CC BY
18Научно-технический журнал
УДК 624.014
DOI 10.52684/2312-3702-2022-39-1-101-104
КОНЦЕПЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРТИЗОЙ ГЕОПОДОСНОВЫ, ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ НА ВСЕХ СТАДИЯХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА
Н. В. Купчикова, А. С. Таркин, Е. Е. Купчиков
Купчикова Наталья Викторовна, кандидат технических наук, доцент, проректор по научной работе и международной деятельности, заведующая кафедрой экспертизы, эксплуатации и управления недвижимостью, Астраханский государственный архитектурно-строительный университет, г. Астрахань, Российская Федерация, e-mail: [email protected];
Таркин Анатолий Сергеевич, магистрант, Астраханский государственный архитектурно-строительный университет, г. Астрахань, Российская Федерация;
Купчиков Евгений Евгеньевич, студент, Астраханский государственный архитектурно-строительный университет, г. Астрахань, Российская Федерация
Контролируемые параметры оснований, фундаментов и конструкций вновь возводимых сооружений, в том числе высотных, в зависимости от геотехнической категории и конструктивно-технологических решений требуют наличия у экспертов-изыскателей специализированных узкопрофильных знаний и опыта проведения соответствующих исследований. Глубокий анализ рынка экспертиз показал, что разработка концепции управления при реализации экспертной деятельности в области геоподосновы, оснований и фундаментов на всех стадиях жизненного цикла зависит от следующих факторов: формирования экспертной группы; выбора экспертной методики; подбора машин, механизмов, оборудования, приборов контроля, специализированных мобильных приложений и программных комплексов; планирования программы и мониторинга для руководителя; фиксации результатов и отчётности экспертной группы.
Ключевые слова: контролируемые параметры конструкций и грунтов оснований, современные приборы контроля, геотехника, экспертиза геоподосновы.
THE CONCEPT OF MANAGING THE EXAMINATION OF THE GEO-FOUNDATION, FOUNDATIONS AND FOUNDATIONS AT ALL STAGES OF THE LIFE CYCLE
N. V. Kupchikova, A. S. Tarkin, Ye. Ye. Kupchikov
Kupchikova Natalya Viktorovna, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Vice-Rector for Research and International Affairs, Head of the Department of Expertise, Operation and Management of Real Estate, Astrakhan State University of Architecture and Civil Engineering, Astrakhan, Russian Federation, e-mail: [email protected];
Tarkin Anatoliy Sergeyevich, undergraduate, Astrakhan State University of Architecture and Civil Engineering, Astrakhan, Russian Federation;
Kupchikov Yevgeniy Yevgenyevich, student, Astrakhan State University of Architecture and Civil Engineering, Astrakhan, Russian Federation
Controlled parameters of foundations, foundations and structures of newly erected structures, including high-rise structures, depending on the geotechnical category and structural and technological solutions, require specialized narrow-profile knowledge and research experience from expert prospectors. The research conducted an in-depth analysis of the expertise market, which showed that the development of the management concept when conducting expert activities in the field of geo-foundations, foundations and foundations at all stages of the life cycle depends on: the formation of an expert group; selection of expert methodology; selection of machines, mechanisms, equipment and control devices, specialized mobile applications and software systems; program planning and monitoring for the manager, recording results and reporting of the expert group.
Keywords: controlled parameters of structures and foundation soils, modern monitoring devices, geotechnics, examination of the geobase.
Геотехнические исследования заключаются в изучении, обобщении и формулировании глубинных связей развития и генерации новых знаний в области геоподосновы, оснований и фундаментов.
В ранее опубликованных работах подробно рассмотрены методики проведения исследований различных фундаментов мелкого и глубокого заложений с учётом инженерно-геологических, региональных особенностей, оценки деформаций на разных стадиях жизненного цикла, включая объекты незавершенного строительства при различных статических и динамических воздействиях [1-3].
