Разработка технологии геодезического обеспечения инженерной защиты зданий. Смысл статьи в совокупности разработанных методов и рекомендаций, которые лягут в основу разработки технологии геодезического обеспечения инженерной защиты зданий и сооружений. Статья включает в себя спектр необходимых мероприятий для начала подъема и выравнивания здания, что является очень актуальной темой в строительстве.
Ключевые слова: геодезия, разработка технологии восстановления, крен здания, метод подъема и выравнивания, инженерная защита здания, методика, подготовительный этап, геодезические работы.
Максимально действенными методами восстановления эксплуатационной надежности зданий представляют собой методы восстановления пространственной геометрии зданий. Часто используемый и контролируемый метод восстановления пространственной геометрии конструкции основан на использовании домкратов, установленных в цокольно-подвальном этаже здания. И из всех существующих методов именно этот метод позволяет достаточно точно контролировать величину вертикальных перемещений конструкции.
Подготовительная работа включает в себя:
- Визуальный контроль за сооружением и строительной площадки для предварительного определения характера и причин повреждения и деформации — это часть комплексной технической экспертизы и она обеспечивает предварительную оценку состояния конструкций.
- Изучение проекта или выполнение измерительных работ при его отсутствии, выполнение геодезической диагностики технического состояния здания, что предполагает определение деформировано-напряженного положения сооружения по совокупности геометрических параметров, Характеристика технического состояния конструкции по максимальному отклонению деформационных характеристик от их исходных значений.
- Проведение геодезических изысканий для определения напряженно-деформированного положения цокольного этажа.
- Проведение геодезического контроля за изменениями формы и пространственного положения сооружения перед началом процесса подъема и выравнивания конструкции.
- Характеристика риска сдвига здания с опор домкрата в соответствии с результатом общего крена здания во время его подъема.
- Исследование подвального этажа здания с целью определения несущей способности конструкций.
- Проведение инженерно-геологических изысканий. Выбор метода выравнивания. Определение необходимости мер по укреплению грунтовой основы, укреплению фундаментов и других сооружений.
- Расчет нагрузок и сил при перемещении конструкции на домкратах и в процессе подъема.
- Подсчет количества домкратов и порядка их установки на земле, в отношении результатов напряженно-деформированного состояния отдельных конструкций и напряженно-деформированного состояния сооружения, выявленных с помощью геодезической диагностики, теоретических расчетов.
- Выполнение работ по выемке грунта по периметру сооружения.
- Подготовка домкратов, усиление участков, подверженных разрушению, расположение распределительных опорных ремней.
- Установка домкратов и устройств управления.
- Реализация геодезических опор для подъема.
Для контроля подъема и выравнивания здания допускается использовать пленочные отражатели, они устанавливаются в специальных проектных точках для геодезической диагностики технического состояния конструкции. Плотность расположения отметок и количество горизонтов зависят от его технического состояния в момент наблюдения и от величины и конструктивных особенностей сооружения. Отражатели на стенах сооружения устанавливаются горизонтально, и вертикально. При использовании безотражательного тахеометра отражатели не нужны, и на углах фасадов могут быть нанесены метки с помощью графики.
Непосредственный контроль подъема и контроль изменений в пространственном положении и форме здания необходимо выполнять с использованием электронных тахеометров,в количестве двух приборов. При таком варианте тахеометры могут быть установлены как с двух сторон противоположных друг другу здания, так и с двух лежащих углов, в зависимости от сложившейся ситуации. По завершению приведения в рабочее положение тахеометров на точках нужно ориентировать собственные системы координат тахеометров параллельно фасадам здания. Затем один раз перед началом подъема и во время подъема через определенные интервалы вы должны провести измерения координаты углов фасада.
