О недостаточности требований действующей нормативной документации к геотехническому мониторингу объектов повышенного уровня ответственности

Уровень ответственности зданий и сооружений

Уровень ответственности – характеристика здания или сооружения, определяемая в соответствии с объемом экономических, социальных и экологических последствий его разрушения. Выделяют повышенный, нормальный и пониженный уровни ответственности зданий и сооружений (классы сооружений КС-3, КС-2 и КС-1 соответственно) [2].

В соответствии с Градостроительным кодексом Российской Федерации [1] к зданиям и сооружениям повышенного уровня ответственности относятся особо опасные, технически сложные или уникальные объекты, а также опасные производственные объекты [2].

К зданиям и сооружениям повышенного уровня ответственности в целях обеспечения их безопасности предъявляются особые требования на всех этапах их жизненного цикла – от проектирования до демонтажа (сноса).

В частности, для зданий и сооружений класса КС-3 необходимо научно-техническое сопровождение и независимый контроль инженерных изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации с привлечением специализированных организаций на основании специально разработанных программ [2, 4, 6, 9]. В рамках научно-технического сопровождения при проектировании конструкций выше нулевой отметки осуществляют контроль качества проектирования путем проведения двух независимых расчетов с использованием независимо разработанных программных средств для определения правильности расчетных моделей, использованных при проектировании.

В составе инженерно-геологических изысканий следует дополнительно проводить испытания грунтов сваями, а также штамповые или прессиометрические испытания [6, 9]. Результаты инженерных изысканий, проектная документация, результаты геотехнического прогноза, проекты защитных мероприятий и программа геотехнического мониторинга подлежат обязательной геотехнической экспертизе [6].

Для расчетов оснований зданий и сооружений повышенного уровня ответственности также следует выполнять независимые сопоставительные расчеты. При выполнении прогнозных расчетов температурного режима грунтов рекомендуется учитывать региональные климатические и геокриологические особенности и их изменение во времени [9].

В проектной документации опасных производственных объектов должны предусматриваться конструктивные и организационно-технические меры по защите жизни и здоровья людей и окружающей среды от опасных последствий аварий в процессе строительства, эксплуатации, консервации и сноса (демонтажа) таких объектов [2].

Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, капитальном ремонте, реконструкции зданий и сооружений должны в течение всего срока их использования соответствовать требованиям безопасности, предъявляемым к объектам повышенного уровня ответственности [2].

Для зданий и сооружений повышенного уровня ответственности устанавливается также особый эксплуатационный режим. Так, в период эксплуатации объекты повышенного уровня ответственности подлежат обязательному оснащению структурированной системой мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений, предназначенной для автоматического мониторинга систем инженерно-технического обеспечения, строительных конструкций зданий и сооружений, технологических процессов, сооружений инженерной защиты [3]. Для зданий и сооружений, построенных на многолетнемерзлых грунтах, текущие осмотры технического состояния фундаментных конструкций проводятся ежедневно первые 3 года эксплуатации, далее - ежемесячно весь период эксплуатации [7, 10].

Следует отметить, что указанный выше перечень требований к проектированию, строительству и эксплуатации зданий и сооружений повышенного уровня ответственности является неполным; для его составления требуется детальная проработка всей действующей нормативной документации.

Геотехнический мониторинг на многолетнемерзлых грунтах

Для обеспечения безопасности строительства и эксплуатационной надежности сооружений и сохранности экологической обстановки проводится геотехнический мониторинг. Целью геотехнического мониторинга является контроль несущей способности и состояния грунтов основания и деформаций сооружений, своевременное выявление изменения контролируемых параметров для предотвращения перехода объектов в ограниченно-работоспособное и аварийное состояние [8, 9].

В районах распространения многолетнемерзлых грунтов геотехнический мониторинг необходимо проводить для всех видов зданий и сооружений, в том числе подземных инженерных коммуникаций [9].

Мониторинг на стадии строительства и в период эксплуатации здания или сооружения выполняется на основании проекта. При разработке проекта определяются состав, объем, периодичность и сроки работ, схемы установки элементов сети мониторинга, которые назначаются с учетом специфики объекта строительства, инженерно-геологических и климатических условий района работ [8, 10].

