Геотехнический мониторинг объектов ОАО «РЖД»

Геотехнический мониторинг объектов ОАО «РЖД»

Строительство вблизи железнодорожной инфраструктуры – одна из наиболее технически сложных задач в геотехнике. Любые деформации грунтового массива, осадки зданий или перемещения путей несут прямую угрозу безопасности движения поездов. Геотехнический мониторинг объектов ОАО «РЖД»– это комплекс инструментальных наблюдений, позволяющий с высокой оперативностью контролировать состояние железнодорожного полотна и объектов инфраструктуры на всех этапах строительства.

ООО «КТБ Эксперт» выполняет геотехнический мониторинг для объектов ОАО «РЖД» с полным циклом работ: от разработки программы до подготовки итоговых заключений, согласованных с требованиями железнодорожного ведомства.

Что такое геотехнический мониторинг объектов железной дороги

Геотехнический мониторинг объектов железной дороги – это систематические натурные наблюдения за деформационным состоянием железнодорожных путей, насыпей, мостов, платформ, перегонных тоннелей и прилегающей застройки в период строительства или реконструкции объектов, попадающих в зону влияния инфраструктуры ОАО «РЖД».

В отличие от стандартного геотехнического мониторинга жилых и коммерческих объектов, мониторинг вблизи железной дороги имеет принципиальные отличия:

• Жесткие предельные значения деформаций – допустимые осадки и горизонтальные перемещения путей измеряются единицами миллиметров.
• Обязательное согласование программы мониторинга с ОАО «РЖД» и соответствие ее фирменным регламентам.
• Учет динамических нагрузок от движущегося подвижного состава при оценке колебаний и вибраций.
• Непрерывный контроль на особо ответственных участках – в отличие от периодических измерений на гражданских объектах.
• Оперативное информирование дистанции пути РЖД при достижении предупреждающих уровней деформаций.

Цель геотехнического мониторинга – обеспечить безопасность строительства и эксплуатационную надежность сооружений РЖД, исключив недопустимые деформации как в период производства работ, так и на начальном этапе эксплуатации возводимого объекта.

Когда требуется геотехнический мониторинг для объектов РЖД

Проведение геотехнического мониторинга обязательно во всех случаях, когда строительная деятельность попадает в зону влияния инфраструктуры ОАО «РЖД». Зона влияния определяется расчетным путем по результатам геотехнического прогноза – технического отчёта по результатам оценки (прогноза) влияния (том ОВС).

При новом строительстве в охранной зоне железной дороги

Возведение жилых комплексов, офисных зданий, транспортно-пересадочных узлов и других объектов капитального строительства, а также возведение подземных инженерных коммуникаций вблизи железнодорожных путей неизбежно влечет изменение напряженно-деформированного состояния грунтового массива. Устройство котлованов, свайные работы, водопонижение – каждый из этих процессов способен вызвать просадку пути, балластной призмы или повреждение контактной сети. Геотехнический мониторинг позволяет фиксировать эти изменения с высокой опертивностью, в отдельных случаях – в режиме реального времени, и своевременно принимать защитные меры.

При реконструкции и капитальном ремонте вблизи путей

Реконструкция существующих зданий, надстройка этажей, усиление фундаментов и переустройство подземных этажей в непосредственной близости от путей ОАО «РЖД» требуют особого контроля. Изменение нагрузки на основание, вибрационное воздействие от строительной техники и перераспределение грунтового давления создают дополнительные риски для полотна и искусственных сооружений железной дороги.

При прокладке подземных коммуникаций под железнодорожными путями

Прокладка коллекторов, водопровода, газопровода, кабельных каналов и других инженерных коммуникаций методом горизонтально-направленного бурения (ГНБ) или щитовой проходки под действующими путями является одним из наиболее ответственных видов работ. На этих объектах геотехнический мониторинг ведется с повышенной частотой измерений – вплоть до ежесуточного контроля в период активного производства работ.

Нормативные требования к мониторингу объектов РЖД

Геотехнический мониторинг объектов в зоне влияния железной дороги регулируется многоуровневой нормативной базой. Знание этих требований и опыт их практического применения – ключевое условие для успешного согласования проектной документации.

