Изыскание промышленных сооружений, жилых и административных зданий и наблюдение за неблагоприятными процессами площадных сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (Школа)

Инженерный департамент

Отделение горного и нефтегазового дела

Реферат на тему: «Изыскание промышленных сооружений, жилых и административных зданий и наблюдение за неблагоприятными процессами площадных сооружений»

По основной образовательной программе подготовке специалистов

По специальности 21.05.01 «Прикладная геодезия»

Выполнил студент очного обучения Томсина Александра Андреевна

Проверил ст. преп., Гагарский Н.А.

Владивосток 2022



Содержание

Введение

1. Изыскания промышленных сооружений, жилых и административных зданий

1.1 Классификация инженерных сооружений

1.2 Виды инженерных изысканий для строительства

1.3 Изыскания промышленных сооружений, жилых и административных зданий

2. Наблюдения за неблагоприятными процессами площадных сооружений

2.1 Состав процесса наблюдения за деформациями

2.2 Размещение и закрепление геодезических знаков для наблюдения за осадками

2.3 Периодичность и точность измерения деформаций

2.4 Методы измерения деформаций

Заключение

Список литературы



Введение

В ходе выполнения различных этапов строительства создают здания и сооружения, инженерные комплексы, которые должны удовлетворять целому ряду требований, среди которых можно выделить следующие:

- экономическая целесообразность возводимого объекта, т. е. обеспечение таких стоимостных затрат на строительство, оборудование, эксплуатацию, которые были бы оптимальными и приемлемыми в данных условиях;

- функциональная (технологическая) целесообразность - выполнение на данном объекте установленных для него на период эксплуатации задач;

- техническая целесообразность, т. е. обеспечение прочности, устойчивости и долговечности в процессе эксплуатации с наименьшими затратами средств и материалов;

- архитектурно-ландшафтные и эстетические условия;

- охрана окружающей среды.

Исходя из этих требований, необходимо анализировать и учитывать взаимосвязь в ходе строительства целого ряда природных, экономических и технических факторов, что достигается последовательностью решения этих задач и разделением строительства на три основных этапа - изыскания, проектирование и возведение строительных объектов (строительное производство).

Инженерные изыскания обеспечивают комплексное изучение природных и экономических условий района будущего строительства с целью получения материалов, необходимых для разработки экономически целесообразных и технически обоснованных решений при проектировании объектов с учетом рационального использования и охраны окружающей среды, а также для выработки прогноза изменений природной среды под воздействием строительства и эксплуатации предприятия, зданий и сооружений.

Под проектированием понимают разработку на основе материалов изысканий комплекса графических, технических и экономических документов, обосновывающих возможность и целесообразность строительства в заданном районе, методы возведения и стоимостные показатели.

Возведение зданий и сооружений целесообразно проводить в строгом соответствии с проектом, представляет собой процесс воссоздания на местности проектного решения с помощью выполнения разнообразных строительных работ.



1. Изыскания промышленных сооружений, жилых и административных зданий

1.1 Классификация инженерных сооружений

Экономика страны включает в себя различные предприятия и сооружения. Поступательное развитие экономики зависит от их нормального взаимосвязанного функционирования. Существующие предприятия и сооружения постоянно подвержены модернизации, проектируются и строятся новые объекты.

Инженерные сооружения геодезисты различают по назначению, геометрической форме, размеру, конструктивным особенностям.

По назначению инженерные сооружения условно можно разделить на:

1) промышленные (комбинаты, заводы, фабрики);

2) объекты энергетики (тепловые и атомные электростанции, теплоэлектроцентрали);

3) гидротехнические (плотины, ГЭС, каналы и т. д.);

4) транспортные (железные и автомобильные дороги, мосты, речные и морские порты, аэропорты, линии электропередач, трубопроводы);

5) связи (антенные системы, линии связи);

6) жилищно-гражданские (жилые, общественные и административные здания и объекты);

7) прецизионные и уникальные (ускорители заряженных частиц, крупные радиотелескопы, солнечные печи, высотные телебашни и т. д.);

8) сельскохозяйственные (элеваторы, животноводческие комплексы, фермы, силосные башни и т. д.).