Основой геотехнического мониторинга на многолетнемерзлых грунтах являются наблюдения за температурой грунтов основания и фундаментов зданий и сооружений.

Периодичность проведения геотехнического мониторинга в период строительства и эксплуатации зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах регламентирована и зависит от принципа строительства. В частности, при использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве основания сооружения по I принципу (с сохранением мерзлого состояния в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации) периодичность наблюдений за их температурой составляет: ежемесячно во время строительства и не более двух раз в год на этапе эксплуатации [6, 8, 10]. Уровень ответственности зданий и сооружений, к сожалению, не учитывается при назначении периодичности измерений.

Очевидно, что в период строительства зданий и сооружений любого уровня ответственности указанной регламентированной периодичности измерений температуры грунтов (один раз в месяц) достаточно для своевременного выявления отклонений текущих значений от критериальных (проектных).

Однако, в период эксплуатации зданий и сооружений, в первую очередь повышенного уровня ответственности, указанной периодичности измерений (один раз в полгода), по нашему мнению, недостаточно.

Во-первых, наблюдения за температурой многолетнемерзлых грунтов, как основного индикатора изменений мерзлотной обстановки в основаниях и фундаментах зданий и сооружений, в т.ч. повышенного уровня ответственности, не менее важны, чем, например, текущие осмотры технического состояния зданий (сооружений) и фундаментных конструкций на многолетнемерзлых грунтах [7, 10]. В этой связи периодичность наблюдений за температурой грунтов, как минимум, не должна быть реже периодичности указанных текущих осмотров.

Во-вторых, регламентированные временные рамки периодичности измерений (один раз в полгода) слишком продолжительны, чтобы своевременно обнаружить активизацию опасных инженерно-геологических процессов или явлений и предотвратить их негативные последствия (деградация многолетней мерзлоты). Например, при эксплуатации отапливаемых зданий и сооружений неизбежны аварийные утечки из инженерных коммуникаций. Крупные аварии быстро фиксируются и ликвидируются, а вот мелкие утечки (свищи) происходят длительное время. В криолитозоне их влияние на мерзлые грунты может быть катастрофическим и даже при краткосрочном воздействии горячей воды на грунты происходит их трансформация с мерзлого состояния в талое. После устранения утечек происходит процесс нормализации температурного режима грунтов, однако этот процесс протекает крайне медленно [12].

Именно так и произошло на территории Якутской ТЭЦ, где при проведении режимных наблюдений за температурой грунтов были зафиксированы аварийные утечки горячих производственных вод из инженерных коммуникаций в залегающие мерзлые грунты оснований зданий и сооружений. В одной из наблюдательных скважин на глубине 3,0…5,5 м было установлено резкое повышение температуры грунта до +34,3…+35,8 ºС. Несмотря на оперативную ликвидацию аварии, на восстановление температурного режима грунтов до аварийного уровня ушло 2,5 года. В ряде других термометрических скважин на территории Якутской ТЭЦ также фиксировалось значительное повышение температуры грунтов вследствие крупных и мелких аварийных утечек горячей воды. Было установлено, что периодические утечки приводили к повышению температуры грунтов оснований на территории Якутской ТЭЦ до +50,7 ºС с растеплением грунтов на глубину до 15 м и более [12].

Следует отметить, что требованиями действующей нормативной документации допускается изменение периодичности проведения измерений в период эксплуатации при соответствующем обосновании [10]. Однако не стоит рассчитывать, что службы эксплуатации добровольно пойдут на увеличение периодичности геотехнического мониторинга и, как следствие, собственных эксплуатационных расходов.

Изменения в нормативной документации

Сегодня на повестке дня различных научных конференций, форумов, круглых столов и прочих мероприятий обсуждается вопрос пересмотра требований нормативной документации по геотехническому мониторингу в части изменения периодичности измерений температуры многолетнемерзлых грунтов при эксплуатации зданий и сооружений повышенного уровня ответственности.

