Геотехнический мониторинг

Система ONLINE-мониторинга предназначена для приема, сбора и обработки данных, получаемых от различных измерительных датчиков.

Данная система создана для отслеживания деформационных процессов, возникающих в несущих конструкциях зданий и сооружений.

Установка системы возможна на следующие объекты:

- строящиеся здания и сооружения;
- эксплуатируемые здания и сооружения (в том числе памятники архитектуры);
- реконструируемые здания и сооружения;
- сооружения различного назначения, в т. ч. подземные.

На основании полученных и обработанных данных, поступаемых с датчиков, производится оценка влияния горных и строительных работ на строящиеся и эксплуатируемые сооружения.

Описание датчиков

Измерительные датчики обеспечивают периодическое измерение физических параметров в точках их установки, накопление результатов проведенных измерений и последующую передачу результатов проведенных измерений в УСПД (устройство сбора и передачи данных) по радиоканалу.

Все параметры работы измерительных датчиков задаются программно и могут быть оперативно и дистанционно изменены (по радиоканалу). Измерительные датчики сохраняют установленные параметры в энергозависимой памяти. Малый уровень энергопотребления измерительных датчиков обеспечивает их работу в течении длительного времени.

Датчики системы ONLINE-мониторинга позволяют производить измерение следующих физических величин:

• угол наклона зданий и сооружений;
• степень раскрытия (закрытия) трещин, смещений составных частей объекта, деформационных швов;
• вибрации;
• температура;
• влажность;
• давление;
• тензометрические измерения.

Измерение угла наклона

Датчики угла наклона (инклинометры), предназначены для измерения угла наклона относительно горизонта и температуры окружающего воздуха с заданной периодичностью, различных статических или динамических объектов и передачи информации об измеренных значениях и состоянии датчика в цифровом виде.

Инклинометры применяются для контроля деформаций жилых и административных зданий, производственных сооружений, опор, балок различных сооружений и т. д. В зависимости от числа осей, относительно которых может измеряться угол наклона, инклинометры могут быть одно-, двух-осевые. Датчики угла наклона, входящие в комплекс ONLINE-мониторинга, обладают степенью защиты IP64, технические характеристики соответствуют требованиям ГОСТ 22261-94.

Измерение раскрытия трещин

Датчики измерения раскрытия трещин (измерение линейной деформации) предназначены для отслеживания изменения степени раскрытия трещин, деформационных швов и т.д., а также температуры окружающего воздуха с заданной периодичностью, различных статических или динамических объектов и передачи информации об измеренных значениях и состоянии датчика в цифровом виде.

Датчики измерения линейной деформации применяются для контроля деформаций жилых и административных зданий, производственных сооружений, составных частей различных сооружений и т.д.

Датчики измерения линейной деформации, входящие в комплекс ONLINE-мониторинга, обладают степенью защиты IP64, технические характеристики соответствуют требованиям ГОСТ 22261-94.

Устройство сбора и передачи данных

УСПД (устройство сбора и передачи данных) представляет собой промышленный компьютер, помещенный в пластиковый бокс. В боксе УСПД также находится GSM-модем, радиомодем 433 МГц, источник бесперебойного питания. Настройка функций сбора и передачи данных может осуществляться через Интернет с помощью специального ПО. УСПД выполняет следующие функции: сбор и накопление во внутренней памяти информации от измерительных датчиков, предварительную обработку собранной информации, управление работой измерительных датчиков, организацию подключения и передачу данных с использованием сетей сотовой связи стандарта GSM и сети интернет к центральному серверу, получение и исполнение команд центрального сервера для управления и конфигурирования УСПД и измерительных датчиков.

УСПД, входящие в комплекс ONLINE-мониторинга обладают степенью защиты IP64, технические характеристики соответствуют требованиям ГОСТ 22261-94.

Преимущества беспроводной геотехнической системы мониторинга

Система ONLINE-мониторинга позволяет получать информацию о текущем состоянии конструкций и динамике развития деформационных процессов в режиме реального времени с максимальной точностью и минимальными затратами.

Точность измерений: угла наклона - 0,025°, линейных перемещений - 0,01 мм. 

Долговечность – средняя наработка до 100 000 часов, срок службы – 10 лет. 

Простота в монтаже и эксплуатации. 

Возможность установки как на вертикальные плоскости (стены, колонны и т.д.), так и на горизонтальные (пол, потолок). 

