Геодезические работы при эксплуатации зданий и сооружений

Рис. 6. Схема  тригонометрического нивелирования. 

     Гидростатическое  нивелирование (рис. 7)

основывается  на свойстве жидкостей находиться в сообщающихся сосудах на одном уровне. Превышение h между точками А и В может быть получено как разность отсчетов по шкалам сосудов 2, 3. Как правило, расстояние между точками ограничивается длиной соединительного шланга 1 между сосудами и достигает нескольких десятков метров.

     Достоинство гидростатического нивелирования, применяемого для строительных целей — простота работы, возможность производства работы в тесных местах (комнатах, сооружениях, среди оборудования), быстрота действия. К недостаткам относятся: невысокая точность (±10 мм) и затруднительные работы со шлангами.

Рис. 7. Схема  гидростатического нивелирования. 

     Барометрическое нивелирование основано на свойстве разности воздушного давления в различных по высоте над уровенной поверхностью точках. Нивелирование выполняют барометрами-анероидами или микробарометрами.

     Микронивелирование — использование микронивелирования целесообразно при определении осадок только близко расположенных точек с расстоянием между ними в пределах 1 м. Например, при наблюдении за стабильностью различного рода направляющих и отдельных конструкций (балок, ферм, фундаментов), а также при определении наклонов и деформаций технологического оборудования. Этот метод отличается простотой и высокой точностью процесса измерения.

     Фотограмметрический способ - технология дистанционного зондирования Земли. Фотограмметрический метод применяют при определении вертикального и горизонтального смещений наблюдаемых точек на различных уровнях сооружения в двух и трех координатах. Достоинства фотограмметрии: высокая точность измерений; высокая степень автоматизации процесса измерений и связанная с этим объективность их результатов; большая производительность (поскольку измеряются не сами объекты как таковые, а лишь их изображения); возможность дистанционных измерений в условиях, когда пребывание на объекте небезопасно для человека. 

4. Методы  определения горизонтальных перемещений зданий и сооружений.

 

   Горизонтальные  смещения сооружений или их отдельных  элементов измеряют различными способами, основными из которых являются: линейно-угловой, створный и стереофотограмметрический. Применяют также прямые и обратные отвесы.

      Линейно-угловые  построения применяют в случае, когда  величины смещений необходимо знать  по двум координатам. Эти построения могут развиваться в виде специальных  сетей триангуляции и трилатерации, комбинированных сетей, угловых и линейных засечек, ходов полигонометрии, сетей из вытянутых треугольников с измеренными сторонами и высотами. Применение того или иного вида построения зависит от характера сооружения и его геометрической формы, требуемой точности и условий измерений целесообразных для данного метода. 

     Метод створных наблюдений 

     Створные  наблюдения широко применяют для  исследования деформаций сооружений прямолинейной  формы, когда смещения достаточно знать  по одному направлению. При этом координатную систему выбирают так, чтобы с направлением смещений совпадала ось ординат, а с направлением створа — ось абсцисс.

     Величины  смещений находятся по разности значений ординат

(нестворностей), измеренных в двух циклах.

     Нестворность  определяют различными методами, из которых

наиболее распространены методы подвижной марки и малых  углов. Для задания створной линии  применяют струнные и оптические способы, а также способы, основанные на принципах физической оптики.

     Струнный  способ предусматривает использование натянутой

стальной струны различного диаметра, оптический — зрительных

труб большого увеличения (теодолиты, нивелиры, автоколлимационные системы, специальные алиниометры).

      В методе подвижной  марки величина нестворности определяется непосредственно. Для этого в точке А (рис. 8) устанавливается оптический прибор, коллимационная плоскость которого ориентируется по марке в точке В и задает створную линию. Подвижная марка, установленная в точке С, вводится в створ. Положение подвижной марки, когда мишень ее находится в створе, фиксируется по отсчетному устройству марки. Если известен отсчет, когда ось мишени совпадает с точкой С, то нестворность может быть вычислена как разность отсчетов при положении марки в точке С и в створе АВ.

     При возможности поворота марки на 180° нестворность может

быть получена как полуразность отсчетов для двух положений марки

при введении ее в створ.

Рис. 8. Определение величины нестворности методом подвижной марки. 

     В методе малых углов нестворность определяется путем измерения малого угла α (рис. 9) между линией створа и направлением на точку С и расстояния S. Величина нестворности вычисляется по формуле:

 

Рис.9. Определение величины нестворности методом малых углов.  