Нашими партнерами из научного и образовательного сообщества подготовлен проект обращения в адрес Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России), в котором исследованы несоответствия в действующих нормативных правовых актах, устанавливающих эксплуатационные требования к основаниям и фундаментам зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Ведомству предложено внести изменения в нормативные правовые акты, установив для объектов повышенного уровня ответственности одинаковую периодичность измерений температуры грунтов как в период строительства, так и на протяжении всего срока эксплуатации – ежемесячно.

Таким образом, после утверждения и вступления в силу сводов правил с учетом внесенных изменений у служб эксплуатации возникнут обязательства по осуществлению особого эксплуатационного режима оснований и фундаментов зданий и сооружений повышенного уровня ответственности на многолетнемерзлых грунтах.

Эксплуатационные расходы на мониторинг

Режимные измерения температуры грунтов в период эксплуатации проводятся, как правило, с привлечением специализированной организации в связи с недостаточным количеством инженеров-геокриологов в штате службы эксплуатации.

Базой для определения сметной стоимости измерений температуры грунтов служит «Справочник базовых цен на инженерно-геологические и инженерно-экологические изыскания для строительства» [13].

Согласно выполненному сметному расчету (табл. 1) стоимость измерений температуры грунтов в одной термометрической скважине типового объекта, расположенного на Крайнем Севере, составляет 6 098,26 руб. с НДС.

Таблица 1. Локальный сметный расчет стоимости измерений температуры грунтов

Как видно из сметного расчета, в нем не учтены расходы по внешнему и внутреннему транспорту. Обусловлено это тем, что нередко авиаперевозку работников подрядчика и оборудования, а также его проживание и перевозку автотранспортом на объекте осуществляет заказчик за счет собственных средств. Расходы по внешнему и внутреннему транспорту, связанные со сложной транспортной логистикой (авиаперевозка работников несколькими видами транспорта) или арендой на объекте специальных дорогостоящих транспортных средств (типа ТРЭКОЛ), допускается определять по фактическим затратам в ценах текущего периода.

Выполним расчет стоимости одного цикла измерений температуры грунтов на примере опасного производственного объекта повышенного уровня ответственности – УКПГ. Для расчета примем среднее для такого объекта количество термометрических скважин – 200 шт.

6 098,26 х 200 = 1 219 652,00 руб. с НДС

Стоимость режимных измерений температуры грунтов только за один год эксплуатации объекта составит:

1 219 652,00 х 12 = 14 635 824,00 руб. с НДС

Обращаем внимание, что стоимость приведена без учета расходов по внешнему и внутреннему транспорту, которые подлежат дополнительной оплате. Кроме того, в период пандемии заказчик будет нести расходы по обсервации работников подрядчика. А также не стоит забывать о ежегодном уровне инфляции, влияющем на стоимость товаров и услуг.

Учитывая средний срок эксплуатации промышленных объектов (20 лет) не сложно рассчитать суммарные расходы службы эксплуатации на температурный мониторинг грунтов за весь эксплуатационный период.

Автоматизированный мониторинг

С развитием современных технологий меняется и подход к геотехническому мониторингу в целом. Сегодня всё чаще заказчики стремятся к экономии своих операционных расходов путем внедрения автоматизированных решений, которые не только заменяют ручной труд, но и повышают промышленную и экологическую безопасность эксплуатируемого объекта.

Одним из наших решений является автоматизированная система мониторинга – комплекс программно-технических средств для осуществления непрерывного дистанционного мониторинга температуры многолетнемерзлых грунтов с беспроводной передачей данных. В состав системы входят средства измерений, устройства сбора и передачи данных и информационная система.

Состав и стоимость автоматизированной системы температурного мониторинга грунтов на примере рассматриваемого нами объекта (УКПГ) приведены в табл. 2.

Таблица 2. Состав и стоимость автоматизированной системы температурного мониторинга грунтов

Из табл. 2 видно, что система температурного мониторинга «окупится» уже к концу второго года эксплуатации объекта.