Высокая степень защиты IP64 позволяет устанавливать датчики в сложных климатических условиях (от -30° до +60°) и производить долговременные измерения. 

Передача накопленных данных с датчиков может осуществляться на удаленный сервер, что позволяет осуществлять контроль строительных конструкций даже из других городов и регионов. 

Отсутствие необходимости в периодических осмотрах конструкций при использовании системы геотехнического ONLINE-мониторинга. 

Возможность видеонаблюдения за строительными конструкциями. 

Достоверность измерений, подтвержденная успешно пройденными государственными испытаниями. 

Наличие Сертификата соответствия на применяемую геотехническую систему мониторинга.

Основным видом работ по наблюдению за деформационными процессами, образующимся в несущих конструкциях зданий и сооружений, является геотехнический мониторинг.
Мониторинг геодезическими методами (инструментальный геодезический мониторинг) - комплекс периодических инженерно-геодезических измерений, выполняемых с целью определения количественных параметров общих деформаций зданий и сооружений, несущих ограждающих конструкций, фундаментов, грунтов основания на всех стадиях строительства и в процессе эксплуатации.
Геотехнический мониторинг подразумевает наблюдения за зданиями и сооружениями, расположенными в зоне влияния строительства или реконструкции.
Зона влияния определяется после геотехнической оценки влияния строительства.

МЕТОДЫ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

1. Визуально-инструментальный метод
2. Геодезический метод
3. Параметрический метод
4. Виброметрический метод
5. Геофизический метод
6. Гидрогеологический метод
7. Температурный метод

Визуально-инструментальный метод

Визуально-инструментальный метод мониторинга состоит из визуальных наблюдений (осмотр объекта исследований и прилегающей к нему территории) и инструментальных измерений (фиксация дефектов и повреждений в конструкциях).

Визуально-инструментальный метод позволяет производить наблюдения за следующими объектами:

- возводимыми (реконструируемыми) сооружениями,
- сооружениями окружающей застройки,
- конструкциями проходных и полупроходных коллекторов, ограждающих конструкций котлованов, поверхностью прилегающего грунта, в т.ч. вдоль трасс инженерных коммуникаций.

Инструментальные наблюдения за раскрытием существующих трещин в конструкциях зданий и сооружений осуществляется следующим путем:

• установки на трещины различных маяков, используемых в качестве индикаторов развития процесса трещинообразования;
• периодических измерений ширины раскрытия трещин с применением портативных деформометров, микроскопов, щупов, щелемеров;
• применения системы беспроводного геотехнического ONLINE-мониторинга при измерении раскрытия трещин в круглосуточном режиме, в труднодоступных местах и/или объектах культурного наследия и памятниках архитектуры.

Наблюдение за развитием трещин по длине осуществляется путем фиксации поперечными штрихами с указанием даты. По результатам визуально-инструментального мониторинга составляются:

– ведомости зафиксированных в конструкциях сооружения дефектов и повреждений с указанием их характера и местоположения;
– карты дефектов, нанесенные на схематические фасады, планы и разрезы зданий;
– журналы наблюдения за маяками (с указанием номеров и мест расположения маяков, даты их установки и дат наблюдения);
– фотодокументация по зафиксированным дефектам и повреждениям.

Вернуться к списку методов

Геодезический метод

Геодезические методы в составе геотехнического мониторинга используются для измерения вертикальных и горизонтальных перемещений строящихся, эксплуатируемых и реконструируемых зданий и сооружений, земной поверхности, грунтового массива по глубине.

При геодезических работах используют с нивелиры, теодолиты, тахеометры, сканеры и навигационных спутниковых систем. При ведении мониторинга геодезическими методами измеряются (отдельно или совместно) следующие параметры:

• вертикальные перемещения (осадки, вертикальные сдвиги, просадки, подъемы, прогибы и т.п.);
• горизонтальные перемещения (сдвиги);
• наклоны (крены).
Задачи геодезических методов мониторинга:
• определение участков, подверженных наибольшим отклонениям от первоначального положения;
• выявление величины и направления деформационных процессов;
• выявление закономерностей, позволяющих спрогнозировать дальнейшее развитие деформационных процессов.

