Methods of full-scale survey of shelters of civil defense of railway complexes of the city of Moscow

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

В годы «холодной» войны (1945-1991гг.) в условиях возможного применения оружия массового поражения в нашей стране на предприятиях, ответственных государственных объектах и в местах массового пребывания людей было построено большое количество убежищ гражданской обороны. Качество строительства этих объектов было невысоким и не всегда соответствовало нормативным требованиям. Эксплуатировались они в неблагоприятных условиях, несвоевременно выполняли их ремонт. В последнее 10-летие из-за финансовых трудностей, деления крупных предприятий на более мелкие и по ряду других причин содержанию убежищ не уделялось достаточного внимания, и многие из них пришли в неудовлетворительное и даже в ветхое состояние.

Нестабильность международной обстановки последних лет и рачительное хозяйствование обусловливает необходимость содержания бывших убежищ гражданской обороны в исправном состоянии. В этой связи авторами были выполнены детальные обследования ряда убежищ разных лет постройки, вместимости и конструктивных решений для определения технического состояния и возможности дальнейшей эксплуатации по назначению.

Характерной особенностью убежищ является их заглубленное расположение ниже поверхности грунта, что способствует увлажнению и препятствует естественной сушке стен, покрытия и полов. Поэтому в мирное время должна производиться хорошая вентиляция таких помещений. Во всех обследованных убежищах естественная вентиляция отсутствовала, а механическая принудительная находилась в нерабочем состоянии. По этим причинам строительные конструкции убежищ находятся переувлажненном состоянии, на стенах и перекрытиях образовались конденсат и плесень, элементы защитно-герметических дверей и другое оборудование подвержено значительной коррозии. Увлажнение конструкций убежищ происходит как от грунтовых вод, так и из-за течей неисправных сетей инженерно-технического обеспечения.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИНЯТЫЕ В СТАТЬЕ

Для наименования процесса, установленного несоответствия или отклонения от проектной или нормативной документации в данном отчёте используются следующие определения:

Диагностика – установление и изучение признаков, характеризующих состояние строительных конструкций зданий и сооружений для определения возможных отклонений и предотвращения нарушений нормального режима их эксплуатации (СП 13-102-2003).

Обследование – комплекс мероприятий по определению и оценке фактических значений контролируемых параметров, характеризующих эксплуатационное состояние, пригодность и работоспособность объектов обследования и определяющих возможность их дальнейшей эксплуатации или необходимость восстановления и усиления (СП 13-102-2003).

Ограниченно работоспособное состояние – категория технического состояния конструкций, при которой имеются дефекты и повреждения, приведшие к некоторому снижению несущей способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения и функционирование конструкции возможно при контроле ее состояния, продолжительности и условий эксплуатации. (СП 13-102-2003).

Несущие конструкции – строительные конструкции, воспринимающие эксплуатационные нагрузки и воздействия и обеспечивающие пространственную устойчивость здания. (СП 13-102-2003).

Дефект – отдельное несоответствие конструкций какому-либо параметру, установленному проектом или нормативным документом (СП, ГОСТ, ТУ, СН и т.д.) (СП 13-102-2003).

Повреждение – неисправность, полученная конструкцией при изготовлении, транспортировании, монтаже или эксплуатации (СП 13-102-2003).

Трещина – полость, образованная без удаления материала двумя соединенными внутри тела поверхностями, которые при отсутствии в нем напряжений удалены друг от друга на расстояния, во много раз меньше протяженности самой полости.

Выщелачивание бетона – под выщелачиванием понимают процесс растворения и выноса гидроокиси кальция Са(ОН) из тела бетона фильтрующейся через его толщину водой.(СО 34.21.667).

Оценка технического состояния – установление степени повреждения и категории технического состояния строительных конструкций или зданий и сооружений в целом на основе сопоставления фактических значений количественно оцениваемых признаков со значениями этих же признаков, установленных проектом или нормативным документом (СП 13-102-2003).

Восстановление – комплекс мероприятий, обеспечивающих повышение эксплуатационных качеств конструкций, пришедших в ограниченно работоспособное состояние, до уровня их первоначального состояния (СП 13-102-2003).

Поверочный расчет – расчет существующей конструкции по действующим нормам проектирования с введением в расчет полученных в результате обследования или по проектной и исполнительной документации геометрических параметров конструкции, фактической прочности строительных материалов, действующих нагрузок, уточненной расчетной схемы с учетом имеющихся дефектов и повреждений (СП 13-102-2003).

