Геотехнический мониторинг: когда обязателен и что измеряют

Застройщик роет котлован в двенадцати метрах от жилого дома довоенной постройки. Через месяц у соседей ползут трещины по штукатурке, жильцы пишут в администрацию, стройка встаёт. Кто виноват, покажет один документ: журнал наблюдений, который начали вести до первого ковша.

Геотехнический мониторинг и есть эти наблюдения. Следят за строящимся объектом, за грунтовым основанием под ним, за подземными водами и за соседними домами в зоне влияния. Четыре предмета, одна программа, единый график циклов. Нулевой цикл снимают до начала земляных работ, последний обычно через год или два после сдачи, когда осадки затухли.

Вопрос не праздный. На стройке эти два слова часто используют как синонимы, и заказчик платит за геодезию, считая, что закрыл требование по мониторингу.

Геодезический мониторинг отвечает на один вопрос: насколько сместилась точка. Марка на стене, нивелир, цикл, ведомость превышений. Метод точный и недорогой, но он видит только следствие. Наблюдение за отметками я подробно разбирал в статье Геодезический мониторинг деформаций зданий, а сами осадки и их нормы в материале Наблюдение за осадками фундамента.

Геотехнический мониторинг забирает геодезию себе как часть и добавляет то, что происходит внутри грунта и внутри конструкций. Пьезометры в скважинах меряют напор подземных вод. Инклинометры в теле ограждения котлована показывают, куда и на сколько уходит стенка. Струнные датчики в сваях и распорках снимают усилия. Сложенные вместе, эти ряды объясняют причину: осадка растёт из-за водопонижения или из-за перебора грунта у ограждения.

Разница практическая. Геодезия зафиксирует, что дом просел на 8 миллиметров. Геотехника скажет, остановится осадка сама или через неделю станет 25.

Обязанность возникает не от желания заказчика. Её задают три условия: к какому уровню ответственности отнесён объект, какую геотехническую категорию ему присвоили и что стоит рядом в зоне влияния.

Действующий свод правил по основаниям зданий и сооружений обязывает наблюдать, если объект отнесён к повышенному уровню ответственности, если ему присвоена вторая или третья геотехническая категория, если новую стройку ведут рядом с существующими домами. Отдельный свод правил по проведению геотехнического мониторинга при строительстве подробно расписывает, что измерять, чем и с какой частотой.

Разберу по ситуациям, которые встречаются чаще всего.

Стройка вплотную к существующим домам. Зону влияния считает проектировщик, но грубый ориентир для котлована глубиной 6 метров это круг радиусом около 30 метров. Все здания, попавшие внутрь, берут под наблюдение, даже если их собственники возражают против самой стройки.

Слабое основание. Торф, ил, водонасыщенные пылеватые пески, текучие суглинки. Такие грунты отдают осадку годами, и наблюдать продолжают ещё долго после того, как объект ввели в эксплуатацию.

Глубокий котлован с водопонижением. Воду откачивают, уровень падает и на соседних участках, а вместе с уровнем оседает грунт под чужими фундаментами.

Реконструкция с ростом нагрузок. Надстроили этаж, поменяли схему опирания, устроили подвал под старым зданием: фундаменту достаётся нагрузка, на которую его никто не считал.

Памятники архитектуры и аварийные дома по соседству. Здесь пороги тревоги опускают ниже обычных, а циклы снимают чаще.

В проект требование попадает через задание на изыскания и раздел проектной документации. Экспертиза проверяет, написана ли программа, стройнадзор потом спрашивает журналы наблюдений.

Строящийся объект. По деформационным маркам снимают осадки фундаментной плиты или ростверка, замеряют крены высотных частей, следят, как раскрываются деформационные швы и растут трещины в несущих конструкциях. На высотных зданиях дополнительно контролируют пространственное положение каркаса.

Основание. По глубинным маркам ловят послойные деформации грунта, отдельно меряют поровое давление, а на вечной мерзлоте ещё и температуру грунта. Самая дорогая часть работы, потому что датчики в основание ставят один раз и навсегда: после бетонирования к ним уже не подобраться.

Подземные воды. Уровень и напор снимают по пьезометрическим скважинам, а заподозрив агрессивность, проверяют и химический состав. Без этих замеров не обходится ни водопонижение, ни противофильтрационная завеса.

