Геодезические наблюдения за
перемещениями и деформациями зданий и сооружений проводятся в целях:
- выполнение требований ведомственных инструкций и
предписаний проектных организаций на постоянный геодезический мониторинг осадки
и деформаций в процессе возведения и эксплуатации зданий и сооружений, имеющих
большое народнохозяйственное значение;
- измерения фактических пространственных перемещений
элементов несущих конструкций в процессе возведения сложных сооружений для
своевременного выявления возможных чрезмерных деформаций объекта и принятия
своевременных мер по предотвращению их аварийного состояния, а также для
экспериментальной проверки методов расчета конструкций на устойчивость;
- корректировки норм на предельно допустимые величины
нагрузки на грунтовые основания для различных видов и типов зданий и
сооружений;
- выявление степени опасности деформаций оснований под
фундаментами эксплуатируемых зданий и сооружений, развивающихся в результате
извлечения жидких, твердых и газообразных полезных ископаемых, а также принятия
своевременных мер по устранению последствий возникших деформаций объекта.
Геодезические наблюдения за перемещениями и деформациями
(осадками, сдвигами, неравномерными осадками, кренами) оснований, фундаментов,
а также возведенных на них зданий и сооружений, производятся по специальной
программе, составленной на основе технического задания. Наблюдения могут
начинаться со стадии устройства фундаментов или после окончания строительства
при обнаружении признаков чрезмерных деформаций объекта.
Комплексные измерения вертикальных и горизонтальных перемещений сооружений
надлежит выполнять с точностью, установленной проектной документацией или
правилами технической эксплуатации объекта.
Геодезические наблюдения за деформациями
зданий и сооружений следует проводить в соответствии с техническим
заданием проектной или эксплуатируемой
организацией.
Перед началом измерений вертикальных
перемещений (осадки) фундаментов необходимо установить опорные реперы (исходные геодезические знаки высотной основы)
и деформационные (осадочные) знаки на контролируемых зданиях, для которых
определяются вертикальные перемещения.
Опорные реперы числом не менее трех
должны размещаться:
- в стороне то проездов, подземных коммуникаций,
складских и других территорий;
- вне зоны распространения деформаций
грунтового массива от давления на него здания или сооружения;
-
вне зон влияния оползневых склонов, нестабилизированных насыпей, осадки
земной поверхности от извлечения подземных твердых и жидких полезных
ископаемых, карстовых образований и других неблагоприятных
инженерно-геологических и гидрогеологических воздействий;
-на расстоянии от здания не менее тройной
толщины слоя просадочного грунта;
- в местах, где исключены влияния
вибраций грунта на устойчивость репера от транспортных средств, машин,
механизмов;
- в местах ,где в течение всего периода
наблюдений возможен удобный подход к реперам для нивелирных работ.
После установки репера на него должна
быть передана высотная отметка от ближайших пунктов геодезической сети. При
значительном (более 2 км )
удалении пунктов геодезической сети от устанавливаемых реперов допускается
принимать условную систему высот.
Осадочные знаки устанавливают в нижней
части несущих конструкций по периметру здания снаружи или внутри его, на стыках
строительных блоков, по обе стороны осадочного или температурного шва, в местах
примыкания продольных и поперечных стен, на поперечных стенах в местах
пересечения их с продольной осью, на несущих колоннах, вокруг зон с большими
динамическими нагрузками от оборудования, на участках с неблагоприятными
геологическими условиями .
Геометрическое нивелирование служит
основным способом измерения вертикальных перемещений. В результате
нивелирования определяют отметки осадочных знаков относительно отметок опорных
реперов. Величина осадки (приращения осадки) ΔН марки за соответствующий период
наблюдений определяется как разность ее отметок, полученных по данным текущего (Нi) и начального циклов наблюдений (Но), т.е.
по формуле:
ΔНi=Hi-Ho
(1)
Тригонометрическое нивелирование применяется
при измерениях вертикальных перемещений фундаментов в условиях резких перепадов
высот. Измерение вертикальных перемещений методом тригонометрического нивелирования
выполняют короткими визирными лучами при помощи точных и высокоточных
теодолитов, а также электронных тахеометров соответствующей высокой точности.
Гидростатическое нивелирование (переносимым
шланговым прибором или стационарной гидростатической системой, устанавливаемой
по периметру фундамента) следует применять для измерения относительных
вертикальных перемещений большего числа точек, труднодоступных для контроля
другими методами, а также в случаях, когда нет прямой видимости между марками,
или на месте производства измерительных работ невозможно пребывания человека по
условиям безопасности труда.