При выполнении геотехнического мониторинга геодезическими методами следует соблюдать требования ГОСТ 24846-2012. Геодезический мониторинг следует проводить в следующей последовательности:

• разработка программы мониторинга или проекта наблюдательной станции;
• детальная рекогносцировка местности, определение мест расположения и установка опорных геодезических пунктов высотной и плановой основы вне зоны возможных деформаций;
• установка осадочных и деформационных марок на объекте строительства или реконструкции, зданиях и сооружениях окружающей застройки, в конструкциях инженерных коммуникаций, выходящих на поверхность, проходных и полупроходных коллекторах, ограждающих конструкциях котлована;
• определение координат и высот опорных геодезических пунктов;
• выполнение нулевого цикла измерений высотного или планово-высотного положения осадочных и деформационных марок;
• периодические геодезические измерения вертикальных и горизонтальных перемещений и кренов;
• камеральная обработка и анализ результатов наблюдений;
• составление научно-технического документации.

Перечень используемых геодезических методов на объекте следует устанавливать в соответствующем разделе программы геотехнического мониторинга в зависимости от требуемой точности измерений, степени автоматизации измерительного процесса, конструктивных особенностей контролируемых объектов, инженерно-геологических и гидрогеологических характеристик грунтов. Требования к программе работ в части инструментального обеспечения геодезического мониторинга:

• сведения о наличии пунктов государственной геодезической сети, а также знаков, установленных для целей строительства;
• данные о системе координат и высотных отметок, применяемой на объекте строительства или реконструкции;
• сведения о ранее выполненных работах по мониторингу и связь их с последующими работами;
• описание мест закладки геодезических знаков, обоснование выбора типа знаков;
• предварительная схема измерительной сети, точность определения деформаций; • методы измерений горизонтальных и вертикальных перемещений, применяемые инструменты;
• периодичность проведения измерений;
• состав и порядок передачи отчетной документации Заказчику.

При использовании систем на основе автоматизированных (роботизированных) тахеометров, программа должна содержать следующее: план расположения измерительных инструментов, контролируемых точек (призм), точек обратной засечки (вне зоны влияния контролируемого объекта); схему крепления мониторинговых призм, конструктивную схему оснащения базовой точки, в которой расположен роботизированный тахеометр.

Камеральная обработка результатов геодезических измерений (проверка полевых журналов, уравнивание ходов, расчёты по оценке точности и подготовка материалов для отчетной документации) должна выполняться отдельно по каждому циклу. Требования к отчетной документации. При ведении мониторинга с использованием геодезических методов составляется три вида отчетной документации:

• отчет по результатам нулевого цикла, включающий исполнительные схемы опорной геодезической сети и расположения деформационных марок, первичные результаты измерений, являющиеся реперными для последующих измерений;
• промежуточные отчеты (информационные справки), предоставляемые в процессе ведения измерений, содержащие пояснительную записку и результаты измерений в виде таблиц и графиков;
• окончательный отчет, по результатам всех геодезических измерений на объекте.

Специалисты «СпецСтройЭксперт» имеют профильное высшее образование и многолетний опыт работ по геодезическому и маркшейдерскому мониторингу как наземных зданий и сооружений, так и подземных. Наличие высокоточного оборудования позволяет выполнять следующие работы:

• нивелирование I и II классов (цифровой нивелир Sokkia SDL1X в комплекте с инварной рейкой BIS20);
• нивелирование III, IV классов (цифровой нивелир Sokkia SDL-50 в комплекте с фиберглассовой рейкой BGS40);
• наблюдения за кренами и планово-высотными смещениями конструкций (тахеометр Sokkia FX-101).

Вернуться к списку методов

Параметрический метод

К параметрическим методам в составе геотехнического мониторинга относятся:

• скважинная инклинометрия (определение поперечных смещений измерительных точек вдоль линейного профиля) с использованием оборудования СКГМ-СИ;
• скважинная экстензометрия (определение продольных смещений измерительных точек относительно линейного профиля) с использованием оборудования СКГМ-Э;
• угловые измерения (определение наклонов и крена) с использованием инклинометров, входящих в систему ONLINE-мониторинга;
• тензометрические измерения (фиксация деформаций в основании под подошвой фундамента, под пятой сваи, в несущих конструкциях и др. с применением тензометров) с использованием СКГМ-ТНЗ;
• измерения давления (грунтового массива, на контакте конструкции с основанием, поровое давление подземных вод) с использованием СКГМ-ДГМ;
• измерения усилий (в анкерных креплениях ограждающих и подпорных конструкциях, свайных фундаментах) с использованием СКГМ-ДУ.

Параметрические методы контроля основываются на количественном и качественном определении исследуемых свойств контролируемого объекта и установлении взаимосвязей между измеряемыми параметрами, что позволяет, с помощью заранее определенной номенклатуры параметров на базе фактических данных, количественно оценить состояние исследуемого объекта.

