Россия
ВАК 2.1.14 Управление жизненным циклом объектов строительства
УДК 69.05 Строительная площадка. Оборудование, организация и технология строительства. Индустриальное строительство. Монтаж. Испытания на строительной площадке. Строительные повреждения. Срок службы сооружений. Уход за сооружениями
Надёжность зданий и сооружений формируется на протяжении всего жизненного цикла объекта: при проектировании, строительстве, эксплуатации и выполнении капитального ремонта. Для каждой из этих стадий применяются собственные подходы к её обеспечению, которые могут быть описаны с использованием различных типов имитационных моделей. На этапах проектирования и возведения преобладают детерминированные модели, тогда как в период эксплуатации, продолжительность которого по нормативам может составлять от 50 до 150 лет, более значимую роль приобретают вероятностные методы оценки. Фактический уровень надёжности здания в период его эксплуатации в решающей степени зависит от качества выполненных строительных работ, а также от того, насколько возведённый объект соответствует требованиям действующих нормативных документов и показателям, предусмотренным проектно-сметной документацией. В научной и практической плоскости нередко исходит из того, что действующая система контроля качества строительства, закреплённая нормативными и правовыми актами, способна обеспечить необходимую надёжность объекта на последующих этапах его жизненного цикла. Вместе с тем подобная позиция не может рассматриваться как безусловно доказанная, поскольку её достаточная обоснованность вызывает сомнения. Действующие регламенты ориентируют контроль качества строительства преимущественно на выборочные проверки, при этом вопросам научно обоснованного планирования контрольных процедур уделяется недостаточное внимание. Поскольку выборка при таком подходе носит случайный характер, результаты контроля также оказываются случайными величинами, что не позволяет в полной мере гарантировать достижение нормативных показателей надёжности зданий и сооружений. В статье рассмотрены проблемные аспекты действующей системы контроля качества строительных работ, предложены методологические подходы к научно обоснованной организации контроля при возведении зданий и сооружений и сформулированы практические рекомендации по планированию и проведению контрольных процедур, обеспечивающих соответствие качества строительства нормативным требованиям и установленным проектом показателям надёжности.
надёжность зданий и сооружений, жизненный цикл объекта, государственный архитектурно-строительный надзор, строительный контроль, планирование контрольных испытаний, показатели эксплуатационной надёжности
Введение
Качество работ при возведении зданий и сооружений, включая качество применяемых строительных материалов, конструкций, изделий, полуфабрикатов и инженерного оборудования, является одним из ключевых факторов, определяющих надёжность объекта на последующих стадиях его жизненного цикла. Именно на этапе возведения формируются основные эксплуатационные характеристики здания: несущая способность конструкций, пространственная жёсткость, устойчивость, долговечность, герметичность ограждающих элементов, работоспособность инженерных систем, а также способность объекта сохранять проектные параметры в течение нормативного срока службы. Для большинства зданий и сооружений нормативный или расчётный срок технической эксплуатации составляет 50...150 лет, однако достижение данного срока возможно только при условии соблюдения проектных решений, технологических регламентов, требований нормативной документации и надлежащей организации контроля качества возведения зданий и сооружений.
Особую значимость качество строительно-монтажных работ приобретает в связи с тем, что значительная часть дефектов, выявляемых уже в период эксплуатации, имеет строительное происхождение. Проведёнными исследованиями [1, 2] установлено, что среди причин дефектов, проявившихся в процессе технической эксплуатации зданий, дефекты изготовления элементов и конструкций составляют 17,6% от общего количества, тогда как низкое качество производства строительно-монтажных и специальных работ при возведении зданий достигает 41,6%. Следовательно, более половины дефектов, проявляющихся в процессе эксплуатации, прямо или косвенно связано с качеством изготовления конструкций, материалов и изделий, а также с соблюдением технологических требований при выполнении работ на строительной площадке.
Наиболее опасными являются дефекты, которые не проявляются непосредственно в момент приёмки работ, но постепенно снижают эксплуатационную надёжность объекта. К ним относятся отклонения геометрических параметров несущих конструкций от проектных значений, нарушение проектного положения элементов каркаса, недостаточная прочность бетона и раствора, некачественное выполнение сварных и болтовых соединений, дефекты антикоррозионной защиты, нарушение технологии бетонирования, недостаточно качественная герметизация межпанельных стыков, а также применение материалов и изделий, фактические характеристики которых не соответствуют требованиям проектной и нормативной документации. .
