Влияние инженерно-геологических условий на состояние памятников архитектуры в Ставропольском крае

С.Г. Гаврилов

ВЛИЯНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИИ НА СОСТОЯНИЕ ПАМЯТНИКОВ АРХИТЕКТУРЫ В СТАВРОПОЛЬСКОМ КРАЕ

Приведены результаты инженерно-геологических изысканий оснований памятников архитектуры на территории Ставропольского края. Отражено состояние памятников федерального значения, выполнен анализ существующей нормативной базы. Результатом работы является обобщение материалов изысканий и взаимосвязь инженерно-геологических условий с техническим состоянием памятников архитектуры.

В геоморфологическом отношении Ставропольский край занимает центральную часть Предкавказья, западную часть Прикаспийской низменности и частично северные склоны Большого Кавказа между бассейнами Черного, Азовского и Каспийского морей. Площадь края составляет 66,5 тыс. кв. км. На территории Ставропольского края расположены всемирно известные курорты Кавказских Минеральных Вод. Указом Президента РФ от 27 марта 1992 г. район КМВ получил статус особо охраняемого эколого-курортного региона РФ.

Постановлением Правительства от 31 июля 1970 г. №36 «Об утверждении списка городов и других населенных мест РСФСР» Ставрополь внесен в список исторических городов и населенных мест России. Такой статус получили и другие города края: Пятигорск, Кисловодск, Георгиевск. В них находится основная часть федеральных, региональных и местных памятников архитектуры.

На территории края насчитывается 2766 объектов культурного наследия, недвижимых памятников истории и культуры, внесенных в Государственный список памятников истории и культуры (реестр) и находящихся под охраной государства. Из них 484 объекта представляют ценность как объекты градостроительства и архитектуры. Особо ценным зданиям присвоен статус федерального значения, в крае к этой категории отнесено 70 объектов. Исторические здания формируют своеобразный архитектурно-исторический облик города, в общем виде формируют визуально-эстетический каркас культурного наследия народов. Слияние многих культур Кавказа нашло отражение в архитектурном облике городов, особенно выразившись в культовых сооружениях края.

В Конституции РФ указано: «Каждый обязан заботиться о сохранении исторического и культурного наследия, беречь памятники истории и культуры» [1. Ст. 44].

Федеральный Закон Российской Федерации № 73 «Об объектах культурного наследия (памятниках истории и культуры) народов Российской Федерации», являющийся основным документом, регулирующим вопросы культурного наследия страны, подчеркивает, что «...памятники истории и культуры народов Российской Федерации представляют собой уникальную ценность для всего многонационального народа Российской Федерации и являются неотъемлемой частью всемирного культурного наследия» [2]. В Конвенции об охране архитектурного наследия Европы отмечено, что «...архитектурное наследие является незаменимым выражением богатства и разнообразия культурного наследия Европы, несет в себе неоценимые свидетельства нашего прошлого и представляет собой общее наследие всех европейцев» [3].

Законы РФ и Ставропольского края также подчеркивают значимость культурного наследия и требуют заботливого отношения к этим объектам. Действующее законодательство обязывает местные, региональные и федеральные органы исполнительной власти через федеральный орган охраны объектов культурного наследия осуществлять меры по сохранению, использованию, популяризации и государственной охране объектов культурного наследия [2. Ст. 10].

Главная особенность памятников архитектуры, отличающих их от обычных зданий, - это ненормируе-мый срок службы. Они интересны также большим разнообразием используемых материалов и технологий, характерных для строительной отрасли своего времени.

Сейчас остро стоит проблема сохранения и восстановления бесценного архитектурно-градостроительного наследия. Одной из главных проблем памятников архитектуры является их техническое состояние. По оценкам специалистов, «состояние более половины памятников страны характеризуется как неудовлетворительное, а более 70% нуждаются в принятии срочных мер для спасения их от повреждения и разрушения» [4. Ч. 3].

По данным председателя ВООПИК академика Е.М. Пашкина, 80% деформаций и разрушений исторических зданий в России связано с грунтами [5. С. 3]. Более сложная ситуация наблюдается в Ставропольском крае, где 90% площади занимают специфические, структурно-неустойчивые (просадочные, оползневые, усадочно-набухающие, засоленные и др.) грунты. Наличие этих проблемных грунтов позволяет отнести большинство строительных площадок к III категории сложности по инженерно-геологическим условиям. На них располагаются многие объекты культурного наследия, часто являющиеся шедеврами архитектуры. Именно с такими опасными в строительном отношении грунтами связаны многочисленные деформации зданий и сооружений в крае.

Причина деформаций этих зданий состоит в недооценке изыскателями, проектировщиками, строителями, заказчиками и эксплуатирующими организациями опасных геологических процессов, получивших развитие при градостроительном освоении исторических территорий. Выполненное нами обследование состояния памятников архитектуры в Ставропольском крае, находящихся, как правило, в центральных частях городов, показало, что они испытывают максимальную техногенную нагрузку со стороны нового строительства.