Регламенты ОАО «РЖД» и требования к согласованию

ОАО «РЖД» устанавливает собственные технические условия и регламенты для объектов, попадающих в зону влияния железнодорожной инфраструктуры. Программа геотехнического мониторинга должна быть согласована с соответствующей дирекцией инфраструктуры РЖД еще на стадии проектирования. В технических условиях РЖД, как правило, прописываются: предельные значения деформаций для конкретных объектов инфраструктуры, требования к составу и периодичности наблюдений, порядок передачи данных и критерии остановки работ.

СП 22.13330.2016, СП 20.13330 и иные применимые нормы

Основополагающими документами являются СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений», раздел 12 которого полностью посвящен геотехническому мониторингу и СП 119.13330.2024 «Железные дороги колеи 1520 мм» в части п. 20.5, описывающий требования и параметры работ по геотехническому мониторингу сооружений ОАО «РЖД». Для объектов геотехнических категорий 2 и 3 мониторинг является обязательным. Дополнительно применяются: СП 20.13330.2017 «Нагрузки и воздействия» – при оценке динамических нагрузок от поездов; ГОСТ 24846-2012 – для определения классов точности геодезических измерений; СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» – при работах на насыпях и выемках. На объектах с тоннельными сооружениями также применяются нормативные документы СТН Ц-01-95.

Порядок согласования программы мониторинга с РЖД

Согласование программы геотехнического мониторинга с ОАО «РЖД» – многоэтапный процесс, включающий: получение технических условий от профильной службы РЖД, разработку программы мониторинга в соответствии с полученными ТУ, согласование состава контрольно-измерительной аппаратуры и предельных значений деформаций, утверждение методики работ, периодичности её выполнения и формата отчетности. ООО «КТБ Эксперт» имеет положительный опыт прохождения этих процедур, в том числе при согласовании в ФАУ «Главгосэкспертиза России», и сопровождает заказчика на каждом этапе.

Состав работ по геотехническому мониторингу объектов РЖД

Полный цикл геотехнического мониторинга на объектах железнодорожной инфраструктуры включает несколько взаимосвязанных этапов, каждый из которых выполняется специалистами ООО «КТБ Эксперт» в строгом соответствии с нормативными требованиями и техническими условиями РЖД.

Разработка программы геотехнического мониторинга

Программа геотехнического мониторинга – раздел утверждаемой части проектной документации, без которого невозможно получить положительное заключение экспертизы. В программе определяются: расчетная зона влияния строительства на объекты РЖД; перечень контролируемых параметров (осадки, горизонтальные перемещения, крены, уровень грунтовых вод, вибрации); вид, тип, расположение и количество деформационных марок, реперов и датчиков; предельные и прогнозируемыезначения для каждого контролируемого параметра; этапы, периодичность и сроки наблюдений; требования к структуре и содержанию отчетной документации.

Установка контрольно-измерительной аппаратуры (КИА)

Монтаж КИА производится до начала строительных работ, в период «нулевого» цикла измерений. На объектах ОАО «РЖД» применяются: деформационные марки на конструкциях пути и сооружений; грунтовые марки в балластной призме и стабильных слоях грунта; инклинометрические скважины для фиксации горизонтальных перемещений грунтового массива; пьезометрические скважины для контроля уровня подземных вод; виброметрические датчики для регистрации динамических воздействий. При необходимости устанавливаются автоматизированные системы непрерывного мониторинга с передачей данных в режиме онлайн.

Наблюдение за деформациями пути, насыпи и прилегающих сооружений

Наблюдения за деформациями – ключевой элемент мониторинга. Контролируются вертикальные осадки и горизонтальные смещения рельсошпальной решетки и балластной призмы, деформации насыпного земляного полотна, состояние мостовых опор и пролетных строений, крены и просадки платформ, деформации подпорных стен и водоотводных сооружений. По результатам каждого цикла измерений составляется промежуточный отчет с оценкой динамики изменения параметров и сравнением с предельными значениями.

Мониторинг уровня грунтовых вод и состояния грунтового массива

Изменение гидрогеологических условий – одна из главных причин деформаций железнодорожного полотна. Водопонижение при устройстве котлована способно вызвать консолидационные осадки на значительном удалении от строительной площадки. Для контроля ситуации устанавливаются пьезометрические скважины, а в период активных строительных работ проводится регулярная нивелировка сети реперов и деформационных марок с повышенной частотой измерений. Полученные данные сопоставляются с расчетными прогнозами, выполненными методом конечных элементов в программном комплексе PLAXIS.