При параметрическом мониторинге измеряются как абсолютные значения контролируемых параметров, так и их изменение во времени посредством сравнения их с нулевым или эталонным значением. Контроль отдельных параметров осуществляется с использованием измерительных датчиков и приборов, устанавливаемых периодически в заранее определенные измерительные точки.

При измерениях горизонтальных перемещений ограждающих конструкций котлованов по высоте (при глубине котлована более 5 метров) следует использовать стационарные инклинометры. Измерения должны проводиться в скважинах, оборудованных пластиковыми трубами с направляющими пазами. Количество скважин, их расположение, а также предельно допустимые значения горизонтальных перемещений устанавливаются в программе мониторинга на основе результатов расчетных (ожидаемых) величинах деформаций ограждающих конструкций.

При измерениях напряжений в арматуре и бетоне ограждающих конструкций котлованов (при глубине котлована более 20 метров) следует использовать закладные точечные тензодатчики:

• струнные (СКГМ-ТНЗ/С);
• электрические (СКГМ-ТНЗ/Э);
• оптоволоконные (СКГМ-ТНЗ/О).

Датчики следует устанавливать на различных высотных отметках ограждающей конструкции с шагом не более 5 метров. Результаты измерений группы датчиков, объединенных в измерительное сечение, должны анализироваться совместно. При измерениях напряжений в стальных распорных элементах котлована при его глубине более 15 метров (в случае если длина распорных элементов более 20 метров – при глубине котлована более 10 метров) следует применять накладные точечные тензодатчики:

• струнные (СКГМ-ТНЗ/Сн);
• электрические (СКГМ-ТНЗ/Эн);
• оптоволоконные (СКГМ-ТНЗ/Он).

Измерительные датчики устанавливаются группами (4 датчика, расположенные ортогонально по окружности) в центральной части распорного элемента. Количество контролируемых распорных элементов, а также предельно допустимые значения относительных деформаций устанавливаются в программе мониторинга на основе результатов расчетов распорной системы котлована.

При измерениях напряжений в тягах анкерных устройств при глубине котлована более 15 метров (для III категории инженерно-геологических условий – при глубине котлована более 10 метров) следует применять датчики усилий:

• гидравлические (СКГМ-ДУ/Г);
• тензорезисторные (СКГМ-ДУ/Т).

Количество измерительных точек для контроля усилий в анкерных креплениях – не менее 10% от общего числа анкеров. При контроле послойных осадок грунтового массива, окружающего строящиеся и реконструируемые сооружения (I и II уровня ответственности) при глубине котлована более 15 метров (для III категории инженерно-геологических условий – при глубине котлована более 10 метров) следует применять скважинные стационарные (стержневые, струнные, звеньевые, оптоволоконные) и портативные (одноточечные и двухточечные) экстензометры (СКГМ-Э). Количество контролируемых скважин, их глубина и количество измерительных точек в каждой скважине устанавливаются в программе мониторинга на основе результатов геотехнического прогноза влияния строительства.

В случае одновременного контроля на объекте нескольких параметров с использованием большого количества средств измерений (осуществление одного измерительного цикла по всем контролируемым точкам требует значительных временных затрат) отдельные датчики и приборы могут объединяться в измерительные системы с различной степенью автоматизации.

Измерительная система должна обеспечивать синхронность проведения измерений с заданным интервалом. Линии связи должны обеспечивать бесперебойную и помехоустойчивую передачу данных на протяжении всего периода эксплуатации системы. Организация передачи данных между отдельными элементами измерительной системы возможна как с использованием кабельных линий, так и с помощью беспроводных систем связи. Необходимо предусмотреть возможность интеграции измерительных датчиков, устанавливаемых в несущих конструкциях и грунтах основания строящегося/реконструируемого сооружения, в систему СМИК на этапе дальнейшей эксплуатации объекта.

При выборе измерительных датчиков и приборов необходимо учитывать специфические условия, в которых они будут эксплуатироваться, включая:

– механическое, гидромеханическое или термомеханическое взаимодействия между компонентами системы геотехнических измерений (например, датчиками, линиями связи) и средой, в которой установлены компоненты;
– условия окружающей среды (агрессивные грунтовые воды и газы; давление грунта; электромагнитные помехи), которые могут влиять на установленные измерительные датчики и приборы;
– уязвимость информационной связи внутри системы мониторинга (длинные измерительные линии, которые часто проходят через зоны ведения строительных работ).