Одни и те же сооружения по своему функциональному назначению могут быть причислены к разному типу, однако ряд сооружений трудно отнести к какому-либо из перечисленных выше типов.

По геометрической форме сооружения разделяют на площадные (населенные пункты, промышленные предприятия, гидроузлы, тепловые и атомные электростанции и т. п.) и линейные (железные и автомобильные дороги, каналы, линии электропередач и связи, трубопроводы).

По размерам сооружения одного и того же типа различают на малые (местного значения), средние (районного и областного значения), крупные (республиканского и союзного значения).

Сооружения одного и того же типа могут иметь различные конструктивные и технологические характеристики.

1.2 Виды инженерных изысканий для строительства

Изыскание - это комплекс экономических и технических исследований района будущего строительства с целью получения данных, необходимых для решения вопросов проектирования, строительства и эксплуатации зданий, сооружений.

Изыскания подразделяются на:

- технико-экономические;

- инженерные.

В период технико-экономических изысканий проводят сбор, систематизацию и обработку материалов и сведений экономического характера, выполняют согласования по отводу земель под строительство, оценку сносимых сооружений и угодий, отводимых под проектируемое сооружение. Технико-экономические изыскания определяют экономическую целесообразность строительства сооружения в данном районе с учетом обеспеченности его сырьем, стройматериалами, транспортом, рабочей силой, потребителями продукции и др. Инженерные изыскания проводят для изучения природных условий территории будущего строительства.

По содержанию работ и назначению инженерные изыскания делятся на пять основных видов: инженерно-геодезические, инженерно-геологические, инженерно-гидрометеорологические, инженерно-экологические и инженерно-геотехнические. Кроме того, могут проводиться специальные изыскания, в зависимости от почвенно-грунтовых, геоботанических, экономических и т.п. факторов.

В процессе инженерно-геодезических изысканий подлежат изучению и съемке ситуация и рельеф на территории предполагаемого строительства (площадки или трассы).

В процессе инженерно-геологических изысканий подлежат изучению грунты основания, подземные воды, физико-геологические процессы и формы их проявления. Попутно могут решаться вопросы использования местного строительного материала.

В процессе инженерно-гидрометеорологических изысканий подлежат изучению климат и поверхностные воды.

В зависимости от вида проектируемого сооружения значимость отдельных видов изысканий может быть различна.

Большинство природных процессов на изучаемой территории взаимосвязано, поэтому изыскания проводят комплексно. Комплексные изыскания позволяют разработать технически обоснованные и экономически целесообразные проекты строительства.

Выделяют изыскания линейных и площадных сооружений. Линейные инженерные изыскания выполняют при проектировании и строительстве железных и автомобильных дорог, каналов, трубопроводов, линий электропередачи (ЛЭП), линий электросвязи (ЛЭС).

Изыскания трасс магистральных и подъездных железных и автомобильных дорог отличаются наибольшей сложностью по сравнению с изысканиями других видов линейных сооружений.

При изысканиях площадных сооружений, например, промышленных предприятий, поселков, плотин и других сооружений на этих же территориях нередко приходится проводить линейные изыскания с выносом в натуру небольших трасс линейных сооружений (внутризаводских, внутрипоселковых и подъездных автомобильных и железных дорог, трубопроводов, ЛЭП и др.).

1.3 Изыскания промышленных сооружений, жилых и административных зданий

Инженерно-геодезические изыскания площадных сооружений (заводов, фабрик, отдельных цехов и промышленных сооружений, жилых и административных зданий на территории городов и поселков) в основном сводятся к крупномасштабным съемкам площадок, трассированию подъездных путей и коммуникаций, разбивке и привязке геологических выработок.

Инженерные изыскания для промышленного строительства необходимо выполнять в соответствии с общими требованиями, установленными СНиП по инженерным изысканиям для строительства (СП 47.13330.2016), СНиП по проектированию наружных сетей и сооружений водоснабжения (СП 31.13330.2021).

При выборе места для строительства жилых массивов и промышленных предприятий учитывают комплекс природно-климатических условий, а также физико-технических и санитарно-гигиенических требований к размещению и планировке территорий. Комплекс природно-климатических условий включает сведения о климате, почве, растительности, грунтах, гидрологии почв, затопляемости, заболачиваемости территории, наличии оврагов, оползней, размыва берегов и др. Климатические данные о тепловом, ветровом режиме, о влажности, атмосферных осадках получают из соответствующих СНиПов или непосредственно от метеорологических станций, а сведения о почвах и растительном покрове - из соответствующих справочников.

Для учета ветра при размещении промышленных предприятий используют розу ветров - график, на котором показаны направление, скорость и продолжительность ветров в течение года. Используют также усредненные розы ветров для летнего и зимнего периодов. Предприятия следует располагать так, чтобы господствующие ветры уносили вредные выделения от жилых районов. Площадки предприятий с возможными большими вредными выбросами, должны быть так ориентированы, чтобы обеспечивалось хорошее проветривание территории во избежание застоя воздуха.

По физико-техническим условиям различают три категории пригодности территорий для промышленного строительства: благоприятные (с уклоном 0,3-5%), неблагоприятные (с уклоном более 5% или менее 0,3%.) и особо неблагоприятные. Эти условия включают топографические и геологические данные.

На территории будущего строительства не должны иметь место такие физико-геологические процессы, как оползни, просадочные явления, суффозия. Подземные воды не должны быть агрессивны к бетону и металлу. При выборе площадки для промышленного предприятия важными являются вопросы водоснабжения и канализации.

Водоснабжение большинства предприятий может быть обеспечено системой артезианских скважин. Металлургические и химические заводы, для технических нужд которых требуется большое количество воды, обычно размещают около больших водоемов. Размещение предприятий у рек бывает обусловлено необходимостью использовать водный транспорт.

При размещении предприятий на прибрежных участках рек и водоемов планировочные отметки следует принимать не менее чем на 0,5 м выше расчетного наивысшего горизонта вод, а также нагона от расчетной высоты волны.

Неудобство той или иной площадки в физико-техническом отношении можно преодолеть с помощью мероприятий по инженерной подготовке территории. Но применение этих мероприятий должно быть экономически оправдано.

При размещении промышленных предприятий практически исключается использование орошаемых земель, пашни, территорий защитных и водоохранных лесов.

Санитарно-гигиенические требования обусловливают мероприятия по борьбе с выделяемыми предприятиями пылью, газами, парами, дымом, сажей, вредными промышленными стоками. Борьбу с ними следует вести в первую очередь у мест их выделения, т. е. на технологических линиях, в цехах, а также путем устройств специальных отстойников и других сооружений. При этом предусматривается санитарно-защитная зона, подлежащая благоустройству и озеленению.

Для сравнения и оценки намеченных вариантов размещения строительства и предполагаемых направлений трасс внеплощадочных коммуникаций осуществляют сбор и анализ имеющихся топографических карт и планов масштабов 1:100 000-1:5000. В случае необходимости выполняют полевое обследование территории намеченных вариантов площадки. При отсутствии полноценных топографо-геодезических материалов на предполагаемых площадках, по согласованию с заказчиком, выполняют инженерно-геодезические съемки.

На выбранной площадке строительства и трассах внеплощадочных коммуникаций выполняют крупномасштабные съемки и другие топографо-геодезические работы, необходимые для разработки генерального плана и проектирования зданий и сооружений, включая коммуникации.

В табл. 1 представлены в СП 47.13330.2016 масштабы съемок.

Для составления проектов планировки крупных промышленных районов, обзорных проектов инженерных сооружений выполняют съемки масштаба 1:5000. Более крупные масштабы съемок, из предусмотренных в табл. 2 следует устанавливать при проектировании крупных и сложных объектов, сложном рельефе, при проложении трасс коммуникаций на застроенных территориях. Топографические съемки в масштабе 1:500 производятся, как правило, на застроенных территориях. Для этого масштаба съемок программой изысканий может быть установлена высота сечения рельефа через 0,25 м. Ширина полосы съемки ситуации вдоль трассы должна составлять 100 м для незастроенной территории, а для застроенной - ограничиваться шириной проезда (улицы).

Для разных промышленных объектов выполняют различные объемы крупномасштабных съемок. В табл. 2 представлены средние площади предприятий различного назначения.

