Вимірювання осад, зрушень і кренів будівель та споруд

Вимірювання осад зазвичай виробляють в періоди, коли зміни навантаження на підставу досягають 25, 50, 75 і 100% тиску на грунт і конструкції. Загалом має бути проведено не менше чотирьох циклів спостережень під час будівництва. В експлуатаційний період спостереження проводяться два рази на рік і закінчуються при загасання осад.

Схема розташування осадових марок і послідовність їх нівелювання показана на рис. 48. Нівелювання виконують замкнутими ходами за програмою II класу. Всі 10 осадових марок включені в замкнутий хід. Однак очікувана висотна нев'язка може бути зменшена в два рази, якщо при повторному нівелюванні спостереження виробляти через одну марку (див. Пунктирний хід).

Мал. 48. Схема розміщення осадових марок:
а - на фасаді; б - в плані з послідовністю нівелювання

В результаті спостережень складають план марок, відомість і графік їх осад і інші документи, рекомендовані ППГР. До цих документів додаються матеріали та відомості обробки вимірювань.

Вимірювання зрушень частин будівель і споруд виконують способами створів вимірювань, лінійно-кутових побудов і фототеодолітной зйомки. Спостереження за деформаційними знаками, що закладаються ближче до основи (для зменшення впливу нахилу), ведуться з нерухомих центрів з точністю від 1 до 15 мм в залежності від характеристики грунту і конструкції будівлі або споруди.

Строки призначення циклів спостережень залежать від виду грунту, типу споруди та очікуваних деформацій. Однак спостереження починають тільки після закріплення знаків і початку дії горизонтальних зусиль. Потім вони проводяться після збільшення бічного тиску на 25% від проектного. В результаті цього визначається проміжна пружна і залишкова деформація підстави.

Після введення будівель або споруд в експлуатацію спостереження за зсувами проводять з метою перевірки їх стійкості два рази в рік
(У весняний і осінній період). Спостереження за зсувами припиняються, коли вони загасають.

На рис. 49 показана найбільш проста схема розташування знаків при створних вимірах, де I і II - вихідні (опорні) пункти; 1, 2, 3 - спостережувані точки; 1 ', 2', 3'спостерігаються після деформації точки.

Мал. 49. Спосіб створів вимірювань

При спостереженнях за горизонтальними зрушеннями будівлі або споруди відхилення точок 1 ', 2', 3 'від створу визначаються координатами: а1 ¢. b1 ¢. А2 ¢. b2 ¢. а3 ¢. b3 ¢ і т. д. (які вимірюються безпосередньо або побічно по малому куті g1 і відстані а1 і т. д.).

При відсутності можливості закріплення створу на будівлі або споруді і коли число спостережуваних точок невелика (3. 5), застосовують спосіб напрямків (рис. 50, а), спосіб тріангуляції (рис. 50, б) або спосіб трилатерации.

У першому випадку величина зсуву

де Db² = b1 - b1 ¢ - різниця між горизонтальними кутами, вимірюваними спочатку, і наступними циклами спостережень; d1 - відстань від опорного знака до точки спостереження.

У другому випадку величину зсуву визначають за різницею координат, т. Е. X1 ¢ - x1 і y1 ¢ - y1. які обчислюють як ланцюг трикутників після вимірювання кутів або сторін (в способі трилатерации) початкового і подальшого циклів спостережень.

При фототеодолітной зйомці отримують за допомогою фототеодоліта знімки спостережуваних точок і за формулами фотограмметрії визначають величину зсуву.

Мал. 50. Спосіб лінійно-кутових побудов:
а - спосіб напрямків: б - спосіб тріангуляції

Вимірювання кренів будівель і споруд визначають за допомогою схилів, оптичних центрир, клінометров і геодезичних побудов.

При спостереженнях за креном граничні похибки вимірювань не повинні перевищувати: для фундаментів під агрегати і машини - 0,00001L; для виробничих будівель - 0,0001H; для димових труб, веж, щогл - 0,0005H. де L і Н - відповідно довжина фундаменту і висота споруди.

Виски застосовують для визначення кренів при висоті споруди до 15 м. Для зменшення коливання схилу використовують різні пристрої - гасителі.

Оптичні центрир або прилади вертикального проектування дозволяють визначати крен з похибкою 1 мм при висотах до 100 м.

Клінометр- прилад, основною частиною якого є точний рівень з вимірювальним гвинтом на одному з його кінців. Залежно від поділів вимірювального гвинта прилад дозволяє визначати нахил
в градусної або відносну міру.

Часто крен визначають теодолітом, застосовуючи похиле проектування та інші подібні побудови.

Спосіб похилого проектування заснований на тому, що на двох взаємно перпендикулярних площинах будівлі або споруди, що утворюють ребро AA1 закладають на відстані d1 »1,5AA1 і d2» 1,5AA1 знаки в грунті I та II (рис. 51).

