Инженерная реставрация Архиерейских палат Суздальского Кремля

Уникальный комплекс Архиерейских палат, представляющий собой маленькую энциклопедию архитектурно-строительной и планировочной истории Суздаля, до настоящего времени полностью не изучен. Натурными, историко-архивными и инженерно-археологическими исследованиями 1994 – 2000 годов получены новые данные, в корне меняющие существовавшие доныне представления об Архиерейских палатах.

Проведенные комплексные научно-исследовательские и реставрационные работы позволили в максимально полном объеме подойти к выполнению работ по всему комплексу Архиерейского двора с учетом его значения как градоформирующего исторического ядра, а также с точки зрения современной функциональной направленности как музея-заповедника.

В последнее время наиболее активно развивались деформационные процессы северного крыла палат и углового корпуса. В северном крыле здания сквозные трещины шли практически на всю высоту здания, рассекали его как по стенам, так и по сводчатым перекрытиям. Здесь выявлены признаки деформаций такой интенсивности, что анкера металлических внутренних связей стали вдавливаться в толщу стены, раскалывая ее на отдельные блоки. Ширина раскрытия трещин достигала 10 мм, что относится к признакам аварийного состояния здания.

В интерьере северной части здания отмечалась сеть сквозных трещин в сводах перекрытий и стенах, ширина раскрытия которых достигала 10–12 мм. Волосяные трещины существовали здесь давно, но их активизация и прогрессирующее раскрытие стали заметными лишь за последние 6–8 лет.

Восточный фасад северного крыла имел трещины шириной до 5 мм от уровня оконных перемычек до крыши. Кроме того, отмечалась активная деструкция кладки цоколя – раствор швов и поверхность кирпича осыпались от переувлажнения и морозного выветривания.

Геодезические наблюдения за изменением пространственного положения сооружений Суздальского Кремля были начаты в апреле 1994 года и продолжаются по настоящее время. За этот период проведено шестнадцать циклов инструментальных наблюдений.

Инженерно-геодезические изыскания предусматривали сбор информации следующего содержания:

- измерение вертикальных перемещений элементов зданий в намеченных условных сечениях Рождественского собора, Архиерейских палат и сооружений архитектурного комплекса;

- определение вертикальности (крена) основного объема здания собора и элементов комплекса зданий архиерейского двора;

- наблюдение за перемещением поверхности земли вблизи собора с целью определения взаимосвязи перемещений здания собора и его грунтовой среды.

Динамика перемещений геодезических марок проанализирована на материале графического построения, представленного картограммой деформоизогипс здания Архиерейских палат.

Мониторинг деформаций комплекса зданий и сооружений Суздальского Кремля позволяет утверждать, что причины деформационных процессов всего комплекса являются идентичными. Однако у каждого сооружения имеются характерные особенности, связанные с разным периодом строительства, гидрогеологическими условиями основания и конструктивными особенностями подземной части и верхнего строения.

Анализ данных геотехнического мониторинга, а также предпроектные инженерно-археологические исследования технического состояния конструкций верхнего строения и подземной части здания Архиерейских палат позволили сделать следующие основные выводы.

Деформационный процесс вертикального перемещения зданий и сооружений архитектурного комплекса Суздальского Кремля имеет устойчивый цикличный характер с определенной динамикой развития. Деформации вертикального перемещения неравномерны по своей величине и различны по направлению в зависимости от времени года, состояния влажности и уровня подземных вод. При увеличении влажности грунтовой толщи основания неравномерность перемещений увеличивается. При подъеме установившегося уровня подземных вод характерным является общее перемещение земной поверхности. В весенне-зимний период преобладают деформации подъема.

Все без исключения здания и сооружения архитектурного комплекса Суздальского Кремля и их конструктивные элементы находятся в сложном напряженно-деформированном состоянии, испытывают переменные деформации подъема, осадки, прогибов, выгибов, кручения. При этом максимальные напряжения возникают в конструкциях верхнего строения, разрушая структуру материалов и вызывая образование многочисленных трещин, разломов, снижая прочность и долговечность строительных конструкций.

Фундаменты под стенами Архиерейских палат ленточные. Глубина заложения фундаментов несущих стен здания палат составляет 2,20 – 2,45 м. Фундаменты под северной стеной палат сложены четырьмя рядами кирпича и восемью рядами глыб и щебня известняка на известково-песчаном растворе. Известняк прочный, песчано-известковый раствор находится в деструктированном состоянии. В интервале глубин 0,80 – 2,45 м обнаружена трапециевидная бетонная прикладка к фундаменту. Фундаменты под южной стеной палат сложены тремя-пятью рядами кирпича на известково-песчаном растворе и семью рядами глыб и валунов метаморфических пород с заполнителем из щебня кирпича и светло-коричневого тугопластичного влажного суглинка. Фундаменты заложены в техногенных отложениях и опираются на делювиальные суглинки.