С помощью автоматизированной системы мониторинга служба эксплуатации:

-  Будет получать оперативную и достоверную информацию о температурном режиме многолетнемерзлых грунтов оснований и фундаментов зданий и сооружений;
-  Будет осуществлять режимные наблюдения дистанционно и с любой периодичностью;
-  Сократит свои эксплуатационные расходы на геотехнический мониторинг;
-  Сможет полностью отказаться от услуг организаций, выполняющих температурный мониторинг, в том числе и камеральные работы (при наличии в штате службы эксплуатации достаточного количества собственных специалистов). 

Мы допускаем, что для служб эксплуатации приобретение системы мониторинга «на старте» может быть финансово обременительным, ведь для закупки дорогостоящего оборудования из оборота компании придется сразу отвлечь немалые денежные средства.

В таких случаях можно воспользоваться одним из наших удобных финансовых инструментов – лизинг оборудования. Это решение позволит с наименьшими затратами (потребуется только первоначальный взнос) получить оборудование, установить его на объекте и сразу же начать экономить. 

-  Право лизингополучателя на возмещение НДС со всей суммы лизинговой сделки;
-  Лизинговые платежи полностью относятся на себестоимость, уменьшая налогооблагаемую базу по налогу на прибыль;
-  Лизинг не увеличивает кредиторскую задолженность в балансе компании;
-  Предмет лизинговой сделки - имущество, которое перейдет в собственность компании;
-  Возможность включить в договор лизинга дополнительные расходы (монтаж системы мониторинга «под ключ», камеральная обработка данных сторонней организацией др.)

Ориентировочный расчет стоимости лизинговой сделки приведен в табл. 3.

Таблица 3. Расчет (ориентировочный) стоимости приобретения оборудования в лизинг 

Выводы

Геотехнический мониторинг – основа безаварийного строительства и эксплуатации зданий и сооружений на многолетней мерзлоте в Арктике.

Однако, в настоящее время нет системного подхода к его проведению. Так, например, в период строительства объектов нефтегазовых месторождений одни недропользователи проводят мониторинг ежемесячно, другие – раз в полгода, а в период эксплуатации каждый самостоятельно определяет его продолжительность и периодичность.

Кроме того, отсутствуют координация научных исследований и режимных наблюдений недропользователей, вследствие чего массивы данных фонового мониторинга и геотехнического мониторинга объектов остаются недоступными для экспертного и научного сообщества [14].

К освоению Арктики следует подходить системно, со знаниями, технологиями и на высоком уровне. В противном случае последствия могут различными, в том числе негативными.

Список использованной литературы

1. Градостроительный кодекс РФ от 29 декабря 2004 г. N 190-ФЗ.

2. Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

3. ГОСТ Р 22.1.12-2005 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования. Национальный стандарт Российской Федерации. . Стандартинформ, 2005.

4. ГОСТ 27751–2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. Межгосударственный стандарт. Стандартинформ, 2014.

5. ГОСТ 31937–2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния: Межгосударственный стандарт. Стандартинформ, 2011.

6. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Стандартинформ, 2017.

7. СП 255.1325800.2016 Здания и сооружения. Правила эксплуатации. Основные положения. Стандартинформ, 2017.

8. СП 305.1325800.2017. Правила проведения геотехнического мониторинга при строительстве. Здания и сооружения. Стандартинформ, 2017.

9. СП 25.13330.2020 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Стандартинформ, 2021.

10. СП 497.1325800.2020 Основания и фундаменты зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Правила эксплуатации. Стандартинформ, 2021.

11. СП 267.1325800.2016 Здания и комплексы высотные. Правила проектирования. Стандартинформ, 2017.

12. Заболотник П.С. Влияние аварийных утечек воды на температурный режим грунтов оснований зданий Якутской ТЭЦ // «Наука и образование», №2 (78).- Якутск: ЯНЦ СО РАН, 2015. с. 75-78.

13. Справочник базовых цен на инженерно-геологические и инженерно-экологические изыскания для строительства. ГОССТРОЙ России, 1999.

14. Брушков А.В. Принципы организации государственного мониторинга вечной мерзлоты // Сборник докладов шестой конференции геокриологов России «Мониторинг в криолитозоне», Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2022. с. 5-11.