геодезия конспект лекций
.pdf
Основные причины осадок и деформаций можно разделить на две группы:
1. 0бщие причины, связанные с особенностями инженерно-геологических и гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов.
К ним относятся:
а) способность грунтов к упругим и пластическим деформациям (просадкам, оползням, карстовым явлениям и т. п.) под влиянием нагрузки;
б) неоднородное геологическое строение основания, приводящее к
неравномерному сжатию и перемещением грунтов под воздействием веса сооружения;
в) пучение при замерзании водо-насыщенных и оттаивание мерзлых льдо- насыщенных грунтов;
г) изменение гидротермических условий, связанных с сезонными и многолетними колебаниями температуры и уровня грунтовых вод.
2. Частные причины, связанные с погрешностями, возникающими при изысканиях и проектировании, с особенностями производства строительных работ, эксплуатацией сооружений и т. п.
К ним относятся:
а) недостаточно правильная планировка участка, плохой дренаж атмосферных и паводковых вод;
б) неточности, допущенные при проведении инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий;
в) искусственное понижение или повышение уровня грунтовых вод при проведении строительных работ;
г) увлажнение лессовидных и оттаивание мерзлых грунтов; д) ослабление основания подземными разработками, приводящее к
смещению всей толщи напластований над выработками или к выносу частиц грунта в выработанное пространство;
е) возведение (в непосредственной близости) новых крупных сооружений; ж) изменение давления, вызванное надстройкой, переменной загрузкой и т.
п.;
з) неравномерное распределение давления сооружения по подошве фундамента (ступенчатые надфундаментные конструкции);
и) форма, размеры и конструктивная жесткость фундамента; к) вибрация фундаментов, вызываемая работой всевозможных машин или
интенсивным движением транспорта.
1.5.4.Геодезические знаки, используемые для измерений осадок сооружений методом
геометрического нивелирования
1.5.4.1. Общая классификация знаков
Для измерения деформаций оснований и сооружений при производстве строительных работ и научных исследований, в зависимости от целей наблюдений, а также геологических и гидрогеологических условий, используются следующие геодезические знаки:
1. Реперы - исходные знаки высотной основы.
Глубинные (незаиляемые трубчатые, свайные и др.), фундаментальные (железобетонные, трубчатые, скальные и др.), грунтовые или рабочие (бетонные, трубчатые и др.) и стенные (из литья, изготовленные в мастерских и др.).
2.0садочные марки - для наблюдений за осадками фундаментов зданий, промышленных и гидротехнических сооружений.
Стенные закрытые, шкаловые, магнитные, плитные, цокольные, боковые, кордонные, трубомарки, поверхностные, временные, стенные открытые и др.
3.Глубинные марки - для измерения деформаций в основаниях земляных и бетонных сооружений.
Трубчатые, железобетонные плиты-марки, металлические плиты -марки, камерные, закладные (укороченные) и др.
4.Поверхностные марки - для измерения осадок и просадок дневной поверхности. Грунтовые, поверхностные временные и др.
1.5.4.2. Количество и размещение геодезических знаков
Исходные высотные знаки (реперы)
Измерение осадок зданий и сооружений производится путем периодического нивелирования высотных знаков, закладываемых согласно проекту, составляемому при организации наблюдений.
К проекту прилагается схема нивелирных ходов с указанием размещения закладываемых реперов и осадочных марок. Установка высотных знаков обычно осуществляется строительной организацией при участии специалистов, наблюдающих за осадками.
При измерении осадок сооружений к исходным высотным знакам предъявляются следующие требования:
1)длительное сохранение неподвижности;
2)надежный контроль за устойчивостью;
3)возможность передачи с них отметок на марки, заложенные м сооружения (при помощи одной или двух установок инструмента).
