутниковых приёмников;
• тензометрический метод: измерение напряжений в конструкциях с помощью струнных, проволочных и оптоволоконных датчиков;
• щелемерный метод: контроль раскрытия трещин с помощью механических, цифровых и электронных щелемеров, гипсовых или стеклянных маяков;
• инклинометрический метод: измерение наклонов и кренов инклинометрами;
• вибрационный метод: регистрация динамических параметров конструкций акселерометрами;
• лазерное сканирование и фотограмметрия: построение цифровых моделей и контроль геометрии сложных фасадов и большепролётных конструкций.

Все применяемые средства измерений должны быть поверены и внесены в Государственный реестр средств измерений.

Обработка результатов и критерии оценки

Результаты каждого цикла сравниваются с исходными показаниями и предельными значениями по СП 22.13330.2016 и ГОСТ 31937. Контролируются абсолютные и относительные осадки, разность осадок, крен, прогиб, ширина раскрытия трещин, а также скорость изменения этих параметров.

Опасными признаками являются:

• продолжающийся рост осадок без затухания;
• увеличение разности осадок соседних фундаментов;
• крен, превышающий нормативные значения для данного типа здания;
• увеличение ширины раскрытия трещин более чем на 0,1 мм между циклами;
• появление новых трещин в несущих конструкциях;
• выход частот собственных колебаний за расчётные пределы.

Типовые дефекты и ошибки, выявляемые при мониторинге

В ходе наблюдений чаще всего фиксируются следующие дефекты:

• неравномерная осадка фундаментов;
• крен несущих стен и колонн;
• прогибы перекрытий и покрытий;
• раскрытие вертикальных, наклонных и горизонтальных трещин;
• расслоение кладки, отслоение защитного слоя бетона, коррозия арматуры;
• смещение узлов сопряжения конструкций.

Если мониторинг фиксирует выход контролируемых параметров за предельные значения, требуется проведение экспертизы несущих конструкций зданий для оценки фактической несущей способности и разработки мероприятий по усилению. Ошибки при установке измерительных элементов, недостаточная частота циклов и неверная интерпретация данных могут привести к пропуску опасных изменений, поэтому программа мониторинга должна разрабатываться специалистами.

Особенности для разных типов объектов

Мониторинг деформаций зданий имеет особенности в зависимости от типа объекта.

• Жилые многоквартирные дома: контроль трещин в несущих стенах и осадок фундаментов при соседней застройке.
• Промышленные здания: наблюдение за колоннами, подкрановыми балками, фундаментами под оборудование, учёт динамических нагрузок.
• Объекты культурного наследия: применение щадящих методов установки маяков, контроль температурно-влажностных воздействий, высокая частота съёмки.
• Высотные и большепролётные здания: контроль кренов, горизонтальных смещений, прогибов и динамических характеристик.
• Подземные и заглублённые сооружения: наблюдение за смещениями ограждающих конструкций и давлением грунта.
• Аварийные объекты: сокращённые интервалы между циклами и автоматизированная передача данных при риске внезапного обрушения.

Программа наблюдений адаптируется под конструктивную схему, материал несущих элементов и условия эксплуатации.

Сроки и стоимость

Сроки проведения мониторинга деформаций зданий зависят от задач, периодичности циклов, количества измерительных точек, сложности доступа и требуемой точности измерений. Краткосрочные наблюдения могут выполняться в период активного строительного воздействия, долгосрочные программы охватывают несколько циклов сезонных изменений и эксплуатационных нагрузок.

Стоимость определяется индивидуально на основании технического задания и программы работ. В расчёт принимаются объём измерительных операций, число и тип приборов, количество циклов, транспортная доступность, необходимость применения промышленного альпинизма и дополнительные виды обработки данных. Точные параметры стоимости указываются в договоре после согласования технического задания.

Требования к отчётной документации

По результатам мониторинга формируется комплект документов:

• программа мониторинга с указанием схем размещения измерительных элементов;
• акты установки марок, датчиков и маяков;
• журналы измерений по каждому циклу;
• ведомости осадок, кренов, прогибов и раскрытия трещин;
• графики изменения контролируемых параметров во времени;
• промежуточные отчёты при выявлении опасных отклонений;
• итоговое заключение с оценкой технического состояния и рекомендациями.

Итоговое заключение должно содержать сравнение фактических значений с предельными по нормативным документам и вывод о стабилизации либо продолжении деформаций.

Роль экспертной организации

Качественный мониторинг деформаций зданий требует наличия специализированного оборудования, поверенных приборов и подготовленного персонала. «МОС-ЭКСПЕРТ» является членом Судебно-экспертной палаты РФ с 2021 года. Компания имеет допуск СРО на обследование особо опасных, технически сложных и уникальных объектов, собственную лабораторию неразрушающего контроля и более 200 поверенных приборов в Государственном реестре средств измерений.

Привлечение экспертной организации обеспечивает корректную разработку программы наблюдений, соблюдение методик измерений и достоверную интерпретацию результатов.

Требования к точности и периодичности измерений

Точность измерений зависит от типа конструкций и категории технического состояния объекта. Для высотных и уникальных зданий точность измерения осадок должна составлять не менее 0,1 мм, для остальных объектов допускается точность 0,5 мм. При контроле раскрытия трещин применяются щелемеры с ценой деления не более 0,05 мм. Периодичность циклов устанавливается программой мониторинга: при аварийном состоянии измерения выполняются ежедневно или в непрерывном автоматическом режиме, при ограниченно работоспособном — не реже одного раза в неделю, при работоспособном — один раз в квартал или полугодие. После стабилизации деформаций допускается увеличение интервалов, но не реже одного раза в год для объектов с сохраняющимися рисками. Измерения следует проводить в одинаковых условиях: при одной температуре, одинаковом положении приборов и неизменной схеме наблюдений.

Практика применения результатов мониторинга

Результаты мониторинга деформаций используются в нескольких направлениях. При строительной экспертизе данные о скорости осадок и раскрытия трещин позволяют установить причины дефектов и оценить степень влияния соседнего строительства. В проектировании усиления конструкций результаты наблюдений служат исходными данными для расчётов и подтверждают эффективность выполненных мероприятий. Для судебных разбирательств материалы мониторинга оформляются как доказательная база при спорах о причинении ущерба. Страховые организации учитывают данные о стабилизации деформаций при оценке рисков. Управляющие организации используют отчёты для обоснования необходимости капитального ремонта и ограничения эксплуатации зданий.

Заключение

Мониторинг деформаций зданий является необходимым инструментом контроля технического состояния при развитии осадок, появлении трещин, соседней застройке и изменении нагрузок. Систематические наблюдения позволяют зафиксировать динамику изменений, сравнить её с предельными значениями и принять решение о ремонте, усилении или ограничении эксплуатации до наступления аварийной ситуации. Наличие программы, поверенных приборов и квалифицированных специалистов определяет достоверность результатов и применимость выводов при последующей строительной экспертизе.