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Большой вклад в развитие методов обследования бомбоубежищ внесли следующие авторы: Шахраманьян М.А., Нигметов Г.М., Дмитриев А.С., Нигметов Г.М., Тонких Г.П. [1–4]. Так в этих статьях были рассмотрены наиболее частые причины возникновения дефектов в убежищах, различные методы оценивания этих повреждений.

Каждое искусственное инженерное сооружение требует постоянного мониторинга, с целью своевременного устранения дефектов. Именно поэтому, основные методы ликвидации различных видов повреждений были рассмотрены в статьях авторов: Хлобыстин С.И., Литвинова Н.А., Тонких Г.П., Козача В.М., Виноградов С.Д. [5–8].

Несомненно, основным аспектом в данной теме является непосредственная методика корректного проектирования данных сооружений, так в статьях авторов: Посохов Н.Н., Шульгин В.Н., Сломянский В.П., Елизаров П.И., Жиркова Т.А., Гасымов Р.Р., Могильниченко Н.Ю. [9–12] были детально описаны основные способы проектирования надежных конструкций убежищ, а также рассмотрены аспекты совершенствования и усиления, уже существующих защитных сооружений.

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ СООРУЖЕНИЯ

В статье было рассмотрено несколько убежищ. В результате исследования можно выделить следующие конструктивные и объемно-планировочные решения, используемые при проектировании данного вида сооружений.

Помещения убежищ подразделяются на основные и вспомогательные. К основным помещениям относятся помещения для укрываемых, пункты управления, медицинские пункты, а в убежищах лечебных учреждений – операционно-перевязочные, предоперационно-стерилизационные. К вспомогательным помещениям относятся фильтровентиляционные помещения, санитарные узлы, помещения для защищенных дизельных электростанций, электрощитовые, помещения для хранения продовольствия, станции перекачки, баллонные, тамбур-шлюзы, тамбуры. В помещениях убежищ обеспечивается герметичность.

Системы вентиляции убежищ обеспечивают воздухоснабжение укрываемых в двух режимах: чистой вентиляции (режим I) и фильтровентиляции (режим II). Электроснабжение убежищ осуществляется от сети города (предприятия). В убежищах, оборудованных вентиляторами с электроприводом, предусматривается также автономное электроснабжение. В убежищах с режимом полной изоляции с регенерацией воздуха защищенный энергоисточник предусматривается независимо от их вместимости. Водоснабжение убежищ производится от наружной водопроводной сети с устройством, как правило, проточных емкостей запаса питьевой воды из расчета 3 л/сут на каждого укрываемого, с обеспечением полного обмена воды в течение 2 суток. Для канализации убежищ предусматривается устройство санитарных узлов с отводом вод в наружную канализационную сеть.

В убежищах устанавливаются средства связи и оповещения. Вход в них осуществляется через защищенные входы, имеющие лестничный спуск, пандус, предтамбур, тамбур-шлюз, двухкамерный шлюз, защитно-герметические и герметические двери. Защищенные входы могут быть тупиковыми, сквозняковыми, из лестничной клетки. В случае их завалов эвакуация людей, находящихся в убежищах, производится через аварийные выходы. Аварийный выход выполняется в виде тоннеля с внутренним размером 1,2 × 2 м и с дверным проемом 0,8 × 1,8 м.

Описываемые авторами подземные сооружение, бомбоубежище расположено в городе Москва и имеют схожие технические характеристики и одинаковые конструктивные особенности. На последующих фотографиях запечатлено бомбоубежище (защитное сооружение гражданской обороны) общей площадью 137 м². Толщина стен 100 см, толщина перекрытия 60 см, монолит железобетон. Площадь в пределах герметизации 107,7 м². Отопление водяное, местное. Водоснабжение от городской сети и резервуаров общим объемом 0,6 м³. Канализация сливная, в общую городскую сеть. Энергоснабжение общее от двух источников питания, напряжением 220 В, резервное от самостоятельной дизельной установки.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕННЫХ ОБСЛЕДОВАНИЙ

В статье приведены результаты обследования нескольких убежищ в городе Москва. В статье помещено описание конструкции обследуемого сооружения, оценивается их состояние на момент обследования, дается характеристика имеющихся дефектов и повреждений, выполнена оценка прочности бетонных конструкций методом поверхностного прозвучивания. На основании полученных результатов формулируются рекомендации по дальнейшей эксплуатации, по ремонту или усилению несущих элементов конструкций.

