На урбанизированных территориях, включая крупные мегаполисы, все чаще ставится вопрос о необходимости создания систем мониторинга историко-культурных сооружений и их комплексов с целью обеспечения их сохранности и более эффективного функционирования. Особенно актуально создание таких систем для исторических частей городов, а также для отдельных архитектурных комплексов сооружений, имеющих большое историческое и культурное значение (монастырей, дворцов, архитектурных ансамблей и т.п.). Для этого проводятся специальные инженерно-геологические изыскания, главное назначение которых — оценка состояния литотехнических систем указанных сооружений, на основании чего затем обосновывается система их мониторинга.
Историко-культурные сооружения и их литотехнические системы имеют ряд инженерно-геологических особенностей, которые необходимо учитывать при обосновании их мониторинга. Инженерно-геологические особенности ИЛТС можно разделить на две структурные группы — особенности техногенной и литотехнической систем. В первой группе можно выделить уникальность, возраст, конструктивные особенности и особенности эксплуатации сооружений, ко второй — наличие техногенных грунтов в верхней части, существенно измененные компоненты инженерно-геологических условий территории (рельеф, гидрогеологический режим, состав, состояние и свойства грунтового массива основания, активизация и развитие инженерно-геологических процессов).
Проектированию системы мониторинга должно предшествовать комплексное изучение инженерно-геологических условий участка размещения его наблюдательной сети. Например, в Москве, несмотря на высокую степень изученности инженерно-геологических условий исторического центра и наличие большого количества архивных материалов, в условиях высокой техногенной нагрузки на геологическую среду, необходимо проведение специальных инженерно-геологических изысканий непосредственно на площадке размещения исторического здания. Программа изысканий должна учитывать инженерно-геологические особенности ИЛТС, которые в дальнейшем составят основу организации системы мониторинга.
В то же время, проведение инженерно-геологических изысканий в пределах исторического центра города сопряжено с целым рядом трудностей, возникающих как при производстве буровых работ, так и при полевых испытаниях грунтов. Существенные ограничения на производство инженерно-геологических работ накладывают условия плотной городской застройки, наличие большого числа коммуникаций, в т.ч. старых, наличие метрополитена и специфический режим эксплуатации таких сооружений (часто отсутствует возможность прекращения работы исторических объектов на момент проведения изысканий).
Исходя из этого, традиционные инженерно-геологические методы (бурение, статическое зондирование и т.п.) необходимо и приходится сочетать с нестандартными, специально разработанными методиками (бурение скважин из подвала зданий, использование портативных установок для полевых испытаний грунтов, широкое использование геофизических методов и др.). Именно такой нетрадиционный комплекс методов инженерно-геологических изысканий и обеспечивает успех дела.
Практика изысканий (в т.ч. трудности, сопряженные с организацией работ на историко-культурных объектах) показывает, что эффективным способом организации наблюдательной сети мониторинга для таких зданий является частичное использование инженерно-геологических скважин. Основные акценты при проведении инженерно-геологических изысканий должны быть сделаны на изучение верхней части разреза — как грунтов основания здания (с использованием результатов исследований грунтов, отобранных при обследовании основания и фундаментов непосредственно из-под подошвы фундаментов), так и техногенных грунтов культурного слоя, выявление наличия «слабых» грунтов, определение гидрогеологических условий площадки и последующее прогнозирование их изменения, выявление инженерно-геологических процессов (карстового, суффозионного, подтопления и др.).
Неотъемлемой частью обоснования наблюдательной сети мониторинга является проведение инженерно-технических изысканий, в т.ч. обследования основания и фундаментов, направленных на диагностику состояния технической подсистемы ИЛТС. При этом обследование должно производиться независимо от того, оказывается техногенное воздействие непосредственно на исторические здания и сооружения (например, реконструкция, реставрация, капитальные ремонт и т.п.) или же они попадают в зону влияния нового строительства. Специфической стороной такого обследования являются микробиологические исследования фундаментов, стен, потолков и полов подвальных помещений, подземных проходов, а также нижних частей стен зданий. При этом выявляется степень микробиологической пораженности конструкций, видовой состав основных популяций микроорганизмов, обусловливающих микробиологическую агрессивность. Эти исследования должны дополняться физико-химическими анализами материалов конструкций, оценкой окислительно-восстановительных условий среды, выяснением возможных химических и иных агрессивных процессов, разрушающих конструкции сооружений.
Таким образом, охарактеризованный комплекс специальных инженерно-технических и инженерно-геологических изысканий позволяет провести диагностику деформаций зданий и определить их возможные и потенциальные причины. Это, в свою очередь, является основой как для принятия мер по обеспечению сохранности сооружений и их реставрации, так и для обоснования наблюдательной сети мониторинга ЛТС этих сооружений.