Мониторинг зданий и сооружений, в части их технического состояния на протяжении строительства и периода эксплуатации - важнейшая задача, связанная с жизнедеятельностью людей и их безопасностью.

С самого начала строительства заказчикам строительства в соответствии со строительными нормами и правилами могут вменяться в обязанность проведение геодезического мониторинга строящихся сооружений. Под этим понимается периодические наблюдения за определенными характерными параметрами конструкций зданий в связи с влиянием на них различных факторов и их сравнения с проектно-расчетными параметрами. Это означает, что при строительстве сооружений проектом может быть предусмотрена организация специальных геодезических измерений по наблюдению:
за вертикальными перемещениями оснований;за горизонтальными их смещениями;за кренами всей конструкции.
СТРУКТУРА ПРОГРАММЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
Мониторинг зданий и сооружений в любом случае проводиться согласно специального проекта и программы с формулировками:
целей и задач;характеристиками грунтов и особенностями фундаментов;расчетными значениями параметров и установлением периодичности наблюдений;методов, устройств измерительных станций, инструментов;систем координат, приведением сведений об исходных данных, опорной сети;составленной схемой закладки съемочной (измерительной) сети;математической обработки, вычислений и анализом.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
При составлении технических проектов геодезического мониторинга избираются на основания ГОСТа 24846. В зависимости от расчетных параметров, их значений, допустимых погрешностей предварительно определяется класс точности измерений. В отсутствии расчетных значений параметров вертикальных деформаций и горизонтальных смещений в проекте классы точности выбираются. Основанием для такого выбора служат классификация сооружений, сроки их эксплуатации и грунты, в которых они будут воздвигнуты.
В зависимости уже от предварительно определенных классов точности избираются методы и технологии измерений. Но в любом случае, рекомендуется определенная последовательность действий при выполнении геодезических наблюдений за состоянием сооружений:
составление программы измерений;выбор типов конструкций, количества, схемы расположения геодезических пунктов планово-высотного обоснования, с которых будут проводиться измерения;пространственная привязка этой основы;закладка деформационных сетей в виде групп реперов, марок в зданиях по выбранной схеме наблюдений;непосредственные полевые инструментальные измерения;обработка, вычисления результатов с оценкой результатов и выводами.
Кроме этого, на выбор методов измерений влияют виды деформационных параметров (вертикальные осадки, горизонтальные смещения, крены конструкций).
Для вертикальных осадок основными методами рекомендуемыми ГОСТом являются:
геометрическое нивелирование высокоточными нивелирами со специальными рейками, короткими сторонами (способами совмещения или наведения) при первом и втором классах точности, а также точными приборами при третьем и четвертом классах точности;тригонометрическое нивелирование в случаях перепадов высотных отметок в строительных сооружениях с применением высокоточных и точных теодолитов и электронных тахеометров;гидростатическое нивелирование с установлением специального гидростатического прибора, который применяется при большом количестве точек, установленных в плохо доступных местах для нивелира и человека.
Для горизонтальных смещений выбор способов измерений и приборов при их использовании зависит также от классов точности и может быть даже составлять комбинации таких методов, как:
триангуляции;створных наблюдений;отдельных направлений;трилатерации;фотограмметрии;полигонометрии.
Для измерения кренов в сооружениях применяются также разнообразные способы с возможными вариантами их комбинирования, а именно:
проецирования с использованием теодолитов, электронных тахеометров;способы всевозможных измерений: углов, направлений;определения приборами вертикального проектирования, прямого и обратного отвесов;механического использования кренометра;фотограмметрического способа.