В соответствии с нормативными требованиями в процессе строительства убежищ должна была выполняться надежная гидроизоляция стен и полов. Чаще всего она должна быть оклеечной, многослойной из биостойких и прочных материалов. В действительности на обследованных объектах гидроизоляция была выполнена из недолговечного и небиостойкого рубероида некачественно, а в отдельных случаях она вообще не устраивалась. Через 5–10 лет эксплуатации некачественные картон и бумажная основа рубероида сгнили, гидроизоляционное покрытие стало водопроницаемым. В результате фильтрации воды и увлажнения произошло выщелачивание и биологическое разрушение бетона, значительная коррозия арматуры. Характерным примером здесь является убежище одного из государственных учреждений в г. Москве, где через 8 лет после завершения строительства гидроизоляция и сами стены обильно пропускают грунтовые воды, идет процесс интенсивной коррозии железобетонных конструкций стен и перекрытий.

Увлажнение конструкций убежищ происходит также из-за подъема в городах уровня грунтовых вод после проектирования и строительства объекта, застройки и асфальтирования прилегающей территории, предотвращающих испарение грунтовой влаги. Так на площадке убежища № 6 после сдачи объекта в эксплуатацию в 1985 г. уровень грунтовых вод к 2021 г. поднялся на 1,3 м. и при сезонных колебаниях стал выше на 60 см пола убежища. Оклеечная гидроизоляция пола, выполненная из трех слоев рубероида, за время эксплуатации прогнила. Изоляция стен обмазкой битумом за два раза произведена с нарушением сплошности. Монолитный бетон полов плохо уплотнен, имеет многочисленные раковины, стыки сборных элементов стен некачественно зачеканены. Поэтому грунтовая вода относительно свободно фильтруется через полы и стыки стен, затапливая убежище. Наблюдения показали, что во время паводков подъем уровня воды в убежище достигает 20 см в сутки. С такой же скоростью он и понижается.

Наибольшим повреждениям подвержены конструкции убежищ, построенные в 60-е годы. Их стены и перекрытия обычно выполнены из монолитного бетона марки М-200 с некачественным уплотнением. В бетоне имеется большое количество больших и мелких раковин и технологических швов. За время эксплуатации их гидроизоляция полностью разрушена. Из-за выщелачивания и биологической коррозии прочность бетона снизилась до 50–100 кг/см². При высокой влажности и проницаемости бетона произошла значительная коррозия арматуры. Так, например, в стенах и перекрытии убежища № 37, построенного в 1958 г., коррозия рабочей арматуры столь велика, что ее диаметр в настоящее время снизился до 4 мм, а некоторые стержни прокорродировали на все сечение (Рис. 1).

 

Рис. 1. Дефект, выщелачивание бетона

 

Перекрытия большинства убежищ выполнены сборно-монолитными: на балки или стены опираются сборные железобетонные плиты с гладкой нижней поверхностью, с устройством по верху монолитной плиты. Сборные плиты изготавливали с отступлением от требований норм без установки фиксаторов рабочей арматуры. Арматурные сетки укладывали непосредственно на дно опалубки. Поэтому защитный слой арматуры у них составляет всего лишь 0–5 мм вместо положенных 20–30 мм. В условиях высокой влажности убежищ при небольшом защитном слое происходит интенсивная коррозия арматуры. Продукты коррозии составляют 60–70 % от общего объема металла. Они распирают бетон и отслаивают его защитный слой. Процессы коррозии оголенной арматуры ускоряются (Рис. 2).

Такие повреждения авторами были установлены в конструкциях всех обследованных убежищ. Коррозия арматуры в сборных плитах перекрытий проявляется уже через 3–5 лет после строительства. При обследованиях установлены повреждения 30–70 % плит – в зависимости от сроков и условий эксплуатации. В монолитных перекрытиях и стенах коррозия арматуры встречается в 3–4 раза реже и проявляется в меньшей степени (Рис. 3).

 

Рис. 2. Дефект, коррозия арматуры

 

Рис. 3. Дефект, влияние переувлажнения на материалы отделки

 

Другими, менее значимыми повреждениями убежищ являются: трещины в полах и стыках сборных элементов стен и перекрытий, вызванные переувлажнением помещения и протечками из-за ненадлежащего устройства гидроизоляции, ветхость отделки, неисправность и неукомплектованность инженерного оборудования (Рис. 4).

