В СПб, в издательстве «Геореконструкция» вышла в свет монография В.А. Васенина и А.Г. Шашкина «Вековые осадки зданий Санкт-Петербурга» (ISBN 978-5-9906877-2-1; 2022. – 448 с, 34 табл., 261 илл., библиогр.152 назв.).

Книга написана для тех, кто хочет познакомиться с реальной картиной длительного деформирования основания, сложенного слабыми глинистыми грунтами, под нагрузкой от городской застройки. Она рассказывает об осадках долгого последействия, когда порождающая их первопричина (возведение здания) давно уже осталась в прошлом, но осадки здания всё продолжаются. Иногда такие осадки связывают с вековой ползучестью – поэтому авторы и дали книге название «Вековые осадки зданий Санкт-Петербурга». Героем повествования является застройка, возведенная еще в дореволюционные годы. Книга поднимает завесу неизвестности над осадками, которые здания претерпевают в реальности на протяжении столетий. Реальность эта отнюдь не виртуальна, представленное в книге знание о длительных осадках зданий появилось не на «кончике пера», а стало результатом точных натурных измерений.

Авторы демонстрируют условность такого понятия как «конечная осадка» здания, на реальных примерах показывают, насколько существенное влияние на интенсификацию осадок городской застройки оказывают техногенные воздействия.

Монография может быть интересна инженерам-строителям, инженерам-реставраторам, геотехникам, студентам строительных специальностей вузов, а также широкой аудитории, интересующейся историей Санкт-Петербурга.

При возведении здания и сооружения происходят осадки вследствие взаимодействия с податливым основанием, развивающиеся во времени. Как известно, вся методология проектирования фундаментов нацелена на поиск такого решения, при котором осадки зданий и сооружений не приведут к развитию в их конструкциях недопустимых деформаций. Поэтому прогноз осадок – одна из главных задач геотехники. Насколько успешно справляется современная геотехника с этой задачей? Казалось бы, ответ должен быть положительным, поскольку аварии в нашей стране и за рубежом являются скорее исключением, обусловленным обычно целой совокупностью допущенных ошибок и недочетов при изысканиях, расчетах, проектировании и строительстве.

Между тем, ответ на этот вопрос не столь однозначен. Если уточнить вопрос: в течение какого промежутка времени происходят осадки здания, построенного, например, в Санкт-Петербурге? Когда осадку здания можно считать завершившейся? Здесь достоверного ответа, скорее всего, не последует. И проблема не в том, что не существует способов расчета осадок. Они применяются уже на протяжении многих лет – и сравнительно простые инженерные методы, основанные на линейных зависимостях между напряжениями и деформациями, и сложные компьютерные расчеты, базирующиеся на нелинейных и реологических моделях поведения грунта. Ученые-геотехники, создающие эти модели, проверяют их на реальных объектах, демонстрируют неплохую корреляцию между результатами расчетов и наблюдений, проводимых в ограниченный промежуток времени. Возможно, эти исследования вполне корректны и длительности наблюдений за осадками зданий в пределах нескольких лет более чем достаточно для инженерно-геологических условий многих городов мира. Но только не для Санкт-Петербурга, основанного Петром Великим в дельте Невы на мощной толще слабых глинистых грунтов.
Беда в том, что для наблюдений за осадками зданий, построенных в Санкт-Петербурге, не хватит и целой человеческой жизни, даже самой долгой. Здания, построенные в нашем городе сто, двести и даже триста лет назад продолжают претерпевать осадки, продолжают трещать (что говорит о неравномерном характере осадок). Этот факт был давно известен: при проведении начального этапа мониторинга, когда геодезические марки на исторических зданиях уже установлены, а строительство на объекте еще не начато, всего за несколько месяцев могли набегать 1-2 мм дополнительной осадки. Следует ли понимать этот прирост как погрешность измерений или как свидетельство нестабилизированного состояния основания исторической застройки? Испытывает ли территория города деформации, обусловленные природными или природно-техногенными процессами? Насколько существенно влияние техногенной нагрузки – интенсификации движения транспорта, строительной деятельности? Специалистам-геотехникам знакомы результаты исследования, выполненного еще в 1960-е годы, согласно которому скорость осадок зданий в нашем городе возросла до 3 мм в год при увеличении интенсивности движения. Это значение успело даже попасть в региональные геотехнические нормы в качестве фонового: при снижении скорости осадок здания до 3 мм в год считалось, что осадки от нагружения основания весом здания завершились. Насколько справедлив этот вывод, и следует ли из него, что сегодня, когда транспортная нагрузка возросла многократно, скорость осадок также должна была увеличиться?