Измерения могут производиться либо со штатива, либо с закрепленных опорных точек. В начальном варианте одна или более станций наблюдения закрепляются перед сооружением, количество которых зависит от длины сооружения. Фиксация точек может быть осуществлена с помощью дюбелей и др. средств. Электронный тахеометр установлен над фиксированными точками на штативе. Центрирование по точке производится при помощи оптического центрира с погрешностью не более 1 мм. В следующим варианте перед сооружением в точках, подходящих к наблюдению, установлены бетонные или металлические опоры особой конструкции, на которые устанавливают центры. Количество этих наблюдательных пунктов рассчитывается от условий прямой видимости и от параметров сооружения. На этих стационарных точках и устройствах установлены непосредственно измерительные приборы. Такие точки удобно использовать для длительного использования. Точки, из которых проводятся измерения, включены в геодезическую основу. Все измерения должны быть выполнены в одной системе координат.
Используя координаты крайних точек плоскости стенки, рассчитывается угол поворота системы относительно конструкции. Затем полученная система координат расширяется под соответствующим углом, и получается новая система координат, одна из осей которой параллельна направлению данной плоскости. Таким образом, система координат является не деформированной, а структурой конструкции. После этого зрительную трубу тахеометра попеременно направляют на соответствующие отражатели и определяют координаты соответствующих точек, составляющих плоскость стены. Если сооружение имеет значительную длину и невозможно провести измерения с одной станции, то тахеометр переставляется на следующую станцию и измеряются координаты следующих точек на плоскости.
Основными геометрическими параметрами, характеризующими деформацию стен (вертикально ориентированные строительные конструкции), являются абсолютные и относительные крены ребер, а также общие абсолютные и общие относительные крены сооружения, определенные на разных уровнях. Основным способом изменения этих параметров является управление изменением формы и пространственного положения выравниваемого сооружения.
В нормативно-технической литературе в качестве значения крена здания рассматриваются различные способы определения крена строительного ребра, которое берется в качестве крена всего сооружения. Наш опыт определения деформационных характеристик сооружения с использованием новейших геодезических измерительных приборов показывает, что, во-первых, крен даже твердых зданий (высокие этажи) может иметь разные значения на разных уровнях, а во-вторых, сами крены могут иметь разные значения и направления для твердопластичных сооружений, даже на одном уровне, в-третьих, могут быть случаи, когда сооружение может иметь значительные искажения кренов из-за скручивания, однако здание не наклонено, то есть общей крен сооружения имеет нулевое значение.
При составлении проекта подъема и выравнивания сооружения возникает проблема — что считать строительным креном, или, скорее, какой размер крена следует считать практически значимым, и, соответственно, определить, сколько кренов следует выровнять, который получил неравномерное количество осадков.
Если рассматривать в качестве крена отклонение прямой линии, соединяющей точки 0–4 от отвеса, то после выравнивания сооружения с этим значением мы получим следующую картину сооружения (рис. 1)
Рис. 1. Схема выровненного здания по величине (за величину крена зсооружения принято отклонение прямой, соединяющей точки 0–4, от отвесной
В этом случае получается, что мы наклоняем здание в направлении, противоположном направлению первоначального крена.
В результате вместо устранения лишних кренов мы получаем лишние крены в противоположном направлении, что может привести к разрушению сооружения из-за накопления напряжений в его отдельных частях.
Если здание выровнено по крену первого уровня (0–1), то мы получим следующую диаграмму сооружения(рис. 2).
Рис. 2. Схема выравнивания здания по величине крена на уровне 0–1
Таким образом, определение практически значимой величины общего крена, которую следует ликвидировать при подъеме и выравнивании сооружения является актуальной задачей.
Литература:
- Ананьев В. П., Гильман Я. Д. и др. Исследование причин деформаций многоэтажного кирпичного дома на свайных фундаментах Ростов-на-Дону: РИСИ, 1972.
- Большаков В. Д., Левчук Г. П. и др. Справочное руководство по инженерно-геодезическим работам. М.: Недра, 1980
- Болтов И. Ф. Геодезические работы при строительстве и испытании крупных сооружений — М.: Недра, 1984
- Гайрабеков И. Г., Пимшин Ю. И. Геодезическая диагностика технического состояния зданий. Труды ГГНИ им. акад. М. Д. Миллионщикова. — Грозный, 2003
- Гайрабеков И. Г., Пимшин Ю. И. Производственное исследование методики диагностики технического состояния зданий и сооружений на основе геодезических измерений // Труды ГГНИ им. акад. М. Д. Миллионщикова. — Грозный, 2005.
