Руководство по наблюдению за деформациями фундаментов зданий и сооружений

2.2. Наблюдения за осадками оснований и деформациями зданий и сооружений (ч. 4)

Для практического использования можно рекомендовать новый вариант способа проецирования, который отличается сравнительной простотой и высокой точностью (рис. 2.3). Предлагаемая методика была использована при определении положения дымовых труб высотой от 45 до 120 м. Существо методики заключается в том, что проецирование выполняется не на натуральную шкалу, расположенную в плоскости сооружения, а на условную, масштаб которой изменяется в зависимости от расстояния до сооружения и требуемой точности. В качестве такой шкалы может использоваться рулетка или шашечная рейка, располагаемые между инструментом и сооружением (см. рис. 2.3, а). Отклонение горизонтальной проекции центра верха сооружения от соответствующей проекции центра его низа вычисляется в долях проекции D‘ , натуральное выражение которой D определяется затем непосредственным измерением. Из пропорции определяется значение Δ .

Вычисленное отклонение Δ , отнесенное к разности высот проецируемых центров верха и низа сооружения, дает величину крена сооружения i1 (см. рис. 2.3, б) по направлению, перпендикулярному оси визирования при установке инструмента на точке I. Затем выбирается несколько новых мест установки инструмента (II и III) и определяются значения кренов по соответствующим направлениям ( i2 и i3 см. рис. 2.3, б).

Результирующий крен определяется как градиент наклонов. Для этого из концов отрезков, изображающих крены по заданным направлениям (см. рис.2.3, б), восстанавливаются перпендикуляры до взаимного пересечения. Поскольку значения кренов по направлениям не являются точными и содержат случайные ошибки, то восстановленные перпендикуляры пересекутся не в одной, а в нескольких точках, образуя некоторую фигуру. Центр этой фигуры покажет среднее значение и направление результирующего крена i . Отклонение вершин фигуры от центра определит ошибку измерения.

Требуемая точность определения крена зависит от типа сооружения и устанавливается в следующих пределах [25, с. 81—88]: гражданские здания и сооружения — 0,0001 L , дымовые трубы, мачты сооружений связи, ЛЭП — 0,0005 L , фундаменты под машины и агрегаты — 0,00001 L , где L — высота здания или сооружения.

Составным элементом специальных геодезических работ является организация наблюдений за трещинами. Эти наблюдения имеют две основные цели: выяснить распространение зон деформаций, в результате чего установить их эпицентр; изучить характер развития повреждений во времени.

Значительное смещение одной части здания или сооружения относительно другой его части сопровождается разрывными деформациями — трещинами. Появление трещин и их состояние фиксируют с тем, чтобы, во-первых, установить факт их дальнейшего раскрытия, во-вторых, измерить скорость их раскрытия. Для этих целей используют соответственно маяки и щелемеры. Обнаруженные трещины отмечают на плане и фасадах сооружения с указанием величины их раскрытия на момент наблюдения.

Маяк (рис.2.4, а) представляет собой алебастровую плитку, чаще всего в форме восьмерки, толщиной не более 10 мм в средней части. Плитка крепится к обоим краям трещины на поверхности, очищенной от штукатурки. Маяки располагают в местах наибольшего раскрытия трещин с обязательным указанием даты их установки. В средней части — шейке маяка часто устанавливают стеклянную пластинку (рис.2.4, б). Разрыв шейки маяка свидетельствует о нарастающем развитии трещины. Описанная конструкция маяка может дополняться различными элементами, с помощью которых измеряется ширина раскрытия трещины. Например, в шейке могут закрепляться две перехлестывающиеся пластины (металлические, стеклянные, пластмассовые, деревянные) с нанесенными рисками для фиксации перемещений (рис.2.4, в). Маяк конструкции Белякова содержит с каждой стороны от трещины по пять металлических шпилек с острым концом, выступающим из плоскости маяка на 1—2 мм. На такой маяк во время осмотра накладывают лист плотной бумаги и получают проколы в местах расположения шпилек. Дальнейшие измерения производят по фиксированным проколам с помощью масштабной линейки и циркуля.

Для определения ширины раскрытия трещины применяют отсчетный микроскоп МПБ-2. Микроскоп имеет шкалу, которая позволяет измерять щели размером до 6,5 мм с точностью до 0,05 мм. Наблюдения проводят в фиксированных местах, где перпендикулярно трещине находится тонкая риска, вдоль которой производятся замеры в различные периоды времени.

Практическое значение наблюдений за развитием трещин можно иллюстрировать следующим примером. Здание кинотеатра было запроектировано на ленточных фундаментах по грунтовой подушке, перекрывающей просадочные лессы. После устройства фундаментов геотехнический контроль установил, что грунтовая подушка не отвечает требованиям проекта. Было решено усилить фундаменты под колонны демонстрационного зала путем подводки буронабивных свай длиной 13 м. После постройки здания вследствие утечек из водонесущих коммуникаций в основании возникли просадки, в результате чего в стенах образовались трещины. Это потребовало произвести внеочередной ремонт, после которого здание эксплуатировалось еще 2 года. Затем просадки вновь активизировались; раскрылись старые и появились новые трещины шириной раскрытия в нижней части здания 2—3 мм и в верхней — 2—8 мм. Основные трещины были сконцентрированы вблизи элементов усиления (рис. 2.5).

Анализируя характер развития трещин по высоте здания, а также их положение, можно заключить, что здание в целом получило деформацию выгиба, обусловленную осадками ленточных фундаментов на просадочном основании. Устройство свайного фундамента при усилении части здания усугубило неравномерный характер осадок по всему зданию и способствовало (в сочетании с грунтовой подушкой низкого качества) развитию деформаций.

Читать еще:  Достоинства и недостатки сайдинга

Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов

Наблюдение за осадками зданий

Наблюдение за осадками зданий – особый подвид геодезического мониторинга и одна из составляющих инженерно-геодезических изысканий. Они чрезвычайно важны при строительстве высотных зданий либо особых, уникальных сооружений на сложных грунтах для гарантии безопасности их использования. Также необходимость наблюдения может возникнуть из-за длительного срока использования здания и сильной его изношенности. Наблюдения за осадками зданий следует выполнять по решению органов государственного строительного надзора по согласованному с исследовательской или проектной организацией плану, который содержит объем, состав и сроки проведения работ.

Основные инструменты, используемые при наблюдении осадков зданий – это репера и марки. Репера – стенные или грунтовые – это геодезические знаки, высотное положение которых должно быть практически неизменным все время измерения осадок. Обязательно репера должны находиться вне зоны предполагаемых деформаций и с точным определением отметок.

На стенах, колоннах и фундаментах зданий устанавливаются неподвижно деформационные марки. Вследствие деформации или осадки фундамента или элементов здания марки меняют свое положение. Марки и репера необходимо защищать от малейших нарушений относительно их первоначального положения и каких-либо повреждений.

Наблюдения за осадками зданий включают в себя наблюдения напряжений в фундаменте, несущих стенах зданий, настенных реперов, визуальный осмотр поверхности опорных конструкций, замеры и описание трещин. Наша компания – одна из немногих, которые выполняют подобные работы по действительно доступным ценам.

Существует два вида наблюдения за осадками зданий:

  • Визуальный – состоит в регулярном наблюдении и мониторинге наземной части строения с частотой 1-3 раза в месяц.
  • Специальные геодезические наблюдения за изменением состояния фундамента.

Точность нивелирования при этом должна быть не ниже третьего разряда.

Перед началом наблюдений за осадками зданий необходимо сделать следующее: собрать материал, необходимый для создания плана постройки, реконструкции или укрепления сооружения (в частности, для реконструкции и укрепления фундаментов); оценить качество реализованного плана для дальнейшего совершенствования знаний и опыта проектирования по реконструкции и укреплению.

Особенности наблюдения за осадками зданий, цель которого состоит в сборе материалов для создания плана реконструкции или укрепления сооружений и зданий, заключаются в следующем:

1. Выполнение наблюдений производится в условиях площадки с уже сформировавшейся застройкой и рельефом. Благодаря этому в течение многих циклов наблюдений достигается максимальная точности измерений, сохраняются изначальные структуры теодолитных и нивелирных ходов. Также при этом обеспечивается максимальная сохранность деформационных знаков.

2. Как правило, к периоду наблюдений практически все деформации завершаются, поэтому для правильной оценки скорости их появления и протекания необходима максимальная точность наблюдений; но при этом время проведения работ ограничено.

3. Сроки проведения работ обычно определяются сроками проведения инженерно-геодезических изысканий. Они не зависят от состояния здания или сооружения. Средняя длительность составляет от квартала до полугода, а количество циклов обязательно должно быть более трех.

4. Наблюдения часто начинается позже начала постройки здания или сооружения, поэтому общее значение деформации может быть установлено только сравнением действительного положения сооружения с плановым.

При наблюдении за осадками зданий нужно иметь ввиду, что в период проведения строительных работ может произойти повреждение участка высотной наблюдательной сети. Также, при изменении поверхности планировки, определенное количество осадочных марок станет труднодоступным, в следствие чего понизится точность определения их положения. Поэтому нужно предусмотреть в таких местах возможность дублирования марок путем размещения их на разных уровнях. Еще необходимо помнить, что при увеличении нагрузки на фундамент имеется вероятность возникновения опасности потери устойчивого положения основания и образования валов выпирания. Цель наблюдений – вовремя установить начало этого процесса, для чего на поверхности грунтового основания в участке застройки и за его границами устанавливаются поверхностные марки.

Опыт наших специалистов в вопросах геодезических наблюдений позволяет нам выполнять заказы любой сложности в кратчайшие сроки и по умеренным ценам. Мы всегда рады вам помочь.

Нормативные документы

Главное меню

СП 11-104-97 ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
Автор Редактор контента
05.08.2008 г.

Наблюдения за деформациями зданий и сооружений

10.92. Геодезические наблюдения за деформациями зданий и сооружений проводятся в тех случаях, когда они расположены на территории с опасными природными и техноприродными процессами, а также когда эти процессы могут влиять на безопасность строительства и при эксплуатации объектов.

Наблюдения могут проводиться как за деформациями строящихся, так и находящихся в эксплуатации зданий и сооружений.

10.93. Результаты геодезических наблюдений должны обеспечивать сравнение измеренных и расчетных (прогнозируемых) деформаций, выявление причин деформаций, принятие, а в случае необходимости, мер по устранению нежелательных процессов и укреплению зданий и сооружений.

10.94. При инженерно-геодезических изысканиях используют следующие виды геодезических наблюдений за деформациями зданий и сооружений:

на потенциально неустойчивых склонах – наблюдения за вертикальными и горизонтальными смещениями;

на остальных территориях с опасными природными и техноприродными процессами – наблюдения за вертикальными смещениями.

Для сооружений башенного типа дополнительно должны проводиться геодезические наблюдения за их склонами.

10.95. Для характеристик точности геодезических измерений на начальном этапе наблюдений за деформациями зданий и сооружений, как правило, принимаются следующие средние квадратические погрешности измерений относительно опорных геодезических пунктов при определении:

вертикальных смещений зданий и сооружений – на скальных грунтах 1-2 мм и на дисперсных грунтах – 2-3 мм;

горизонтальных смещений зданий и сооружений – 1-2 мм;

наклона зданий и сооружений – 2-3 мм на каждые 100 м высоты.

Методика геодезических измерений должна корректироваться по материалам первых циклов наблюдений.

10.96. Вертикальные смещения зданий и сооружений должны определяться относительно существующих или закладываемых дополнительно реперов опорной геодезической сети (глубинных или грунтовых).

Грунтовые реперы следует закладывать на 1 м ниже глубины сезонного промерзания грунта, но не менее чем на 1,5 м ниже поверхности.

10.97. Деформационные геодезические знаки в промышленных зданиях и сооружениях следует закладывать в соответствии с типовыми проектами (требованиями) размещения на них контрольно-измерительной геодезической аппаратуры (КИА) и с учетом наличия на территории опасных природных и техноприродных процессов. При отсутствии типовых проектов деформационные марки следует размещать из расчета одна марка на 100 м 2 площади.

Для жилых и общественных зданий деформационные марки следует размещать по периметру зданий. Как правило, используются следующие расстояния между марками в зданиях:

с кирпичными стенами и ленточными фундаментами – 15 м;

бескаркасные крупнопанельные со сборными фундаментами – 6-8 м (приблизительно через двойной шаг панели);

на свайных фундаментах – 15 м.

В каркасных зданиях деформационные марки следует устанавливать на несущих колоннах и внутри здания.

В случае пристройки вновь возводимого здания к существующему место примыкания рассматривается как осадочный шов. По обе стороны от шва должны закладываться по одной марке или одна марка и щелемер (двухосный, трехосный).

10.98. Расчет необходимой точности нивелирования в сети выбор методики измерений следует приводить в программе изысканий.

10.99. Геодезические наблюдения за наклонами сооружений башенного типа должны проводиться следующими методами:

нивелирование марок (не менее четырех), заложенных по периметру сооружения;

проектирование теодолитом (установленным на опорной точке) верха сооружения (визирной цели, ориентирного предмета, например, громоотвода) к основанию сооружения (при двух положениях трубы, различающихся на 180°) с определением изменения этой проекции со временем. Проектирование выполняется с двух точек, расположенных в двух взаимно-перпендикулярных вертикальных плоскостях, пересекающих вертикальную ось сооружения. По смещениям по двум осям должен строиться вектор смещения.

При невозможности использовать приведенные методы наклон должен определяться способом угловой многократной засечки опорных геодезических пунктов. Если опорные пункты расположены на устойчивой территории, то их взаимное положение принимается неизменным на весь период наблюдений. Координаты опорных геодезических пунктов определяются проложением теодолитного хода с точностью 1:1000 или равноточным методом.

10.100. Горизонтальные смещения зданий и сооружений на оползневом склоне следует определять створным методом, а при невозможности его использования – с помощью линейных, угловых или линейно-угловых засечек деформационных знаков в сооружениях. Необходимая точность измерений определяется расчетом, исходя их требований к точности определения смещений (п. 10.95).

10.101. По результатам геодезических измерений представляется пери отчетная техническая документация в соответствии с пп. 10.10-10.12.

2.2.3. На электростанциях должны быть организованы наблю­дения за осадками фундаментов зданий

2.2.3. На электростанциях должны быть организованы наблю­дения за осадками фундаментов зданий, сооружений и оборудования (фундаменты турбоагрегатов, котлов, пи­тательных насосов и молотковых мельниц): в первые 2 года эксплуатации – 2 раза в год, в дальнейшем до стабилизации осадок фундаментов – 1 раз в год, после стабилизации осадок (1 мм в год и менее) – не реже 1 раза в 5 лет.

Результаты натурных измерений осадок являются од­ним из основных показателей, характеризующих устой­чивость оснований и надежность фундаментов. По мате­риалам наблюдений могут быть заранее разработаны ме­роприятия по устранению или предупреждению деформа­ций фундаментов, опасных для эксплуатации оборудова­ния, зданий и сооружений.

Значение осадки и время, необходимое для ее полного затухания, зависят от физико-механических свойств грун­тов, гидрогеологических условий, размеров, глубины за­ложения фундаментов, принятых нагрузок и условий экс­плуатации оборудования.

Значения предельных деформаций оснований фунда­ментов зданий и сооружений в зависимости от конструк­ций зданий и типа фундаментов приведены в [3] и не пре­вышают для основных зданий и сооружений тепловых и атомных электростанций 100—120 мм. В проектах предус­матривается, чтобы предельные значения средней осадки фундаментов оборудования были того же порядка, что и осадка фундаментов зданий, в которых они находятся.

На песчаных грунтах большая часть осадки приходит­ся на период строительства, затухание осадки наступает, как правило, через несколько лет. На пластичных глинис­тых грунтах осадка затухает медленно, за время строи­тельства проходит не более половины осадки.

Дополнительные осадки неизбежны при возведении новых крупных сооружений в непосредственной близос­ти к существующим, а также при изменении статических нагрузок на старые фундаменты в случае модернизации и замены оборудования.

Естественный процесс уплотнения грунтов может быть существенно нарушен изменением режима грунтовых вод вследствие неисправности водонесущих коммуникаций, дренажных систем, нарушения планировки территории, глубинного водопонижения, агрессивного воздействия грунтовых вод на фундаменты и гидрохимическую устой­чивость основания, воздействия вибраций фундаментов, вызываемых работой машин и оборудования.

В составе проекта энергообъекта в соответствии с [2] должен быть проект организации наблюдений за осадка­ми фундаментов зданий, сооружений и оборудования. На электростанциях следует вести наблюдения за осадками фундаментов главного корпуса и щита управления, слу­жебного корпуса, химводоочистки, объединенного вспо­могательного корпуса, пылезавода, дробильных установок, а также береговых насосных, опор эстакад топливоподачи, плотин, водозаборных и сбросных сооружений, дымо­вых труб, градирен, железобетонных резервуаров для хра­нения мазута вместимостью 20000 м 3 и более. Должны про­водиться наблюдения за осадкой фундаментов основного оборудования: турбоагрегатов, котлов, шаровых углеразмольных мельниц, синхронных компенсаторов [6].

Глубинные и грунтовые реперы (рисунки 2.2.1 и 2.2.2), относительно которых определяется положение всех на­блюдаемых зданий и сооружений, должны обеспечивать постоянство высотных отметок. Для этого они размеща­ются вне проездов, складских территорий, оползневых склонов, подземных выработок и карстовых образований, на расстоянии, исключающем влияние вибраций от рабо­тающего оборудования, вне зоны распространения напряжений в грунтах, создаваемых весом сооружений.

Количество осадочных марок должно быть достаточ­ным для определения неравномерности осадок, кренов и прогибов наблюдаемых сооружений. Установка осадочных марок обязательна по углам зданий, по обе стороны оса­дочных швов, в местах пересечения продольных и попе­речных стен, на несущих колоннах каркасов зданий и со­оружений, через 12-24 м в зависимости от шага колонн.

Рисунок 2.2.1 – Глубинный репер

1 — чугунный башмак; 2 — реперная труба, залитая бетоном внутри; 2 1 — муфта, соединяющая отдельные звенья реперной трубы; 3 — защитная труба; 4 — сальник; 5 — реперная головка; 6 — защитный колодец; 7 — стальные шпильки или диафрагмы; 8 — верхнее стальное кольцо сальника; 9 — нижнее стальное кольцо сальника с гнездом в нижней части для ключа; 10 — ре­зиновое кольцо из набора резиновых шайб; И — сварка; 52 — крышка защитной трубы; 13 — кирпичная стенка колодца; 14 — цементная штукатурка; 15 — засыпка вокруг колодца плот­но трамбованным грунтом; 16 — бетонное дно колодца; 17 — чугунный люк с крышкой; 18 — бетонный отлив вокруг колодца; f9 — два слоя толя вокруг защитной трубы; 20 — дере­вянная крышка, обитая войлоком; 21 — засыпка колодца (до реперной головки) сухим шлаком или другим теплоизоляционным материалом; 22 — скальное основание

Рисунок 2.2.2 – Грунтовой репер

1 — реперная труба, залитая бетоном внутри; 2 — защитная тру­ба; 3 — металлическая плита, приваренная к реперной трубе; 4 — железобетонная монолитная плита; 5 — чугунная крышка; 6 – деревянная крышка; 7 – колпак; 8 – головка репера; 9 — резиновая диафрагма; 10 — кирпичный или железобетон­ный защитный колодец; 11 — гидроизоляция из двух слоев рубе­роида; 12 — засыпка из опилок, пропитанных битумом иди дру­гим теплоизоляционным материалом; 13 — бетонное дно колодца; 14 — щебеночная подготовка

На фундаментах котлов устанавливается не менее 6 — 8 марок, на фундаментах турбоагрегатов — не менее 6 марок при мощности турбоагрегата до 200 МВтг а при мощности более 200 МВт — по 12 марок и более (по числу стоек) на двух уровнях: на отметке +0,6 м и на верхней плите (рисунок 2.2.3).

Рисунок 2.2.3 – Схема размещения осадочных марок на фундаменте турбоагрегата (пример)

a фундамент в плане; б – разрез фундамента по продольной оси и литологический разрез основания; 1 – фундамент турбо­агрегата; 2 — песок мелкий зернистый; 3 — стенная осадочная марка; 4 — плитная осадочная марка

При обнаружении очага интенсивной осадки фунда­ментов наблюдения должны выполняться в дальнейшем по специально разработанной программе, в зависимости от влияния деформации на прочность и надежность со­оружения или работу оборудования.

Неравномерная осадка (порядка нескольких миллимет­ров) отдельных опор или части фундамента может приве­сти к недопустимым расцентровкам роторов и редукторов такого оборудования, как турбоагрегаты, турбонасосы, синхронные компенсаторы, шаровые углеразмольные мель­ницы, вентиляторы и дымососы. Определение осадок фун­даментов всех сооружений должно производиться с точ­ностью ±1 мм в соответствии с [6].

Признаками деформации грунтов основания, наруше­ния фундаментов являются:

—наклоны или перекосы ферм, опор, колонн, подкра­новых путей, изгибы элементов металлических ферм, вертикальных связей, ригелей около узлов сопряжения со стойками, крен дымовых труб, стен или здания в целом;

—раскрытие или сужение деформационных швов, отрыв наружных стен от внутренних, заклинивание дверей вследствие перекосов проемов;

– трещины, разрывы или другие повреждения в соединениях или элементах несущих конструкций около опор, мест заделки, в железобетонных перемычках, тре­щины в швах по периметру стеновых панелей, в полах и несущих плитах междуэтажных перекрытий;

– изменение уклонов роторов турбоагрегатов, турбонасосов и других установок за межремонтный период.

Предельное допустимое значение прогиба фундамента за межремонтный период не должно превышать 1:10000 при длине фундамента до 40 м и 1:6000 при длине более 40 м. В случае обнаружения таких деформаций должны быть произведены внеочередные измерения осадок фундамен­тов. Схема установки осадочных марок и программа из­мерений должны быть скорректированы для установле­ния причины и очага осадок фундаментов и своевремен­ности разработки мероприятий по предотвращению раз­вития деформаций основания и конструкций.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector