В.В.СОЛОМОНОВ, И.С.КУЗНЕЦОВА, кандидаты техн. наук (НИИЖБ), Особенности экспертизы зданий и сооружений в современных условиях

Современная строительная индустрия и масштабы градостроительства приобрели широкий размах, В крупных городах строится множество высотных зданий по индивидуальным проектам и возводятся уникальные сооружения и комплексы многофункционального назначения. Практика прошлых лет в отношении долгостроев успешно преодолевается. В связи с этим незавершенные строительством объекты подвергаются реконструкции, перепрофилируются и вводятся в эксплуатацию.

Завершение строительства таких объектов возможно лишь после экспертизы фактического состояния строительных конструкций, в ходе которой необходимо проводить не только оценку прочностных свойств материалов, но также качество и степень завершенности монтажа конструкций. Экспертиза состояния строительных конструкций типовых зданий гражданского и промышленного назначения не представляет большой сложности. Методики по обследованию типовых зданий существуют и успешно применяются.

В практике обследования довольно часто встречается явление, когда недостроенный объект не подвергался консервации и находился в заброшенном состоянии в течение нескольких лет. Вследствие воздействия климатических факторов железобетонные и металлические конструкции приобретают дополнительные дефекты и повреждения, которые необходимо фиксировать и учитывать при проведении поверочных расчетов конструкций. Также необходимо учитывать факт перепрофилирования функционального назначения объекта и соответствие его конструктивных решений требованиям современных строительных норм и правил. Особенно это касается обеспечения требований норм по огнестойкости и огнесохранности уникальных и особо ответственных зданий и сооружений, а также по сейсмостойкости объектов, расположенных в сейсмически активных зонах.

Лаборатория “Температуростойкости и диагностики бетона и железобетонных конструкций” имеет многолетний практический опыт обследования состояния зданий и сооружений различного назначения, в том числе объектов после расконсервации. Накопленный опыт, обширный банк данных и специально разработанные в лаборатории методики по обследованию состояния строительных конструкций позволяют проводить экспертизу в кратчайшие сроки, оперативно и качественно. Примером могут служить такие уникальные и сложные объекты, как Счетная Палата РФ, международная обсерватория на плато Суффа в Узбекистане и др.

При проведении обследования здания Счетной Палаты особый интерес представляла оценка состояния узлов сопряжения конструкций и степень их завершенности при монтаже. В ходе экспертизы проведено детальное обследований всех строительных конструкций и приняты решения по усилению некоторых узлов опирания конструкций.

Строительство комплекса зданий и сооружений международной радиоастрономической обсерватории с телескопом РТ-70 на плато Суффа в высокогорном районе Узбекистана велось в период 19831990 годов. К моменту приостановки строительства объемы строительных работ были выполнены на 60%. После прекращения строительства консервация объекта не производилась. В 2001 г. было принято решение о продолжении и завершении строительства обсерватории.

Перед началом строительных работ была проведена экспертиза комплекса зданий обсерватории, в ходе которой было выявлено состояние смонтированных конструкций, качество и степень завершенности монтажа, определены прочностные характеристики материалов и состояние арматуры в конструкциях, конструктивное соответствие смонтированных конструкций проекту, особенно в отношении армирования монолитных элементов,

Кроме того, анализ первоначальных проектов зданий и сооружений показал необходимость доработки проектных решений сточки зрения соответствия конструктивных решений требованиям сейсмостойкости, так как район строительства относится к 9-балльной сейсмической зоне. В первоначальном проекте во всех зданиях и сооружениях были запроектированы неармированные кирпичные перегородки, а в качестве конструктивной схемы зданий был широко применен сборный железобетонный каркас с тяжелыми навесными стеновыми панелями. Опыт обследования зданий после землетрясения в Армении показал, что наиболее надежными в конструктивном отношении являются здания из монолитного железобетона либо запроектированные на едином монолитном основании, с применением легких ограждающих стеновых конструкций типа сэндвич”. По результатам экспертизы были разработаны мероприятия по усилению поврежденных конструкций и предложены принципиальные конструктивные решения, обеспечивающие сейсмостойкость зданий.

Для обеспечения безопасной жизнедеятельности городов необходимо уделять должное внимание состоянию существующих зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации не одно десятилетие, и своевременно проводить экспертизу по оценке состояния строительных конструкций объектов с целью принятия решений о возможности их безопасной эксплуатации. Особенно это касается таких важных и необходимых для народного хозяйства объектов, как атомные станции.

Большинство действующих атомных станций построено в 70-е годы XX века, и предусмотренный проектный ресурс их безопасной эксплуатации завершается. Создание замещающих мощностей АЭС требует значительных инвестиций, изыскать которые в сложившейся сегодня экономической ситуации практически невозможно. В связи с этим первоочередным является вопрос о возможности продления эксплуатации действующих АЭС, объективно ответить на который возможно лишь после проведения технической экспертизы состояния строительных конструкций зданий и сооружений, надежности и работоспособности оборудования,соответствия условий работы станции требованиям действующих санитарно-гигиенических норм.

В отношении строительной части эксплуатации АЭС проведение экспертизы по определению остаточного ресурса для продления их срока эксплуатации необходим определенный подход. Существующие нормативные и рекомендательные документы содержат требования и методики по безопасности проектирования и надежности эксплуатации станций. Однако методика по определению остаточного ресурса работы АЭС, выработавших свой проектный ресурс, на настоящий момент находится в начальной стадии разработки.

Специалисты лаборатории температуростойкости и диагностики бетона и железобетонных конструкций НИИЖБа, имеющие большой опыт в области экспертизы зданий и сооружений различного назначения, предложили свой подход к решению проблемы обоснования остаточного ресурса АЭС.

Методика основана на анализе остаточной несущей способности и долговечности конструкций по результатам технического обследования объекта, находящегося в процессе эксплуатации. При этом должны учитываться фактические техногенные воздействия, технологические нагрузки, конструктивные схемы зданий, состояние грунтов и оснований. В ходе технического обследования, наряду с определением фактических прочностных характеристик материалов, фиксируются обнаруженные дефекты и повреждения конструкций, с последующим анализом причин их возникновения и влияния на работу конструкций и здания в целом. Большое значение имеет анализ проектно-технической и эксплуатационной документации, представляемой экспертам эксплуатирующей организацией, проводившей периодические наблюдения за состоянием строительных конструкций в процессе эксплуатации. Фиксируются также данные о мероприятиях по ремонту и реконструкции, имевших место в процессе эксплуатационного срока.

Анализ результатов технического обследования заключается в определении соответствия фактического состояния конструкций требованиям проекта и действующим нормативным документам. В случае уменьшения размеров сечений, фактической прочности материала, изменения расчетной схемы работы конструкции, нагрузок и воздействий, а также при обнаружении дефектов, влияющих на снижение несущей способности конструкций, производится поверочный расчет конструкций с учетом перечисленных факторов с целью определения их остаточной несущей способности. Результаты анализа совокупности вышеперечисленных факторов позволяют сделать вывод об остаточной несущей способности и долговечности строительных конструкций, разработать мероприятия по продлению срока эксплуатации действующих АЭС.

Изложенная методика была успешно применена специалистами НИИЖБа при обследовании Билибинской атомной станции, расположенной в Чукотском автономной округе в районе вечной мерзлоты. Цель работы заключалась в выявлении возможности продления срока эксплуатации БиАЭС по результатам фактического состояния строительных конструкций зданий, сооружений и грунтов, Обследование фактического состояния строительных конструкций в чистых” и грязных (с повышенным радиационным фоном) зонах проводилось инструментальными методами контроля прочности бетона и визуально. В зонах, недоступных для непосредственного обследования,таких как реакторные шахты и хранилища радиоактивных отходов, производилась косвенная оценка состояния конструкций с применением результатов экспериментальных исследований, связанных с воздействием повышенной температуры и радиации на различные виды бетонов.

В ходе работы произведен анализ динамики чаши оттаивания под главным корпусом, конструктивных схем зданий с учетом проведенных в процессе эксплуатации ремонтов и перепланировок, эксплуатационных нагрузок и техногенных воздействий, оценка деформаций и осадок строительных конструкций в динамике за период эксплуатации по результатам ежегодных натурных наблюдений за осадками фундаментов зданий и сооружений, геодезической съемки отклонений колонн от вертикали и съемки подкрановых путей. Определены фактическая прочность бетона, состояние арматуры в конструкциях, состояние металлоконструкций каркаса и узлов их сопряжения. Выявлены дефекты и повреждения в строительных конструкциях и причины их возникновения.

На основании результатов технического обследования разработан перечень необходимых мероприятий, обеспечивающих возможность дальнейшей безопасной эксплуатации строительных конструкций зданий и сооружений станции. Анализ совокупности вышеперечисленных факторов позволил сделать вывод о том, что после выполнения ремонтных работ, согласно представленному перечню, остаточный ресурс строительных конструкций зданий и сооружений промлощадки БиАЭС составляет не менее 15 лет. Учитывая длительный срок эксплуатации зданий и сооружений промплощадки БиАЭС, следует не реже одного раза в три года проводить технические обследования состояния строительных конструкций.

Особую компетентность и грамотный подход требует экспертиза зданий и сооружений после пожара. Главной проблемой здесь является корректная оценка влияния высокотемпературных воздействий на строительные конструкции. Проблема влияния воздействия высоких температур на бетон, арматуру и строительные конструкции исследовалась в НИИЖБе и ВНИИ ПО на протяжении многих лет. Собран большой банк данных. Результаты исследований вошли в действующие строительные противопожарные нормы и применяются в практике обследования.

Лаборатория температуростойкости и диагностики бетона и железобетонных конструкций НИИЖБа разработала и успешно применяет на практике методику оперативной диагностики состояния строительных конструкций после пожара, в том числе с использованием метода научного прогнозирования. Последний был успешно применен при обследовании подземных железобетонных тоннелей Камского автомобильного завода двигателей - КАМАЗа, подвергшегося пожару в 1985 г., и после пожара на Останкинской телебашне в 2001 г. Он заключается в том, что еще до непосредственного технического обследования объекта можно сделать прогноз состояния строительных конструкций, составив возможный наихудший сценарий пожара с учетом максимально возможной пожарной нагрузки, конструктивных решений и геометрии объекта.

Так, после 5-дневного горения отработанного масла в тоннелях КАМАЗа непосредственный доступ к конструкциям был невозможен из-за обрушений технологических металлоконструкций и заполнения тоннелей водой и угарными газами. Разбор завалов предполагал длительный временной период. Предварительное заключение о состоянии строительных конструкций было составлено до выхода экспертов на объект. По методу научного прогнозирования были проанализированы конструктивные схемы, сечения элементов и габариты подземных тоннелей, подсчитана возможная пожарная нагрузка, ее калорийность и расположение в пространстве тоннелей, определены зоны возможного максимального, средней интенсивности и слабого огневого воздействия, а также ожидаемые, характерные для этих зон, дефекты и повреждения конструкций. Схема зонирования по степени повреждений конструкций позволила оперативно начать разборы завалов в пространстве тоннелей, начиная с менее поврежденных зон. Результаты технического обследования фактического состояния строительных конструкций полностью совпали с предварительными выводами, составленными методом научного прогнозирования.

Аналогичный подход к обследованию строительных конструкций после пожара применен на Останкинской телебашне. Он позволил оперативно и четко провести техническое обследование в особых условиях ограниченного пространства и большой высоты. По его результатам была составлена принципиальная схема развития сценария пожара, определены величины, продолжительность и место воздействия температур. При анализе фактического состояния конструкций телебашни после пожара использовались результаты научных исследований по оценке влияния высоких температур на бетон, арматуру и предварительное напряжение в арматуре. В процессе экспертизы были выявлены недостатки в противопожарной защите конструкций телебашни, которые легли в основу вновь разработанных противопожарных мероприятий.

Особое значение приобрел метод научного прогнозирования при оценке состояния железобетонных перекрытий 4-го блока Чернобыльской АЭС после катастрофы. По результатам работы выпущена книга под названием Высокотемпературный нагрев железобетонных перекрытий при аварии на Чернобыльской АЭС.

В настоящее время в НИИЖБе проводится разработка новой концепции подхода к проектированию наиболее ответственных и уникальных зданий и сооружений с точки зрения обеспечения их огнесохранности после пожара.

Бетон и железобетон, 2002 №4