Модульный подход к выбору гидроизоляционного решения подземной части здания

Сегодня, когда наша экономика получила мощный импульс к развитию вследствие ввода экономических санкций ряда государств, действия и мотивы российских производителей направлены на создание собственных разработок строительных материалов и, соответственно, внедрение новых технологий их применения, расчета, проектирования, обоснования и цифровизации строительства, а также моделирования систем учета и контроля, раннего предупреждения о нарушениях и дефектах строительства [1–3]. В работе рассмотрен поиск новых и более эффективных решений изоляции и защиты от воздействия строительного продукта через исследование применения и устройства подземной гидроизоляции зданий с эксплуатируемыми помещениями в подземной части, зданий, находящихся в сложных условиях пагубного воздействия грунтовых вод при плотной городской застройке, или помещений, требующих более высокого уровня защиты вследствие хранения или работы дорогостоящего оборудования с высоким риском повреждения от разрушения или неправильной работы системы изоляции. Мы также учли вероятность ремонта и возможность ремонта смонтированной системы сразу после ремонта, до обратной засыпки и появления повреждений в процессе эксплуатации. Мы также определили важность решений оперативного визуального и цифрового контроля и ремонта только поврежденной части без необходимости выполнения земляных работ и нарушения выполненного благоустройства территории после завершения строительства [4, 5].

В данное время мы отмечаем большое количество исследовательских работ в области защиты зданий и сооружений, направленных на улучшение свойств материала, таких как гибкость, морозостойкость, эластичность. Вопросы улучшения технологии применения и оценка эффективности системы изоляции как единой конструкции, где каждый элемент дополняет друг друга и способствует более полному соответствию сопротивлению водопроницаемости в течение длительного времени, не ставятся. Также нами было отмечено, что исследования недостаточно полно раскрывают вопросы возможности дальнейшего ремонта вследствие повреждения элементов гидроизоляции в период строительства и дальнейшей эксплуатации здания, где возможности организации ремонта становятся ограниченными из-за уплотнения застройки, а также ограничений доступа к конструкции [6, 7].

А.А. Афанасьев, Д.В. Волосюк, П.Г. Грабовый, Е.А. Король, А.А. Лапидус, Б.В. Ляпидевский, О.Б. Ляпидевская, П.П. Олейник, С.Д. Сокова, К.А. Шрейбер, А.Х. Байбурин и др. – это ученые, которые неоднократно поднимали вопросы и определяли улучшения технологических процессов в строительстве, реконструкции и при капитальном ремонте [8–10]. Методология разработок, оценка эффективности и заключения перечисленных выше ученых стали основой роста эффективности технологического устройства гидроизоляционных систем для подземных частей зданий при строительных и ремонтно-строительных работах в зависимости от различных условий. Но при этом практически не рассматривались вопросы разработки единого алгоритма определения рационального и оптимального варианта гидроизоляции подземной части здания, которые мы решили отразить в данной статье.

Метод исследования

Цель нашего исследования – систематизация выбора гидроизоляционного решения подземной части здания. Мы определяем разработку решения как систему или алгоритм, в котором мы провели [11, 12]:

– первичное упрощение и дальнейшее структурирование ключевых понятий необходимой защиты подземных частей здания, которые влияют на выбор решения при проектировании строительного объекта;

– уточнение и инициацию нового необходимого перечня критериев качества, соотнесенных с модулями алгоритмизируемой системы выбора решения;

– фиксацию взаимосвязей модулей стоимости, качества и надежности;

– предложения и разработки алгоритма выбора системы изоляции фундамента отдельных производителей, не связанных в одну систему.

На основе полученных результатов исследований выделено три модуля системы выбора проектного решения:

• 1)    определение экономического эффекта при сравнении затрат на строительство системы изоляции и последующий ремонт;

• 2)    классификация геологических условий площадки застройки и учет условий эксплуатации;

• 3)    определение сроков монтажа и сроков ремонта при последующей эксплуатации здания [13, 14].

Модуль экономической эффективности

Раздел включает анализ стоимости монтажа выбираемой системы гидроизоляции и сравнение с другими методами и системами при равных геологических условиях применения, где условием фиксируется выбор критерия высокого уровня грунтовых вод (УГВ), эксплуатация подземных частей здания, которые могут быть затоплены в случае повреждения, а также обозначается критерий способа устройства фундамента – через открытый котлован или методом «стена в грунте» [15]

При проектировании зданий с целью оценки экономической эффективности проектируемого решения, где ключевым является баланс между стоимостью нового строительства и последующего капитального ремонта, проводится анализ по следующим направлениям:

• 1.    Анализ стоимости ремонта будущей системы гидроизоляции по сравнению с другими методами на двух стадиях: стадии монтажа конструкции, где вероятность повреждения гидроизоляционного покрытия очень высока при равных геологических условиях, и стадии дальнейшей эксплуатации при изменяемых условиях.