Существенное влияние на надёжность здания оказывает точность монтажа конструктивных элементов. Погрешности при монтаже каркасных зданий приводят к отклонению фактической расчётной схемы от проектной. В результате изменяются условия передачи нагрузок, возникают внецентренные приложения усилий, дополнительные изгибающие моменты и локальные концентрации напряжений. По данным исследований, погрешности точности монтажа каркасных зданий могут вызывать снижение прочностных характеристик стыковых соединений в среднем на 10...15%.
Качество возведения зданий и сооружений не может рассматриваться только как совокупность отдельных приёмочных операций, выполняемых на завершающих стадиях производства работ. Оно представляет собой результат непрерывного управляемого процесса, включающего входной контроль проектной документации, проверку качества поступающих материалов и изделий, операционный контроль технологических процессов, геодезическое сопровождение, лабораторные испытания, исполнительную съёмку, документирование скрытых работ и итоговую оценку соответствия выполненных работ требованиям проекта. Недостаточная полнота или формальный характер таких контрольных процедур повышают вероятность накопления скрытых дефектов, которые в дальнейшем могут проявляться в виде ускоренного физического износа, снижения несущей способности, ухудшения эксплуатационных свойств и увеличения затрат на техническое обслуживание, ремонт и восстановление объекта. На рисунке 1 изображена классификация дефектов изготовления и монтажа конструкций полносборных зданий и причин их возникновения [3].
Представленная на рисунке схема отражает основные виды дефектов, возникающих при изготовлении и монтаже конструкций полносборных зданий, и позволяет установить причины их образования. Анализ показывает, что существенная часть дефектов обусловлена отклонениями геометрических параметров элементов, нарушениями монтажного положения конструкций, а также низким качеством заполнения монтажных швов цементно-песчаным раствором. Систематизация указанных дефектов имеет важное значение для разработки эффективных мероприятий по контролю качества и предупреждению снижения эксплуатационной надёжности зданий.

Рис.1. Классификация дефектов изготовления и монтажа конструкций полносборных зданий и причин их возникновения
Материалы и методы
Материалами исследования послужили научные публикации по надёжности зданий и сооружений, сведения о дефектах изготовления и монтажа конструкций, действующие нормативные документы в сфере строительного контроля, государственного строительного надзора, геодезического сопровождения и контроля качества строительных работ. Методическую основу составили системный анализ, сравнительный анализ, классификация дефектов, риск-ориентированное ранжирование контролируемых параметров, методы выборочного контроля и интервальная обработка результатов измерений.
Контроль качества возведения зданий и сооружений следует рассматривать не как завершающую проверочную процедуру, а как управляемый процесс, встроенный в технологию строительства. В практическом отношении такой подход требует систематизации наиболее характерных дефектов строительства с указанием причин их возникновения, возможных последствий для эксплуатационной надёжности здания и методов контроля, позволяющих своевременно выявлять соответствующие отклонения и дефекты.
В таблице 1 представлена обобщённая связь между основными видами строительных дефектов, причинами их появления, возможными последствиями и рациональными методами контроля.
Таблица 1
Связь дефектов строительства с причинами, последствиями и методами контроля
|
Группа дефектов |
Типичные причины возникновения |
Возможные эксплуатационные последствия |
Методы контроля |
|
Геометрические отклонения конструкций |
Недостаточная точность геодезической разбивки, нарушение технологии монтажа, отсутствие промежуточной выверки |
Перераспределение усилий, трещины, снижение монтажной пригодности последующих элементов |
Геодезический контроль, исполнительная съёмка, контрольные обмеры |
|
Дефекты бетонирования |
Нарушение состава смеси, недостаточное виброуплотнение, нарушение ухода за бетоном, преждевременная распалубка |
Снижение прочности, повышенная водопроницаемость, коррозия арматуры, трещинообразование |
Лабораторные испытания образцов, неразрушающий контроль, контроль температуры и влажности твердения |
|
Дефекты соединений и стыков |
Некачественная сварка, нарушение затяжки болтов, неполное заполнение швов, загрязнение контактных поверхностей |
Снижение несущей способности узлов, протечки, потеря пространственной жёсткости |
Визуально-измерительный контроль, ультразвуковой/радиографический контроль, контроль момента затяжки, вскрытия и повторные испытания |
|
Дефекты материалов и изделий |
Поставка без подтверждения качества, нарушение хранения, несоответствие партии проектным требованиям |
Ускоренное старение, снижение долговечности, необходимость замены или усиления |
Входной контроль документов, маркировки и состояния, выборочные лабораторные испытания, проверка условий хранения |
|
Дефекты исполнительной документации |
Несвоевременное оформление актов, отсутствие протоколов, несогласованные изменения, неполная фотофиксация |
Невозможность доказать качество скрытых работ, рост споров и затрат при эксплуатации |
Реестр контрольных точек, электронная исполнительная документация, журнал несоответствий, аудит полноты данных |
Система контроля качества должна быть ориентирована не только на выявление уже допущенных нарушений, но и на их предупреждение за счёт планирования контрольных операций, выбора обоснованных методов испытаний и постоянного документирования результатов контроля.