Результаты научного исследования экспертизы геоподосновы, оснований и фундаментов напрямую зависят от выбранного специалистами-геотехниками системного подхода в избрании эффективной стратегии и методов, базирующихся на системных идеях и специализированном понятийном аппарате в области науки [1-13].
Интенсивное распространение цифровых технологий в последние два-три десятилетия, развитие приборостроения в сфере контроля за дефор-
мациями и определение параметрических данных в экспертных геотехнических исследованиях способствовали наиболее глубокому пониманию процессов деформирования и разрушения при усложняющихся видах воздействий на них.
Значительный опыт геотехнического мониторинга с длительными наблюдениями за осадками сооружений и состоянием фундаментных и подземных конструкций, а также с применением большого парка приборов и оборудования отражён в трудах учёных НИИОСП им. Н. М. Герсеванова [4-7].
В работах О. А. Шулятьева [4, 5] приведены примеры наблюдений за фундаментами целых городов в 70-80-х гг. прошлого столетия, например Кемерово, Волгодонска, Москвы и др. В основном разрабатывается комплексная система управления всеми процессами для таких многолетних исследований объектов в сложных инженерно-геологических условиях. При наблюдательном методе проектирования проведение мониторинга является базовой процедурой, на основании которой производится последующая корректировка проектных решений.
; Инженерно-строительный вестник Прикаспия
Выводы на основе прошлого опыта позволяют экспертам-геотехникам принимать верные проектные, строительные и эксплуатационные решения в будущем.
В работах Н. С. Никифоровой и В. А. Ильичёва [6, 7] показано, что при геотехническом мониторинге многофункционального жилого комплекса с подземным паркингом для наблюдения за плановыми положениями элементов строящейся подземной автостоянки применялся микронивелир НИ-3, являющийся разработкой Института физики Земли (ИФЗ) РАН. Расположение объектов с указанием микронивелирных марок на «стене в грунте» подземной автостоянки показаны на рисунке 1 [5]. Усилия в сваях с наибольшими и наименьшими нагрузками на строительной площадке измерялись в арматуре, бетоне, верхней и нижней частях с помощью современных FSG (фольгированного типа) датчиков и струнных, расположенных в арматурном каркасе. Их месторасположение определялось научно-техническим сопровождением совместно с проектной организацией. Результаты использования позволили в натурных исследованиях определить с высокой долей вероятности, что перемещения попадающих в зону влияния строительства зданий и сооружений не превышают прогнозируемые и предельные значения, регламентируемые нормами.
Рис. 1. Расположение объектов мониторинга с указанием микронивелирных марок на «стене в грунте» подземной автостоянки:
1 - здание по адресу: Ленинский проспект, 97, корп. 1; 2 - ливневая канализация (й = 400 мм); 3 - ливневая канализация (й = 200 мм); 4 - газопровод (й = 250 мм, й = 273 мм); 5- водосток (й = 600мм); 6 - канализация самотечная (й=350мм); 7 - водосток (й = 1000-1200 мм); 8 - ограждение территории посольства Германии; 9 - водопровод (й = 300 мм); 10 - канализация (й = 300 мм); 11 - водосток (й = 400 мм); 12 - опора ЛЭП
В работе И. В. Ковпака и Н. Е. Титова подробно описан опыт осуществления специализированной организацией геоконтроля в процессе строительства и эксплуатации свайных оснований высотных
сооружений, проведённого в 2006-2007 гг. на объекте «Москва-Сити». Система геоконтроля включала в себя организацию гидронаблюдательных скважин (рис. 2), сейсмическое профилирование, ультразвуковой каротаж, оценку контакта свай с грунтом, тензометрию. Для такого типа сооружений система геоконтроля базировалась на двух этапах: в период строительства выполнялась оценка качества укрепительной цементации под-свайного массива горных пород, контроль геометрических характеристик свай и оценка контакта свай с массивом, а в период эксплуатации осуществлялся контроль основных фильтрационных характеристик - направления потока и скорости фильтрации грунтовых вод.