Восстановление и реставрация существующих объектов, а также проектирование и возведение новых зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях, на специфических грунтах Ставропольского края с обеспечением их прочности и нормальной экс-

плуатации - одна из наиболее важных и сложных проблем современного строительства. Возникает задача по разработке инженерно-геологической основы противо-деформационных мероприятий, а также эффективного метода укрепления оснований на специфических грунтах края и адаптации его к современным городским требованиям и различным грунтовым условиям края.

Лёссовые просадочные грунты являются наиболее распространенным типом поверхностных отложений на территории края. СНиП 2.02.01-83* рекомендуют «устранять просадочные свойства грунтов в пределах верхней зоны просадки или её части тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, вытрамбовыванием котлованов, в том числе с устройством уши-рения из жесткого материала, химическим или термическим закреплением, а в пределах всей просадочной толщи - глубинным уплотнением грунтовыми сваями, предварительным замачиванием грунтов оснований, в том числе с глубинными взрывами, химическим или термическим закреплением» [6. П. 3.13].

Многолетняя практика строительства и эксплуатации зданий на специфических грунтах края показала неэффективность и невозможность использования большинства методов, которые рекомендуются в СНиП для применения их в условиях плотной застройки исторических, часто центральных, территорий городов на объектах повышенной ответственности. Они были возведены на основе имеющегося опыта того времени, часто без достаточного расчетно-инженерного обоснования.

При реставрации и реконструкции памятников истории и архитектуры основное внимание реставраторы уделяют восстановлению лишь внешнего вида исторических зданий, не уделяя внимания инженерногеологическому аспекту проблемы. В результате не рассматривается первопричина проблем и отреставрированные здания через некоторое время вновь начинают деформироваться и разрушаться. На эту особенность выполнения дорогостоящих реставрационных работ обратил внимание Е.М. Пашкин в книге «Инженерно-геологическая диагностика деформаций памятников архитектуры» [5].

На сегодняшний день в краевом центре насчитывается 222 памятника истории, культуры, архитектуры и градостроительства.

Большинство этих зданий расположено на широко распространенных коренных глинах сарматского яруса, которые в условиях подтопления городской территории и расчлененного рельефа быстро выветриваются, теряют прочность и на крутых склонах образуют оползни.

Наличие в глинистых толщах тонких песчаных прослоев способствует интенсивному развитию скрытых суффозионных процессов в основаниях многих зданий. По такому типу идет разрушение суффозионно-неустойчивых оснований федеральных памятников архитектуры, расположенных в центральной исторической части Ставрополя: здания «Особняка купца Митина» (1898 г.), Ставропольской духовной семинарии, Спасо-Преображенской церкви, восстанавливаемой Колокольни Андреевского Кафедрального собора.

Особняк купца Митина (1897-1898 гг.) расположен к востоку от центральной части города по улице Дзержинского, № 115-117, архитектор С.А. Лазарев. Указом Пре-

зидента РФ это здание взято под охрану и включёно в объединённую охранную зону «Старый город». После капитального ремонта 1992-1994 гг. в стенах здания появились трещины шириной раскрытия до трёх сантиметров. При вскрытии фундаментов обнаружилось, что на некоторых участках вместо блоков известняка-ракушечника находились каменный уголь, шлак и мусор, что приводит к деформациям здания. Но главная причина деформаций состоит в том, что солёные морские глины под музеем размываются потоком пресных грунтовых вод.

Суффозионные процессы протекают и на территории Андреевского Кафедрального собора, где сейчас идет восстановление здания колокольни, обезглавленной в советское время. Предварительные изыскания на территории комплекса были выполнены в неполном объеме с нарушениями СНиП 11-02-96 и СП 11-105-97. Дополнительное бурение скважин по углам колокольни показало, что здание было построено на небольшом выветрелом слое слабого известняка-ракушечника переменной мощности толщиной от 0,3 до 1,1 м. Ракушечник подстилается пылеватым водонасыщенным рыхлым песком, обладающим плывунными свойствами. В результате обследования в стенах колокольни обнаружены трещины. Основной причиной деформаций здания следует считать суффозион-ные процессы в нагруженном основании за счет потока грунтовых вод, направленных вниз по склону в долину реки Ташлы. Прогноз таких деформаций дать очень трудно. Стандартные изыскания процессы суффозии не моделируют.

Суффозионно-фильтрационный механизм разрушения структуры слоистой глинистой толщи является основной причиной деформаций исторических зданий Спасо-Преображенской церкви.

С нашим участием также были обследованы и выяснены причины деформаций федеральных памятников на территории особо охраняемого района - Кавказских Минеральных Вод: Дачи-музея Ф.И. Шаляпина

(1902 г.) и Дома-музея Ярошенко (1912 г.) в г. Кисловодске, грязелечебницы им. Семашко в г. Ессентуки (1915 г.), последнего здания Мамай-Маджарского монастыря (1888 г.) на территории Буденновской больницы. Эти здания испытали деформации вследствие подтопления их грунтовыми водами и развития суффози-онно-просадочных процессов.

