Использование геодезических приборов и инструментов при освидетельствовании и испытания конструкций.

Для выявления деформаций зданий, вызванных неравномерной осадкой фундаментов (крена, прогиба, выгиба, перекоса), отклонений от проектного положения конструкций из-за ошибок при их возведении (смещения в плане и по высоте, наклон и др.) и составления исполнительных планов здания применяют геодезические методы обследования.

Основными инструментами при этом являются высокоточные или точные нивелиры, теодолиты высокой и средней точности, фототеодолиты, нивелирные рейки, мерные ленты.

Для определения осадок фундаментов и вертикальных деформаций стен, колонн и перекрытий производят периодическое повторное нивелирование марок, установленных на зданиях или сооружениях, по отношению к практически неподвижным реперам.

В качестве опорных реперов чаще всего используют городскую геодезическую сеть.

Реперная головка изготавливается из бронзы или нержавеющей стали в виде полусферической поверхности радиусом 40 мм.

Базой репера служат металлический штырь, труба, зацементированная в бетонном основании, металлическая забивная или железобетонная (набивная, буроинъекционная) свая. Выбор базы зависит от инженерно-геологических условий застроенной площадки.

Нивелирные осадочные марки размещают в здании так, чтобы по результатам наблюдений можно было узнать о деформации здания (осадке, крене, перекосе) и его основания. Осадочные марки бывают разной конструкции. Горизонтальная часть марки делается из круглой стали диаметром 25 мм, а вертикальная – из круглой стали диаметром 20 мм. Вертикальная часть заканчивается полусферической головкой.

Закрытую марку закладывают заподлицо со стеной и закрывают крышкой, которую во время наблюдения снимают; вместо нее ввинчивают болт с шаровой головкой. После ввинчивания болта расстояние от центра головки до плоскости стены должно быть 40…50 мм. Хвостовик скрытой марки представляет собой трубу с внутренней нарезкой и внешними анкерами для заделки в гнезде.

Для определения крена и стрелы прогиба фундамента устанавливают от трех до семи марок вдоль продольной и поперечной осей сооружения.

В сборных конструкциях осадочные марки закладывают на несущих колоннах каркаса по периметру и внутри здания, на углах торцевых стен, у осадочных швов и в местах примыкания к существующим зданиям. Расстояние между марками в этих зданиях должно быть в пределах 10…15 м.

При определении деформации сооружения нивелированием предельное расстояние от нивелира до рейки должно быть не менее 3 м и не более 25 м. Оптимальная длина визирного луча находится в пределах 10…15 м.

Нивелирование целесообразно производить одной рейкой. При повторном нивелировании прибор следует устанавливать на одних и тех же точках, соблюдая по возможности постоянство направления ходов при одинаковом количестве станций в них. Должна быть составлена схема расположения и нивелирования осадочных марок с привязкой стоянок нивелира к зданию (приложение 4).

На основе результатов систематического нивелирования определяют скорость осадок марок во времени.

Среднюю скорость осадки марки вычисляют по формуле

u =(s2-s1)/(t2-t1), (1.24)

где s1 и s2 – осадки одной и той же марки в моменты времени t2 и t1.

Как отмечалось выше, минимальное расстояние от нивелира до рейки у обычных нивелиров равно 3 м. Однако при производстве нивелирных работ внутри здания появляется необходимость в более близком расположении нивелира от рейки. В этом случае на нивелире устанавливается насадка, в которую вмонтированы оптические стекла с разной диоптрией. В комплект насадки входит измерительная рейка, состоящая из штока, по которому перемешается подсвечиваемая рейка. Длина рейки 1000 мм. Насадка, в зависимости от расположенной против объектива нивелира линзы, позволяет производить отсчеты по рейке, установленной на расстоянии от 0,5 до 3 м.

Наклон здания, отклонения плоскости стен и углов от вертикали измеряют теодолитами высокой и средней точности. Теодолит центрируют над постоянным знаком, заделанным в грунт; в верхней части здания и сооружения выбирают какую-нибудь заметную точку и проектируют ее по вертикальной нити теодолита на цокольную часть здания при двух положениях трубы теодолита. Периодически снося точку вниз и отмечая на цоколе ее проекции штрихами, определяют крен за какой-то промежуток времени.

Крены зданий измеряют с двух взаимно перпендикулярных сторон (рис. 8) для того, чтобы, определив частное приращение крена со станции 1 – q1, и частное приращение крена со станции 2 – q2, получить полное приращение крена по формуле

 (1.25)

Для характеристики направления крена по отношению к сторонам света на плане вектора крена обычно указывают направление меридиана.

Теодолит устанавливают над центром хорошо закрепленного знака А (на расстоянии 20…50 м по направлению продолжения одной стены), измеряют угол b между маркой В, находящейся на верхнем обрезе стены, и каким-нибудь удаленным постоянным предметом С на местности. Затем прибор переносят на линию продолжения другой стены в точку A 1 и измеряют угол b1 между маркой В и тем же или новым удаленным пунктом местности С1. Периодически измеряя углы b и b1, получают приращение значений кренов здания в градусах. Для перехода от градусов к линейным размерам используют зависимость

q= D b» L r» (1.26)

где q и D b» – частичное приращение крена соответственно в мм и с;

L – горизонтальное расстояние от станции А до проекции точки В, мм;

r " – радиан, с.

Полное приращение крена определяют по формуле (1.25). Чтобы вычислить не только полное приращение крена, но и его абсолютное значение, на вертикальной грани, проходящей через точку В, нужно установить на фундаменте вторую марку B1 (штырь в виде крюка), удаленную от угла или плоскости стены на такое же расстояние, что и верхняя марка В. Из тех же точек стоянок теодолита А и А1 измеряют горизонтальные углы между В и В1.

Вначале вычисляют абсолютные значения частных кренов грани стены между точками В и В1, а затем – полный крен. Формула (1.25) пригодна только в том случае, если станции наблюдения располагаются во взаимно перпендикулярных направлениях. Если это условие не соблюдается, то полный крен определяют графически по правилу перпендикуляров (рис. 10).

Технический отчет о геодезическом обследовании зданий и сооружений включает в себя следующую информацию: цель обследования; краткую топографическую характеристику площадки застройки; описание наблюдаемого объекта; планы фундаментов и первого этажа; продольные и поперечные разрезы основных несущих конструкций; план расположения знаков высотной основы (реперов) и осадочных марок на сооружении; ведомости осадок и отметок марок по всем циклам измерений; таблицы среднемесячных и среднегодовых скоростей осадок для наиболее показательных точек сооружения; план фундаментов с нанесенными линиями равных осадок за весь период измерений; график осадок нивелирных марок во времени; развернутый график осадок в виде последовательных линий деформаций фундаментов.

По характеру линий равных осадок в пределах контура фундаментов определяют местонахождение очага осадков и направление кренов различных участков здания.