Казалось бы, ответа на все эти вопросы не существует, ведь никто не вел мониторинг за осадками застройки с момента ее возведения или хотя бы какой-нибудь «смехотворно короткий срок, ну, лет, скажем…» сто. Таких примеров нет и в мировой истории. Исключением, быть может, является только лишь Пизанская башня, за креном которой наблюдения ведутся уже почти 900 лет (хотя фиксация крена осуществлялась эпизодически и отражалась в произведениях искусства, и только последние 100 лет – посредством мониторинга).

Между тем, в каждом цивилизованном городе существует пласт информации, который может пролить свет на развитие осадок исторической застройки во времени. Речь идет о реперах и марках городской нивелирной сети. Конечно же, она создавалась отнюдь не для того, чтобы вести мониторинг за осадками зданий. Репера и марки преимущественно стоят на цоколях зданий, и даже столетия назад специалисты прекрасно понимали, что здания претерпевают осадки, при этом высотное положение реперов и марок изменяется, что, в свою очередь, может привести к ошибкам при устройстве коммуникаций, при благоустройстве и т.п. Поэтому повторные нивелировки городской сети проводились регулярно, раз в 20-30 лет.

Один из авторов книги хорошо помнит, как лет 30 назад главный геодезист института «Геореконструкция» Герман Митрофанович Деянышев говорил: «Вот бы свести все нивелировки в единую систему! Ведь каталоги со всеми городскими нивелировками сохранились». Однако сделать это оказалось совсем не просто: со временем менялись расположение и высота нулевых точек, принятых за начало отсчета, менялись метрические системы (не забудем, что при этом трижды менялся и государственный строй!). Поэтому приведение городских нивелировок в единую систему потребовало значительного времени и усилий. Предстояло обработать огромный массив информации, включающий 11000 нивелирных знаков и 11 циклов основных городских нивелировок. Потребовалось изучить архивные материалы о нивелировках городской сети и из разрозненных документов создать непрерывную картину изменения высотных отметок геодезических марок и реперов, отражающую историю накопления осадок городской застройки.
Огромный объем данных по основным городским нивелировкам, лежащий мертвым грузом в специальных архивах и предназначенный исключительно для последующих высотных съемок, благодаря проведенному анализу смог заговорить на другом языке – не только геодезическом, но и геотехническом, и рассказать много интересного о реальных осадках зданий Санкт-Петербурга, развитие которых протекает десятилетия и даже столетия.

Недоступные для широкого круга специалистов данные были трансформированы в кривые осадок, положив тем самым начало созданию городской геотехнической базы данных, использование которой весьма полезно в самых разных областях строительной деятельности:

- при обследовании зданий – графики развития осадок зданий за последние 25-130 лет необходимы для оценки причин возможных деформаций, а также установления категории технического состояния зданий и условий работы оснований;

- для мониторинга - наблюдения даже в течение последних 15-25 лет помогут в выборе исходных геодезических пунктов, а также при оценке накопленных собственных деформаций окружающей застройки (например, при производстве строительных работ);

- для разработки геотехнического обоснования проекта строительства – в этом случае новый смысл приобретает рекомендуемый нормами ретроспективный анализ сложившейся геотехнической ситуации, предусматривающий оценку степени завершенности осадок окружающей застройки, оценку накопленных деформаций объекта (с учетом природных и техногенных факторов), которую расчетным путем выполнить практически невозможно;

- при проектировании реконструкции – графики развития осадок зданий помогают обосновать принятые мероприятия по усилению основания и фундаментов;

- для разработки реологических моделей грунтовой среды – материалы о скоростях развития осадок будут крайне важны для оценки реологических параметров грунтовых моделей;

- для выбора мест размещения глубинных фундаментальных реперов на территории города – распределение экстремальных скоростей осадок по территории города вследствие его застройки и устройства подземных сооружений будет определяющим фактором для выбора мест устройства фундаментальных реперов.

Авторы надеются, что книга не только будет любопытна читателям, но и побудит кого-то из них повторить предпринятые усилия по преобразованию массива геодезических данных о регулярных нивелировках городской высотной сети в геотехническую информацию о длительных осадках застройки для других исторических городов.