Обследование аварийных зданий и сооружений

40

Наблюдения за осадками строящихся сооружений начинают сразу же после возведения фундамента. Если первый цикл наблюдений будет проведен с опозданием, то последующие наблюдения будут в значительной степени обесценены в связи с невнятной частью уже происшедшей осадки.

Частота циклов измерений зависит от динамики развития осадки сооружения во времени. Этот процесс получил название консолидации.

Как показывают наблюдения, продолжительность осадки зданий и сооружений зависит от строения и физического строения грунтов, слагающих основание сооружения, и может колебаться в широких пределах. Наиболее быстро завершаются деформации у скальных пород. Осадки сооружений,

возведенных на песчаных грунтах, характеризуются большими скоростями в начальный период строительства и последующим быстрым затуханием.

Деформации сооружений возведенных на глинистых грунтах, характеризуются небольшими скоростями в начале строительства и чрезвычайно медленным затуханием их во времени.

Согласно СНиП П-15-74 «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования» допустимые ошибки определения осадок должны составлять не более:

-1 мм для зданий и сооружений, возводимых на скальных или полускальных грунтах;

-2 мм для зданий и сооружений, возводимых на песчаных, глинистых и других грунтах;

-5 мм для зданий и сооружений, возводимых на насыпных, просадочных,

заторфованных и других сильно сжимаемых грунтах.

Общая организация работ по определению осадок сооружений сводится

кследующим этапам:

1.Проектирование работ по определению осадок (проектирование или назначение исходной геодезической основы в виде кустов глубинных реперов;

проектирование размещения осадочных марок и грунтовых реперов; выбор

41

классов нивелирования; подбор средств и методик измерений; назначение условий и правил метрологического обеспечения геодезических работ;

определение методики обработки и представления отчетных материалов).

2. Подготовительные работы (закладка глубинных и грунтовых реперов;

закладка осадочных марок; рекогносцировка станций в нивелирных ходах).

3.Полевые работы, выполняемые в соответствии с принятой программой.

4.Обработка многомерных временных рядов и интерпретация результатов измерений.

Методика оценки осадок и деформаций приведена на блок-схеме, см.

рис. 3.1.

3.2.Методы нивелирования

Кизвестным особенностям нивелирования осадочных марок могут быть отнесены: нивелирование короткими лучами (геометрическое и тригонометрическое); веерное нивелирование; гидростатическое и гидродинамическое нивелирование.

Для производства нивелирных работ используют высокоточные нивелиры с уровнем типа Н-0,5, Н-1, Н-2, а также нивелиры с компенсаторами типа НК-0,5, Ni-002, Ni-005, Ni-007.

Нивелирование осадочных марок может быть организовано как реализацией традиционных технологий, так и специальных. К последним отнесем:

1.Нивелирование короткими лучами геометрическое и тригонометрическое.

2.Веерное нивелирование.

3.Гидростатическое нивелирование.

Нивелирование короткими лучами выполняется при длине визирного луча от 3 до 20 м. В качестве визирной цели (рейки) используют специальные штриховые меры (рис.3.1). Неравенство плеч обеспечивают с точностью до мм.

Для метрологической аттестации приборов осуществляют все известные

42

1. Создание геодезических нивелирных сетей, хранителей высот

2. Формированиеинформационного банка данных

Создание и пополнение банка данных

Определение скорости и ускорения смещений и подготовка отсчета

Рис. 3.1. Методика оценки осадок и деформаций

поверки и, кроме того, выполняют маркирование барабанчика и плоскопараллельной пластины. Отсчеты берут до десятой доли шкалы. Это позволяет определять взаимное положение по высоте двух точек, со средней квадратической ошибкой 0,02 – 0,05 мм. Взаимное положение точек,

удаленных на несколько сотен метров, определяется со средней квадратической ошибкой 0,1-0,2 мм.

Веерное нивелирование по смыслу близко к нивелированию короткими лучами. С первой станции при длине плеч до 20 м, выполняют нивелирование нескольких осадочных марок методикой «вперед», см. рис. 3.2. Выполняется нивелирование «вперед» со второй станции, расположенной так, что расстояния до крайних осадочных марок одинаковы.

Гидростатическое нивелирование выполняется приборами типа «гидростатический нивелир Мейсора» или «шланговый уровень завода

43

Калибр».

СТ. 1 В СТ. 2

Рис. 3.2. Веерное нивелирование

3.3. Исходная нивелирная основа

Высотное геодезическое обоснование для определения осадок сооружения состоит из главной и рабочей основ, создаваемых, как правило,

геометрическим нивелированием. Главное высотное обоснование создается в виде сети замкнутых полигонов, для очень крупных объектов периметром

2-3 км, опирающихся на 2-3 репера особой устойчивости, см. рис. 3.3. От 1-2

реперов наиболее точной ранее выполненной нивелировки осуществляется передача высот на реперы создаваемой (рабочей) высотной основы.

Рабочая высотная геодезическая основа создается путем прокладки отдельных ходов или систем ходов с узловыми точками, опирающимися на реперы особой устойчивости и на кусты реперов главной высотной основы. В

узловых точках и вблизи исследуемых сооружений устанавливают рабочие реперы. Необходимость в создании рабочей высотной основы может отпасть,

если есть возможность производить привязку ходов, прокладываемых для определения величины осадок марок на сооружении, непосредственно к реперам главной основы в случае расположения их вблизи исследуемого объекта.

