В условиях современного градостроительства реконструкция и капитальный ремонт существующих зданий и сооружений являются приоритетными направлениями развития строительной отрасли. Большинство объектов имеют значительный срок эксплуатации, в течение которого их подземные конструкции подвергались интенсивному воздействию грунтовых вод, агрессивных сред и температурных перепадов. Деградация первоначальной гидроизоляции приводит к подтоплению подвальных помещений, снижению несущей способности фундаментов из-за коррозии бетона и арматуры, а также к ухудшению микроклимата в здании.

Выбор оптимальной технологии восстановления гидроизоляции является сложной научно-технической и инженерной задачей. В отличие от нового строительства, условия реконструкции накладывают жесткие ограничения: невозможность откопки фундамента снаружи из-за плотной городской застройки, наличие смежных коммуникаций, изменение гидрогеологических условий и необходимость проведения работ без остановки эксплуатации здания. Существующие методики часто опираются лишь на стоимостные показатели, не учитывая долговечность материалов, технологические риски и конструктивные особенности реконструируемого объекта. В связи с этим разработка научно обоснованной методики выбора технологии восстановления гидроизоляции фундаментов является актуальной задачей, имеющей важное практическое значение.

Выбор оптимального метода восстановления гидроизоляции фундаментов в условиях реконструкции является комплексной задачей. Ошибочно опираться исключительно на стоимость материалов или их доступность. Для построения объективной модели принятия решений все факторы разделяются на 4 основные группы:

1. Технические критерии (С ₁ ):

— Надежность и долговечность (С ₁₁ ). Срок службы гидроизоляционного барьера без потери эксплуатационных качеств.

— Водонепроницаемость (С ₁₂ ). Способность материала выдерживать определенное гидростатическое давление.

— Ремонтопригодность (С ₁₃ ). Возможность локального устранения протечек в процессе последующей эксплуатации.

2. Технологические критерии (С ₂ ):

— Требовательность к условиям производства (С ₂₁ ). Возможность нанесения/инъектирования на мокрые, обводненные или неочищенные основания.

— Технологическая сложность и требования к квалификации персонала (С ₂₂ ). Необходимость использования узкоспециализированного оборудования и высококвалифицированного персонала.

— Сроки реализации (С ₂₃ ). Скорость проведения работ и время полимеризации/схватывания составов, влияющие на общий график выполнения работ.

3. Экономические критерии (С ₃ ):

— Капитальные затраты (С ₃₁ ). Стоимость гидроизоляционных материалов, их доставки и аренды оборудования.

— Трудоемкость и стоимость работ (С ₃₂ ). Прямые затраты на оплату труда рабочих.

4. Экологические критерии и безопасность (С ₄ ):

— Токсичность и пожароопасность (С ₄₁ ). Выделение вредных летучих веществ при полимеризации, что критично при работе в замкнутых пространствах.

— Влияние на окружающую среду (С ₄₂ ). Риск вымывания химических компонентов в грунтовые воды и т. п.

Математическая модель принятия решений на основе Метода Анализа Иерархий (МАИ).

Для ранжирования технологий используется метод попарных сравнений. В ходе выполнения сравниваются критерии между собой, используя качественную шкалу Саати (от 1 до 9):

1 — Критерии равнозначны.

3 — Умеренное превосходство одного над другим.

5 — Существенное превосходство.

7 — Значительное превосходство.

9 — Абсолютное превосходство.

2, 4, 6, 8 — Промежуточные значения.

В качестве примера составим матрицу (Таблицу 1) попарных сравнений для четырех основных групп критериев (С ₁ — С ₄ ). В условиях реконструкции или капитального ремонта технические и технологические критерии имеют наивысший приоритет. Вектор критерия — это числовое выражение, которое показывает относительную важность каждого элемента в группе и вычисляется по формуле:

где n — размерность матрицы;

— произведение всех элементов i-й строки матрицы;

— корень n-степени из полученного произведения.

Таблица 1

Выполним математическую проверку согласованности, которая отражает степень логической последовательности, отсутствия противоречий и разумности суждений. Для проверки отсутствия противоречий, вычисляется индекс согласованности (ИС) и отношение согласованности (ОС). Первым этапом требуется вычислить максимальное собственное значение матрицы ( , которое показывает степень отклонения от идеальной согласованности. В идеальной матрице строго равно размерности матрицы (n=4). В реальных расчетах оно всегда немного больше.

Формула расчета представляет собой скалярное произведение вектора сумм столбцов на вектор весов:

где n — размерность матрицы;

сумма элементов j-го столбца матрицы;

вес j-го критерия.

(2,03*0,47)+(3,75*0,28)+(6,33*0,17)+(13*0,08)=

=0,954+1,05+1,076+1,04= 4,12

Расчет индекса согласованности (ИС):

Расчет отношения согласованности (ОС). Для матрицы четвертого порядка (n=4) табличный индекс случайной согласованности (СС) равен 0,9

Вывод: поскольку значение ОС = 4,4 % что значительно меньше нормативного барьера в 10 %, то матрица признается согласованной, а суждения — логически непротиворечивыми и пригодными для дальнейших инженерных расчетов.

В условиях реконструкции и капитального ремонта рассмотри три основные технологии восстановления гидроизоляционного слоя, это инъекционная, проникающая и обмазочная гидроизоляции.

Для завершения построения математической модели по Методу Анализа Иерархий (МАИ), выполним оценку выбранных технологий по каждому из 10 подкритериев нижнего уровня (С ₁₁ -С ₄₂ ) и сведем это в общую матрицу (Таблица 2).

Таблица 2

Для финальной оценки технологий произведем умножение глобального веса каждого критерия на оценку технологии по этому критерию и просуммируем.

Инъекционная гидроизоляция:

(0,2597*0,60) + (0,1416*0,70) + (0,0708*0,65) + (0,1712*0,65) + (0,0428*0,10) + (0,0713*0,50) + (0,0678*0,10) + (0,1018*0,15) + (0,0511*0,20) + (0,0219*0,30) = 0,5058 = 51 %

Проникающая гидроизоляция:

(0,2597*0,30) + (0,1416*0,20) + (0,0708*0,10) + (0,1712*0,25) + (0,0428*0,45) + (0,0713*0,30) + (0,0678*0,40) + (0,1018*0,35) + (0,0511*0,50) + (0,0219*0,40) = 0,2847 = 28 %

Обмазочная гидроизоляция:

(0,2597*0,10) + (0,1416*0,10) + (0,0708*0,25) + (0,1712*0,10) + (0,0425*0,45) + (0,0713*0,20) + (0,0678*0,50) + (0,1018*0,50) + (0,0511*0,30) + (0,0219*0,30) = 0,2085 = 21 %

По результатам многокритериального иерархического анализа оптимальным решением для реконструкции фундамента в условиях плотной застройки признана технология инъектирования (50,68 %).

Несмотря на высокую стоимость (низкие показатели в группе С ₃ ) и максимальные требования к квалификации персонала (С ₂₂ ), технология инъектирования демонстрирует решающее преимущество в возможности работы на сильно обводненных основаниях (С ₂₁ ), создании барьера внутри самого массива фундамента и максимальном сроке службы (С ₁₁ ). Менее предпочтительными вариантами являются проникающая и обмазочная изоляции.

Литература:

1. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01–83*. — М.: Минстрой России, 2016.
2. ВСН 64–97 Инструкция по технологии устройства гидроизоляции подземных сооружений из полимерных материалов при строительстве и реконструкции. — М.: Комплекс перспективного развития города, 1997.
3. Саати Т. Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Пер. с англ. Р. Г. Вачнадзе. — М.: Радио и связь, 1993. — 278 с.