Таблица 1

Участок топографической съемки	Масштабы съемки	Высота сечения рельефа, м
Участки строительства (реконструкции, расширения) зданий и сооружений в пределах промышленной площадки	1:2000; 1:1000; 1:500	2; 1; 0,5
Участки строительства ограждающих дамб (плотин), накопителей промышленных отходов и стоков	1:2000; 1:1000	2; 1; 0,5
Участки строительства сооружений водопровода на базе: - подземных вод (водозаборные сооружения, станции очистки и др.) - поверхностных вод (водозаборные сооружения, береговые колодцы, насосные станции, станции очистки и др.)	1:1000; 1:500 1:2000; 1:1000; 1:500	1; 0,5 2; 1; 0,5
Участки строительства сооружений канализации: - очистные сооружения, насосные и воздуховодные станции и др. - поля фильтрации и орошения	1:1000; 1:500 1:2000	1; 0,5 1; 0,5
Трассы внеплощадочных коммуникаций (подъездные автодороги и железнодорожные пути, трубопроводы водоснабжения, канализации, промышленных стоков и др.): - полосы местности вдоль трассы - переходы трасс через естественные препятствия (волотоки, водоемы и др.) - пересечения и сближения трасс с транспортными и другими коммуникациями и сооружениями - сосредоточенные резервы	1:5000; 1:2000 1:2000; 1:1000; 1:500 1:1000; 1:500 1:2000; 1:1000	2; 1; 0,5 1; 0,5 1; 0,5 1; 0,5

Таблица 2

Предприятия	Средняя площадь, га	Предприятия	Средняя площадь, га
Черной и цветной металлургии	500	Химические	500-300
Машиностроительные и металлообрабатывающие	200	Строительной промышленности	10-30
Добывающей промышленности (без учета территорий открытых или закрытых разработок)	50-200	Лесной и бумажной промышленности	50-100
Судостроительные	100	Текстильные	5-10
		Пищевой промышленности	5-10

Для изучения площадки в геологическом и гидрологическом отношениях проектируют сеть геологических скважин, относительно равномерно расположенных (например, через 100 м) на территории предполагаемого строительства. В задачу геодезистов входит вынос запроектированной сети скважин и шурфов в натуру, а затем привязка их, в основном, по высоте. инженерный площадный сооружение геодезический

Новые жилые и административные здания проектируют и размещают на свободных городских территориях или на участках сносимых ветхих строений, которые не подлежат капитальному ремонту и не представляют исторической ценности.

Для составления генеральных планов городов или крупных жилых районов выполняют съемки масштаба 1:5000. Для разработки генеральных планов малых городов, поселков городского типа, сельских населенных пунктов, эскизов застройки выполняют съемки масштаба 1:2000.

Съемки масштаба 1:1000 выполняют для составления проектов (рабочих проектов) и рабочей документации территорий с одноэтажной застройкой. Съемки масштаба 1:500 выполняют для разработки рабочей проектной документации территорий с многоэтажной капитальной застройкой.

Для проектирования отдельных жилых и административных зданий выполняют обычно съемки масштаба 1:500. Границы съемки под конкретное проектируемое здание определяются, во-первых, границей землеотвода, в пределах которой располагается само здание, объекты благоустройства, подъезды, детские площадки и т. д., во-вторых, границей площадки, отведенной под строительство. Эта граница обычно больше, чем граница землеотвода. Кроме того, съемке в масштабе 1:500 подлежат полосы (на застроенной территории обычно шириной 40-50 м) вдоль проектируемых трасс подключения к существующим сетям. Точки подключения таких трасс на застроенной территории могут располагаться достаточно далеко от проектируемого здания.

Границы землеотвода, территории, отведенные для строительства, и полосы проектируемых трасс обозначаются проектировщиками на схемах или выкопировках планов масштабов 1:2000-1:5000. Эти схемы или выкопировки передаются изыскательской организации в качестве приложения к заданию на проведение изысканий и съемок в масштабе 1:500.

На застроенной территории съемка производится периодически. Если на данную территорию имеются достаточно свежие материалы съемок, то в процессе изысканий выполняют только обследования площадки и трасс проектируемых коммуникаций с выявлением и досъемкой последних изменений.

При проектировании конкретных промышленных, жилых и административных зданий инженерно-геологические изыскания заключаются, преимущественно, в бурении скважин по основным осям проектируемых фундаментов или по контуру зданий и сооружений, отборе и испытаниях образцов грунта.