Горизонтальные перемещения зданий и
сооружений измеряют методом створных наблюдений, отдельных направлений,
полярным (с помощью электронного тахеометра), триангуляции, фотограмметрии или
их комбинированием. Метод измерений горизонтальных перемещений принимают в
зависимости от необходимой точности результатов.
Метод створных наблюдений при измерениях
горизонтальных перемещений сооружений следует применять для протяженных
объектов. Измерение угла отклонения марки от створа следует применять для
протяженных объектов. Измерение угла отклонения марки от створа следует
проводить точным или высокоточным теодолитом.
Метод отдельных пересекающихся
направлений следует применять для
измерения горизонтальных перемещений зданий при невозможности создать створ или
обеспечить устойчивость концевых опорных знаков створа. На объекте закрепляют
деформационные марки, а вне его в устойчивых грунтах закладывают не менее трех
опорных знаков с расчетом, чтобы направления со знаком на каждую визирную цель
пересекались под углами, не меньшими 30о и не большими 150о.
В каждом цикле высокоточным теодолитом
измеряют горизонтальные углы bI между
опорными направлениями и направлениями на каждую деформационную марку.
Составляющая q горизонтального перемещения
марки вдоль перпендикуляра к направлению теодолит- марка вычисляется по
формуле:
q = L tgΔb= Δb×L / r ,
(2)
где Δb=bi-bо –
разность в секундах между текущим значением угла bI и его первоначальной величиной bо;
L-расстояние от теодолита до марки, измеренное с
относительной погрешностью не грубее 1:2000;
r = 206265² -число секунд в радиане.
По величинам трех составляющих крена q1, q2 и q3
определяют полную величину крена Q и дирекционный
угол a горизонтального
перемещения марки.
Крен (величину приращения крена) здания,
сооружения измеряют методом вертикальной плоскости, отвесного проецирования,
координирования, измерения углов или направлений, фотограмметрии, механическими
способами с применением кренометров, отвесов, а также их комбинированием. Крен
фундаментов определяется также нивелированием.
Предельные абсолютные погрешности измерения
крена в зависимости от высоты Н
объекта, вида фундамента не должны превышать величин, для:
- гражданских зданий-0,0001Н;
-промышленных зданий, дымовых труб,
доменных печей, башен и др.-0,0005Н;
-фундаментов под машины и агрегаты-
0,00001Н или 0,00001L, где L- длина (ширина) фундамента.
При измерении крена здания, сооружения
методом вертикальной плоскости следует применять высокоточные теодолиты и
электронные тахеометры, а проецирование выполнять при двух положениях вертикального
круга (при КП и КЛ).
С помощью оптических или лазерных
приборов вертикального проецирования положение искомой точки должно
определяться не менее чем тремя приемами при четырех ориентациях (через 90о)
прибора. Проецирование производят на палетку, закрепленную на требуемом
горизонте. По палетке определяют линейные значения отклонений QB и QH проекций верхней и нижней точек от данной
вертикальной оси.
Абсолютная величина крена:
q=QB - QH.
(3)
Относительная величина крена
представляет отношение линейной величины
q к высоте H проецирования:
q / H= (QB –QH) / Н.
(4)
Контрольные точки фундаментов под
оборудование в проектном положении должны располагаться в одной горизонтальной
плоскости.
Абсолютная величина крена фундамента ΔК в направлении
отрезка АВ=l определяется разностью фактических отметок его
контрольных точек А и В, т.е. ΔК =(НА-НВ). Относительная
величина крена фундамента:
ΔК /l=(НА-НВ)/ l.
Для измерения крена фундаментов под машины и агрегаты в
промышленных зданиях и сооружениях помимо нивелирования целесообразно применять
переносные или стационарные высокоточные креномеры, позволяющие определить
наклон в градусной или относительной мере.
В процессе работ по измерениям перемещений и
деформаций зданий по каждому циклу измерений должна выполняться камеральная
обработка полученных результатов:
-
проверка полевых журналов;
-уравнивание
геодезических сетей;
-
составление ведомостей отметок и осадки марок, направлений(углов), величин
абсолютного и относительного крена, пространственных перемещений деформационных
марок;
-
оценка точности проведенных измерений, включая сравнение полученных (или
невязок) с допусками для данного метода и класса точности измерений;
-
графическое оформление результатов измерений.
