Наблюдения за деформациями инженерных сооружений

В процессе строительства и после возведения инженерных сооружений возникает необходимость в наблюдении за их стабильностью как в плане, так и по высоте.

Изменения в пространственном положении сооружения называются деформациями. Всякое пространственное смещение сооружения может быть разделено на две составляющие: в плане и по высоте. Смещение сооружения в горизонтальной плоскости называют сдвигом, а в вертикальной — осадкой.

Числовые характеристики деформаций сооружения можно получить в результате геодезических измерений и наблюдений, которые ведутся по мере возведения сооружений, а также и после начала эксплуатации. Цель геодезических наблюдений за деформациями — получить данные, характеризующие величины осадок и смещений. Это необходимо для того, чтобы на основании полученных результатов своевременно разработать и принять меры по предотвращению возможных последствий.

Наблюдения за деформациями сооружений предусматривают следующие основные этапы:

• — определение необходимой точности и периодичности измерений;
• — создание опорной геодезической сети;
• — выбор методики проведения необходимых измерений.

Наиболее существенной частью этих работ является выбор места размещения и закрепления опорных пунктов наблюдения. Они должны располагаться вне зоны возможных смещений. От правильного выбора точности и периодичности наблюдений зависят способы и средства измерений, а также достоверность полученных результатов.

Точность и периодичность проведения измерений указываются в нормативных документах. В особых случаях эти данные могут быть получены с помощью специальных расчетов.

В нормативных документах требования к точности определения осадок или горизонтальных смещений характеризуются средней квадратической погрешностью. Она составляет:

• 1−2 мм — для зданий, длительное время находящихся в эксплуатации, а также возводимых на скальных грунтах;
• 2−5 мм — для зданий и сооружений, возводимых на песчаных, глинистых и других сжимаемых грунтах;
• 5−10 мм — для зданий и сооружений, возводимых на насыпных, просадочных, заторфованных и других сильно сжимаемых грунтах;
• 10−15 мм — для земляных сооружений.

На оползневых участках осадки измеряются со средней квадратической погрешностью 30 мм, а горизонтальные смещения — 10 мм.

Методы и средства измерения вертикальных перемещений принимаются в зависимости от требуемой точности результатов. Измерения осадки с допустимой погрешностью от 1 до 2 мм и более высокой производятся методами геометрического и гидростатического нивелирования, с допустимой погрешностью 5 мм и более — геометрическим и тригонометрическим нивелированием, фотограмметрическими методами.

Самым распространенным способом наблюдения за осадками земляного полотна дороги является периодическое нивелирование осадочных марок.

На исследуемом участке земляного полотна размещают осадочные марки М1, М2, М3 и т. д. Высотной основой, относительно которой определяются осадки, служат репера, расположенные, как отмечалось выше, вне зоны возможных смещений.

Нивелирование осадочных марок производят через равные промежутки времени (циклы) каждый раз по одной и той же схеме. По результатам нивелирования в первом цикле определяют высоты осадочных марок. Сами осадки исследуемого участка земляного полотна определяют как разность высот одноименных марок в первом и последующих циклах наблюдений.

Для наглядного представления о ходе осадок составляют продольный профиль по результатам нивелирования в первом цикле наблюдений, относительно которого показывают величины осадок марок в последующих циклах.

Кроме осадок, земляное полотно дороги может подвергаться оползневым явлениям. Наблюдения за оползнями выполняются различными геодезическими методами. Эти методы, в зависимости от вида и активности оползня, направления и скорости его перемещения, подразделяют на три группы:

осевые (одномерные) — смещение расположенных на оползне марок определяют по отношению к заданной линии или оси;

плановые (двумерные) — смещения оползневых марок наблюдают по двум координатам в горизонтальной плоскости;

пространственные (трехмерные) — определяют полное смещение марок в пространстве по трем координатам.

Осевые методы применяют, когда направление движения оползня известно. К ним относятся:

• — метод расстояний (рисунок 3.6, а), который заключается в измерениях расстояний по прямой линии между марками, установленными вдоль движения оползня;
• — метод створов (рисунок 3.6, б), при котором определяется смещение в направлении, перпендикулярном движению оползня;

— лучевой метод (рисунок 3.6, в), заключающийся в определении смещения оползневой марки по изменению направления визирного луча с исходного знака на оползневой.

Рисунок 3.6 — Схемы наблюдений за оползнями:

a — метод расстояний; б — метод створов; в — лучевой метод К плановым относятся методы прямой, обратной, линейной засечки, полигонометрии и комбинированный метод, сочетающий измерение направлений, углов, расстояний и отклонение от створов.

Смещения оползневых марок определяют по отношению к опорным знакам, расположенным вне зоны оползневого участка. Периодичность наблюдения корректируется в зависимости от скорости движения оползня. Она увеличивается в период активизации и уменьшается в период угасания.