Система обеспечения качества строительства включает несколько взаимосвязанных уровней: внутренний производственный контроль подрядной организации, строительный контроль застройщика или технического заказчика, авторский надзор проектной организации при его привлечении, государственный строительный надзор в случаях, установленных градостроительным законодательством, а также лабораторный и инструментальный контроль, выполняемый специализированными организациями по поручению заказчика или подрядных организаций (рис.2). Каждый уровень имеет собственные задачи, но эффективность системы определяется не количеством участников, а согласованностью их действий и однозначностью критериев оценки и принятия решений [4, 5, 6].
Внутренний производственный контроль строительной организации должен обеспечивать предупреждение дефектов до предъявления работ заказчику. Для этого организация должна иметь утверждённые технологические карты, проекты производства работ, карты операционного контроля, график лабораторных испытаний, перечень ответственных исполнителей, порядок регистрации несоответствий и механизм корректирующих действий. В противном случае контроль превращается в реактивную проверку уже допущенных нарушений [5, 6, 7].
Строительный контроль со стороны застройщика или технического заказчика должен выполнять независимую проверочную функцию. Его задача — подтвердить соответствие работ проектной, нормативной и организационно-технологической документации. Особое значение имеет контроль скрытых работ и ответственных конструкций [4, 5, 6].
Государственный строительный надзор не может и не должен подменять строительный контроль. Его роль заключается в надзорной оценке соблюдения обязательных требований и установленного порядка строительства.

Рис. 2. Принципиальная схема обеспечение надёжности зданий на этапе возведения
Для наглядного представления взаимосвязи между организационными, технологическими и контрольными мероприятиями целесообразно рассмотреть общую схему обеспечения надёжности здания на стадии его возведения (рис.1). Такая схема позволяет наглядно показать, что требуемый уровень надёжности формируется не за счёт отдельного вида контроля, а в результате согласованного взаимодействия всех участников строительства. При этом ключевое значение имеют своевременное выявление отклонений, документирование результатов контроля, корректировка технологических процессов и подтверждение соответствия выполненных работ требованиям проектной и нормативной документации.
Таким образом, представленная на рисунке 2 схема показывает, что обеспечение надёжности здания на стадии возведения представляет собой комплексный процесс, включающий проектные, организационно-технологические и контрольные мероприятия.
Результаты
Качество строительной продукции формируется не одномоментно, а последовательно — на стадиях поставки материалов, подготовки строительной площадки, выполнения отдельных технологических операций, монтажа конструкций, проведения испытаний и сдачи выполненных работ. Результаты исследования показывают, что эффективная система контроля качества должна включать не только итоговую проверку, но и заранее спланированную совокупность входных, операционных, лабораторных, геодезических и приёмочных контрольных мероприятий.
План испытаний является центральным элементом программы контроля качества. Он должен определять количество проверяемых изделий, конструкций или образцов, порядок их отбора, условия проведения испытаний, допустимые отклонения, критерии прекращения испытаний и порядок принятия решений. Критериями прекращения испытаний могут быть достижение предельного состояния, критическое снижение контролируемых характеристик, разрушение образца, получение достаточного объёма статистически значимых данных либо выявление несоответствия, требующего приостановки дальнейших работ.