Измерительные датчики и приборы должны обладать необходимой надежностью, чтобы эффективно выполнять свои функции в течение всего срока проведения мониторинга, с учетом условий воздействия окружающей среды.

Необходимо предусмотреть защиту средств измерений, используемых при параметрическом мониторинге: защитные оголовки для наблюдательных скважин; внешние корпусы, защищающие измерительные датчики от воздействия атмосферных осадков и прямых солнечных лучей; армированные кабельные соединения; антивандальные шкафы для размещения регистрирующей аппаратуры.

При проведении измерений необходимо предусмотреть меры для снижения влияния внешних факторов на результаты измерений: применение датчиков с автоматической компенсацией температурных воздействий и перепадов атмосферного давления, с защитой от перепадов напряжения; применение материалов с низким коэффициентом теплового расширения, высокой коррозионной стойкостью.

Конструкция датчиков и технология их установки не должны влиять на результаты мониторинга. В разделе параметрических методов программы мониторинга должны содержаться:

перечень контролируемых параметров и оборудования; схемы расположения измерительных точек, и устанавливаемых в них датчиков и приборов;
предельные значения контролируемых параметров;
способ установки датчиков и приборов на объекте, порядок и периодичность проведения измерений, форма отчетности.



Параметрические методы геотехнического мониторинга	Контролируемые параметры	Средства измерений и регистрации данных	Наименование оборудования
Скважинные экстензометры	Вертикальные послойные деформации массива грунта по глубине	Портативный скважинный ручной магнитный экстензометр (с одним зондом)	СКГМ-Э
		Портативный скважинный ручной экстензометр (двухточечный зонд)
		Стержневой экстензометр
		Струнный экстензометр
Скважинная инклинометрия	Поперечные смещения вдоль вертикального профиля. Сдвиг (здания и сооружения, грунтовый массив)	Портативные скважинные инклинометры	СКГМ-СИ
		Стационарные скважинные инклинометры
Измерение углов наклона	Крен фундамента и наклон здания в целом	Высокоточные электроуровни, в том числе балочного типа
		Датчики на основе одно- двухосевых MEMS акселерометров	Инклинометр в составе системы ONLINE-мониторинга
		Оптоволоконный точечный инклинометр
		Стационарная автоматизированная система контроля деформаций на основе прямых/обратных отвесов
Тензометрические измерения	Деформации в стальных конструкциях зданий и распорках ограждающих конструкций котлованов	Струнные тензодатчики устанавливаемые методом дуговой или точечной сварки	СКГМ-ТНЗ/Сн
		Электрические тензодатчики	СКГМ-ТНЗ/Эн
		Оптоволоконные тензодатчики	СКГМ-ТНЗ/Он
	Деформации в бетоне конструкций зданий, сооружений, свай	Струнные замоноличиваемые тензодатчики	СКГМ-ТНЗ/С
		Электрические замоноличиваемые тензодатчики	СКГМ-ТНЗ/Э
		Оптоволоконные замоноличиваемые тензодатчики	СКГМ-ТНЗ/О
	Деформации в арматурном каркасе конструкций зданий, сооружений, свай	Струнные замоноличиваемые тензодатчики	СКГМ-ТНЗ/С
		Электрические замоноличиваемые тензодатчики	СКГМ-ТНЗ/Э
		Оптоволоконные тензодатчики	СКГМ-ТНЗ/О
Измерение давления	Напряжения под подошвой фундаментов, давление грунтового массива и на контакте с конструкцией	Струнные датчики давления	СКГМ-ДГМ
	Поровое давление подземных вод	Струнные пьезометры	СКГМ-ПЗ/С
		Электрические пьезометры	СКГМ-ПЗ/Э
Измерение усилий	Усилия в тягах и стержнях анкерных устройств	Струнные датчики нагрузки с центральным отверстием	СКГМ-ДУ/С
		Тензорезисторные датчики нагрузки с центральным отверстием	СКГМ-ДУ/Т
	Усилия в свайных фундаментах при динамических испытаниях	Струнные датчики нагрузки	СКГМ-ДУ/С
		Тензорезисторные датчики нагрузки	СКГМ-ДУ/Т

Вернуться к списку методов

Виброметрический метод

В цели виброметрического метода мониторинга входит контроль допустимого уровня вибраций зданий и сооружений и их оснований в периоды строительства и эксплуатации (СКГМ-В).

При оценке допустимости вибраций следует исходить из обеспечения:

эксплуатационной надежности строительных конструкций и оснований;

штатного функционирования виброчувствительного оборудования.

В состав работ по виброметрическому мониторингу входят системно организованные инструментальные наблюдения за вибрациями и их контроль, выполняемые в соответствии с программой геотехнического мониторинга.

Вибрационные обследования проводят в целях получения фактических данных об уровнях вибраций грунта и конструкций фундаментов зданий и сооружений при наличии динамических воздействий от:

стационарного оборудования, установленного или планируемого к установке внутри или вблизи сооружения;

автомобильного и железнодорожного транспорта и метрополитена;

строительного оборудования;

прочих источников (взрывные работы и т. д.).

В состав комплекта исходной документации для разработки программы геотехнического мониторинга следует включать результаты прогноза влияния проведения земляных и строительно-монтажных работ, в т.ч. обоснованность способа погружения свай или шпунтовых ограждений ударными и вибрационными методами, на прочность и устойчивость зданий и сооружений окружающей застройки, и сохранность их конструкций.

При оценке вибраций должны измеряться параметры вибраций (виброперемещения, виброскорости, виброускорения). Для их анализа и оценки следует вести измерения вибраций начиная с инженерных изысканий. Полученные результаты должны быть использованы при разработке виброметрического раздела программы геотехнического мониторинга.

В виброметрическом разделе программы мониторинга указываются измеряемые параметры вибраций, точки и направления измерений, предельные уровни вибраций, периодичность измерений.

Примечание: в необходимых случаях рекомендуется предусматривать непрерывный режим виброметрических наблюдений с автоматическим оповещением (СКГМ-В). Предельные уровни вибраций устанавливаются с учетом конструктивной схемы зданий и сооружений, их технического состояния, инженерно-геологических условий площадки строительства на основе имеющихся нормативных документов. В особых случаях, в том числе для уникальных зданий и сооружений, зданий исторической застройки, памятников архитектуры, истории и культуры, находящихся в предаварийном или аварийном техническом состоянии, предельные уровни вибраций рекомендуется назначать специализированным организациям на основе опытных исследований.

Вернуться к списку методов

Геофизический метод

Целью геофизических измерений, в составе геотехнического мониторинга, является фиксация и оценка изменений состояния строительных конструкций и геологической среды, обусловленных как техногенными, так и природными факторами, в условиях ограниченности возможностей использования прямых методов измерений контролируемых параметров таких изменений. По результатам геофизических наблюдений оцениваются пространственно-временные изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) грунтов оснований, а также изменения особенностей их залегания в массиве (зоны разуплотнения, обводнения, участки повышенной трещиноватости и т. д.). При наблюдениях за строительными конструкциями по результатам геофизических измерений выявляются и оцениваются изменения НДС, их сплошности и целостности.

Геофизические наблюдения могут выполняться:

·         в основаниях и строительных конструкциях подземных частей возводимых и существующих зданий и сооружений;

·         на участках развития опасных геомеханических процессов (оползни, карст, подтопление и т.п.).

Геофизические наблюдения состоят из следующих полевых работ:

·         подготовки мест измерений в массиве и строительных конструкциях;

·         монтажа измерительного оборудования;

·         проведения измерений;

·         занесения результатов измерений в полевые журналы, акты снятия показаний и т. д., и их освидетельствование.

При геофизических наблюдениях за изменениями состояния грунтов оснований и строительных конструкций, применяют акустические, электромагнитные и ядерно-физические методы.

Основные методы геофизических наблюдений, применяемых при геотехническом мониторинге:

Метод	Технология наблюдений	Измеряемые параметры	Решаемые задачи / особые условия
Электромагнитные методы
Электропрофилирование (ЭП)	По поверхности	Кажущиеся электрические сопротивления и удельные электрические сопротивления (УЭС) пород	Фиксация в грунтовом массиве и в подземных конструкциях изменений границ зон повышенной влажности, зон разуплотнения и т.д.
Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ)
Электрокаротаж сопротивлений (КС), токовый каротаж	В скважинах
Метод естественного электромагнитного излучения (ЕЭМИ)	По поверхности, в шпурах, в скважинах	Амплитудные и частотные характеристики импульсов ЕЭМИ	Оценка изменений напряженного состояния участков грунтового массива, элементов строительных конструкций
Радиолокационное зондирование (РЛЗ)	По поверхности	Характеристики электромагнитных импульсов, возбуждаемых внешними устройствами и отраженных от границ сред с различной диэлектрической проницаемостью	Фиксация в грунтовом массиве изменений границ зон повышенной влажности, зон разуплотнения и т. д.
Радиоволновое просвечивание (РВП)	Скважинная, скважинно-поверхностная	Изучение компонентов электромагнитного поля при возбуждении в одной скважине и приеме в другой, на поверхности или же в той же скважине	Оценка изменений свойств грунтов под фундаментами сооружений и изменений состояния подземных конструкций, в т.ч. на участках плотной городской застройки
Сейсмоакустические методы
Корреляционный метод преломленных волн (КМПВ, МПВ), метод отраженных волн (MOB), в модификации общей глубинной точки (MOB ОГТ) профилирование по поверхностям подземных конструкций	По поверхности	Изучение динамических и кинематических характеристик упругих колебаний в среде, вызванных искусственными источниками возбуждения колебаний.	Оценка изменений состояния массивов грунтов и состояния конструкций.
Сейсмоакустический каротаж (СК),), вертикальное сейсмоакустическое профилирование (ВСП).	В скважинах
Ультразвуковой каротаж (УЗК), ультразвуковое профилирование по поверхностям подземных конструкций	Скважинная, по поверхности		Оценка изменений свойств скальных оснований и состояния конструкций.
Акустическая эмиссия (АЭ)	По поверхности, в шпурах, в скважинах	Амплитудные и частотные характеристики импульсов АЭ	Оценка изменений напряженного состояния участков грунтового массива и элементов строительных конструкций
Ядерно-физические методы
Гамма-гамма метод (ГГМ), нейтрон-нейтронный метод (ННМ)	Скважинная, по поверхности	Характеристики ослабления радиоактивного излучения в грунтах и материалах конструкций	Оценка изменений свойств грунтов (плотность, влажность) под фундаментами сооружений и изменений состояния конструкций, в т.ч. на участках плотной городской застройки

Использование конкретных методов геофизических наблюдений, приведенных в таблице выше, определяется в зависимости от контролируемых параметров (напряженного состояния, показателей трещиноватости, обводнения, плотности и т. д.), определяющих состояние грунтов оснований зданий и конструкций сооружений.

Периодичность геофизических измерений при выполнении геотехнического мониторинга определяется в зависимости от уровня ответственности сооружения, степени влияния контролируемых параметров на состояние оснований и конструкций сооружения и фиксируемой скорости их изменения во времени.

Вернуться к списку методов

Гидрогеологический метод

Гидрогеологический мониторинг включает в себя комплекс работ по определению изменений уровня подземных вод (УПВ) СКГМ-СУ или величин пьезометрических напоров (СКГМ-ПЗК) в водоносных горизонтах на строительной площадке и на прилегающей территории в период строительства и реконструкции объекта, а также на начальном этапе его эксплуатации.

Целью гидрогеологического мониторинга является контроль за изменениями УПВ или пьезометрических напоров для своевременного принятия мер по исключению негативного влияния указанных изменений на сооружения и коммуникации, расположенные на близлежащей территории, а также на строящееся сооружение, включая опасность всплытия объекта строительства.

Гидрогеологический мониторинг следует выполнять для вновь возводимых и реконструируемых сооружений уровней ответственности КС-3 (повышенный) и КС-2 (нормальный) при изменении положений УПВ, вызванных:

– влиянием подземной части сооружения или способов его строительства, в т.ч. при реконструкции, на изменение естественного положения УПВ или величины пьезометрического напора;

– водопонижением или проявлением барражного эффекта в результате перекрытия фильтрационного потока подземных вод.

Контроль за положением УПВ следует проводить при расположении строящегося объекта на склоне, где в результате дождей малой обеспеченности возможна потеря его устойчивости из-за значительного увлажнения грунтового массива.

При расположении строительства в непосредственной близости к особо охраняемым территориям, национальным паркам и т.п. следует контролировать на указанных территориях или их границах отсутствия влияния строящегося сооружение на изменение УПВ относительно естественных значений.

Гидрогеологический мониторинг допускается не проводить в случаях, когда новое строительство практически не оказывает влияние на режим подземных вод. К таким случаям относятся:

– дно котлована расположено не менее чем 0,5 м выше расчетного УПВ;

– непроницаемое ограждение котлована или подземная часть строящегося сооружения перекрывает водоносный горизонт не более чем на 30% его мощности.

