8.Определение осадок инженерных сооружений

Наблюдения за осадками сооружений выполняют способами геометрического и тригонометрического нивелирования, гидронивелирования, микронивелирования, а также фото- и стереофотограмметрическим способами.

При наблюдениях за осадками крупных инженерных сооружений, отличающихся повышенными требованиями к точности производства этих работ, разрабатывается, как правило, специальная методика геодезических измерений. Исходными данными для разработки методики измерений служат величины погрешностей т определения осадок наблюдаемых точек, измеренных относительно исходного репера, погрешностей разности осадок двух точек, расположенные на определенном расстоянии друг от друга.

Связь между требуемой точностью наблюдений и погрешностью единицы веса , определяющей методику измерений, может быть представлена в виде

; (4.8)

где Q_H — обратный вес отметки наиболее слабо определяемой точки; — обратный вес превышения между исследуемыми точками, к точности взаимного положения которых предъявляются повышенные требования.

При использовании способа геометрического нивелирования в качестве погрешности единицы веса удобно принимать среднюю квадратическую погрешность превышения h, измеренного на станции по двум шкалам в ходе одного направления при выбранной базовой длине D визирного луча,

. (4.9)

При использовании тригонометрического нивелирования в качестве погрешности единицы веса целесообразно принять погрешность превышения, определенного при зенитных расстояниях от 85 до 95°, измеренных одним приемом при базовом расстоянии D_H=2 м.

В случае применения переносного гидронивелира или микронивелира за погрешность принимают погрешность превышения между двумя смежными точками, измеренного при перемене местами гидростатических головок или при перекладывании микронивелира.

При проектировании схемы измерений следует стремиться к получению наименьшего значения обратных весов Q_H и , что при заданной погрешности определения осадки приводит к большей эффективности работ за счет менее жестких требований к выбору их класса. Помимо этого, к схеме измерений предъявляются такие требования, как минимальный объем работ, обеспечение независимого контроля результатов измерений и получение данных для достоверной оценки точности. В значительной степени этим требованиям отвечает построение схемы в виде системы замкнутых полигонов малых размеров и нивелирование при двух горизонтах прибора или в прямых и обратных ходах.

Для случая, когда на одном и том же объекте приходится выполнять разные по точности наблюдения за осадками различных по чувствительности к деформациям сооружений, проектируют двух- и трехступенчатую схему или несколько не связанных между собой схем, опирающихся на самостоятельный или на один общий исходный репер.

Расчет величины обратного веса в выбранной схеме производят параметрическим и коррелатным способами, способом эквивалентной замены и по программным комплексам на персональных компьютерах.

Наиболее широко распространен способ геометрического нивелирования. Он обладает рядом достоинств, делающих его практически универсальным. Это высокая точность и быстрота измерений, простое и недорогое стандартное оборудование, возможность выполнять измерения в сложных и стесненных условиях.

Точность определения осадки характеризуется формулой

, (4.10)

где n – общее число станций в ходе или полигоне.

По исследованиям М.Е. Пискунова для высокоточного нивелирования коротки лучом

, (4.11)

причем для превышений, измеренных при двух горизонтах прибора или в двойном ходе, погрешность среднего результата уменьшится в раз, а для среднего превышения, измеренного при двух горизонтах в двойном ходе – в 2 раза.

При неравноточных измерениях (разные длины плеч) погрешность определяемой осадки выражается формулой

, (4.12)

где – погрешность единицы веса превышения, – сумма обратных весов по ходу от репера до марки k.

Способом геометрического нивелирования можно определять разности высот точек, расположенных на расстоянии 5-10 м, с погрешностью 0,05-0,1 мм, а на несколько сотен метров — с погрешностью до 0,5 мм.

9.Наблюдения за кренами инженерных сооружений

Крены инженерных сооружений являются следствием неравномерного сжатия грунтов у их основания под воздействием самого сооружения, ветрового напора, солнечного нагрева и других факторов. Эти деформации при значительной их величине приводят к постепенному перераспределению нагрузки от сооружения, к внецентренности ее приложения и, таким образом, к увеличению крена, вызывая одновременно дополнительные напряжения изгиба как в отдельных частях фундамента, так и в некоторых элементах конструкции, что создает непосредственную угрозу прочности и устойчивости сооружения.

Крен сооружения может быть выражен в линейной, угловой и относительной мере.

Под линейной величиной абсолютного крена в i - м цикле наблюдений понимается отрезок между проекциями центра подошвы фундамента и положения центра верхнего сечения сооружения на координатную (горизонтальную) плоскость. Приращение крена в линейной мере представляет собой расстояние (отрезок) между проекциями положений центра верхнего сечения сооружения в двух циклах наблюдений на координатную плоскость.

Абсолютный крен в угловой мере определяется острым углом между отвесной линией в центре подошвы фундамента и положением оси сооружения в i-м цикле.

Относительным креном называют отношение абсолютного крена сооружений в i-м цикле к высоте сооружений.

Первое определение крена проводится после возведения фундамента по результатам первого цикла измерения осадок. За последующий период достижения полной нагрузки на основание должно быть проведено не менее четырех циклов наблюдений за креном (при 25, 50, 75, 100% всего давления), выполняемых вслед за очередными циклами измерения осадок сооружения. В эксплутационный период периодичность наблюдений за кренами и осадками назначается в зависимости от скорости стабилизации осадок грунтов основания, инженерно-геологических условий и состояния сооружения. В этот период проводится не менее трех циклов в год.

Для наблюдений за креном высокого сооружения необходимо не менее трех определенным образом расположенных вокруг него точек - пунктов наблюдения. На этих пунктах в каждом цикле наблюдений (через определенные промежутки времени) устанавливаются теодолиты и измеряются направления на выбранные точки сооружения.

Взаимное положение пунктов наблюдения и сооружения должно удовлетворять следующим требованиям: они должны располагаться в местах, обеспечивающих стабильность их положения и максимальную сохранность, видимость не менее 3/4 высоты сооружения, наиболее выгодную геометрическую форму засечки и на удаление порядка двух-трех высот от сооружения.

Способы определения крена выбираются в зависимости от заданной точности, что в свою очередь зависит от скорости и степени неравномерности осадки сооружения. За предельные погрешности измерения крена принимают величины, не превышающие 0,2 от величины строительного допуска, как этого требует пункт 4.7 СНиП 3.01.03 – 84, т.е.

m_Q 0.03 м при Н  100 м;

m_Q 0.04 м при Н > 100 м.

Определение крена эксплуатируемого башенного сооружения в зависимости от требуемой точности и высоты, а также местных условий может быть осуществлено одним из следующих способов:

1. координат;

2) горизонтальных углов (направлений);

3) малых углов;

4) вертикального проектирования;

5) с применением дифференциальных формул;

6) высокоточного нивелирования осадочных марок;

7. зенитных расстояний;

8) комбинированным;

9) с применением клинометров;

10) стереофотограмметрическим.