Проведенные работы первого этапа геоконтроля позволили определить основные физико-механические, акустические и гидрологические параметры подсвайного массива, осуществить эффективный технологический контроль и управление процессом укрепительной цементации пород основания и разместить в них под основанием сооружения закладные элементы конструкции для последующей эффективной системы эксплуатационного геоконтроля.
Эффективность выбора методики проведения исследований при выполнении экспертизы геоподосновы, оснований и фундаментов зависит и от правильности применения специальных про-ектно-вычислительных комплексов, в которых отражаются и используются самые современные достижения по расчету и проектированию оснований и подземных сооружений. Рынок программных средств фактически сформировался и продолжает непрерывно развиваться. Существуют сотни программных продуктов САПР, специализированных и универсальных. Реализация сложных геотехнических расчётов численными методами при помощи программных продуктов базируется в основном на методе конечных, граничных и реже суперэлементов (МКЭ; МСЭ; МГЭ).
Рис. 2. Схема расположения гидронаблюдательных скважин на объекте «Москва-Сити»
Научно-технический журнал
Решение сложных геотехнических задач в экспертных исследованиях напряжённо-деформированного состояния грунтовых оснований, подземных конструкций и сооружений в пространственной постановке при различных типах нагрузок в численном моделировании осуществляют с помощью различных программных средств: MIDAS GTS NX (рис. 3), FEMAP NE/NASTRAN, ABAQUS, COSMOS, ЛИРА, FEM/MODELS, SCAD, ANSYS, Z/SOIL, URAN, PLAXIS и др.
Во всех существующих программных комплексах расчет фундамента и подземных сооружений
сводится к следующему: подготовке данных к расчетам (препроцессор), численному решению пространственных контактных задач взаимодействия фундаментных конструкций с грунтом, эффективной визуализации промежуточных расчетов (для оценки качества решения и корректировки проектных параметров в случае неудовлетворения решения предъявленным требованиям) и оформлению окончательных результатов в виде иллюстраций и таблиц [1].
Рис. 3. Напряжённо-деформированное состояние подземной части зданий в грунтовом пространстве в MIDAS GTS NX
Основной технологией проектирования в области архитектуры и строительства становится BIM (Building Information Modeling или Building Information Model) - информационное моделирование здания, подход к проектированию, возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания (к управлению жизненным циклом объекта). Данный подход предполагает сбор и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми её взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект (рис. 4). Накопление информационной базы в формате 3D для специалистов в области геотехники является важной составляющей базы данных для принятия концептуальных решений.
Своевременное выявление изменения контролируемых параметров конструкций и грунтов оснований в комплексной методике позволяет определить план дальнейших исследований по предотвращению недопустимых деформаций оснований и фундаментов с учётом региональных инженерно-геологических, гидрогеологических и климатических характеристик.
Рис. 4. BIM-модель подземного пространства многоэтажного жилого здания в Revit
Выводы
В исследовании проведён глубокий анализ рынка экспертиз, который показывает, что разработка концепции управления при реализации экспертной деятельности в области геоподосновы, оснований и фундаментов на всех стадиях жизненного цикла зависит от следующих факторов:
• формирования экспертной группы;
• выбора экспертной методики;
• подбора машин, механизмов, оборудования и приборов контроля, специализированных мобильных приложений и программных комплексов;
• планирования программы и мониторинга для руководителя, фиксации результатов и отчётности экспертной группы (рис. 5).
Инженерно-строительный вестник Прикаспия
Рис. 5. Схема концепции управления и формирования экспертной группы в экспертизе геоподосновы, оснований и фундаментов
При этом контролируемые параметры оснований, фундаментов и конструкций вновь возводимых сооружений, в том числе высотных, в зависимости от геотехнической категории и конструктивно-технологических решений требуют наличия у экспертов-изыскателей специализированных узкопрофильных знаний и опыта проведения исследований. Механизмы подбора экспертов (геологов,
гидрогеологов, изыскателей, проектировщиков, инженеров-строителей, специалистов по эксплуатации, экспертов по неразрушающему контролю, исследователей, юристов, оценщиков и т. д.) должны осуществляться по различным параметрам комплексной методики из экспертной базы.
