земной поверхности, который подвергся сдвижению под влиянием горных работ, называют мульдой сдвижения. В общем случае точки земной поверхности в мульде сдвижения перемещаются в вертикальном и горизонтальном направлениях. Вертикальная составляющая вектора сдвижения точки в мульде называется оседанием (земной поверхности). Участок мульды сдвижения, в котором изгиб слоев грунта происходит без разрывов сплошности массива, называют зоной прогиба. Горизонтальная составляющая вектора сдвижения точки в мульде определяет процессы растяжения или сжатия. Растяжение приводит к разрывам сплошности массива горных пород (грунта), сжатие чаще способствует вспучиваниям грунтов. Откосы часто подвержены оползням – медленным смещениям масс горных пород. Это смещение происходит в виде скользящего движения между сдвигающимися породами и неподвижным массивом. При быстром смещении породных масс или блоков и пачек пород, слагающих откос, возникает обрушение. Оно сопровождается дроблением смещающейся части массива. Некоторые разновидности песча- но-глинистых пород, насыщенные водой, способны перейти в текучее состоя-ние при углах наклонов 4о – 6о. Перемещение таких масс называют оплы-виной. Оплыванием (как процессом) называют фильтрационные деформации, которые вызываются переносом и переотложением грунтовых частиц под-земными водами. Оплывание происходит в откосах в местах высачивания подземных вод. Приповерхностная часть откоса может разрушаться и сме-щаться в основном под действием силы тяжести грунтов и при значительных углах откоса. Такие разрушения называют осыпями.

§ 127. Задачи наблюдений и организация работ

Деформации инженерных сооружений, их частей, а также земной поверхности с расположенными на ней сооружениями в период производства строительных работ и в период эксплуатации могут привести к нарушению работы строительных конструкций, к перенапряжениям в них и, как показывает практика, даже разрушениям не только эксплуатируемых, но и строящихся зданий.

Натурные наблюдения за деформациями инженерных сооружений и земной поверхности позволяют решить целый ряд основных задач на различных этапах возведения и существования инженерного сооружения.

Во-первых, результаты исследований деформаций зданий, построенных на разных грунтах, в различных природных условиях позволяют вносить коррективы в методику строительных работ и расчетов прочности конструкций.

Во-вторых, аналогичные наблюдения в период строительства зданий позволяют оперативно вмешаться в технологию строительства, выполнить анализ прогнозных и фактических деформаций.

В-третьих, стационарные наблюдения за объектами, на которые постоянно воздействуют внешние нагрузки (гидротехнические объекты, элеваторы и др.) позволяют оперативно оценивать напряженно-деформируемое состояние в целом сооружения и отдельных его конструкций с целью принятия

343

возможных мер по снижению уровня негативного воздействия на состояние сооружения.

Кроме того, необходимость в проведении наблюдений за деформациями обычно возникает при реконструкциях сооружений. В процессе реконструкции зачастую режим нагрузок изменяется, что приводит и к изменению режима работы несущих элементов здания.

Наблюдения за деформациями строительных конструкций ведут в период строительства и часто в период эксплуатации до достижения уровня стабилизации деформаций. В период строительства геодезические наблюдения обеспечивает заказчик строительства, он же и оплачивает эти работы. В период эксплуатации заказчиком инженерно-геодезических работ является предприятие, организация, либо частное лицо, в ведении которого находится данный объект. Наблюдения за деформациями специальных и уникальных сооружений, исторических архитектурных памятников организуют проектные и науч- но-исследовательские организации, и оплачиваются указанные работы из государственного бюджета.

Работы по наблюдениям за деформациями сооружений организуются по примерно одинаковой схеме для любых исследуемых объектов: разработка технического задания (с участием исполнителя работ), в котором, в частности, обязательно указывается необходимая точность измерения тех или иных деформаций, периодичность наблюдений и др.; рекогносцировка объекта с целью обозначения мест закладки исходных геодезических знаков, деформационных точек на объекте и мест установки оборудования для наблюдений; составление схем измерений и оценка их качественных характеристик; разработка конструкции геодезических знаков и их установка на наблюдаемом объекте (устройство наблюдательной станции); разработка методики и программы работ; производство наблюдений; обработка результатов наблюдений с оценкой фактической точности измерения деформаций.

§ 128. Геодезические знаки и их конструкции

Репер. Представляет собой геодезический знак с фиксированной точкой в плане и по высоте, закрепленный в грунте, сооружении или горной выработке. Глубинный репер своим основанием закреплен в скальных породах, либо других практически несжимаемых коренных породах. Грунтовый репер основанием устанавливают на 0,5 м ниже глубины промерзания грунта в данном районе, либо ниже глубины протаивания грунта в районах вечной мерзлоты, а также ниже глубины возможного перемещения грунта. Исходный репер закладывают в зонах, не подверженных смещениям. Он служит для передачи исходной отметки на опорные и рабочие реперы. Опорный репер является исходным репером для какой-либо профильной линии, либо для какого-либо отдельного сооружения или его части. Опорный репер должен находиться в зоне, не подверженной смещениям. Исходный репер и реперы, устанавливаемые в грунт, могут иметь различные конструкции, выбор которых зависит от назначения репера, характеристик грунтов и др.

