Нұрпейісова М.Б. д.т.н., профессор кафедры «Маркшейдерское дело и геодезия»

Құрманбаев О.С.докторант кафедры «Маркшейдерское дело и геодезия».

Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева, Казахстан

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА КРЕНОМ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

В практике строительства высотных зданий, промышленных объектов и в процессе их возведения и эксплуатации возникает необходимость в наблюдении за их проектным положением. Такая необходимость возникает из-за того, что крупные сооружения обладают высокой чувствительностью к различным видам деформаций (сдвигам, осадкам и т.д.). Под давлением веса сооружения и вследствие других причин со временем происходит сжимание или оседание подстилающих фундаменты грунтов. Из многочисленных геодезических наблюдений установлено, что если грунты сжимаются равномерно, то происходит осадка сооружения, которая со временем может постепенно затухнуть и полностью прекратиться [1,2,3].

При неравномерном оседании грунтов пространственное положение инженерного сооружения может изменяться как в горизонтальном, так и вертикальном плане, т.е. происходят крены, прогибы, перекосы, кручения и разрывы сооружения. Поэтому в технических проектах по строительству высоких сооружений башенного типа предусматриваются специальные высокоточные наблюдения за осадками оснований и фундаментов. Своевременное проведение геодезических наблюдений различного типа и назначения служит основанием для разработки и осуществления мероприятий по предотвращению чрезвычайных ситуаций.

На развитие возможных смещений или деформаций инженерных сооружений оказывают влияния эндогенные (внутренние) и экзогенные процессы. Наиболее критичными для высоких зданий и сооружений являются смещения земной поверхности, вызываемые экзогенными процессами, которые возникают в результате:

- движения земной поверхности, вызванные природными факторами (физико-механические свойства горных пород, температура и влажность горных пород, уровня и скорости движения подземных вод, микросейсмические колебания земной поверхности, связанных с удаленными землетрясениями и др.);

- движения земной поверхности, связанные с гравитационной силой земли и Солнца.

Экзогенные (внешние) процессы, вызывающие смещения земной поверхности, могут быть:

- обратимыми, которые возникают в результате периодических изменений гидротермического режима грунтов (промерзание, протаивание, изменения влажности и т.д.);

- необратимыми, которые возникают в результате осадок земной поверхности различными просадочными и оползневыми явлениями (карст, оползни, склоновые процессы и т.д.).

При строительстве высоких сооружений, построенных на горных склонах, геодезические наблюдения приобретают особую значимость. Это вызвано тем, что в результате инженерной деятельности человека может быть нарушена прочность пород, чередование слоев различного состава и их наклон, грунтовые воды, ослабляющие силы сцепления между частицами горных пород.

К склоновым процессам относится большая группа процессов движения масс грунта и снега, происходящего за счет силы тяжести: обрушения, камнепады, оползни, солифлюкционные потоки, сели, смещения каменных глетчеров, снежные лавины, подвижка ледников и т.п.

Отсюда в проектах высоких сооружений, расположенных на горной местности предусматривается, наряду с наблюдениями за осадками оснований и фундаментов проведение натурных наблюдений кренов, как в процессе строительства, так и в процессе эксплуатации. Крен является наиболее характерным показателем совместной деформации сооружения башенного типа и его основания. При расположении инженерных сооружений башенного типа на горных склонах под воздействием различных факторов может вызвать не только деформацию основания сооружения, но и наклоны (крены) сооружений. Существует немало различных способов наблюдений за креном сооружений в зависимости от конкретных технических требований, условий геодезических измерений и горнотехнических условий местности.

Геодезические наблюдения за кренами сооружений, так же как и за остальными видами деформаций, проводятся в соответствии с требованиями специальных СНиП. Измерение кренов сооружений выполняется: проектированием (с применением теодолитов); координированием; методом направлений; механическими способами с применением клинометров и отвесов. При наблюдении за возможным наклоном сооружения в вертикальной плоскости предусмотрены допустимые предельные ошибки (таблица).

Таблица - Предельно допустимые ошибки кренов инженерных сооружений

Тип сооружения	Ошибка определения крена
Гражданские здания и сооружения	0,0001
Трубы, высотные башни	0,0005L
Фундаменты под машины и агрегаты	0,00001L

где L – высота сооружения.

Допуски для кренов других инженерных сооружений башенного типа более 100-300м устанавливаются обычно индивидуально на основании расчетов их оснований по несущей способности и деформациям.

Для наблюдения крена телебашни высотой 370 м использовались пункты триангуляции, расположенные на осях 1 и 2, отстоящих от телебашни на расстояниях 435,6 м и 650,6 м (рисунок).

Рисунок – Схема расположения наблюдательных пунктов за креном сооружения

Основная задача геодезических наблюдений за кренами инженерных сооружений башенного типа состоит в предупреждении возможного появления недопустимых величин кренов.

Наблюдения за сооружением проводились теодолитами высокой точности (ТБ-1) по программе триангуляции IУ класса. Наведение сетки нитей производилось на марки, нанесенные при монтаже телебашни на осях с отметками +48 м, +104 м, +165 м, +232 м, +372 м. При вычислении крена отметка +48 м принималась за ноль, т.е. редуцирование производилось на плоскость с отметкой +48 м.

Для исключения ошибок при геодезических измерениях, влияния солнечной радиации и ветра на результаты определения крена наблюдения велись в утренние часы до восхода солнца, в пасмурные дни и в отсутствии ветряного потока.

Геодезические наблюдения за осадками фундамента проводились методом высокоточного нивелирования по программе 1 класса. Для измерения осадок фундамента были установлены глубинные репера и стенные марки, забетонированные внутри здания на колоннах несущего каркаса и в стене высотного сооружения.

Литература

1. Зайцев А.К., Марфенко С.В., Михалев Д.Ш. и др. Геодезические методы исследования деформаций сооружний.М.:Недра,1991

2. Большаков В.Д. Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве. – М.: Недра, 1976

3. Большаков В.Д., Левчук Г.П., Багратуни Г.В. и др. Справочник геодезиста,-М.: Недра, 1975.-526 с.

4. Руководство по производству геодезических работ в промышленном строительстве.- М.:Стройиздат,1997.