Авторами были выполнены статические и конструктивные поверочные расчеты всех поврежденных конструкций убежищ в соответствии с требованиями действующих СП на особые сочетания нагрузок: Установлено, что многие конструкции из-за снижения прочности бетона и коррозии арматуры не обладают достаточной несущей способностью и нуждаются в усилении.

 

Рис. 4. Дефект, переувлажнение помещения

 

Опыт эксплуатации железобетонных конструкций в аналогичных условиях показывает, что начавшиеся процессы коррозии бетона и арматуры прогрессируют при сохранении прежних условий эксплуатации. Даже в случае предотвращения увлажнения и обеспечения антикоррозионной защиты арматуры они могут еще продолжаться определенное время. В этой связи в самые короткие сроки необходимо выполнить восстановление гидроизоляции фундаментов, полов, стен и перекрытий, усиление конструкций, не обладающих достаточной несущей способностью, восстановление защитного слоя бетона до проектных значений и ряд других мероприятий.

Анализ объемов и стоимости ремонтно-восстановительных работ по усилению, восстановлению и антикоррозионной защите конструкций обследованных убежищ показал, что в ряде случаев материальные и трудовые затраты для этого превышают величину затрат на строительство новых объектов. Трудоемкость работ по усилению и восстановлению конструкций в стесненных условиях функционирующих зданий резко возрастает. Здесь также нужно учесть и моральный износ сооружений старой постройки, а также, что усиленные и восстановленные конструкции имеют меньшую надежность и долговечность по сравнению с новыми конструкциями.

Авторами были обследованы наиболее поврежденные защитные сооружения гражданской обороны – убежища. Из-за технических сложностей и экономической нецелесообразности усиления и восстановления 2/3 из них было списано с учета, но после капитального ремонта возможна их эксплуатация по иному назначению. В остальных убежищах, где степень повреждения конструкций была невысокой, а выполнение ремонтно-восстановительных работ не вызвало больших трудностей, было рекомендовано осуществить усиление, восстановление и антикоррозионную защиту конструкций, а в дальнейшей эксплуатации поддерживать их в исправном состоянии и своевременно выполнять текущие и капитальные ремонты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основываясь на натурных обследованиях конструкций защитных сооружений в городе Москве, сделаны следующие выводы:

1. К конструктивным недостаткам обследуемого бомбоубежища следует отнести:
   
   • снижение несущей способности несущих конструкций, вызванное выщелачиванием железобетонных плит перекрытия,
   • оголение арматуры в плитах перекрытия.
2. Техническое состояние сооружений оценивается, как ограниченно-работоспособное;
3. Опасными дефектами, которые, являются критичными для системы жизнеобеспечения убежища:
   
   • отсутствие двух источников питания, резервного и основного,
   • отсутствие освещения,
   • отсутствие накопительных резервуаров на 600 литров,
   • несоответствие систем отопления сооружений согласно паспортам объектов.
4. Для восстановления существующих технико-экономических показателей бомбоубежища необходимо рекомендовать выполнение комплекса работ по ремонту отдельных элементов конструкций. Планируемые строительно-монтажные работы на стадии «Ремонт»:
   
   • восстановления систем жизнеобеспечения согласно паспорту объекта;
   • повторное устройство гидроизоляции по всему объёму помещения;
   • проведение работ по замене инженерных коммуникаций;
   • устранение деформационных трещин в полах и стыках сборных элементов стен и перекрытий.

Авторы заявляют, что:

1. У них нет конфликта интересов;
2. Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием людей в качестве объектов исследований.

Рекомендации к публикации

Кандидат военных наук, доцент Высшей школы промышленно-гражданского и дорожного строительства Санкт-Петербургского политехнического университета Новик Анатолий Николаевич и редакция журнала «Инновационные транспортные системы и технологии» рекомендуют данную статью к публикации.

About the authors

Artem I. Enikeev

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: enikeev.ai@edu.spbstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9366-8792
ResearcherId: GPX-8320-2022

student, Institute of Civil Engineering

Russian Federation, St. Petersburg

Arina S. Katikova

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: arina.katikova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0091-1790
ResearcherId: GQR-0855-2022

student, Institute of Civil Engineering

Russian Federation, St. Petersburg

Gleb A. Averchenko

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: averchenko_ga@spbstu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8813-545X
SPIN-code: 1707-9958

Assistant, Institute of Civil Engineering

Russian Federation, St. Petersburg

References

Supplementary files