Окружающая застройка. Здесь измеряют осадки и крены соседних домов, по маякам смотрят, как ведут себя трещины, отмечают деформации инженерных сетей и дорожного покрытия. Отсчёт ведут от исходного состояния, которое фиксируют актом до начала работ. Без такого акта любую старую трещину припишут вашей стройке, и возразить будет нечем.

Чаще всего стройку в плотной городской среде останавливают претензии соседей. Работы стоят, техника простаивает, а спор упирается в вопрос, была трещина раньше или появилась вчера.

Порядок такой. Прежде чем начать работы, каждое здание в зоне влияния обследуют, дефекты описывают в акте и фотографируют. На трещины ставят гипсовые маяки или щелемеры со шкалой. По периметру закладывают деформационные марки и снимают нулевой цикл. Дальше наблюдают по графику, а каждый цикл сравнивают с нулевым и с предельными значениями, которые посчитали для конкретного дома.

Предельная дополнительная осадка соседнего здания зависит от его конструкции и состояния. Свод правил по основаниям задаёт такой порядок величин: для многоэтажного бескаркасного дома с кирпичными стенами от 4 сантиметров при хорошем состоянии до 1 сантиметра при ограниченно работоспособном. У панельного дома при тех же категориях состояния пороги те же. Выше они только у зданий с полным железобетонным или стальным каркасом. Зданию в аварийном состоянии дополнительные деформации не разрешают вовсе. Цифру берут из проекта, а не из головы.

Смысл акта осмотра шире мониторинга. Он закрывает вопрос ответственности. Трещина, снятая на фото до первого ковша, перестаёт быть предметом спора.

Программа это рабочий документ, по которому потом проверяют исполнителя. Её пишут прежде, чем начнут наблюдать, согласуют с проектировщиком и заказчиком, и она уходит в экспертизу в составе проектной документации.

Состав, который спрашивают на практике:

Основания для разработки. Ссылаются на задание заказчика, проектные решения, материалы инженерных изысканий и расчёт зоны влияния.

Цели и задачи наблюдений. Формулируются под конкретный объект, а не переписываются из свода правил абзацами.

Перечень объектов наблюдения. Сюда попадают строящееся здание, соседние дома с адресами, участки сетей, ограждение котлована.

Состав и методы измерений по каждому объекту. Что измеряем, каким прибором, с какой точностью, кто обрабатывает.

Схемы размещения марок, скважин и датчиков. Их чертят с координатами и отметками, а не рисуют картинку для вида.

График циклов, привязанный к этапам стройки. Пишут не «раз в месяц», а «после того как разработали очередной ярус котлована», «после того как забетонировали плиту», «через каждые три этажа».

Критерии оценки. Для каждого измеряемого параметра задают предупредительное и предельное значение и ссылаются на расчёт.

Что делают, когда порог превышен. Кого извещают, в какой срок, кто вправе остановить работы.

Формы отчётности. Показывают, как выглядят ведомости по циклам, графики и итоговое заключение.

Слабое место типовых программ это график и критерии. Их пишут общими словами, а при разборе аварии выясняется, что предельные значения никто не считал и сравнивать было не с чем.

Геодезические измерения. По деформационным маркам ведут высокоточное нивелирование, плановые смещения снимают тахеометром, крен замеряют отдельно. Здесь важна не модель прибора, а то, что схему не меняют: те же исходные реперы, тот же ход, желательно тот же исполнитель. Поменяли схему между циклами, и в данных вылезет скачок, который потом примут за деформацию.

Инклинометрия. В тело ограждения или в грунт ставят обсадную трубу с направляющими пазами, по ней протаскивают зонд с шагом полметра. На выходе получают профиль горизонтальных смещений по всей глубине. Метод показывает, где именно выгибается стенка котлована, а не ограничивается смещением её верха.

Пьезометры. Это скважины с датчиком давления: в них меряют уровень и напор воды. Автоматические пишут показания непрерывно, и, когда начнётся водопонижение, провал уровня увидят в тот же день, а не через неделю.

Датчики в конструкциях. В сваи, распорки и анкеры ставят струнные тензометры, под подошву фундамента месдозы, на швы датчики раскрытия. Закладывают их, пока бетонируют, снимают вручную или через регистратор.