• 2.    Анализ скорости монтажа и ремонта сравниваемых систем гидроизоляции с дальнейшим формированием критериев.

• 3.    Учет требований к подготовке основания под будущее гидроизоляционное покрытие.

• 4.    Учет ограничений по ведению работ без применения или с ограничением по применению открытого пламени или в период низких температур.

Модуль показателей геологии строительства

Выше было определено, что при выборе системы изоляции необходима классификация геологических условий площадки застройки и учет условий эксплуатации [16, 17].

Предлагается следующее разделение геологических факторов:

Группа 1. Специфические грунты не выявлены; основное – песчаные грунты. Отсутствие грунтовых вод, но допускается один постоянный или «выдержанный» горизонт подземных вод ниже уровня фундаментной плиты. Химический состав и степень агрессивности однородны.

Группа 2. Есть незначительные специфические грунты; основа – глины и суглинки. Верховодка как причина накопления вследствие таяния снега и осадков «талых и дождевых вод». Горизонт грунтовых вод определен и обозначен. Расположение горизонта вод выше уровня фундаментной плиты или на одном уровне. Воды загрязнены и неоднородны по химическому составу, степень не фиксируется.

Группа 3. Широкое распространение специфических грунтов как основное, с разнородностью; преобладание глин и суглинков. «Верховодка» и почвенные воды в результате накопления «талых и дождевых вод». Горизонт грунтовых вод представлен одним и более уровнем с переменной мощностью, также расположенным выше отметки уровня фундаментной плиты. Воды содержат разнообразные загрязнения и неоднородны по составу.

Для учета условий эксплуатации предлагаем следующие критерии:

• 1)    строительство в условиях плотной застройки;

• 2)    строительство фундаментной части здания с открытым котлованом;

• 3)    высокий уровень грунтовых вод (УГВ);

• 4)    низкий уровень грунтовых вод;

• 5)    летние условия производства работ;

• 6)    зимние условия производства работ.

Выбор конкретной системы с учетом выше перечисленных элементов можно представить в виде алгоритма, показанного на схеме (см. рисунок).

На основании данного алгоритма можно определить направление принятия решения и сократить диапазон вариативности элементов комплексной гидроизоляционной системы.

Модуль показателей трудозатрат при новом строительстве и дальнейшей эксплуатации (ремонт)

В данном модуле оценивается: при новом строительстве – сокращение времени монтажа; при ремонте в ходе дальнейшей эксплуатации – сокращение времени на восстановление функции защиты от воздействия воды на конструкцию [18, 19].

Сокращение времени монтажа.

Для сравнения скорости монтажа рассматриваются следующие критерии (табл. 1).

Сокращение времени ремонта

Сравнительный анализ состава и способов работ [20] при ремонте гидроизоляционной системы с целью сокращения времени на восстановление функции защиты от воздействия воды на конструкцию представлен в табл. 2.

Выводы

Разработанный алгоритм определения рационального, экономически подходящего и оптимального по монтажу варианта гидроизоляции подземной части здания на основе модульного подхода, который мы применили, позволяет обосновать и выбрать наилучшую технологию устройства или ремонта гидроизоляции подземной части зданий, имеющих эксплуатируемые помещения под землей с учетом различных условий на стадии проектирования.

Алгоритм выбора типа изоляционного решения

Таблица 1

Критерии влияния на скорость монтажа

Критерий	Традиционный способ	Инновационный способ
Способ монтажа	Ручной	Автоматический
Тип адгезии к основанию	Сплошная	Картами
Безопасность монтажа	Огневой	Безогневой
Влажное основание	Недопустимо	Допустимо
Зимний монтаж	Выше +5 °С	Выше –20 °С
Контроль качества	Визуальный	Параметрический

Таблица 2

Критерии влияния на скорость ремонта

Тип работ	Традиционный способ	Инновационный способ
Земляные работы	Требуются	Не требуются
Очистка основания	Требуется	Не требуется
Поиск протечек	Низкая точность	Высокая точность

Данный метод нами предлагается рассматривать в контексте развития подходов к оценочным показателям качества или развитии новых, а также в дополнение инструментария рациональных параметров подбора будущей проектируемой системы устройства и ремонта гидроизоляции подземных частей зданий, где решение в стадии выбора определяет защиту и минимизацию рисков протечек вследствие повреждения при монтаже или разрушения в течение эксплуатации.

Рациональный подход и алгоритмизация принятия решения через модули позволят повысить ремонтопригодность и долговечность эксплуатации конструкций подземных частей зданий, снизить трудоемкость работ по выполнению ремонтных работ при защите конструкций подземных частей зданий и сократить затраты при последующем ремонте.