Мал. 51. Визначення крену будівлі або споруди теодолітом

На ці пункти встановлюють при спостереженнях теодоліт і при двох положеннях кола (КЛ і КП) проектують верхню точку А 'на рейку, розташовану в точці А, і визначають по ній q1 і q2. За правилом паралелограма обчислюють величину повного крену:

Напрямок крену визначають графічно.

7.3. Контроль планово-висотного положення
при обстеженні (на прикладі портових споруд)

Контроль планово-висотного положення споруд проводиться геодезичними інструментальними методами і включає в себе: визначення положення і розмірів споруди і його елементів; вимір деформацій (горизонтальні і вертикальні переміщення, нахили); визначення відповідності технічного стану елементів споруди експлуатаційними характеристиками.

Планово-висотне положення і розміри споруди визначають
з метою встановлення їх відповідності проекту. Планове положення визначають способами тріангуляції (мікротріангуляціі), трилатерації і полігонометрії або їх комбінаціями. При визначенні висотного положення використовують методи геометричного, тригонометричного або гідростатичного нівелювання. Розміри споруди і його елементів вимірюють дальномерами або металевими рулетками з сантиметровими поділками.

Комплекс робіт по вимірюванню деформацій включає в себе вимірювання геодезичними методами вертикальних і горизонтальних переміщень, нахилів і прогинів елементів споруд. При геодезичних спостереженнях за деформаціями визначають наступні параметри, що характеризують стабільність планового і висотного положення споруд: планові координати деформаційних марок; висотні позначки деформаційних марок; нахил споруди в поперечних перетинах, що проходять через деформаційні марки.

При визначенні деформацій рекомендується застосовувати,
в залежності від необхідного класу точності вимірювань, такі методи або їх комбінації: для вимірювання горизонтальних переміщень (зсувів) - методи створних спостережень, окремих напрямків, тріангуляції, трилатерації, полігонометрії; для вимірювання вертикальних переміщень (осадок, підйомів) - методи геометричного, тригонометричного ігідростатичного нівелювання; для вимірювання нахилів - механічні способи із застосуванням креномір, прямих і зворотних схилів або методи проектування, координування і вимірювання кутів або напрямків з використанням теодоліта. Для комплексного вимірювання переміщень і нахилів в окремих випадках може використовуватися фотограмметричний (стереофотограмметрический) метод.

Геодезичні спостереження за деформаціями слід проводити окремими циклами. Кожен цикл спостережень повинен включати в себе: рекогносцировку геодезичної мережі; виготовлення і закладання нових геодезичних знаків і деформаційних марок; виробництво геодезичних спостережень; камеральну обробку результатів спостережень і складання звіту.

Перший цикл спостережень повинен проводитися відразу ж після завершення будівництва споруди. Терміни наступних циклів встановлюються спеціалізованою організацією при проведенні первинного комплексного обстеження споруди в залежності від геологічних умов, величини очікуваних деформацій і ступеня стабілізації.

В результаті проведення двох або більше циклів геодезичних спостережень за деформаціями споруд повинні бути визначені збільшення їх переміщень і нахилів, які слід зіставити
з допустимими величинами. Для отримання приросту переміщень будь-якої точки на спорудженні за період між двома циклами спостережень повинні бути обчислені різниці відповідних координат і відміток даної точки, встановлених в кожному з циклів спостережень. Для встановлення зміни положення всього споруди в площині його поперечного перерізу, що проходить через обрану точку, за період між двома циклами спостережень слід додатково враховувати збільшення нахилу споруди в тій же площині за вказаний період часу.

Геодезичні спостереження за деформаціями рекомендується проводити: на причальних спорудах перед початком навігації або після її закінчення для сезонних портів і після завершення періоду найбільш інтенсивної експлуатації для портів, що працюють цілий рік; на огороджувальних і берегоукріплювальних спорудах після штормів з хвилюванням більше 5 балів.

Вимірювання деформацій рекомендується проводити щорічно при періодичних оглядах споруд протягом 5-10 років після закінчення їх будівництва. Вимірювання можуть бути припинені, якщо в трьох останніх циклах спостережень їх величина коливається в межах заданої точності вимірювань. Вимірювання необхідно відновлювати при появі тріщин в несучих конструкціях споруд, а також при зміні режиму експлуатації (збільшення навантажень). До складу елементів споруди, технічний контроль яких здійснюється із застосуванням методів геодезичних вимірювань, слід включати: елемент оздоблення по лінії кордону споруди; підкранові шляхи; покриття території.

Контрольованими параметрами технологічних елементів є:

по лінії кордону - прямолінійність лицьової (фасадної) кромки оголовка, висотне положення верхньої поверхні оголовка;

для підкранових колій - прямолінійність осей рейок, висотне положення головок рейок, відстань між осями рейок, зазори
в стиках і зміщення торців рейок в плані і по висоті;

для покриття території - висотне положення в поперечниках.