Опыт показывает, что исходными высотными знаками для наблюдений за
осадками наиболее ответственных сооружений могут служить глубинные реперы той или иной конструкции. При этом количество реперов на строительной площадке должно быть достаточным для того, чтобы можно было взаимно
контролировать их устойчивость и чтобы возможная ошибка измерения высотного положения осадочных марок не выходила за пределы +-1.0 мм. Пример размещения глубинного репера относительно сооружения представлен на рис. 153.
Вновь установленные реперы привязываются не ранее чем через один месяц
кзнакам местного высотного обоснования, от которых производилась съемка данного участка или выполнялись разбивочные работы. 0 выполненной привязке составляется акт с приложением схемы размещения знаков, разреза их конструкции и краткой характеристики грунтов, в которых они заложены.
Периодическая проверка высотного положения реперов, установленных для измерений осадок сооружений, выполняется в каждом цикле наблюдений сравнением взаимных превышений.
Рисунок 153 - Минимальное удаление глубинного репера от сооружаемого здания:1-глубинный репер, 2-график дополнительного (к природному) давления в грунтах, 3-изобары в долях давления (р), 4-практическая граница сжимаемой толщи, 5-график природного давления, 6-плоскость, проведенная от грани фундамента, 7-ширина ленточного фундамента, Рбz’- природное давление на глубине z’, Рz’- дополнительное к природному давление на той же глубине.
Осадочные марки
Ценность и полнота наблюдений осадок во многом зависит от количества, правильного размещения и сохранности осадочных марок.
В практике измерений иногда стремятся общее количество осадочных марок довести до возможно большего числа, полагая, что избыточное количество их поможет в дальнейшем избежать грубых ошибок, так как величины осадок соседних марок в известной степени будут контролировать друг друга.
Такое стремление следует считать неправильным, ибо излишнее число марок увеличивает время, необходимое для проведения измерений, что влечет за собой
увеличение невязки в полигонах за счет вертикальных смещений узловых осадочных марок. Вместе с тем недостаточное количество марок не может отразить в полной мере характер перемещений и деформаций фундамента.
При составлении проекта размещения нивелирных марок необходимо учитывать конструктивную схему здания или сооружения, его размеры в плане, давление на отдельные части фундамента, геологические и гидрологические особенности строительной площадки, а также и создание благоприятных условий для проведения измерительных работ.
Количество марок должно быть таким, чтобы с его помощью можно было полнее отразить величины осадок, кренов и прогибов частей сооружения. Марки должны размещаться по всему фундаменту, полностью обеспечивая выявление мест наибольшей осадки сооружений. Пример размещения марок представлен на рис. 154.
На основании действующих указаний по наблюдению за осадками фундаментов на гражданских зданиях марки следует размещать по их контуру через 10 - l2 м. При этом необходимо устанавливать их на углах зданий, в местах примыкания продольных и поперечных стен и у осадочного шва (по обе его стороны). При ширине здания более 15 м марки необходимо устанавливать также в лестничных клетках и на продольной внутренней стене.
На промышленных и сборно-каркасных гражданских зданиях марки
устанавливаются на несущих колоннах и на фундаментах наиболее ответственных агрегатов, а также по контуру здания и внутри его, причем расстояние между марками должно быть не более 10 м.
Рисунок 154 - Размещение марок на зданиях с резкими переходами по высоте
Марки необходимо устанавливать также на всех углах здания, по обеим сторонам осадочных швов, а для определения величины прогиба - на несущих конструкциях по продольной и поперечной осям здания (от 3 до 7 марок).
Для многоэтажных зданий или промышленных сооружений, имеющих сплошную фундаментную плиту, марки следует размещать на разбивочных
поперечных и продольных осях плиты и по ее контуру из расчета одной марки на каждые 100 м2. площади. Причем общее размещение марок должно обеспечивать возможность проведения линий равных осадок сечением через 5 - 10 мм.
Для всех зданий и сооружений нивелирные марки следует закладывать в местах наибольших ожидаемых осадок и в местах изменения высоты сооружений
(рис. 154).
