Разработка методики наблюдений за деформациями сооружений

     Содержание 

 
 
 

 

      Разработка методики наблюдений за деформациями сооружений. 

     1. Общие сведения о деформациях сооружений 

     Деформации  сооружений возникают в связи  с воздействием различных природных и антропогенных (техногенных) факторов, как на основание, так и на само сооружение. В общем случае под деформацией понимают изменение формы объекта наблюдений.

     Деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, называют осадками. Просадками называют деформации, происходящие в результате уплотнения  и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок и собственного веса грунта, так  и дополнительно с ними действующих факторов, таких, как, например, замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замёрзшем грунте и т.д.

     Математическая  характеристика осадок фундаментов  выражается величинами вертикальных отрезков, опущенных с первоначальной плоскости, образованной подошвой фундамента, до пересечения с деформированной поверхностью основания. В случаях, когда эти отрезки равны, осадки равномерные, если отрезки не равны, - неравномерные.

     С течением времени осадки от собственного веса сооружений прекращаются. При этом, как правило, на песчаных грунтах осадки характеризуются большими скоростями в начальный период с последующим быстрым затуханием. В глинистых грунтах, наоборот, осадки происходят с незначительными скоростями вначале и медленно затухают многие годы.

     Совместная  деформация основания и сооружения характеризуется следующими параметрами:

1. полной осадкой основания отдельного фундамента или строительного блока S;
2. средней осадкой основания здания или сооружения в целом S_ср;
3. Разностной (неравномерной) осадкой точек фундамента ΔS;
4. относительной неравномерностью осадок , т.е. отношением разности осадок двух точек фундамента к расстоянию l между ними.
5. наклоном фундамента i, т.е. отношением разности осадок ΔS крайних точек фундамента к его ширине или длине. Наклон фундамента приводит к крену сооружения Q – отклонению его вертикальной оси от отвесного направления;
6. относительным прогибом – отношением стрелы прогиба фундамента к длине однозначно изгибаемого участка сооружения;
7. углом закручивания сооружения;
8. горизонтальным смещением сооружения.

 

     Наблюдения  непосредственно за сооружением  начинают с момента начала его  возведения и продолжают весь строительный период. Для большинства крупных сооружений наблюдения ведутся и в эксплуатационный период.

     На  каждой стадии возведения или эксплуатации сооружения наблюдения за его деформациями проводят через определённые интервалы  времени. Такие наблюдения, проводимые по календарному плану, называют систематическими.

     Результаты  наблюдений за деформациями сооружений геодезическими методами должны удовлетворять  предъявляемым к ним требованиям  в отношении их полноты, своевременности  и точности. 

     Качество, полнота и однозначность выявления смещений во многом зависит от правильности размещения и количества знаков (марок). Места установки знаков должны намечаться геодезистом с участием специалистов по основаниям и фундаментам, гидрогеологов и группы генплана проектной организации. Из ряда возможных вариантов размещения марок выбирается наиболее благоприятный для производства геодезических работ.

     Проект  размещения марок на сооружении составляют с учётом конструкции фундамента, нагрузки на отдельные части основания, геологических и гидрогеологических условий. Осадочные марки стремятся установить на одном уровне, располагая их по углам зданий, вдоль продольных и поперечных осей фундамента; в местах, где ожидаются наибольшие осадки: на стыках соседних блоков, по сторонам усадочных и температурных швов, вокруг зон с наибольшей динамической нагрузкой и зон с менее благоприятными геологическими условиями. 

2. Назначение геодезических  измерений. 

     Главная цель наблюдений – это определение  величин деформации для оценки устойчивости сооружения и принятия своевременных профилактических мер, обеспечивающих его нормальную работу. Кроме того, по результатам наблюдений проверяется правильность проектных расчетов, и выявляются закономерности, позволяющие прогнозировать процесс деформации.

     Наблюдения  за деформациями сооружений представляют собой комплекс измерительных и описательных мероприятий по выявлению величин деформаций и причин их возникновения.