Частота расположения скважин и глубина их бурения зависят от сложности инженерно-геологических условий площадки, размеров зданий, их статических характеристик, динамических параметров оборудования - задаются проектировщиками. Расстояние между скважинами может быть 20-100 м. Разбивка этих скважин согласно проекту и привязка их к геодезической планово-высотной сети выполняется традиционными геодезическими методами.



2. Наблюдения за неблагоприятными процессами площадных сооружений

2.1 Состав процесса наблюдения за деформациями

Наблюдение за деформациями вновь строящихся зданий и сооружений начинают с момента окончания работ нулевого цикла и заканчивают после достижения стабилизации осадок фундаментов, но не ранее двух лет после сдачи здания или сооружения в эксплуатацию. Весь процесс наблюдения за деформациями зданий и сооружений состоит из двух основных этапов: организационного этапа подготовительной работы и непосредственных измерений с камеральной обработкой полученных данных.

На этапе подготовительной работы осуществляют:

- составление рабочей программы наблюдений;

- проектирование конструкций геодезических опорных знаков и осадочных (деформационных) марок, их закладку;

- подбор приборов и всего необходимого для выполнения измерений.

На втором этапе выполняют:

- непосредственные измерения по методике, принятой в рабочей программе наблюдений;

- обработку результатов измерений, определение величин деформаций с оценкой точности их вычисления, составление ведомостей по каждому циклу измерений, графическое оформление полученных результатов измерений;

- составление технического отчета с анализом полученных данных.

2.2 Размещение и закрепление геодезических знаков для наблюдения за осадками

Данные о процессах деформации получают на основе измерения смещения точек наблюдаемого здания или сооружения относительно опорных геодезических знаков. При этом достоверность данных измерения во многом зависит от устойчивости опорных знаков, доступности и удобства пользования ими во всех циклах наблюдений.

Опорные знаки размещают на участках с устойчивыми грунтами, расположенными вне зоны осадочных воронок и производства строительных работ, но как можно ближе к точкам наблюдаемого здания или сооружения. Опыт показывает, что зона активных деформаций грунтов может распространяться на расстояние, равное шестикратной ширине фундамента здания или сооружения.

Границей зоны распространения напряжений в грунтах, создаваемых весом здания или сооружения, считают плоскость, проходящую через грань фундамента и наклоненную к вертикали под углом 25-30°.

Для предохранения от повреждений машинами и других воздействий внешней среды опорные знаки защищают металлической оградой или колодцем, курганом и канавой.

В качестве опорных высотных знаков при наблюдениях за осадками зданий и сооружений служат фундаментальные глубинные реперы, закладываемые в коренные породы в виде железобетонных монолитов (рис.1,а) или других жестких конструкций. В целях удобства выполнения контроля за устойчивостью их размещают кустами. Каждый куст состоит из двух-трех реперов, размещенных таким образом, чтобы превышения между ними могли быть определены с одной установки нивелира при длине визирного луча до реперов не более 50 м. При наблюдениях за осадками по данным превышений между реперами в текущем и предшествующем циклах измерений устанавливают наиболее устойчивый репер, относительно которого определяют величину осадки.

Рис.1. Геодезические знаки для наблюдения за осадками: а - глубинный репер; б - стеной репер; в - осадочная марка, закрепляемая в кирпичные или бетонные стены; г - осадочная марка, закрепляемая сваркой к металлической колонне; д - глубинная марка, закрепляемая в земляные сооружения; е - куст марок для определения величины послойного сжатия грунта

Устойчивость глубинных реперов контролируют и по их координатам, которые определяют через десять дней после закладки и в начале каждого цикла измерений.

Глубинные реперы закладывают при наблюдениях за деформациями ответственных сооружений нивелированием I класса. При нивелировании II и III классов используют грунтовые или стенные реперы (рис.1,б).

Грунтовые реперы закладывают ниже уровня промерзания грунта. По конструкции они могут быть трубчатыми или свайными, со сферической головкой в верхней части. При удалении наблюдаемого объекта более чем на 2 км от пунктов исходной геодезической сети, затрудняющем привязку к ним заложенных на объекте реперов, применяют условную систему высот.