344

Часто репер представляет собой штангу, хвостовик которой цементируется на определенной глубине в скважине. Защита штанги репера от грунта обеспечивается обсадной трубой большего диаметра.

Рабочий репер устанавливают непосредственно в исследуемых точках земной поверхности или сооружения. Он служит для определения величины той или иной деформации. Стенной репер устанавливают на несущих конструкциях зданий и сооружений, а также в почве, боках или кровле горных выработок. Часто стенной репер также называют рабочим репером.

Деформационная марка. Геодезический знак, который жестко закрепляют на конструкции здания или сооружения, изменяющей свое положение вследствие осадки, просадки, сдвига, крена, горизонтального смещения и т.п. объекта. В зависимости от назначения деформационная марка может иметь специальное отверстие для установки визирной цели при измерении горизонтальных смещений, при этом марка устанавливается непосредственно на конструкцию, либо размещается на специальном кронштейне. Марки, служащие для измерения осадок, имеют выступающую сферическую головку для установки на нее нивелирной рейки. В некоторых случаях используют совмещенные марки для измерения горизонтальных и вертикальных перемещений.

Ориентирный знак. Служит для обеспечения исходного ориентирного направления. Используется при измерении сдвигов, горизонтальных смещений и крена сооружений. Ориентирный знак представляет собой визирную цель, которую устанавливают на штатив, кронштейн и т.п. часто с приспособлением для принудительного центрирования

Маяк. Приспособление, предназначенное для наблюдений за развитием трещин. Часто это гипсовые или алебастровые пластины (плитки), перекрывающие трещину (работают на разрыв). В других случаях маяки располагают по разные стороны трещины с устройством приспособлений, позволяющих производить измерение раскрытия трещины (с помощью миллиметровой линейки, штангенциркуля, микрометра, индикатора часового типа и др.). Можно на маяк нанести риски и раскрытие трещины измерять линейкой по изменению расстояния между рисками. Щелемер – устройство для измерения раскрытия трещины по двум или трем направлениям. Для определения линейных величин раскрытия трещин щелемер снабжается шкалами и отсчетным индексом. Шкала и отсчетный индекс закрепляются по разным сторонам трещины.

§ 129. Размещение геодезических знаков на инженерных сооружениях

Инструментальные наблюдения за деформациями сооружений проводятся на наблюдательных станциях, которые включают в себя систему исходных геодезических знаков, закрепляемых в местах, обеспечивающих их сохранность и неподвижность в период наблюдений, а также систему рабочих геодезических знаков, смещения которых наблюдаются периодически теми или иными методами. Закладка наблюдательной станции производится по

345

специальному проекту, который согласовывается заказчиком работ и их исполнителем.

Количество исходных реперов при измерениях вертикальных перемещений на наблюдаемом объекте должно быть не менее трех, чем обеспечивается возможность выявления относительных перемещений исходных точек. Кроме того, если объект состоит из нескольких наблюдаемых сооружений, то около каждого из них целесообразно разместить (метрах в 2 – 5 от объекта) отдельный грунтовый репер (опорный репер). При строительстве наблюдательной станции для наблюдений за сдвижениями земной поверхности положение рабочих геодезических знаков выносят на местность инструментально с помощью теодолита, нивелира и мерных приборов.

При наблюдениях за зданиями необходимо устанавливать возможную неравномерность оседания фундамента, фиксировать трещины и повреждения конструкций, наличие и состояние технологических швов и шарнирных соединений в конструкциях. В промышленных зданиях необходимо определять крены колонн, крены фундаментов технологического оборудования, состояние подкрановых путей.

Рабочие реперы в бескаркасных зданиях закладывают в несущие стены и пилястры непрерывно по всему периметру. Расстояния между рабочими реперами должны находиться в пределах 6-12 м, однако каждая сторона здания должна быть обеспечена тремя реперами. На деформационных и температурных швах следует закладывать реперы на каждой из сторон шва. По два репера следует устанавливать в местах возможного появления трещин.

В зависимости от конструкции здания реперы должны быть установлены на каждом из его углов, а также в местах непосредственного примыкания различных конструктивных эелементов (по одному реперу на каждой из конструкций в месте их стыка).

Для отдельных зданий, имеющих более одного этажа, часто рабочие реперы устанавливают на каждом этаже с целью определения взаимного смещения межэтажных конструкций, деформаций пролетов и т.п.

Конструкция рабочих реперов и способ их закладки должны обеспечивать легкий доступ к ним наблюдателя, а также возможность длительного существования геодезического знака.

Размещение геодезических знаков на исследуемых объектах должно обеспечивать получение качественной информации о состоянии сооружения. Так, при исследованиях фундаментов технологического оборудования рабочие реперы должны обеспечивать регистрацию смещений точек фундамента в двух взаимоперпендикулярных направлениях. При наблюдениях за транспортерными галереями и надземными трубопроводами эстакадной прокладки необходимо обеспечить регистрацию неравномерности оседаний и горизонтальных перемещений фундаментов опор вдоль оси эстаакды, при наблюдениях за подземными трубопроводами и коммуникационными тоннелями необходимо определять их напряженно-деформированное состояние, для определеня крена высоких сооружений необходимо выбрать равномерно

346