Под подошвой фундамента зафиксированы полностью разложившиеся деревянные сваи цилиндрической формы с трехгранным затесом, которые находятся в 5 – 50 см под обрезом фундамента. Оголовки свай находятся на глубине 2,02–2,25 м. Вскрытая глубина погружения свай 3,15–3,69 м, вскрытая длина свай достигает 1,13–1,45 м, диаметр  10–17 см. Расстояние между центрами свай в шурфе – 36 см. Степень деструкции свай под разными частями здания резко отличается: под южной стеной сваи сгнили полностью, под северной стеной северного корпуса у свай частично деструктированы оголовки на высоту 0,15 – 0,40 м, ниже указанной отметки древесина водонасыщенная прочная.

Под южной стеной южного корпуса вскрыты полости-«стаканы» от оголовков и затеса сгнивших свай длиной 20 – 32 см и диаметром 10 – 13 см. Тело фундамента под южной стеной пронизано многочисленными корнями деревьев, которые интенсивно разрушают фундамент и увеличивают его пустотность.

Процессы морозного пучения, приводящие к развитию деформаций и увеличению пустотности фундамента, связаны, в первую очередь, с геологическим строением территории, а именно с тем, что до глубины сезонного промерзания-оттаивания залегают грунты культурного слоя и пучинистые делювиальные суглинки. В создавшейся ситуации наиболее целесообразным является цементация материала кладки фундамента и контакта «фундамент – грунт». На основе данных исследований НПФ «Тектоника» был разработан проект противоаварийного укрепления здания Архиерейских палат, который в 1999 – 2000 гг. был в основном реализован.

Вместе с тем геотехнический мониторинг, включающий геодезические наблюдения за пространственным положением элементов здания Архиерейских палат в период проведения работ по инъектированию фундаментов и в последующее время выявил такие особенности:

- инъекционное усиление фундаментов и подподошвенного слоя основания сопровождается побочными явлениями, а именно, дополнительной неравномерной осадкой, величина которой находится в прямой зависимости от объема инъектируемого материала;

- инъектирование фундаментов совместно с мероприятиями по усилению верхнего строения (возможно, за счет последних), устранив аварийность ситуации в целом, не изменили коренным образом динамику деформационных процессов, т.е. неравномерные деформации различных элементов здания продолжаются примерно с той же интенсивностью. Этот факт потребовал научно-технического анализа.

В отличие от каменных конструкций надземной части зданий, где достаточно успешно применяются инъекционные способы (в частности, этим способом укреплялись стены Рождественского собора в г. Суздале), деформационные процессы в подземных конструкциях протекают иначе: при неравномерной осадке конструкции деформируются с образованием трещин, которые в грунтовой среде еще в большей степени подвержены эрозионным процессам разрушения. Но, в отличие от конструкций верхнего строения, продукты эрозии под землей, как правило, не выветриваются из трещин. Причем, наличие в грунтовой среде подземных вод способствует заиливанию формирующихся полостей деформационных разрывов, что, понятно, препятствует инъектированию растворов. В свою очередь, влажная и водонасыщенная грунтовая среда также мало подвержена инъектированию даже при больших давлениях. Следует заметить, что вытеснение  инъекционным раствором воды из порового пространства требует кроме высокого давления еще и значительного времени, что в совокупности не обеспечивает ни одна из современных технологий инъектирования, так как время инъектирования ограничено началом схватывания раствора, которое крайне мало в сравнении с необходимым временем фильтрационного вытеснения инъекционным раствором свободной воды из зоны инъекции.

При производстве работ по инъектированию в подземной части здания нелегко учесть археологический фактор, когда во многих случаях ценность культурного слоя не менее значима подземных построек. Также сложно организовать контроль за выполняемыми работами и достоверно предсказать их результаты. Все это говорит о необходимости тщательной аргументации применения методов инъектирования при усилении фундаментов и оснований памятников архитектуры.

Вернуться на страницу «Инженерная реставрация сооружений Суздальского Кремля» >>

При использовании материалов сайта ссылка на источник обязательна.

© НПФ «Тектоника», 1991-2020.