Обоснованию мест размещения точек наблюдений уделяют первостепенное значение и осуществляют это на основе анализа особенностей грунта, нагрузки на него, чувствительности конструкций к осадкам и предположений о характеристике деформаций. Точки обычно размещают в нижней части несущих конструкций, примерно на одном уровне, в местах, чувствительных к осадкам и изменяющейся нагрузке, то есть там, где ожидаются наибольшие стоки воды: в углах зданий, на стыках капитальных стен, в зонах наибольших напряжений несущих конструкций, по обе стороны осадочных и температурных швов.

Точки наблюдений закрепляют на зданиях и сооружениях осадочными или контрольными марками. Осадочные марки изготавливают в виде штырей, болтов, отрезков угловой стали и костылей длиной до 15 см при креплении к каменным стенам и до 5 см при креплении их к металлическим конструкциям (рис.1,в, г).

Для более четкой фиксации марок и удобства установки на них рейки концам штырей, болтов или костылей предварительно придают сферическую или полусферическую форму. При закреплении в стену они выступают из нее на расстояние до 4 см.

В отдельных случаях, например, при долговременных наблюдениях за осадками сооружений, памятников истории архитектуры, применяют марки с предохранительными колпачками и марки скрытого типа с завинчивающимися болтами.

При наблюдениях за деформациями земляных сооружений (котлована, дамбы, плотины и т.п.) применяют специальные глубинные марки, позволяющие измерять смещения скрытых точек.

Для вычисления величины послойного сжатия грунтов закладывают кусты марок на различную глубину с основаниями на границах пластов грунта (рис.1, е).

2.3 Периодичность и точность измерения деформаций

Измерение осадки строящихся зданий и сооружений начинают сразу после начала возведения фундаментов или кладки цоколя.

Частоту измерения осадок в основном увязывают с возрастанием нагрузки на грунт основания и развитием его деформации во времени. Во многих случаях осадка завершается по окончании строительства, но может продолжаться в течение многих лет. Быстрее завершаются деформации скальных и песчаных грунтов, значительно медленнее - глинистых.

Первый цикл измерения обычно начинают тогда, когда давление фундамента на грунт составляет 25 % от веса здания или сооружения. Последующие циклы измерений осадок выполняют при достижении нагрузки в 50, 75, 100 % от веса здания и сооружения или после возведения каждого этажа.

При строительстве крупнопанельных зданий измерение осадок выполняют после возведения фундамента, монтажа второго этажа, коробки здания и перед сдачей его в эксплуатацию.

При выполнении повторных циклов измерений учитывают действие различных факторов - проведение подземных работ, возведение в непосредственной близости больших сооружений, изменения температурного режима грунта основания, уровня грунтовых вод, динамических нагрузок. В таких случаях выполняют измерение осадок до и после проявления и учета указанных факторов. По полученным данным корректируют график работ по измерению осадок.

Промежутки между циклами измерений уменьшают при возрастании скорости осадок и появлении трещин, недопустимых кренов и других опасных деформаций. После окончания строительства здания или сооружения периодичность измерений осадок изменяется. В период первых двух лет эксплуатации измерения выполняют не менее четырех раз, приурочивая их к различным сезонам года. Осадку сооружения, возведенного на песчаном грунте, рекомендуется измерять через 5-6 месяцев. Наблюдения за деформациями прекращают только тогда, когда скорость осадки не превышает 1-2 мм в год. Наблюдения возобновляют при появлении причин, способных вызвать новые осадки и деформации зданий, сооружений.

Определение точности измерения деформаций производят в зависимости от ожидаемых конечных предельных значений величин перемещений, установленных проектной документацией, по форме табл.3.

Таблица 3 - Определение точности измерения деформаций

По данным табл.3 устанавливают класс точности измерения вертикальных и горизонтальных перемещений фундаментов зданий и сооружений (табл.4).

Таблица 4 - Установление класса точности измерений

В случае отсутствия расчетных величин вертикальных или горизонтальных перемещений рекомендуется устанавливать следующий класс точности измерения деформаций для зданий и сооружений:

I - длительное время находящихся в эксплуатации, а также возводимых на скальных и полускальных грунтах;

II - возводимых на песчаных, глинистых и других сжимаемых грунтах;

III - возводимых на насыпных, просадочных и других сильно сжимаемых грунтах,

IV - для земляных работ.

