7.2. Измерение осадок, сдвигов и кренов зданий и сооружений
Измерение осадок обычно производят в периоды, когда изменения нагрузки на основание достигают 25, 50, 75 и 100 % давления на грунт и конструкции. Всего должно быть проведено не менее четырех циклов наблюдений во время строительства. В эксплуатационный период наблюдения проводятся два раза в год и заканчиваются при затухании осадок.
Схема расположения осадочных марок и последовательность их нивелирования показана на рис. 48. Нивелирование выполняется замкнутыми ходами по программе II класса. Все 10 осадочных марок включены в замкнутый ход. Однако ожидаемая высотная невязка может быть уменьшена в два раза, если при повторном нивелировании наблюдения производить через одну марку (см. пунктирный ход).
Рис. 48. Схема размещения осадочных марок: а – на фасаде; б – в плане с последовательностью нивелирования
В результате наблюдений составляют план марок, ведомость и график их осадок и другие документы, рекомендованные ППГР. К указанным документам прилагаются материалы и ведомости обработки измерений.
Измерение сдвигов частей зданий и сооружений выполняют способами створных измерений, линейно-угловых построений и фототеодолитной съемки. Наблюдения за деформационными знаками, закладываемыми ближе к основанию (для уменьшения влияния наклона), ведутся с неподвижных центров с точностью от 1 до 15 мм в зависимости от характеристики грунта и конструкции здания или сооружения.
Сроки назначения циклов наблюдений зависят от вида грунта, типа сооружения и ожидаемых деформаций. Однако наблюдения начинают только после закрепления знаков и начала действия горизонтальных усилий. Затем они проводятся после увеличения бокового давления на 25 % от проектного. В результате этого определяется промежуточная упругая и остаточная деформация основания.
После ввода зданий или сооружений в эксплуатацию наблюдения за сдвигами проводят с целью проверки их устойчивости два раза в год (в весенний и осенний период). Наблюдения за сдвигами прекращаются, когда они затухают.
На рис. 49 показана наиболее простая схема расположения знаков при створных измерениях, где I и II – исходные (опорные) пункты; 1, 2, 3 – наблюдаемые точки; 1', 2', 3'– наблюдаемые после деформации точки.
Рис. 49. Способ створных измерений
При наблюдениях за горизонтальными сдвигами здания или сооружения отклонения точек 1', 2', 3' от створа определяются координатами: а1, b1, а2, b2, а3, b3 и т. д. (которые измеряются непосредственно или косвенно по малому углу 1 и расстоянию а1 и т. д.).
При отсутствии возможности закрепления створа на здании или сооружении и когда число наблюдаемых точек невелико (3...5), применяют способ направлений (рис. 50, а), способ триангуляции (рис. 50, б) или способ трилатерации.
В первом случае величина сдвига
где = 1 – 1 – разность между горизонтальными углами, измеренными вначале, и последующими циклами наблюдений; d1 – расстояние от опорного знака до наблюдаемой точки.
Во втором случае величину сдвига определяют по разности координат, т. е. x1 – x1 и y1 – y1, которые вычисляют как цепь треугольников после измерения углов или сторон (в способе трилатерации) начального и последующего циклов наблюдений.
При фототеодолитной съемке получают с помощью фототеодолита снимки наблюдаемых точек и по формулам фотограмметрии определяют величину сдвига.
Рис. 50. Способ линейно-угловых построений: а – способ направлений: б – способ триангуляции
Измерение кренов зданий и сооружений определяют с помощью отвесов, оптических центриров, клинометров и геодезических построений.
При наблюдениях за кренами предельные погрешности измерений не должны превышать: для фундаментов под агрегаты и машины – 0,00001L; для производственных зданий – 0,0001H; для дымовых труб, башен, мачт – 0,0005H, где L и Н – соответственно длина фундамента и высота сооружения.
Отвесы применяют для определения кренов при высоте сооружения до 15 м. Для уменьшения колебания отвеса используют различные устройства – гасители.
Оптические центриры или приборы вертикального проектирования позволяют определять крены с погрешностью 1 мм при высотах до 100 м.
Клинометр – прибор, основной частью которого является точный уровень с измерительным винтом на одном из его концов. В зависимости от делений измерительного винта прибор позволяет определять наклон в градусной или относительной мере.
Часто крен определяют теодолитом, применяя наклонное проектирование и другие подобные построения.
Способ наклонного проектирования основан на том, что на двух взаимно перпендикулярных плоскостях здания или сооружения, образующих ребро AA1 закладывают на расстоянии d1 1,5AA1 и d2 1,5AA1 знаки в грунте I и II (рис. 51).
Рис. 51. Определение крена здания или сооружения теодолитом
На эти пункты устанавливают при наблюдениях теодолит и при двух положениях круга (КЛ и КП) проецируют верхнюю точку А' на рейку, расположенную в точке А, и определяют по ней q1 и q2. По правилу параллелограмма вычисляют величину полного крена:
.
(16)
Направление крена определяют графически.