Наблюдение за трещинами. На трещину ставят гипсовый маяк или пластиковый щелемер со шкалой. Дёшево, наглядно, хорошо работает на соседних домах, куда сложную аппаратуру ставить некуда и незачем.

Автоматизация окупается там, где циклы частые. Система, которая сама пишет и передаёт данные, дороже на входе, зато снимает показания хоть каждый час и шлёт оповещение, как только показание уйдёт за порог. Для котлована в центре города это разумно, для двухэтажного склада в поле избыточно.

Периодичность привязывают к этапам строительства, а не к календарю.

Типичный график для здания с подземной частью выглядит так. Открывает его нулевой цикл, снятый до земляных работ. Пока разрабатывают котлован, наблюдают раз в неделю, а на активной фазе иногда ежедневно. Пока возводят конструкции, цикл снимают после каждых трёх или пяти этажей. После монтажа и до затухания осадок наблюдают не реже раза в месяц: реже норма не разрешает. Затухшей осадку считают, когда приращение за цикл держится ниже одного миллиметра несколько циклов подряд.

Критериев обычно два уровня. Предупредительный, примерно семьдесят процентов от предельного значения: исполнитель извещает заказчика и проектировщика, а наблюдать начинают чаще. Предельный: работы на опасном участке останавливают, проектировщик ищет причину и выдаёт решение.

Смотрят и на величину, и на то, как быстро она растёт. Осадка 15 миллиметров, набранная за полгода, спокойнее, чем 6 миллиметров за трое суток. Второй случай означает, что процесс идёт и сам не остановится.

Ещё одна вещь, которую упускают: неравномерность. Равномерная осадка здания на 30 миллиметров порой проходит без единой трещины, а разность осадок соседних опор в 5 миллиметров ломает перемычки. Поэтому марки размещают так, чтобы поймать перекос, а не среднее по дому.

Заказчик наблюдений это застройщик или технический заказчик. Он платит и он же отвечает перед соседями, надзором и судом.

Требования формулирует проектировщик. Он считает зону влияния, задаёт предельные значения, определяет состав измерений. Программу разрабатывает специализированная организация, чаще всего та же, что вела инженерные изыскания: у неё на руках материалы по грунтам, и она уже знает, где ждать неприятностей.

Ведёт наблюдения компания, у которой есть допуск саморегулируемой организации на изыскания, поверенные приборы и аттестованная методика. Геодезическую часть обычно берёт та же служба, что делает исполнительные съёмки на площадке: реперная сеть и приборы общие, дублировать их незачем.

Один организационный нюанс экономит потом много денег. Исполнитель мониторинга не должен зависеть от подрядчика земляных работ. Иначе неудобные цифры сглаживаются сами собой, а всплывают, когда трещина уже прошла по несущей стене. Договор заключают напрямую с застройщиком.

Нужен ли геотехнический мониторинг для частного дома?
Для отдельно стоящего дома на своём участке, вдали от чужих построек, наблюдения не назначают. Они появляются, когда дом строится вплотную к соседнему зданию, на слабом основании или на склоне. Тогда состав работ определяет расчёт зоны влияния, даже если объект небольшой.

Сколько длится геотехнический мониторинг?
Наблюдают весь период строительства и ещё год или два после ввода. Конечную дату задаёт не календарь, а затухание осадки: пока приращения не улягутся, наблюдать продолжают. На торфах и илах срок растягивается на три года и дольше.

Что делать, если осадки превысили расчётные значения?
Остановить работы на опасном участке и поднять тревогу по программе: сроки и адресаты извещения там уже прописаны. Дальше решение принимает проектировщик, а не прораб на площадке. Обычно выбирают из трёх: усилить конструкции, разгрузить их, поменять схему разработки котлована. Работы возобновляют, когда деформации стабилизируются.

Кто отвечает за трещины в соседнем доме?
По общему правилу отвечает застройщик: он владеет источником воздействия. Разбирают спор по двум документам: акту осмотра до начала работ и ведомостям наблюдений по циклам. Если первого нет, второй мало чем поможет, и ремонт оплачивает стройка.

Геодезическое сопровождение строительства: полный цикл работ
Как наблюдения встроены в общий график геодезических работ на площадке.

Геодезические работы на строительной площадке
Ведём наблюдения за деформациями и исполнительные съёмки, сопровождаем стройку по всей России, головной офис в Санкт-Петербурге.