Список литературы
1. Купчикова Н. В. Экспертиза геоподосновы, оснований и фундаментов мелкого заложения: региональные особенности учёта и оценки деформаций при эксплуатации / Н. В. Купчикова / / Инженерно-строительный вестник Прикаспия. - 2019. - № 4 (30). - С. 85-89.
2. Купчикова Н. В. Экспертиза геоподосновы и свайных фундаментов объектов незавершённого строительства / Н. В. Купчикова, Е. В. Гурова // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. - 2020. - № 4 (34). - С. 73-78.
3. Купчикова Н. В. Экспертиза геоподосновы, оснований и фундаментов глубокого заложения: региональные особенности учёта и оценки деформаций при эксплуатации / Н. В. Купчикова / / Инженерно-строительный вестник Прикаспия. - 2020. - № 3 (33). - С. 63-68.
4. Шулятьев О. А. Опыт строительства многофункционального жилого комплекса / О. А. Шулятьев, О. Н. Исаев, Д. В. Наятов, Р. Ф. Шарафутдинов // Жилищное строительство. - 2015. - № 9. - С. 21-29.
5. Шулятьев О. А. Основные принципы расчета и конструирования плитных и свайных фундаментов высотных зданий : дис. ... д-ра техн. наук / О. А. Шулятьев. - М., 2019.
6. Ильичев В. А. Мониторинг строительства многофункционального жилого комплекса с подземной автостоянкой / В. А. Ильичев, Н. С. Никифорова, А. В. Коннов, В. Р. Иртуганова // Жилищное строительство. - 2016. - № 6. - С. 29-32.
7. Il'ichev V. A. The current state of foundations and bed soil of the fortresswalls and towers of the Moscow Kremlin / V. A. Il'ichev, N. S. Nikiforova, V. V. Dmitriev, S. V. Devyatov, T. D. Shvets, E. A. Kostyukov / / Soil Mechanics and Foundation Engineering. - 2016. - № 3. - С. 21-27.
8. Травуш В. И. Моделирование поведения сплошного вертикального структурного геотехнического массива - разделительного экрана / В. И. Травуш, В. С. Федоров, О. А. Маковецкий // Строительство и реконструкция. - 2021. - № 1 (93). - С. 65-73.
9. Колчунов В. И. Понятийная иерархия моделей в теории сопротивления строительных конструкций / В. И. Колчунов, В. С. Федоров // Промышленное и гражданское строительство. - 2020. - № 8. - С. 16-23.
10. Travush V. I. Theoretical substantiation of the mechanism patterns of the manmade base "structural geotechnical solid" / V. I. Travush, V. S. Fe-dorov, O. A. Makovetskiy / / International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. - 2020. - Т. 16, № 4. - С. 103-110.
11. Fyodorov V. S. Computer simulation of composite beams dynamic behavior / V. S. Fyodorov, V. N. Sidorov, E. S. Shepitko // Materials Science Forum. - 2019. - Vol. 974. - P. 687-692. DOI 10.4028/www.scientific.net/MSF.974.687.
12. Федоров В. С. Элементы теории расчета железобетонных составных конструкций / В. С. Федоров, Х. З. Баширов, В. И. Колчунов // Academia. Архитектура и строительство. - 2014. - № 2. - С. 116-118.
13. Егорушкин В. А. Биосферная совместимость. Технологии внедрения инноваций. Города, развивающие человека / В. А. Егорушкин, А. В. Городков, В. С. Федоров, В. Н. Азаров // Промышленное и гражданское строительство. - 2012. - № 10. - С. 71-72.
© Н. В. Купчикова, А С. Таркин, Е. Е. Купчиков
Ссылка для цитирования:
Купчикова Н. В., Таркин А. С., Купчиков Е. Е. Концепция управления экспертизой геоподосновы, оснований и фундаментов на всех стадиях жизненного цикла / / Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань : ГАОУ АО ВО «АГАСУ», 2022. № 1 (39). С. 101-104.