ПОДГОТОВКА МОНИТОРИНГОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Мониторинг зданий и сооружений вертикального смещения начинается с установления, закрепления исходных и контрольных реперов. Как минимум должно быть три грунтовых или четыре стенных репера. Такое их количество необходимо для контрольных измерений по определению их устойчивого положения. Соответственно выбранной схеме деформационной сети в конструкциях сооружений размещаются определенное количество марок. Глубины заложения реперов регулируется в зависимости от состава грунтов и классов точности. Они обязательно размещаются по особым условиям и нужно учесть многочисленные факторы:
удобство прохода к ним;достаточного пространства и обзора в нужных направлениях для установки приборов и проведения съемок;по определению расстояний их закладки от наблюдаемых сооружений, а именно: как минимум соответствующей тройной глубины залегания грунта;отсутствия проезда любого общественного и тяжелого транспорта, который создает вибрацию грунтов;устойчивости расположения зон, отличных от влияния строительной площадки, откосов, осадочных смещений грунтов, подземных инженерных сооружений, горных выработок и других, всевозможных не совсем благоприятных геологических условий;зон влияния строящегося или окружающих зданий и их коммуникационных сетей.
Как правило, репера и марки сдаются под охрану организации, проводящей на участке строительные или эксплуатационные работы. При этом составляется акт передачи с абрисами. Согласно определенной цикличности наблюдений обязательно измеряются контрольные превышения между реперами и, таким образом, определяется их устойчивость.
Деформационные сети закладываются в виде марок в нижних частях сооружений по периметру, в том числе по углам блоков здания с учетом нахождения деформационных швов, в несущих конструкциях. Схема закладки деформационных марок согласовывается между проектной и строительной (эксплуатируемой) организацией.
Подготовительные работы для начала первого цикла наблюдений горизонтальных смещений и крена строительных конструкций также начинается с закладки:
исходных опорных пунктов в виде бетонных пилонов, с закрепленной на их верху площадкой и внутри его шпилькой с резьбой определенного шага для установки и производства наблюдений геодезическими приборами;деформационных марок, расположенных соответственно указанной схеме проекта (программы) геодезического мониторинга;ориентирные знаки, которые могут быть специально для этого сооружены или другие видимые и наиболее удобные для долговременных наблюдений.
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
Мониторинг зданий и сооружений производится по поручению заказчика строительства выбранной для этого проектной организацией и специализированной геодезической организацией, имеющей инструментарий, специалистов и опыт проведения таких специфических работ. С генеральным подрядчиком строительства и его производственно-технической и геодезической службами согласовываются все необходимые этапы работ мониторинга, места, сроки закладки в строительных конструкциях марок, реперов и опорных пунктов.
Проекты или программы геодезического мониторинга состоят из пояснительной записки, в которую входят:
общая часть;система мониторинга на строительной площадке и окружающей территории;выводы и рекомендации;приложения с методиками выполнения измерений вертикальных смещений, кренов и схемами, устройствами реперов, марок и мест их закладки с линейными привязками и абрисами.
Проектом предусматривается цикл (периоды) наблюдений, чаще всего ежеквартальные.
Согласованный проект, реализуется подрядной геодезической организацией с возможностью привлечения строителей по устройству всех марок и реперов. По окончании выполнения первых этапов работ геодезистами оформляется технический отчет. В нем приводятся:
общие положения;методы и инструменты измерений;прилагаются все полевые измерения;указываются способы вычислений;оценка результатов измерений;приводятся сравнения, как с предыдущими наблюдениями, так и по накопительной ведомости.
В отчете приводятся таблицы, ведомости, исполнительные схемы, диаграммы, рисунки и кроки. В дальнейшем, в последующих технических отчетах, могут выполняться прогнозы по результатам оценки и анализа полученных данных измеряемых параметров.
Мониторинг зданий и сооружений можно приравнять к научно-исследовательским работам. Этот процесс является трудоемким, дорогостоящим и долговременным мероприятием. Его большая трудоемкость заключается в значительном объеме работ по закладке реперов и марок. Исследовательская часть работ выражена в применении знаний опытных специалистов строителей, геологов, гидрогеологов, геофизиков, геодезистов, связанных с различными научными и производственными сферами. Дорогостоящим считается в связи с использованием дорогостоящего оборудования и материалов. Например, одно только геодезическое оборудование в виде высокоточного нивелира со специальными инварными рейками и высокоточного электронного тахеометра, имеют соответствующую точности этих приборов очень высокую стоимость.