     Для сложных и ответственных объектов наблюдения начинают одновременно  с проектированием. На площадке будущего строительства изучают влияние природных факторов и в этот же период создают систему опорных знаков с тем, чтобы заранее определить степень их устойчивости. Наблюдения непосредственно за сооружением начинают с момента начала его возведения и продолжают в течение всего строительного периода. Для крупных сооружений наблюдения продолжают и в период эксплуатации. В зависимости от характера сооружения, природных условий и т.д. наблюдения могут быть закончены при прекращении деформаций, а могут продолжаться и на протяжении всего эксплуатационного периода. 

     3. Точность и периодичность  наблюдений 

      От  правильного решения задачи назначения или расчета точности измерений  зависят выбор метода и средств  измерений, затраты трудовых и материальных ресурсов, а также достоверность получаемых результатов. Точность измерений может быть указана в техническом задании на производство работ, в нормативной литературе или получена расчетным путем.

      Согласно  требованиям СНиП III-2-75 средние квадратические ошибки m_s определения осадок типовых зданий не должны превышать:

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

      3 мм – для зданий и сооружений, возводимых на песчаных, глинистых и других сжимаемых грунтах;

      10 мм – на насыпных, просадочных  и других сильно сжимаемых грунтах;

      15 мм – для земляных сооружений. Для прецизионных и сложных  сооружений требования к точности  обосновываются специальными расчетами.

      Необходимую точность измерения деформации довольно сложно установить расчетным путем. Целесообразно потребовать, чтобы средняя квадратическая ошибка определения критической величины деформации Ф_к не превосходила величины

где t_β – нормированный коэффициент, зависящий от вида распределения доверительной вероятности.

      Как правило, закон распределения ошибок геодезических измерений близок к нормальному, а доверительная вероятность для подобного ряда ответственных работ принимается равной 0,9973. Тогда t_β=3, а .

      Периодичность наблюдений зависит от вида сооружения, периода его работы, скорости изменения деформации и других факторов. Первый цикл наблюдений начинают после возведения фундамента, когда вес сооружения достигнет примерно ¼ его полного веса. Последующие циклы измерений осадок производят при достижении нагрузки в 50, 75, 100% полного веса сооружения. Для сооружений на мягких грунтах проводят дополнительные циклы наблюдений. Частота измерений осадок в период эксплуатации сооружения во многом зависит от качества прогнозирования осадок зданий. 

      4. Методы наблюдений  за осадками. 

     Для наблюдений за осадками сооружений и  их оснований применяют следующие  геодезические методы:

1. геометрическое нивелирование (коротким лучом до 25 м);
2. тригонометрическое нивелирование (лучом до 100 м);
3. гидростатическое нивелирование переносными приборами или при помощи стационарной системы;
4. наземная фотограмметрическая или стереофотограмметрическая съёмки.

 

     На  прецизионных сооружения может использоваться метод микронивелирования.

     Для большинства стандартных и типовых  сооружений точность определения осадок фундаментов обеспечивается геометрическим нивелированием, выполняемым по методике I и II класса.

     Основные  требования к нивелирному ходу I класса¹:

     Длина визирного луча – до 25 м (в подвальных помещениях – 15 м);

     высота луча над поверхностью земли или пола – не менее 0,8 м (в подвальных помещениях 0,5 м);

     угол i у нивелира – не более 20″;

     разность  длин плеч на станциях – не более 0,4 м;

     накопление  неравенства плеч в замкнутом  ходе – не более 2м;

     расхождения в превышениях, полученных из двух горизонтов инструмента, не должны превышать 0,3 мм.

     предельная  невязка ходов и полигонов  не превосходит  .

     где n – число станций. 

     Нивелирование II класса производят для многих промышленных сооружений. Основные требования¹:

     в висячем ходе допускается не более  двух станций;

     длина визирного луча – не более 30 м;

     высота  луча над поверхностью земли или  фундамента – не менее 0,5 м;

     неравенство расстояний от нивелира до реек – не более 1м;

     накопления  неравенства плеч в замкнутом ходе – не более 3-4 м;

     предельная  невязка в замкнутом полигоне или между пунктами I класса – .

     5. Описание объектов наблюдений 

     Наименование  объектов наблюдений:

1. главный корпус ТЭС 1;
2. сборный цех №3;
3. административный корпус №2.