CC BY
112
УДК 528.8:72
А.И. Ященко, А.В. Бурцев, А.А. Дорофеев
000 «Инжиниринговый центр ГФК», Москва
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ДИСТАНЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ ИСТОРИЧЕСКОГО ПАМЯТНИКА АРХИТЕКТУРЫ, ЗДАНИЯ «СРЕДНИЕ ТОРГОВЫЕ РЯДЫ», КРАСНАЯ ПЛОЩАДЬ, Д. 5
В статье рассмотрена технология автоматизированного дистанционного мониторинга исторического памятника архитектуры. Технология была реализована на объекте, подвергающемуся «глубокой» реконструкции. Высокая значимость объекта и сложность инженерно-строительных решений потребовали применения.
A.I. Yashchenko, A. V Burtchev, A.A. Dorofeev Engineering centre GFK Ltd
1 Perovskaya, Moscow, Russia, 111524, Russian Federation
THE IMPLEMENTATION OF AUTOMATED DEFORMATION OF THE MONITORING DURING RESTORATION AND CONSTRUCTION OF ARCHITECTURAL COMPLEXES MOSCOW KREMLIN AND RED SQUARE
In article is considered methods geoinformation cartography elementary soil area (EPA) on base of the method plastics relief. GIS were used under cartography EPA, as well as for estimation their geometric parameters.
Столица нашей Родины постоянно строится, преображается. Не редко новые объекты соседствуют с постройками XVIII XIX-18 веков. В большинстве случаев эти здания являются уникальным архитектурными памятниками. Один из таких памятников архитектуры находится в центре нашей Столицы, выходя фасадом на Красную Площадь.
Московский Кремль и Красная площадь - символ российской государственности, один из крупнейших архитектурных ансамблей, входящих в число объектов всемирного культурного и природного наследия ЮНЕСКО.
Проведение строительных и реставрационных работ среди исторических зданий и сооружений Московского Кремля и Красной площади требует тщательного контроля состояния памятников и исторических зданий, находящихся в зоне влияния возводимого объекта. Это сложная геодезическая и инженерно-строительная задача. Необходимо брать во внимание то, что здания Московского Кремля и Красной площади расположены на сложных геологических грунтах, со значительными изменениями геологического и гидрологического режимов с момента возведения. Состояние насыпных грунтов, наличие пустот, прохождение в непосредственной близости от
исторического центра столицы линий метрополитена и воздействие целого ряда других факторов, оказывает влияние на деформационные процессы.
Возведение новых объектов, зачастую требует значительного освоения подземного пространства, призвано обеспечить комфорт населения и долговременное, технически надежное, существование этих строений и окружающей инфраструктуры. Необходимо особо отметить, что красота столицы не только в «новоделах», а в гармоничном сочетании старых и современных зданий.
Одним из таких объектов стала реконструкция «кольцевого» здания Средних торговых рядов и возведение во внутреннем дворе административно -офисного здания.
Рис. 1. Кремль и Красная площадь конца 20-х годов
ИСТОРИКО-ГРАДОСТРОИТЕЛЬНАЯ СПРАВКА Территория, на которой расположено здание Средних Торговых рядов, представляет собой целый квартал, ограниченный Красной площадью, улицами Ильинкой, Варваркой и Хрустальным переулком. Важный этап развития территории связан со строительством в 1368-1370 гг. белокаменного Кремля Дмитрия Донского. Торг к востоку от Кремлевских стен сложился уже к началу XV века. Его западная граница находилась ближе к стенам крепости, занимая значительную часть современной Красной площади. В конце XV происходит формирование трассы будущего Хрустального переулка, отделившего ряды лавок от соседнего квартала, где располагался Панский двор, служивший временным пристанищем и складом товаров для купцов из Литвы и Польши.
Позже в этом же квартале разместился и Гостиный двор. Купцы, много путешествовавшие и имевшие большой опыт торговли, подсказали центральной власти идею организации торговли «в рядах».
В царствование Бориса Федоровича, в 1599 г. ров около Кремлевских стен был вычищен, вымощен и «устроен с зубцами». Тогда же было сооружено каменное Лобное место, находившееся в непосредственной близости от Средних рядов. В итоге были выстроены три квартала Верхних, Нижних и Средних рядов. В основу Рядов был положен модуль лавки, размеры которого составляли 2 Х 2, 5 саж. (4,26 м х 5,32 м). Новые каменные лавки объединялись в вытянутые прямоугольные объемы.
В пожар 1812 г. Торговые ряды, как и вся Москва сильно пострадали. Восстановление ансамбля Красной площади стало одной из главных задач созданной Комиссии для строений в Москве. Основное внимание вновь было уделено ансамблю Красной площади и Кремля. Рис. 2. Архитектор О.И. Бове создал для Верхних рядов новую декорацию главного фасада. Здание Средних торговых рядов, новый фасад которого также был осуществлен по проекту О.И. Бове, получило однотипное с Верхними рядами декоративное убранство.
ВИД'Ъ КРЫШЪ
Рис. 2. Москва и Кремль 1880 годов
В середине 1880-х гг. встал вопрос о коренной перестройке Торговых рядов. В 1890 г. проект архитектора Клейна был утвержден Александром III.
Средние торговые ряды, проекта Р.И. Клейна, удачно дополнили обновленный ансамбль Красной площади. Неправильные очертания участка повлияли на художественное и композиционное решение ансамбля, занимающего целый квартал. Основу ансамбля Средних Торговых рядов представлял т.н. «кольцевой» трехэтажный корпус, протянувшийся вдоль всего периметра квартала. Внутри двора, образованного «кольцевым» корпусом
стояли четыре двухэтажных корпуса с междуэтажными палатками, имевшие неправильную форму, обусловленную конфигурацией участка. Рис. 1. В дальнейшем эти корпуса были надстроены третьими этажами. Под всеми проездами внутри двора, а также со стороны Москворецкого проезда были устроены обширные подвальные помещения (рис. 3).
НОВЫЕ СРЕДН1Е РЯ РАЗР'ВЗ'Ъ ЗДАН1Й.
Рис. 3
После Октябрьской революции здания Средних торговых рядов были национализированы, и в них разместился Второй дом Реввоенсовета. Революция 1917 года и превращение Москвы в столицу первого в мире социалистического государства повлекли за собой глубокие перемены не только в градостроительной структуре Красной площади, но и в ее художественной образности. После ряда активных строительных работ в период 1925-1936 и сноса в 1960 г. Нижних торговых рядов значительно изменилась Красная площадь, открыв тем самым вид на здание Средних торговых рядов со стороны Москвы-реки. Это привело к возрастанию роли Средних торговых рядов в архитектурной композиции центра Москвы.
Теперь ничем не загороженное со стороны Москвы-реки здание Средних торговых рядов активно участвует в формировании городских панорам со стороны Москворецкого моста и Замоскворечья. Территория квартала, занятая Средними торговыми рядами находится в самом центре исторического ядра Москвы. Она входит в охранную зону недвижимых памятников истории и культуры, утвержденную Постановлением Правительства Москвы № 881 от 16. 12.1997 г. Комплекс зданий Средних торговых рядов является частью ансамбля Красной площади - объекта Всемирного культурного и природного наследия ЮНЕСКО (рис. 4).
Рис. 4. Средние торговые ряды начала 20 века
В октябре 2009 Средние Торговые ряды указом Президента РФ были, в составе других зданий, переданы в ведение Федерального агентства по управлению государственным имуществом. После первичной разработки проекта в сентябре 2010 начались активные строительные работы по зачистке внутреннего двора и подготовке пятна под застройку административноофисного здания. На этом этапе остро встал вопрос о создании автоматизированной системы наблюдениями за деформациями.
Для сопровождения строительства и наблюдения сохранности «кольцевого» трехэтажного корпуса ансамбля Средних Торговых рядов была разработана и установлена автоматизированная система контроля деформаций.
Строительство предусматривает освоение большого подземного пространства, которое будет, располагаться значительно ниже существующего фундамента здания Средних Торговых рядов. Близкое «соседство» возводимого здания со зданием конца XIX века наложило особые требования к технологии строительства. Дополнительную сложность вызывает проходящая рядом с зоной строительства на глубине 18-20 метров Замоскворецкая линия метрополитена.
Неглубокие фундаменты исторических зданий (-4.50...-5.50 м) соседствуют с котлованами глубиной до 10.. .12 метров. Инженерно-техническое обеспечение строительства не гарантирует полную неподвижность грунтов и оснований.
Для постоянного автоматизированного дистанционного контроля деформаций «кольцевого» трехэтажного корпуса Средних Торговых рядов была установлен программно-аппаратный комплекс системы мониторинга. Комплекс состоит из тахеометров, призм и пленочных отражателей под управлением сервера с установленным модулем Monitor программы GeoMoS. Анализ и визуализацию полученной информации осуществляет модуль Analyzer программного обеспечения GeoMoS установленного на рабочей станции расположенной у заказчика.
Два высокоточных тахеометра TCA 2003 (0.5”) и TS30 (0.5”) были установлены на специальных металлических кронштейнах, на стенах внутреннего двора «кольцевого» корпуса. Периодически тахеометры определяют свое положение методом «обратной засечки» по установленным опорным призмам на зданиях расположенные вне зоны деформации: на здания «Собора Покрова Пресвятой Богородицы, что на Рву», на здании ГУМ по линии вдоль улицы Ильинка, и на здании «Гостиный Двор» по линии вдоль Хрустального переулка. Инструментальная «чувствительность» комплекса составляет в плане и по высоте до 0,5 мм.
Для возведения нового здания предварительно производился разбор подвальных помещений внутренних корпусов и очистка территории от строительного мусора. На этом этапе большое воздействие на существующие здание оказывала тяжелая строительная техника с виброударными устройствами, а также нарушение целостности конструкции фундамента архитектурного комплекса «Средние торговые ряды».
Высокоточные автоматические тахеометры TCA2003 (0.5”) и TM30 (0.5”) объединенные в локальную рабочую сети со своими IP адресами. В эту же сеть включен сервер с установленной программой GeoMoS 5.1 Monitor. Для защиты от неблагоприятных погодных условий в виде дождя и снега, строительной пыли, и как следствии загрязнения оптических систем оборудования, тахеометры помещены под защитные стеклянные колпаки. Для ввода атмосферной поправки рядом с одним из тахеометров установлен температурный датчик. Тахеометр, установленный на стороне противоположной месту установки сервера, подключен к внутренней локальной сети через беспроводный модуль. На внутренних стенах кольцевого здания установлены, расположенные в два ряда, один над другим, в зависимости от рельефа зданий 46 призм.
260 пленочных отражателей расположены в 3 или 4 ряда, в зависимости от рельефа и этажности здания. Ряды призм и пленочных отражателей расположены на уровне межэтажных и чердачных перекрытий.
Наблюдения за деформациями объекта проводятся в Московской городской системе координат. Для этого на стройплощадке были выполнены предварительные работы по закреплению временных опорных точек, через которые был проложен полигонометрических ход. Обоснованием для него послужили несколько знаков МГГС, находящихся за пределами «воронки деформаций». С этих точек координаты были “вынесены” на все знаки планововысотного обоснования объекта, а также на наблюдаемые точки.
Рис. 5. Расположение геодезического оборудования
Для определения первоначального координат тахеометра на цоколь кольцевого здания установлены 6 призм. Обратная геодезическая задача («засечка») для каждого из тахеометров решалась как минимум для трех пунктов. После запуска аппаратно-програмного комплекса и первичного анализа наблюдений, было определено значительное влияния атмосферного фактора при наблюдении на опорные точки, что приводит дополнительным случайным ошибкам. Для повышения надежности и уточнения наблюдений, было принято решение о «ручном» периодическом уточнения планово-высотных координат 6-ти «цокольных» призм. Кроме того эти призмы включены в состав циклов наблюдений для уточнения собственных координат тахеометров.
Для определения наклону стен архитектурного комплекса «Средние торговые ряды» и выполнения дальнейшего анализа в программном модуле Monitor были прописаны формулы профилей, соответствующие наклону соответствующих фрагментов стен.
Защита геодезического и коммуникационного оборудования от кратковременного пропадания напряжения осуществляется блоком бесперебойного питания, обеспечивающий длительную работу комплекса.
Программа GeoMoS 5.1 Monitor обеспечивает сбор данных по заранее заданному алгоритму. Заказчиком были намечены циклы измерений по призмам и пленкам, которые выполнялись с периодичность от получаса до нескольких часов для различных групп измеряемых точек.
Для нужд аппаратно-програмного комплекса контроля деформаций «кольцевого» трехэтажного здания Средние торговые ряды на объекте организована внутренняя LAN сеть, адреса которой предоставлены владельцем сети ЗАО «БалтСтрой». Для контроля функционирования аппаратуры провайдер обеспечил программный доступ «до уровня физического датчика». Это организовано для оперативного контроля работы оборудования, определения отказов функционирования и минимизации трудозатрат при дистанционном обслуживании оборудования системы. Необходимо отметить, что надежность работы оборудования и системы в целом не позволила воспользоваться данным сервисом для оперативного устранения проблем.
Аппаратно-программный комплекс реализован таким образом, что программа GeoMoS установлена на двух серверах в офисах, находящихся в разных частях Москвы. На один из серверов на объекте производства строительных работ установлено программное обеспечение GeoMoS с модулем Monitor для сбора и хранения первичной информации. Другой компьютер с модулем GeoMoS Analyzer установлен в офисе в 35-ой лаборатории НИОСП им Н.М. Герсеванова, находящейся в другой части города, где производится анализ деформационных данных. Оператор, периодически, связывается, по Интернет-каналам с сервером модуля GeoMoS Monitor и базами данных, забирает последнюю информацию, дополняя ранее полученные данные и производя уточненный анализ по модели здания текущей ситуации, выдаёт застройщику необходимые рекомендации по проведению работ.
Аппаратно-програмный комплекс позволил круглосуточно, в любой день недели обеспечивать высокоточный надежный дистанционный контроль деформаций, обеспечивать застройщика достоверной информацией о состоянии территории и объектов находящихся в зоне влияния строительства. Своевременная оперативная реакция на любое незначительное смещение или наклон обеспечивает надежную сохранность здания «Средние торговые ряды», являющегося частью ансамбля Красной площади.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Разумовская А.А.; Значко М.А., Паглазова Н.М. Историкоградостроительная справка. Красная площадь, 5. История вопроса. Архнадзор (2 марта 2007 года).
2. Ященко А.И., Евстафьев О.В. Проблемы установки и сохранности оборудования автоматизированных систем мониторинга .ГеоПрофи 2010, № 2.
3. Ященко А.И. Области применения инклинометров. ГеоПрофи 2010, № 4 и № 5.
© А.И. Ященко, А.В. Бурцев, А.А. Дорофеев, 2011
