НПФ "Тектоника": Мониторинг деформационных процессов и новая форма его анализа по комплексу зданий Архирейских палат Суздальского Кремля при инъекционном укреплении фундаментов

Мониторинг деформационных процессов и новая форма его анализа по комплексу зданий Архиерейских палат Суздальского Кремля при инъекционном укреплении фундаментов

Скальный B.C.

Косыгин Е.В.

Косткин В.А.

Комплекс зданий Архиерейских палат Суздальского Кремля является памятником национального культурного наследия разновременного строительства (XV - XVIII вв.) и очень живописного по архитектурному облику его блоков.

Исследования деформационных процессов по собору Рождества Богородицы (входящего в Список Всемирного культурного наследия ЮНЕСКО) стали началом постоянных наблюдений (мониторинга) за деформационными процессами всего комплекса сооружений Суздальского Кремля, в том числе и Архиерейских палат, так как ограниченность территории Кремля и ее гидрогеологические особенности находятся в тесной взаимосвязи.

В геоморфологическом отношении площадка Суздальского Кремля расположена в излучине левого берега реки Каменка и возвышается над уровнем воды на 7-11 м. Геологическое строение площади застройки Кремля характеризуется четырьмя основными инженерно-геологическими элементами (ИГЭ). Первый ИГЭ, - насыпной слежавшийся грунт мощностью 1,8-2,5 м - представлен рыхлым суглинком с включением щебня, известняка и остатков строительного мусора. Второй ИГЭ, - 4,9-7,3 м, - на который опираются фундаменты блоков здания Архиерейских палат, представлен верхнечетвертичным делювиальным пылеватым макропористым полутвердым и мягкопластичным суглинком с прослойками песка обладает слабопросадочными свойствами. Среднечетвертичные отложения третьего ИГЭ мощностью 0,9-1,1 м представлены водноледниковыми мелкими песками средней плотности, находящимися в водонасыщенном состоянии. Четвертый ИГЭ мощностью 20 м представлен моренным суглинком с включением гравия и гальки до 10%, полутвердым, водонепроницаемым.

Комплексные научные исследования физического состояния конструкций всех сооружений архитектурного ансамбля и среды их обитания проводились научно-производственной фирмой «Тектоника» с 1993 года, а мониторинг их деформационных процессов начат с апреля 1994 года.

В комплексе научных исследований, утвержденных Госцентром Владимирской области, входили: анализ, обобщение и углубление ранее выполненных историко-архивных исследований, анализ ранее выполненных реставрационных работ, гидрогеологические и геодезические изыскания, направленные на выявление факторов воздействия среды обитания памятников в процессе деформаций зданий и сооружений Кремля; инженерно-строительные исследования и поиск причин разрушения и деформаций и конструкционных материалов памятников: биохимические исследования причин разрушения белого камня и разработки методик его консервации; исследования температурно-влажностных режимов и разработка методик их нормализации; инженерно-археологические исследования изменений геологической среды и физического состояния подземных конструкций зданий и сооружений.

Инженерно-археологические изыскания по конструктивным блокам Архиерейских палат, возведенных в разные периоды имеют схожие конструкции фундаментов. Нижний ярус фундаментов, контактирующих с несущим слоем грунта основания, устроен в неглубоких (0,6 м) трапециевидных траншеях наброской из бутового камня, пролитого известковым раствором. Выше фундамента выведены уширенной кладкой из бутового камня, также на известковом растворе. Верхний ярус и цокольная часть выполнены из кирпичной кладки на известковом растворе. Во всех случаях инженерно-археологических исследований и лабораторных испытаний конструкционных материалов отмечено, что в составе фундаментных конструкций известковый раствор полностью разложился, потеряв свои связующие свойства и подвергся существенному физико-химическому изменению. При этом существенная часть полового пространства фундаментной кладки, потерявшая структурную сплошность заполнения известковым раствором, замыта коллоидными и тонкодисперсными частицами глинистого грунта, которые, удерживая значительное количество влаги, способствуют миграционному подъему подземной воды в кирпичную кладку цоколя и стен верхнего строения зданий. В результате кирпичная кладка цоколя и нижнего яруса стеновых конструкций сильно деструктурирована, особенно на переходе конструкций из грунтовой в воздушную среду. В местах сформировавшихся деформационных трещин, пронизывающих надземную и подземную часть здания, в фундаментных конструкциях при наличии тока подземных вод образовались пустоты, а в контактном слое грунта основания под фундаментами - промой. Встречающиеся в отдельных местах лунки разложившихся деревянных свай опалубочного крепления и уплотнения грунтового основания, заполнены слабоструктурированным грунтом и древесным тленом.

Выполнение комплекса научно-исследовательских работ и долголетнего мониторинга позволило сделать важный вывод о том, что основные деформационные процессы протекают в конструкциях верхнего строения при незначительных неравномерных деформациях вертикального перемещения фундаментов, конструктивных блоков Архиерейских палат.

Совершенствование форм анализа данных долголетних наблюдений позволяет выявить причины деформационных процессов, хронологию доминирования отдельных из них эксплутационном периоде зданий и приоритета на современном этапе мониторинга. Это, в свою очередь, позволяет найти наиболее рациональные решения по стабилизации деформационных процессов, восстановлению, усилению и реставрации строительных конструкций архитектурных памятников, а так же оценке действенности используемых способов и технологий.

Традиционными формами анализа данных геодезического мониторинга деформационных процессов в реставрационном строительстве являются: табличный хронологическо-порядковый и хронологическо-циклосравнительный, и точечный линейно-графический. Представлены линейные графики вертикального перемещения деформационных марок, установленных в характерных точках здания Архиерейских палат геодезической системы наблюдений. Однако, представить полную картину деформационных процессов по всему зданию по этим линейным графикам затруднительно. Поэтому в наших исследованиях разработаны и используются такие формы анализа, как: плановый точечно-векторный, плановый точечно-линейно-графический, плановый циклограммо-деформоизогипсный.

Последняя форма анализа является наиболее совершенной, так как дает представление о напряжённом состоянии и деформациях не в отдельных точках, а во всех конструктивных элементах здания как подземной, так и надземной его частей. Таким образом, построение циклограмм деформоизогипс по данным геодезического мониторинга помогает выбрать не только более эффективный метод стабилизации деформационных процессов и инженерного усиления строительных конструкций, но и наметить рациональные технологии их реализации. А в процессе строительных работ и при наблюдениях циклограммы деформоизогипс позволяют оценить динамику процессов стабилизации и эффективность приведенных инженерных мероприятий, как это имело место в случае буроинъекционного укрепления фундаментов.

Ссылки по данной теме:

Инженерная реставрация Архиерейских палат Суздальского Кремля >>

При использовании материалов сайта ссылка на источник обязательна.