Примечание: расчетный уровень определяется с учетом величины сезонных колебаний УПВ.

Система гидрогеологического мониторинга должна быть подготовлена не менее чем за 1 месяц до начала строительных работ, которые могут оказать влияние на изменение фильтрационного режима одного или нескольких водоносных горизонтов в зоне влияния строящегося объекта. В указанный период рекомендуется выполнить 2-3 цикла наблюдений, включая начальный, для определения естественного положения УПВ на площадке.

Организация системы гидрогеологического мониторинга на стройплощадке должна выполнятся в соответствии с программой геотехнического мониторинга.

В составе программы определяются количество скважин и места их расположения, конструкция скважин, периодичность циклов наблюдений, продолжительность мониторинга с четким указанием условий его прекращения (завершение строительства, осушение грунтового массива постоянным дренажными устройствами).

Разработка системы гидрогеологических наблюдений в составе программы геотехнического мониторинга, основывается на результатах прогнозных расчетов, выполняемых аналитическими или численными методами.

Система наблюдательных скважин должна обеспечивать возможность построения карт гидроизогипс контролируемых водоносных горизонтов на различных этапах строительства.

При назначении интервала установки фильтровых звеньев наблюдательных скважин следует предусмотреть возможность возникновения аварийных ситуаций, когда при нарушении водопроницаемости ограждения котлована может резко понизится УПВ в наблюдаемом водоносном пласте.

Замеры УПВ в наблюдательных скважинах выполняются гидрогеологической рулеткой, электроуровнемером, автоматическим регистратором с электронной памятью.

Проверка работоспособности и конструктивной целостности наблюдательных скважин должна проводится не реже 2 раз в год. В случае выхода скважин из строя рядом следует пробурить новую скважину с теми же конструктивными параметрами.

При наблюдениях за изменениями уровней (напоров) нескольких водоносных горизонтов, на которые распространяется влияние нового строительства, следует организовать кусты наблюдательных скважин, в которых каждая скважина обслуживает соответствующий горизонт.

При осуществлении гидрогеологического мониторинга целесообразно определять температуру подземных вод, что позволит определить причину отклонения замеренных УПВ от прогнозных значений в связи со значительными утечками из водонесущих коммуникаций (водопровод, теплосети, канализация).

При значительных отклонениях замеренных УПВ от прогнозных, или нештатных изменениях температуры подземных вод следует безотлагательно определить их причину и наметить мероприятия, устраняющие эти явления.

Рекомендуется на начальном этапе строительства выполнять замеры УПВ с частотой не реже одного цикла в 10 суток. В дальнейшем, после стабилизации депрессионной воронки при водопонижении или полном проявлении барражного эффекта, интервал замеров может быть увеличен до одного цикла в месяц.

В результатах гидрогеологического мониторинга должен быть прослежен период восстановления УПВ после возведения подземной части объекта или отключения системы водопонижения с целью контроля за отсутствием превышения восстановленного уровня над расчетным, что весьма важно при условии возможности всплытия построенных сооружений.

В отчетной документации по результатам гидрогеологических наблюдений в том числе должны приводиться графики изменения УПВ во времени, анализ и оценка причин, вызвавших изменения УПВ, выводы по результатам наблюдений и рекомендации по сохранению работоспособности наблюдательных скважин, устранению возможных нештатных ситуаций.

Вернуться к списку методов

Температурный метод

Температурные наблюдения в рамках геотехнического мониторинга выполняются для получения достоверной информации о температуре грунтов на различной глубине.

Полевые измерения температуры грунтов проводятся в соответствии с программой геотехнического мониторинга для контроля и оценки изменений, происходящих в тепловом режиме грунтов в процессе возведения сооружений.

Измерения температуры грунтов проводятся в заранее подготовленных и выстоянных термометрических скважинах. Измерения выполняются термоизмерительными комплектами, представляющими собой электрические датчики температуры с соответствующей измерительной аппаратурой (СКГМ-ТГ), устройствами для накопления информации в автоматическом режиме и дистанционной передачи данных.

Оборудование термометрических скважин, а также требования к измерительному оборудованию должно соответствовать требованиям ГОСТ 25358–2012.

В отчетной документации по результатам температурных наблюдений в том числе должны приводиться данные измерений в виде графиков и таблиц, анализ изменения температурного режима грунтов в период строительства, выводы по результатам наблюдений и рекомендации по сохранению температурного режима в случае его изменения.

Вернуться к списку методов