В теории и практике контроля качества продукции существует ряд подходов к планированию контрольных мероприятий. Наиболее распространённым является подход, основанный на предварительном задании двух уровней качества — браковочного и приёмочного, а также двух уровней риска — риска поставщика или изготовителя и риска заказчика или потребителя [8,9]. Такой подход позволяет перейти от субъективной оценки качества к формализованной процедуре принятия решений, основанной на вероятностных характеристиках контроля.
Приёмочный уровень качества характеризует такое значение контролируемого показателя, при котором продукция, конструкция или выполненная работа могут быть признаны соответствующими установленным требованиям. Браковочный уровень, напротив, соответствует такому состоянию объекта контроля, при котором его дальнейшее применение без исправления или замены является недопустимым. Риск поставщика α отражает вероятность ошибочного отклонения продукции, фактически соответствующей требованиям, а риск заказчика β — вероятность ошибочного принятия продукции, качество которой не соответствует установленным требованиям. Двухуровневый контроль качества осуществляют путём определения множества допустимых планов контроля из выражения (1):
(1)
где - вероятность принятия по результатам испытаний решения γ =1 при условии, что R=; - вероятность принятия по результатам испытаний решения γ =1 при условии, что R=; - результаты контрольных испытаний, полученные по плану испытаний
Из множества возможных планов контроля, определяемых с помощью выражения (1), выбирается такой план, который обеспечивает требуемую достоверность оценки качества при рациональном объёме испытаний. При этом критерием выбора может выступать минимально допустимое количество испытаний, минимальная продолжительность контрольных процедур, минимальная стоимость контроля, наименьшее нарушение строительного потока либо максимальная вероятность выявления критически значимых дефектов. В строительстве особенно важно учитывать не только экономическую сторону контроля, но и степень влияния проверяемого параметра на безопасность объекта.
При контроле качества изделий, материалов и конструкций, как правило, используется модель неопределённых величин, учитывающая наличие погрешности измерений (2) [10]:
где х - результат измерения; R - контролируемый показатель качества; ΔR - погрешность измерения.
Для определения допустимого значения абсолютной погрешности измерения могут применяться два подхода. В первом случае погрешность принимается постоянной величиной:
Во втором случае погрешность задаётся как относительная величина, зависящая от значения контролируемого показателя:
где δ - относительная погрешность измерения.
Выбор конкретного способа задания погрешности зависит от вида контролируемого показателя и применяемого метода измерений. Постоянная абсолютная погрешность целесообразна в тех случаях, когда средство измерений имеет фиксированный предел точности. Относительная погрешность применяется тогда, когда ошибка измерения пропорциональна величине измеряемого параметра, например при оценке прочности, массы, деформаций, нагрузок или иных количественных характеристик.
Обработка результатов контроля заключается в построении интервалов, которым принадлежит контролируемый показатель R. Если допустимое значение абсолютной погрешности определяется по формуле (3), то интервал принадлежности контролируемого показателя имеет вид:
Если же используется относительная погрешность, определяемая по формуле (4), то интервал принадлежности контролируемого показателя записывается следующим образом:
Выражением (5) пользуются в тех случаях, когда допустимое значение абсолютной погрешности определяют с помощью формулы (3), а выражением (6) — если используют формулу (4). Практическое значение данных выражений состоит в том, что они позволяют не только фиксировать измеренное значение, но и учитывать область возможного нахождения истинного значения контролируемого показателя. Это особенно важно при проверке параметров, близких к предельно допустимым значениям.
При проведении n испытаний строится пересечение интервалов, полученных по результатам отдельных измерений . Такой подход позволяет уточнить область возможного нахождения контролируемого показателя и повысить достоверность принимаемого решения. В математическом виде при постоянной абсолютной погрешности это может быть представлено следующим образом:
При использовании относительной погрешности пересечение интервалов имеет вид:
В обоих случаях контролируемый показатель
Планы контроля качества выбирают, оперируя следующими исходными показателями: браковочный уровень контролируемого показателя качества ; приёмочный уровень контролируемого показателя , то есть уровень, при котором изделие, конструкция, материал или качество выполненных работ могут быть признаны приемлемыми; допустимые уровни риска поставщика
Если контроль показателя качества
Полученные результаты позволяют сделать вывод, что выборочный контроль в строительстве должен быть научно обоснованным. Простое уменьшение числа проверок или случайный выбор контролируемых участков без учёта риска дефектов не обеспечивает необходимого уровня достоверности. Напротив, объём и периодичность контроля должны зависеть от степени ответственности элемента, стабильности технологического процесса, квалификации исполнителей, результатов предыдущих проверок, сложности конструктивного решения и возможных последствий отказа.
