7.6.3. Наблюдения за осадками сооружений

При наблюдениях за осадками в конструкции сооружения закладывают осадочные марки и периодически (циклами) определяют их отметки. Для определения отметок точек с высокой точностью используют геометрическое нивелирование. При наблюдениях за осадками точек конструкций с большими превышениями, и расположенных в труднодоступных местах, применяют тригонометрическое нивелирование с измерением расстояний и углов наклона высокоточными способами. Для определения отметок точек в стесненных условиях внутри зданий используют гидростатическое нивелирование. При определении превышений между точками, расположенными на расстоянии 1-1,5 м, применяют микронивелирование. При компактном расположении большого числа наблюдаемых точек (в различных уровнях) на открытых обозрению стенах сооружения применяют фотограмметрический метод.

Наибольшее распространение получили геодезические методы: геометрическое и гидростатическое нивелирование.

Наблюдения за осадками сооружений методом

геометрического нивелирования

Высотной основой для определения отметок служат опорные реперы, закладываемые вне зоны осадок. Для промышленных и гражданских сооружений опорные реперы закладывают не ближе 80 м от здания, а для крупных гидротехнических сооружений – на расстоянии до 1 км. Для контроля устойчивости реперы закладывают кустами из трех расположенных недалеко друг от друга знаков. По результатам измерений превышений между реперами при одной установке нивелира определяют наиболее устойчивый репер, который принимают за исходный при наблюдениях за осадками.

При наблюдениях за осадками наиболее часто применяют глубинные реперы, закладываемые в коренные породы (рисунок 7.16 а). В выступающие над землей конструкции несущих фундаментов закладывают осадочные марки открытого типа. Наиболее распространенный тип знака показан на рисунке 7.16 а. При наблюдениях за осадками памятников истории и архитектуры, чтобы не менять облика сооружения, применяют осадочные марки скрытого типа (рисунок 7.16 а). Эти марки закладывают заподлицо со стеной 2, а при наблюдениях их открывают 1.

Места установки знаков определяют в зависимости от требований к наблюдениям. Для типовых гражданских и промышленных зданий их располагают по периметру через 10 м на несущих конструкциях внутри здания и по обе стороны осадочных швов здания. Образец размещения осадочных марок приведен на рисунке 7.16 б.

Наблюдения за осадками проводят циклами, начиная с нулевого цикла. При наблюдениях за осадками строящихся зданий циклы совмещают с завершением этапов строительства, например этажа. Тем самым, циклы оказываются связанными с этапами нагрузки на основания.

П осле завершения строительства сроки наблюдений устанавливают с учетом величины и скорости осадок, обычно 2-3 раза в год до полной стабилизации осадок. Для определения отметок осадочных марок прокладывают ход высокоточного геометрического нивелирования короткими лучами. При нивелировании места установки прибора закрепляют штырями в грунте или дюбель-гвоздями в асфальте, а нивелир во всех циклах измерений устанавливают над этими знаками. Часть осадочных марок включают в ход в виде промежуточных точек. Марки 1, 4, 6, 9, 12 и 14 (рисунок 7.16 б) являются связующими точками хода, остальные – промежуточными. По результатам измерения превышений в ходе вычисляют отметки осадочных марок в данном цикле и выписывают их в ведомость вычислений осадок. Осадку j марки в i цикле вычисляют по формуле

, (7.24)

где Н_0j – отметка j марки в нулевом цикле наблюдений;

Н_ij – отметка j марки в i цикле наблюдений.

Образец ведомости вычисления осадок приведен в таблице 7.1.

Для наглядного отображения процесса осадки здания или сооружения строят график, на котором показывают осадочные марки и величины осадок (рисунок 7.16 в).

При определении осадок бетонных плотин гидроузлов применяют нивелирование I и II классов со средними квадратическими ошибками измерения превышений на станции 0,3 и 0,4 мм. При определении осадок промышленных и гражданских зданий используют нивелирование II и III классов со средними квадратическими ошибками измерения превышений на станции 0,4 и 0,9 мм.

При измерениях высокой точности применяют тщательно отъюстированные высокоточные нивелиры типа Н-05, штриховые инварные или специальные малогабаритные рейки. Нивелир устанавливают строго посередине между марками, отсчеты берут по основной и дополнительной шкалам. Нивелируют при двух горизонтах прибора в прямом и обратном направлениях при длине визирного луча до 25 м и его высоте над грунтом или полом не менее 0,5 м.

Таблица 7.1 – Ведомость вычисления осадок сооружения

Номер осадочной марки	0 цикл	1 цикл		2 цикл
	Фундамент	1-й этаж		2-й этаж
	8 - 12 мая 2008г.	7 - 10 июля 2008г.		24 - 28 сентября 2008г.
	Отметка, м	Отметка, м	Осадка, мм	Отметка, м	Осадка, мм
1 2 3 … 20	158,752 ,849 ,342 … ,483	158,750 ,845 ,337 … ,480	-2 -4 -5 … -3	158,747 ,841 ,334 … ,474	-5 -8 -8 … -9
Средняя осадка, мм			-4		-8

Наблюдения за осадками сооружений методом

гидростатического нивелирования

Для систематических наблюдений за осадками крупных промышленных зданий и гидротехнических сооружений применяют стационарные гидростатические системы (рисунок 7.17). К конструкциям фундаментов неподвижно прикрепляют специальные стеклянные трубки-пьезометры 1, на которые в фиксированное положение надевают переносные измерительные устройства 2. Приблизительно в центре сооружения в закрытом помещении на устойчивом фундаменте 5 устанавливают напорный резервуар 3 с контрольным пьезометром и измерительным устройством 4. Все пьезометры соединены между собой и с напорным резервуаром резиновыми шлангами 6, уложенными в защитные водопроводные трубы ниже глубины промерзания грунта.

При наблюдениях напорный резервуар служит опорным репером. Резервуар заполняют кипяченой подкрашенной водой, которая по шлангам заполняет всю гидростатическую систему. После затухания колебаний жидкости в системе по измерительным устройствам 4 и 2, соответственно на напорном резервуаре (опорном репере) и пьезометрах на наблюдаемых точках, берут отсчеты и вычисляют превышения между этими точками. Величину осадки определяют как разность превышений в нулевом и текущем циклах наблюдений.

Система гидростатического нивелирования позволяет определять осадки со средней квадратической погрешностью порядка 0,1 мм.

Д ля автоматической регистрации недопустимых осадок измерительные устройства устанавливают на всех пьезометрах: иглу измерительного устройства закрепляют над уровнем жидкости на расстоянии, соответствующем допустимой величине осадки, и соединяют ее с постоянным источником тока. При осадке фундамента пьезометр опускается и жидкость соприкасается с иглой измерительного устройства, замыкая электрическую цепь. При этом на центральном пульте загорается соответствующая сигнальная лампочка. По этому сигналу принимаются соответствующие меры.