В связи с этим для крупных и сложных сооружений местоположение осадочных марок должно согласовываться со строителями, чтобы участки с наибольшими напряжениями были полностью обеспечены марками. Нельзя устанавливать марки в перегородках и любого типа заполнениях.
На абсолютно жестких сооружениях (фундаменты дымовых труб, доменных печей, турбогенераторов, мостовых быков, силосов, элеваторов и т. п.) допускается установка четырех марок по их периметру. Это обстоятельство позволяет весьма
просто контролировать высотное положение центральной части фундамента (как среднее из отметок его углов).
На выстроенных зданиях и сооружениях с явными признаками деформаций количество марок надлежит увеличивать, особенно насыщая ими зоны трещин.
Рисунок 155 - Размещение марок на колоннах и углах здания
Размещение марок должно предусматривать свободный доступ к ним и возможность установки рейки на знаки так, чтобы всякого рода выступы не мешали держать ее отвесно. Кроме того, при закладке марок в сплошные ж/б плиты или
внутренние несущие стены подвала необходимо учитывать будущее расположение дверей, дополнительных перегородок и пр., которые могут впоследствии закрыть марку.
Размещение марок на колоннах внутри здания и снаружи по его периметру приведено на рис. 155. Следует подчеркнуть, что марки на углах здания надлежит устанавливать на биссектрисах, как, например, марка М-10 на линии l-l.
Для производства нивелирования следует предусматривать установку необходимого количества связующих марок вместо переходных башмаков. Сохранности марок должно быть уделено особое внимание; всякое
повреждение или неоправданная перестановка их вызывает дополнительную ошибку в последующем определении их нового положения. Вместе с тем практика показывает, что перестановки некоторой части марок все же избежать не удается. Примеры размещения марок на консолях или уступах фундамента представлен на рис. 156; пример размещения марок на крупнопанельных зданиях – на рис. 157.
Рисунок 156 - Размещение марок на консолях или уступах фундамента:
1-марка на уступе обреза фундамента, 2-первый ряд облицовки, 3-цоколь, 4- фундамент бутовый, 5-железобетонная плита, 6-марка на консоли железобетонной плиты, 7-облицовка, 8-цоколь, 9-фундамент железобетонный.
Рисунок 157 - Размещение осадочных марок на крупнопанельных зданиях: а) над каркасом; б) с поперечными несущими стенами; в) с продольными несущими стенами.
В таких случаях при перестановке стремятся к тому, чтобы все вновь установленные марки располагались либо на старых местах, либо на тех же вертикалях, над которыми находились старые марки.
1.5.5. Измерение осадок фундаментов зданий и сооружений методом нивелирования III
класса
1.5.5.1. Общие сведения
Одним из распространенных методов для массовых измерений вертикальных перемещений фундаментов на сильно сжимаемых, оттаивающих и просадочных грунтах является нивелирование III класса.
Этот метод может с успехом применяться во всех случаях и для любого сооружения, если средняя скорость осадки его превышает 5 мм в месяц. При меньшей скорости осадок, которая обычно бывает в эксплуатационный период, этот метод по точности себя не оправдывает.
Измерение осадок фундаментов состоит в периодическом повторном нивелировании марок, установленных на сооружении, от исходных (практически неподвижных) реперов.
Процесс организации и измерения осадок фундаментов нивелированием III класса складывается из следующих этапов:
1.Размещение и установка знаков высотной основы.
2.Выбор геодезических инструментов.
3.Производство нивелирования III класса.
4.Упрощенные наблюдения за скоро протекающими просадками.
5.Камеральная обработка результатов нивелирования.
1.5.5.2. Размещение и установка знаков высотной основы
Для измерения осадок зданий или сооружений на их частях устанавливают осадочные марки.
В качестве марок применяют штыри или болты с полусферической головкой, отрезки из стали углового профиля или закрытые марки.
Марки закладывают в уступах фундамента или в несущих стенах, цоколях и колоннах каркаса зданий и сооружений.