Виброметрические наблюдения от динамических нагрузок поездов

Железнодорожный транспорт генерирует значительные динамические нагрузки, влияющие на конструкции возводимого объекта и сами пути. В зоне активного строительства дополнительные вибрации от строительной техники суммируются с поездными нагрузками. Виброметрический мониторинг позволяет: оценить фактические уровни вибрации и сравнить их с допустимыми значениями; выявить резонансные явления в конструкциях; контролировать воздействие ударно-вибрационных методов погружения свай и шпунта на состояние пути.

Подготовка отчетной документации и заключений

По результатам каждого цикла наблюдений готовится технический отчет установленной формы с графиками изменений контролируемых параметров, ситуационными планами, фотофиксацией и заключением о соответствии фактических значений предельным. Итоговый отчет по завершении мониторинга содержит полную историю наблюдений, анализ причин выявленных деформаций и рекомендации по дальнейшей эксплуатации объекта. Вся документация передается заказчику и при необходимости – в дирекцию инфраструктуры РЖД.

Допуск к работам на объектах ОАО «РЖД»: аттестации и квалификация персонала

Одно из главных практических отличий работы на объектах ОАО «РЖД» от обычного строительства — жёсткие требования к допуску персонала. Выйти на объект КИА без соответствующих удостоверений невозможно: службы российских железных дорог проверяют квалификацию каждого специалиста ещё на входе. Специалисты ООО «КТБ Эксперт» прошли аттестацию в учебных центрах ОАО «РЖД» и имеют действующие удостоверения по правилам поведения на железнодорожных путях, безопасности движения и охране труда. Это позволяет незамедлительно приступать к работе сразу после заключения договора — без потери времени на оформление пропусков и ожидание допусков.

Аттестация специалистов в системе ОАО «РЖД»

Все специалисты, выполняющие работы в зоне инфраструктуры ОАО «РЖД», обязаны иметь удостоверение о проверке знаний норм и правил работы на железнодорожных путях, выданное аттестационным учебным центром ОАО «РЖД». Аттестация подтверждает знание требований безопасности движения, порядка ограждения места работ и действий при приближении подвижного состава. Аттестация переаттестация проводится регулярно, а списки аттестованных сотрудников передаются заказчику перед началом работ.

Аттестованные сигналисты ОАО «РЖД» в составе бригады

Проведение инструментальных измерений непосредственно на путях и в габарите подвижного состава возможно только при наличии в бригаде аттестованного сигналиста. Сигналист — это аттестованный сотрудник ОАО «РЖД», обеспечивающий защиту людей от движущегося подвижного состава: он занимает пост на участке, подает сигнал опасности при приближении поезда и организует отвод людей в безопасную зону. Наличие собственных аттестованных сигналистов в штате ООО «КТБ Эксперт» позволяет выполнять измерения непосредственно на железнодорожном пути без привлечения стороннего подрядчика, что сокращает организационные расходы заказчика и значительно ускоряет выход на объект.

Применяемые методы и оборудование

ООО «КТБ Эксперт» применяет современные методы и сертифицированное оборудование, обеспечивающее необходимую точность измерений в условиях действующей железнодорожной инфраструктуры.

Геодезические методы (нивелирование, тахеометрия, ГНСС)

Геодезические методы являются основой мониторинга деформаций. Нивелирование I и II класса точности (по ГОСТ 24846) применяется для определения вертикальных смещений марок и реперов с помощью электронных нивелиров с инварными рейками. Полигонометрия 4 класса с применением высокоточных электронных тахеометров, в том числе автоматизированных, обеспечивает одновременное измерение вертикальных и горизонтальных перемещений без прямого доступа к маркам – особенно актуально в условиях действующего движения. Спутниковые системы ГНСС (ГЛОНАСС/GPS) используются для контроля смещений на протяженных объектах и привязки к государственной геодезической сети. Лазерное сканирование применяется для получения детальной трехмерной модели деформированного состояния сооружений.

Инклинометрия и тензометрия

Инклинометрические измерения фиксируют горизонтальные перемещения грунтового массива по глубине скважины – это незаменимый метод для контроля состояния ограждающих конструкций котлованов и насыпных тел. Тензометрические датчики (струнные, оптоволоконные) регистрируют напряжения в несущих конструкциях, сваях и анкерах. Оптоволоконные системы мониторинга на основе технологии Brillouin (BOTDA/BOTDR) позволяют вести распределенные измерения деформаций по всей длине конструкции – особенно эффективны для мониторинга протяженных объектов, таких как тоннели и трубопроводы под путями.