Крупнейшая в Европе грязелечебница в г. Ессентуки была построена в 1915 г. Уникальное здание выдержало две войны. Сейчас в нем появились тонкие трещины. Под фундаментами памятника архитектуры изыскатели обнаружили просадочные грунты, представляющие большую опасность при подтоплении города.

В г. Кисловодске испытывает деформации федеральный памятник архитектуры - музей-усадьба художника Н.А. Ярошенко. Усадьба расположена на ровной поверхности надпойменной террасы, которая крутым (28-35°) и высоким (12-15 м) уступом обрывается к руслу р. Ольховки. В результате периодического замачивания грунтов техногенными городскими водами на террасовом уступе развивается оползень суффози-онного типа, угрожающий существующим историческим зданиям, пешеходному спуску и противооползневым подпорным стенкам.

Можно выделить основные факторы как естественного, так и антропогенного происхождения, которые приводят к разрушению памятников архитектуры в крае:

- подтопление грунтовыми и техногенными водами, что особенно опасно на территории распространения просадочных лессовых и других структурно-неустойчивых грунтов;

- накопление техногенных отложений, загрязнение и захламление территории памятников отходами различного происхождения, которые ведут к повышению планировочной отметки и нарушению поверхностного стока ливневых вод, дополнительному увлажнению грунтов;

- нарушение температурно-влажностного режима оснований, которое влечет изменение сложившихся природно-климатических условий;

- снижение прочности материала и цемента фундаментов, надземных и подземных конструкций вследствие их физического износа и невыполнения вовремя реставрационных работ, нарушения правил охраны и условий эксплуатации памятников.

Несмотря на достаточно обширную правовую базу в области охраны культурного наследия, в ней не уделяется внимания проблемам инженерно-геологического характера. Строительные нормативы требуют учитывать сложные грунтовые условия площадок строительства, но не разработана методика проведения таких исследований для высокоответственных зданий в сложных специфических грунтовых условиях края.

Для сохранения культурного наследия городов и их неповторимого исторически-архитектурного облика необходима разработка комплекса мероприятий. Для решения проблем в качестве первоочередных хотелось бы выделить и рекомендовать следующие мероприятия:

1. Вести постоянный мониторинг исторической застройки, следить за состоянием основных несущих

конструкций, фундаментов, причем особое внимание уделять диагностике состояния инженерно-геологических условий и их изменению как первопричинам деформаций, ведущих в конечном итоге к осадкам, образованию трещин, разрушению здания. Получаемые данные впоследствии могут использоваться для выявления причин протекающих негативных процессов, моделирования и прогнозирования дальнейшего развития ситуации.

2. С привлечением эксплуатирующих организаций выполнить полное техническое обследование исторической застройки. С применением современных методов обследования и оценки состояния памятников архитектуры составить реестр объектов архитектурного наследия, где будут оперативно отражаться данные о состоянии каждого памятника архитектуры.

3. Опробование новых комплексных технологий укрепления грунтов. Не может быть одного стандартного подхода при реставрации, т.к. каждый объект по-своему уникален и требует всестороннего изучения и индивидуального подхода.

4. Доработать нормативно-правовые документы с включением в них требований по обязательному учету инженерно-геологических условий при проведении работ.

5. При проведении экспертиз, обследовании и разработке проектов мероприятий по инженерной реставрации привлекать инженеров-геологов для более полного учета и анализа инженерно-геологических условия.

6. Разработка региональных строительных нормативов (рекомендаций) с учетом специфических грунтовых условий и повышенной сейсмичности территорий края.

Эти рекомендации могут применяться при разработке проектов противодеформационных мероприятий, мониторинге и обследовании зданий на объектах края.

ЛИТЕРАТУРА

1. Конституция Российской Федерации // Консультант плюс: Справочная правовая система. Версия проф., сетевая. Электрон. дан. М.: АО

Консультант плюс, 2005. Режим доступа свободный.

2. Федеральный закон «Об объектах культурного наследия (памятниках истории и культуры) народов Российской Федерации» от 25 июня

2002 года № 73-ФЗ. Режим доступа: http://www.zonazakona.ru/zakon/index.php?zakon=fz_paш&go=index

3. Конвенции Совета Европы об охране архитектурного наследия Европы (г. Гранада, 1985 год). Ратифицирована постановлением Совета Ми-

нистров СССР от 26 сентября 1990 года № 973. Режим доступа: ht;tp://www.zonazakona.ru/zakon/index.php?zakon=fz_pam&go=index

4. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2005 году». Режим доступа:

http://www.zonazakona.ru/zakon/index.php?zakon=fz_pam&go=index

5. Пашкин Е.М. Инженерно-геологическая диагностика деформаций памятников архитектуры. М.: Высшая школа, 1998. 225 с.

6. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. Режим доступа: http://www.zonazakona.ru/zakon/index.php?zakon=fz_paш&go=index

Статья представлена научной редакцией «Науки о Земле» 3 сентября 2007 г.