Для створов  значительной протяженности с большим  числом определяемых точек на створе в зависимости от условий измерений применяют различные схемы (программы) наблюдений. Простейшая из них — схема общего створа, когда нестворности всех точек определяются относительно общего створа между концевыми (опорными) точками створа. 

     Метод отдельных направлений 

     Метод отдельных направлений следует  применять для измерения горизонтальных перемещений зданий и сооружений при невозможности закрепить створ или обеспечить устойчивость концевых опорных знаков створа.

     Для измерения горизонтальных перемещений  методом отдельных направлений  необходимо установить не менее трех опорных знаков, образующих треугольник с углами не менее 30°. Величина горизонтального перемещения q, деформационной марки с каждого опорного знака определяется по расстоянию L, от опорного знака до марки (измеряемого с погрешностью 1/2000) и изменению направления Da, с, между ориентирным знаком и маркой в двух циклах измерений по формуле:

      

     q = Da * L / r

     где r = 206265"; Da – деформационная марка; L – расстояние 

Величину и  направление горизонтального перемещения  каждой марки допускается определять графически. В случае несовпадения направления вектора горизонтального перемещения с направлением силы, действующей на фундамент здания (сооружения), величину горизонтального перемещения деформационной марки по направлению силы получают как проекцию вектора на направление силы. 

     Метод триангуляции

     Метод триангуляции следует применять  для измерения горизонтальных перемещений  фундаментов зданий и сооружений, возводимых в пересеченной или горной местности, а также при невозможности  обеспечить устойчивость концевых опорных  знаков створа.Величину и направление горизонтального перемещения фундамента (или его части) следует определять по изменениям координат деформационных марок за промежуток времени между циклами наблюдений.Для метода триангуляции допускается принимать условную систему координат. В этом случае оси координат X и У должны совпадать с поперечной и продольной осями здания или сооружения.

Измерение горизонтальных углов необходимо выполнять  с погрешностью, не превышающей приведенной в таблице 1

Таблица 1

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Наблюдение  за кренами и трещинами  зданий и сооружений

 

     Наблюдения  за кренами 

     Крен — это вид деформации, свойственный сооружениям башенного типа. Появление крена может быть вызвано как неравномерностью осадки сооружения, так и изгибом и наклоном верхней его части из-за одностороннего температурного нагрева и ветрового давления. В связи с этим полную информацию о кренах и изгибах можно получить лишь по результатам совместных наблюдений за положением фундамента и корпуса башенного сооружения.

     Наиболее  просто крен определяется с помощью  отвеса или прибора вертикального проектирования (оптического или лазерного). Этот способ применяется в основном при возведении башенных сооружений, когда можно встать над его центром.

     В сложных условиях, особенно для сооружений большой высоты, для определения  крена применяют способы: вертикального проектирования, координат, углов и др.

     В способе вертикального  проектирования с двух точек, расположенных на взаимно-перпендикулярных осях сооружения и на удалении от него в полторы-две высоты, с помощью теодолита проектируют определяемую верхнюю точку на некоторую плоскость в основании сооружения

     В способе координат вокруг сооружения на расстоянии, равном полутора-двум его высотам, прокладывают замкнутый полигонометрический ход и вычисляют в условной системе координаты его пунктов. С этих пунктов через определенные промежутки времени прямой засечкой определяют координаты точек на сооружении. По разностям координат в двух циклах наблюдений находят составляющие крена по осям координат, полную величину крена и его направление.

  Способ горизонтальных углов применяют, если основание сооружения закрыто для наблюдений. При этом способе с опорных пунктов, расположенных на взаимно-перпендикулярных осях, периодически измеряют углы между направлением на определяемую верхнюю точку и опорным направлением. По величине изменения наблюдаемых углов и горизонтальному проложению до наблюдаемой точки находят составляющие крена по осям и полную величину крена. 

     Наблюдение  за трещинами 

Систематическое наблюдение за развитием трещин следует  проводить при появлении их в несущих конструкциях зданий и сооружений с тем, чтобы выяснить характер деформаций и степень опасности их для дальнейшей эксплуатации объекта. Для выявления трещин применяют специальные маяки, которые представляют собой плитки из гипса или алебастра. Маяк

крепится к  конструкции поперек трещины  в наиболее широком ее месте. Если через некоторое время трещина появляется на маяке, то это указывает на активное развитие деформации.

     В простейшем случае ширину трещины измеряют линейкой.

Применяют также специальные приборы: деформометры, щелемеры, измерительные скобы.

      При ширине трещины более 1 мм необходимо измерять ее глубину.