Как правило, при наблюдениях за осадкой грунта под особо ответственными и уникальными зданиями и сооружениями (высотные здания, ГЭС, АЭС, элеваторы и т.п.) применяют нивелирование I класса точности измерения. Наблюдения за другими гражданскими и промышленными сооружениями выполняют нивелированием II и III классов.

Нивелирование III класса точности измерения осадок применяют в тех случаях, когда средняя скорость осадки здания или сооружения превышает 5 мм в месяц. При меньших скоростях осадки этот метод нецелесообразен из-за недостаточной точности.

Обоснование точности измерения деформаций необходимо увязывать с частотой измерений, потому что от этого зависят как полнота и достоверность полученных данных, так и стоимость геодезических работ. Разреженные наблюдения не могут обеспечить получения данных, характеризующих действительный ход деформаций, а слишком частые и высокоточные приведут к излишним затратам средств на измерения.

2.4 Методы измерения деформаций

Измерения деформаций зданий и сооружений выполняют геодезическими и негеодезическими методами. Геодезические методы дают возможность определять абсолютные и относительные величины осадки зданий (сооружений) или их элементов.

За абсолютные осадки принимают вертикальные смещения, измеренные от реперов, не изменяющих своего высотного положения во все периоды наблюдения. За относительные осадки принимают вертикальные смещения, измеренные относительно произвольно выбранной точки здания (сооружения) или репера.

Негеодезическими методами определяют только относительные осадки элементов здания или сооружения. При этом используют отвесы, клиномеры, деформетры, микрокренометры и другие средства измерения. Эти приборы закрепляются на здании (сооружении) или внутри него и позволяют измерять смещение элементов здания (сооружения) практически непрерывно. Процесс измерений может быть автоматизирован.

Геодезические методы измерения осадок позволяют получать полные и достоверные данные об осадках здания (сооружения) в целом или его элементов в единой системе координат. К этим методам относятся: геометрическое, гидростатическое и тригонометрическое нивелирование, микронивелирование, фотограмметрия (табл. 5).

Основным из них является метод геометрического нивелирования.

Метод геометрического нивелирования позволяет выполнять наблюдения за осадками зданий и сооружений по программам I-IV классов точности измерения. Высокоточное нивелирование короткими лучами позволяет определять разность высот двух точек, расположенных на расстоянии 10-15 м, со средней квадратической погрешностью 0,03-0,05 мм. Превышение между точками, удаленными на несколько метров, определяется с погрешностью 0,1-0,2 мм.

Этот метод позволяет выполнять измерения с высокой точностью в сложных условиях строительной площадки, со сравнительно небольшими материальными затратами.

К основным недостаткам метода геометрического нивелирования относятся: трудность автоматизации измерений, сложность нивелирования в труднодоступных местах, отсутствие системы дистанционного съема информации, размещение осадочных марок на зданиях и сооружениях, насыщенных оборудованием не в местах осадок, а в местах, наиболее доступных для наблюдений.

От этих недостатков свободен метод гидростатического нивелирования, который обеспечивает при благоприятных внешних условиях более высокую точность определения превышений: средняя квадратическая погрешность 0,01-0,02 мм при расстоянии между точками до 40 м.

Широкому применению переносных гидростатических нивелиров препятствует ограничение диапазона измеряемых величин и существенное влияние на точность измерения внешних условий (температуры, изменений атмосферного давления, ветра). Гидростатическое нивелирование используют в основном при измерении осадок фундаментов, элементов конструкций или технологического оборудования в труднодоступных для геометрического нивелирования местах, расположенных на одном уровне внутри здания или сооружения.

Метод тригонометрического нивелирования уступает по точности геометрическому и гидростатическому, но в отличие от них имеет достоинство - позволяет определять осадки точек, расположенных на различных высотах в труднодоступных местах. Наиболее высокая точность определения осадок (0,5 мм) может быть достигнута нивелированием короткими лучами (до 20 м). В сравнении с геометрическим этот метод позволяет измерять с одной станции значительные превышения, отпадает необходимость в рейках и осадочных марках. Вместо марок можно использовать откраски и другие облегченные знаки.