Проектирование геодезических работ при определении осадок сооружений:

44

4

14

Rp 2

Рис. 3.3. Схема размещения исходной реперной сети

При выполнении проектирования назначают исходную реперную сеть,

класс нивелирования по исходной реперной сети, типы осадочных марок и их расположение по сооружению, класс нивелирования осадочных марок и методику нивелирования, методику обработки результатов полевых измерений.

Виды и типы реперов изложены в «Инструкции по закладке геодезических пунктов и нивелирных реперов».

При проектировании геодезических работ по определению осадок сооружения выполняют оценку размещения и формируют исходную геодезическую основу. Особенностью выбора исходной геодезической основы при определении осадок является то, что реперную сеть выбирают, если она существует, или формируют в виде кустов реперов. Глубинные репера, как

45

правило, располагают вне деформационной зоны и закладывают кустами (3 и

более). По запроектированной системе глубинных реперов проектируется нивелирование I класса. Как правило, данный вид работ проектируется в соответствии с нормами, предъявляемыми к геометрическому нивелированию I

класса. В деформационной зоне, прилегающей к контролируемому объекту,

проектируют систему грунтовых реперов и марок. Непосредственно на сооружении проектируют размещение осадочных марок. Осадочные марки располагают равномерно по периметру сооружения, см. рис. 3.4. Осадочные марки располагают как правило в зоне горизонта инструмента, то есть на высоте 0,5-1,5 м. Желательно их размещать на основных несущих конструкциях сооружения и кроме того на углах с сооружения по 2. На деформационных швах с обеих сторон и в зонах разлома с обеих сторон.

Между глубинными реперами Ri прокладывают нивелирные ходы I

класса. От устойчивой геодезической основы по грунтовым реперам и маркам прокладывают нивелирные ходы II класса и оценивают возможные особенности методики измерений.

Иногда допускают нивелирование осадочных марок по программе нивелирования III класса.

Предрасчет точности исходной нивелирной основы Анализ устойчивости реперов (способом А. Костехеля)

Поцикловая нивелировка высотного геодезического обоснования Расположение марок Общие положения по расположению марок

Проект размещения марок на исследуемом объекте Вертикальные деформации

Обработка результатов повторного нивелирования осадочных марок Схемы иллюстрации осадок (построение эпюр и линий равных осадок)

Определение скоростей и ускорений осадок В окончательный отсчет по определению осадок сооружений

46

включаются:

1)Схема расположения исходного геодезического обоснования;

2)Каталоги отметок высотной геодезической сети;

3)Оценка устойчивости реперов;

4)Схема размещения грунтовых реперов и осадочных марок;

5)Поцикловые уравненные отметки;

6)Ведомость осадочных марок;

7)Схема сооружения с линиями равных осадок или с эпюрами неравномерных осадок;

8)Графики осадок марок с прогнозированием их динамики.

Рис. 3.4. Схема размещения осадочных марок

47

3.4. Анализ устойчивости глубинных реперов

Анализ устойчивости реперов основан на применении математических методов, а это предполагает обязательное использование ими определенной математической модели имеющей свой принцип установления экстремальных изменений в высотной сети. Поэтому выбор эффективного математического способа исследования устойчивости сводится к оценке математических моделей по наперед установленным признакам, критериям как характеристикам каждой конкретной модели.

Существует две группы способов сгруппированных по направлениям,

т.е. по принципам математических моделей, раскрывающим сущность предлагаемых способов.

Первая группа способов основана на проведении корреляционного анализа превышений. В геодезии этот способ предложен В.А. Карпенко. Этот принцип основан на применении математических методов статистического анализа, который сейчас проводится в различных областях. Сущность этого способа заключена в том, что на основе проведенных циклов измерения превышений в нивелирном ходе анализируются корреляционные связи,

коэффициенты, полагая, что при устойчивых реперах одноименные превышения отличаются в пределах точности измерений и обуславливают коэффициенты корреляции, близкие к нулю. В противном случае, при наличии вертикальных смещений, коэффициенты корреляции существенно возрастут.

При этом указывается, что для надежной оценки желательно иметь не менее 8

циклов наблюдений.

Тогда для каждого превышения нивелирного хода по их значениям hj в

циклах (j = 1, 2, …, n - число превышений в ходе) вычисляют среднее значение hjcp. и отклонение от среднего j для каждого цикла по каждому превышению хода. После чего вычисляются следующие суммы:

49

Вначале вычисляются средние квадратические ошибки нивелирования в каждом цикле mi. Затем вычисляют средние квадратические ошибки между циклами для одноименных превышений mj. После чего проверяют выполнение нулевой гипотезы: равенство средних превышений между одноименными реперами из разных циклов.

Если, m j mi,пред 3mi то гипотеза не выдерживается и имеет место смещение репера. В дальнейшем устанавливают место подвижки реперов посредством сравнения

мере использован математический аппарат способа наименьших квадратов.

Значение v вычисляется для всех звеньев по каждой паре циклов,

последовательно принимая за начальный каждый репер. Тогда репер, для которого смежные превышения [V ji2 ] min , считается наиболее устойчивым и его высота из первого цикла считается исходной при вычислении высотных

отметок.

Характеристику относительной стабильности каждого репера j в каждом цикле i вычисляют посредством определения разности высотных отметок

и предельной ошибки определения этой разности: