Экологический мониторинг памятников архитектуры Владимирской области

и проблемы их инженерной реставрации

Косыгин Е.В.
 

Большинство памятников архитектуры и истории, являясь национальным достоянием, находятся в аварийном состоянии из-за быстро развивающихся деформаций их надземных частей. Обследование более ста пятидесяти объектов, построенных в разные периоды на территории Владимирской области и других областей Центральной России показало, что около семидесяти процентов из них деформированы в результате дополнительной неравномерной осадки фундаментов, вызванной возрастающим изменением гидрологических условий. Причем, в последние годы деформациям все больше подвергаются капитальные здания древней застройки с ослабленной временем конструктивной жесткостью подземной части и убывающей, под действием эрозионных процессов, остаточной прочностью конструкционных материалов верхнего строения.

Отличия в изменении физического состояния зданий древней застройки от более поздних и современных заключаются: в разной величине общей осадки их фундаментов за эксплуатационный период; большей подверженности замачиванию грунтов основания фундаментов подземными водами верховодки чем вследствие изменений уровня сформировавшихся подземных вод; в последствиях перераспределения напряжений при неравномерных осадках фундаментов в конструкциях и конструктивных блоках подземной части и верхнего строения.

Исследования показывают, что подтопление подземных частей древних зданий верховодкой значительно больше, чем у более поздних и новых строений из-за существенной разницы относительной площади сбора инфильтрационных вод и их притока к зданиям по кольматационным водоупорам в грунтовом массиве подземного пространства. Это обстоятельство, с учетом низкой конструктивной прочности древних фундаментов является следствием большей величины их дополнительных неравномерных осадок при ухудшении гидрологических условий застроенной территории. Особенно большие деформации древние и старые здания испытывают при устойчивом повышении уровня сформировавшихся подземных вод.

Повсеместное ухудшение гидрологических условий, по большому счету, носит не локальный или региональный, а глобальный характер. Подъем сформировавшегося уровня подземных вод в настоящее время наблюдается повсеместно, а причины этого процесса весьма разнообразны. Как известно, возрастание влажности, а тем более подтопление грунта в зоне сжимаемой толщи основания непосредственно влияет на устойчивость существующих и строящихся зданий и сооружений, так как резко ухудшает деформационные свойства грунтов. Поэтому возможность подтопления подземных частей зданий, а равно и деформации оснований в целом рассчитываются с учетом прогноза изменения сформировавшегося уровня подземных вод на расчетный период эксплуатации. Причем, прогноз изменения режима подземных вод чаще сводится к анализу ограниченных статистических данных динамики изменения процесса формирования этих вод и имеет большие отклонения от действительности. Например, в центральной части города Юрьев-Польский Владимирской области уровень подземных вод не только значительно повысился, но в старой застройке изменилось направление их фильтрационного потока с юго-западного на юго-восточное. А в городе Владимире подтапливаются и деформируются здания старой застройки, расположенные на возвышенной территории рельефа.

Что касается подтопления подземных частей зданий инфильтрационными водами верховодки, такого анализа не делается вообще, а защитные мероприятия против нее практически сводятся к устройству обмазочной гидроизоляции фундаментов, глиняных замков в пазухах обратной засыпки и к инженерно-мелиоративным мероприятиям планировки прилегающей к зданию территории. Однако эти мероприятия только в начале эксплуатационного периода для вновь возводимых зданий являются сдерживающим фактором от подтопления верховодкой. Для зданий древней и старой застройки подтопление фундаментов верховодкой и ее влияние на процессы развития деформации грунтов основания являются доминирующими. Не учет этого обстоятельства в современной практике реставрации архитектурных памятников приводит к недолговечности ремонтно-восстановительных работ и крайне низкой эффективности использования затрачиваемых средств. Следует подчеркнуть, что объем и интенсивность инфильтрационного потока верховодки с каждым годом закономерно возрастает с увеличением скорости круговорота воды в системе «атмосфера - грунтовая толща Земли».

Глобальное изменение гидрологических условий на нашей планете связано с изменением соотношения воды в парообразном, жидком и твердом состояниях, а также содержания ее в атмосфере, водоемах и грунте. Оценивая соотношения воды в парообразном, жидком и твердом состояниях и ее распределении на земле, в подземном полупространстве и в атмосфере, можно сделать вывод, что наблюдается динамика роста объема воды в жидком состоянии и накопление ее в грунтовой толще.

Часто причиной ошибочных прогнозов режима подземных вод при проектировании отдельных объектов становится неучет глобальных изменений в балансе объемов фазового состояния воды в природе. А в ряде случаев такого прогноза вообще не делается. Глобальные процессы изменения гидрологических условий диктуют определенные принципы инженерной реставрации и сохранения зданий древней и старой застройки.

Накопленный опыт проведения противоаварийных работ по сохранению архитектурных памятников позволяет сформулировать принципы решения инженерных задач в реставрационном строительстве, к основным из которых можно отнести следующие:

- Проведению восстановительно-реставрационных работ должно предшествовать комплексное научно-техническое обследование, в том числе инженерно-археологические изыскания и не только архитектурного памятника, но и среды его обитания, с созданием системы долголетнего мониторинга по основным значимым процессам изменения их состояния до стабилизации этих процессов [1].

- Проектирование ремонтно-восстановительно-реставрационных работ по сохранению памятников архитектуры должно предусматривать первоначальную разработку концептуально-эскизного проекта с принципиальными инженерными решениями на базе результатов комплексных научно-технических исследований с последующей его корректировкой и разработкой рабочих чертежей в процессе авторского научно-технического сопровождения производства работ до полного их завершения [2].

- Проектирование инженерной защиты и укрепление подземных частей памятников должно обеспечивать геоэкологическое равновесие в изменяющихся гидрологических условиях, поддержание нормальной их эксплуатации и долговечность с предпочтительным использованием систем: дренажа при подтоплении верховодкой; бездренажного способа водопонижения при подъеме уровня сформировавшихся подземных вод; способа перетока [3], при подпоре подземных вод.

- Проектируемые инженерные решения не должны нарушать сложившуюся систему передачи нагрузок в конструктивной схеме старого здания и вызывать перераспределение напряжений в сохраняемых их конструктивных элементах. Все решения должны быть направлены на увеличение сил, снижающих аварийность памятников, укрепление существующих конструкций и конструкционных материалов, обеспечивая их необходимую долговечность.

- Укрепление деформированных и ослабленных каменных конструкций предпочтительно осуществлять по технологии [4], учитывающей физическое состояние первичных конструкционных материалов, происшедшие в них химические преобразования и их химическое сродство с используемыми ремонтными материалами, равно, как и с применением искусственного камня так и известковых растворов, приготавливаемых по физико-химическим технологиям.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Сорочан Е.А., Косыгин Е.В., Скальный В.С. Деформации Собора Рождества Богородицы Суздальского Кремля // Основания, фундаменты и механика грунтов, № 2, 1997.

2. Сорочан Е.А., Скальный В.С., Косыгин Е.В. Укрепления склона территории Васильевского монастыря в Суздале // Основания, фундаменты и механика грунтов, № 5, 1997.

3. Сорочан Е.А., Косыгин Е.В., Скальный В.С. Концептуальные проблемы подтопления подземных городов и проектирование инженерных экологозащитных мероприятий. Труды Международной конференции «Подземный город: геотехнология и архитектура», Санкт-Петербург, 1998.

4. Скальный В.С., Косыгин Е.В., Тур Н.Н. Способ укрепления конструкций исторических памятников. Патент № 2123567. Роспатент, 20 декабря 1998.

При использовании материалов сайта ссылка на источник обязательна.

© НПФ «Тектоника», 1991-2020.