Тригонометрическое нивелирование применяют в том случае, когда измерение осадок зданий и сооружений методами геометрического или гидростатического нивелирования выполнить не представляется возможным.

Микронивелирование не заменяет, а лишь дополняет геометрическое или гидростатическое нивелирование. Оно широко применяется при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, для которых характерны высокие требования к точности монтажа и выверке технологического оборудования. 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 отдельные конструкций (балок, ферм, фундаментов), а также при определении наклонов и деформаций технологического оборудования. Этот метод отличается простотой и высокой точностью процесса измерения.

Фотограмметрический метод применяют при определении вертикального и горизонтального смещений наблюдаемых точек на различных уровнях сооружения в двух и трех координатах. Этот метод позволяет выполнять наблюдение с высокой точностью и производительностью труда за большим числом компактно расположенных точек на открытых обозрению стенах сооружения. При необходимости, все измерения можно повторить по фотоснимкам.

Таблица 5 - Геодезические методы измерения осадок

Метод измерения деформаций	Класс точности измерения	Область применения
Метод геометрического нивелирования		Применяют при строительстве
	I	- особо ответственных и уникальных зданий и сооружений (высотные здания, ГЭС, АЭС, элеваторы и т.п.);
	II	- гражданских и промышленных сооружений;
	III
	IV	- земляных сооружений (плотины, дамбы, аэродромов и т. п.).
Метод гидростатического нивелирования	То же	То же
Микронивелирование	То же	Применяют при изучении осадок и наклонов отдельных конструкций (фундаментов, балок, ферм, технологического оборудования).
Метод тригонометрического нивелирования	II-IV	Применяют при
		- наблюдениях за высокими зданиями, башнями, плотинами; - при производстве измерений через препятствия.
Фотограмметрический способ	То же	Применяют при нивелировании линейных сооружений (трасс автомобильных дорог, линий электропередач и радиорелейной связи и т.п.).

При наблюдениях за деформациями получает развитие применение лазерных устройств, основанных на измерении смещений точек относительно светового луча. Например, для определения деформаций крупных сооружений уже используют лазерные интерферометры, позволяющие измерять смещения с ошибкой порядка 10^-7-10^-8.

Для определения деформаций небольших объектов и отдельных конструкций могут быть использованы методы лазерной голографии, позволяющие записывать изображение предмета на фотопластинку.



Заключение

Деформации зданий и сооружений возникают под действием определенных природных факторов, геологических явлений, технологических факторов, поэтому любой строящийся объект испытывает эти воздействия и деформируется.

Проектирование и строительство должно осуществляться таким образом, чтобы свести эти деформации к величинам, не нарушающим эксплуатацию зданий и сооружений. Поскольку при проектировании строительства все факторы сложно учесть практически, то для проверки совершенствования и проверки ожидаемых деформаций, а так же при применении новых технологий при строительстве в сложных условиях (грунты, сейсмические районы, подземные сооружения: крепостные сооружения, метро), необходимо проводить геодезические натурные наблюдения за деформациями в процессе строительства и эксплуатации сооружения. Это позволяет по результатам наблюдений определить величины деформации, динамику их распределения в пространстве. Анализ результатов наблюдений позволяет совершенствовать технические процессы в строительстве, своевременно устранять последствия возникновения деформации, совершенствовать методы предрасчета деформации и получать дополнительные детальные сведения о геологическом строении массивов, на которых возводится сооружение.



Список литературы

1. Климов О. Д., Калугин В. В., Писаренко В. К. Практикум по прикладной геодезии. Изыскания, проектирование и возведение инженерных сооружений: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Недра , 1991. - 271 с.

2. Большаков В. Д., Клюшин Е. Б., Васютинский И. Ю. Геодезия. Изыскания и проектирование инженерных сооружений: Справ, пособие - М.: Недра, 1991. - 238 с.

3. Хаметов Т.И. Геодезическое обеспечение проектирования, строительства и эксплуатации зданий, сооружений: Учеб. пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2002. - 200 с.

4. Наблюдения за деформациями зданий и сооружений URL: https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=563110 (дата обращения 24.04.2022)

Размещено на Allbest.ru

...