На основании изложенного представляется возможным сформулировать следующие результаты исследования.
- Контроль качества возведения зданий и сооружений необходимо организовывать на основе заранее подготовленного и научно обоснованного плана испытаний, в котором определяются все контролируемые показатели, их приоритетность и весовая значимость [11].
- В состав плана испытаний необходимо включать сведения о количестве испытаний, назначаемых для каждого вида конструкций, материалов, изделий и оборудования, а также о периодичности их проведения, критериях отбора образцов, методах измерений и порядке документирования результатов.
- Методика обработки результатов испытаний должна обеспечивать возможность однозначной классификации материала, конструкции, изделия, оборудования или выполненной работы по всем контролируемым показателям с отнесением к приёмочной или браковочной категории.
Основным результатом исследования является обоснование необходимости перехода от выборочного контроля к научно обоснованной, риск-ориентированной и документально закреплённой системе контроля качества строительства. Такая система должна обеспечивать не только выявление уже допущенных дефектов, но и предупреждение их возникновения за счёт планирования контрольных мероприятий, анализа причин несоответствий, корректировки технологических процессов и накопления достоверной информации о качестве выполненных работ.
Заключение
Проведённое исследование показало, что качество возведения зданий и сооружений является одним из определяющих факторов их последующей эксплуатационной надёжности, долговечности и безопасности. Дефекты, возникающие на стадии строительства, в дальнейшем могут проявляться в виде снижения несущей способности конструкций, нарушения пространственной жёсткости, ускоренного физического износа, ухудшения работы инженерных систем и увеличения затрат на техническое обслуживание и ремонт.
Практическая значимость предложенного подхода заключается в том, что контроль качества должен быть заранее запланирован и закреплён в проектной, рабочей и организационно-технологической документации.
Таким образом, совершенствование системы контроля качества возведения зданий и сооружений должно быть направлено на переход от разрозненных проверочных мероприятий к комплексной системе управления качеством строительства. Такая система должна объединять нормативные требования, проектные решения, организационно-технологическую документацию, лабораторные и инструментальные методы контроля, статистическую обработку результатов испытаний и механизм принятия управленческих решений. Практическая реализация такого подхода позволит повысить достоверность оценки качества строительных работ, снизить вероятность возникновения скрытых дефектов и обеспечить достижение проектных показателей надёжности зданий и сооружений на всех этапах жизненного цикла.
1. Ройтман А.Г. Надёжность конструкций эксплуатируемых зданий. — М. : Стройиздат, 1985. — 175 с.
2. .Ройтман А.Г., Смоленская Н.Г. Ремонт и реконструкция жилых и общественных зданий. - М.:Стройиздат, 1978. - 319 с.
3. Техническая эксплуатация жилых зданий: учебник / С.Н. Нотенко, В.И. Римшин, А.Г. Ройтман и др.; под ред. В.И. Римшина и А.М. Стражникова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 2008. — 638 с.
4. Градостроительный кодекс Российской Федерации от 29.12.2004 № 190-ФЗ.
5. Постановление Правительства РФ от 21.06.2010 № 468 “О порядке проведения строительного контроля при осуществлении строительства, реконструкции и капитального ремонта объектов капитального строительства”.
6. СП 543.1325800.2024. Строительный контроль при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте объектов капитального строительства.
7. ГОСТ Р ИСО 9001-2015. Системы менеджмента качества. Требования.
8. Белый Е.М., Романова И.Б. Управление качеством: Учебное пособие. – Ульяновск, УлГУ, 2010. – 72 с.
9. Иващенко Н.С. Коммерческая составляющая конкурентоспособности товара / Н.С. Иващенко // Современные научные исследования и разработки. 2018. №11(28), т.1. С.297-299
10. Походун А.И. Экспериментальные методы исследований. Погрешности и неопределенности измерений. Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. 112 с.
11. Лукьянов Г.В., Никишин Д.А. Прикладные аспекты когнитивного моделирования при проектировании сложных информационных систем // Системы и средства информатики. — 2017. — Т. 27, № 1. — С. 134–154.