Автоматизированные системы непрерывного мониторинга

На объектах с повышенными требованиями к безопасности применяются автоматизированные системы мониторинга (АСМ) с непрерывным сбором данных. Датчики фиксируют показания с заданным интервалом (от нескольких минут до нескольких часов), а данные в режиме реального времени передаются на сервер и в диспетчерский центр. При достижении предупреждающего уровня система автоматически формирует аварийное оповещение. Это позволяет исключить человеческий фактор и мгновенно реагировать на любое ухудшение ситуации – критически важное требование при работе вблизи действующих путей РЖД.

Этапы и периодичность наблюдений

Геотехнический мониторинг объектов РЖД ведется поэтапно в соответствии с программой, согласованной с ОАО «РЖД» и утвержденной проектной документацией.

«Нулевой» цикл (до начала работ)

Фиксация начального состояния объектов в зоне влияния: установка марок и реперов, получение исходных значений всех контролируемых параметров. Проводится не менее чем за 14–30 дней до начала строительных работ.

Строительный период

Наиболее интенсивный этап наблюдений. Периодичность зависит от характера работ: при разработке котлована и водопонижении – еженедельно или чаще; при производстве свайных и взрывных работ – с повышенной частотой согласно ТУ РЖД; в период бетонирования и нагружения конструкций – по этапам возведения.

Начальный период эксплуатации

Наблюдения продолжаются до стабилизации всех контролируемых параметров. При достижении стабилизации периодичность измерений может быть снижена или наблюдения завершены досрочно. При отсутствии стабилизации мониторинг продолжается до ее наступления; в отдельных случаях разрабатываются специальные компенсационные мероприятия.

Часто задаваемые вопросы

Нужно ли согласовывать мониторинг с ОАО «РЖД»?

Да, согласование обязательно. Программа геотехнического мониторинга является разделом утверждаемой части проектной документации и должна соответствовать техническим условиям, выданным ОАО «РЖД». Без положительного заключения государственной экспертизы – а значит, и без согласованной программы мониторинга – приступить к строительным работам в охранной зоне железной дороги невозможно. ООО «КТБ Эксперт» сопровождает весь процесс согласования: от получения технических условий РЖД до получения заключения Главгосэкспертизы.

Сколько длится геотехнический мониторинг вблизи железной дороги?

Продолжительность мониторинга определяется программой и зависит от сложности объекта, глубины котлована, характера грунтов и близости к путям. Как правило, мониторинг охватывает весь строительный период плюс начальный этап эксплуатации – от нескольких месяцев до 2–3 лет. При стабилизации контролируемых параметров наблюдения могут быть прекращены досрочно; при отсутствии стабилизации – продолжаются до ее наступления.

Чем отличается геодезический мониторинг от геотехнического?

Геодезический мониторинг – это часть геотехнического. Геодезические методы (нивелирование, тахеометрия, ГНСС) фиксируют поверхностные перемещения марок на конструкциях и в грунте. Геотехнический мониторинг шире: он включает геодезические измерения, а также наблюдения за состоянием грунтового массива, уровнем подземных вод, напряжениями в конструкциях и вибрациями. Для объектов в зоне влияния РЖД, как правило, требуется полный комплекс геотехнического мониторинга, а не только геодезический контроль.

Что происходит при превышении предельных значений деформаций?

При достижении предупреждающего уровня (как правило, 50–75% от предельного значения) специалисты по мониторингу незамедлительно уведомляют заказчика и технический надзор, фиксируют тенденцию и увеличивают частоту наблюдений. При достижении предельного уровня строительные работы приостанавливаются до выявления причин и разработки корректирующих мероприятий. Об этом также уведомляется дирекция инфраструктуры ОАО«РЖД» в установленном порядке. Подобная система раннего предупреждения – главная практическая ценность геотехнического мониторинга.

ООО «КТБ Эксперт» является членом саморегулируемой организации в области инженерных изысканий (Ассоциация СРО «МежРегионИзыскания») и архитектурно-строительного проектирования (Ассоциация СРО «ЭкспертПроект»), что является обязательным требованием для проведения работ по геотехническому мониторингу.