Фактичні значення контрольованих параметрів рекомендується визначати наступними методами:

прямолінійність - методом створів спостережень (спосіб струни або оптичного створу) або непрямих вимірювань (способи ламаного базису, мікротріангуляціі, чотирикутника);

висотне положення - методом технічного нівелювання (геометричним, тригонометричним, гидростатическим);

відстань між осями рейок підкранових колій - методом безпосередніх вимірів (спосіб лінійних вимірювань і механічний спосіб) або непрямих вимірювань (способи ламаного базису, мікротріангуляціі, чотирикутника);

зазори між рейками і зміщення рейок в стиках - методом безпосередніх лінійних вимірювань.

7.4. Вимоги до оформлення документації з обстеження
(На прикладі портових споруд)

Прив'язка дефектів, виявлених під час обстеження споруди, виконується в прямокутній системі координат. Осі Y і Z системи координат лежать у вертикальній площині, що збігається з морською стороною лицьової стінки причалу. Ось Y розташована уздовж лінії кордону
з позитивним напрямком зліва направо при погляді на спорудження
з боку акваторії, вісь Z - вертикально з позитивним напрямком вгору. За початок відліку приймають: по осі Y - ліву межу споруди; по осі Z - відліковий рівень моря. Ось Х перпендикулярна вертикальній площині YZ і спрямована в бік території.

В окремих випадках можливе застосування декількох систем координат з урахуванням особливостей конкретного споруди.

План і фасад споруди, як правило, поміщають на одному аркуші
в проекційної зв'язку і однаковому масштабі. Фасад споруди розміщують над планом. На плані споруди наносять базову лінію (вісь Y), від якої виробляють все вимірювання і прив'язки, закріплюють пікети і промірні профілі з відмітками в надводної та підводної частини споруди і дна акваторії.

Розміри споруди і положення окремих точок визначаються значеннями координат по осях Х. Y. Z в метрах c точністю до другого знака після коми, з округленням, при необхідності, до цілих значень метрів і дециметрів. Розміри ушкоджень вказують
в сантиметрах або міліметрах. Допускається визначення планового положення точок пікетами, а також прив'язка елементів споруди
до осей координат розмірними лініями.

З метою найбільш чіткого зображення дефектів конструкції, виявлених в період обстеження, необхідно:

за характерними місцях руйнувань, деформації або інших дефектів конструкцій виконувати креслення розрізів;

вказувати на розрізах все значні і критичні дефекти конструкції (розміри каверн і підмивів, нахили лицьових стінок, вигин паль, руйнування в зоні змінного горизонту, просадки території, випори грунту, розмиви перед стінкою, зміщення анкерних пристроїв і ін.);

для огороджувальних споруд з начерки або берегоукріплювальних споруд, що мають велику протяжність, кількість розрізів або профілів вибирати таким чином, щоб можна було не тільки оцінити технічний стан споруди, а й підрахувати обсяги відновлювальних робіт;

на основних розрізах споруди вказувати найменування та основні фізико-механічні властивості грунтів основи і засипки, прийняті за даними паспорта споруди або за даними інженерно-геологічних звітів (приклад: Пісок дрібнозернистий; # 966; = 30 °; З = 0,00 Па; # 947; = 1,8 т / м);

при істотних деформаціях або відхилення від проекту при будівництві вказувати на розрізах пунктирними лініями початкове або проектне положення елементів споруди.

Графіки планово-висотного положення лінії кордону, підкранових і судновізних шляхів в залежності від протяжності та їх стану слід складати в масштабах: горизонтальний - 1: 250, 1: 500, 1: 1000; вертикальний - 1: 2,5; 1: 5; 1:10. Графік зміни нормованого параметра h при додатковій перевірці рейок на різної складають в масштабах: горизонтальний - повинен відповідати горизонтальному масштабу графіка планово-висотного положення підкранової колії даного причалу; вертикальний - 1: 1, 1: 2, 1: 5. Графіки висотного положення поперечних і поздовжніх профілів в залежності від відстані між пікетні точками рекомендується складати в масштабах: горизонтальний - 1: 100, 1: 200, 1: 500, 1: 1000; вертикальний - 1: 1, 1: 2, 1: 5, 1:10.

Таблицю контрольованих параметрів використовують для порівняння їх фактичних значень з нормативними.

План промірів глибин при ширині смуги 20-50 м від зовнішньої грані споруди (призначається програмою обстеження) складають в масштабі 1: 500-1: 100.

До складу додатків до Висновку про технічний стан споруди за результатами обстеження в загальному випадку повинні входити план промірів глибин і результати робіт по визначенню планово-висотного положення елементів споруди.