7.2. Наблюдения за деформациями реперов маркшейдерско-геодезической планово-высотной основы
1. Наблюдения за деформациями поверхностных и подземных сооружений в плане и по высоте производятся относительно реперов исходной маркшейдерско-геодезической планово-высотной основы.
2. Реперы исходной маркшейдерско-геодезической планово-высотной основы должны быть надежно закреплены, расположены в местах, где в течение всего периода наблюдений к ним возможен беспрепятственный и удобный подход для установки геодезических инструментов, вне зоны влияния деформационных процессов, в стороне от проездов, подземных коммуникаций, складских и других территорий, где возможны вибрации от движения транспорта. Практически удаление исходной высотной основы от сооружения должно быть не менее 150 м.
Конкретное расположение и конструкция реперов должны определяться с учетом условий наблюдений на объекте.
3. Реперами исходной маркшейдерско-геодезической планово-высотной основы могут служить пункты опорной геодезической сети, если обеспечивается их неподвижность и они расположены в не зоны влияния строительства подземного сооружения.
В качестве исходной высотной основы рекомендуется использовать куст грунтовых реперов. Число их должно быть не менее трех. Реперы закладываются на глубину не менее 1,5 метров. В плане они должны располагаться на линии или по углам равностороннего треугольника. Расстояние между соседними реперами не должно превышать 12 м. Куст реперов служит исходной высотной основой, определяет ее стабильность, как во время строительства, так и в период эксплуатации подземного объекта.
В качестве исходной высотной основы могут использоваться стенные реперы, установленные в цокольных частях зданий и сооружений, расположенных вне зоны влияния подземного строительства и осадка фундаментов которых стабилизировалась.
4. При каждом репере должны быть обозначены наименование организации, установившей его, и порядковый номер знака. Установленные репера необходимо сдать на сохранение строительной или эксплуатирующей организации по актам.
5. Планово-высотная основа создается в виде полигонометрического и нивелирного ходов (замкнутых полигонов, позволяющих осуществлять дополнительный геометрический контроль).
6. Перед началом наблюдений должна быть произведена привязка (определение координат  ,  ,  ) всех опорных реперов наблюдательной станции к ближайшим пунктам полигонометрии и триангуляции, государственной или местного значения геодезической высотной сети. При значительном (более 2 км) удалении пунктов геодезической сети от устанавливаемых реперов допускается принимать условную систему высот.
7. Периодичность контрольных наблюдений за стабильностью реперов планово-высотной основы на поверхности вне зоны деформаций, должна быть не реже 2-х раз в разные сезоны года; в зоне деформаций при объекте наблюдений - перед каждым циклом измерений на предмет оценки влияния деформации на их планово-высотное положение.
8. Контроль стабильности положения реперов плановой основы может производиться как автономно спутниковыми методами, так и путем прокладки ходов основной полигонометрии, опирающейся на знаки геодезической планово-высотной основы.
Контроль стабильности положения реперов высотной основы производится нивелированием II класса.
9. Проверка неизменности подземного планово-высотного обоснования для наблюдения за деформациями обязательна перед каждым циклом наблюдений.
10. Непосредственно к наблюдаемым объектам прокладывается нивелирный ход и съемочная сеть подходной полигонометрии от опорных знаков.
7.3. Наблюдения за деформациями зданий, сооружений и земной поверхности
1. Здания и сооружения, за деформациями которых должны быть организованы наблюдения, определяются на стадии проектирования проектной организацией по согласованию с организациями, осуществляющими строительство и эксплуатацию, и органами Ростехнадзора.
2. Здания, сооружения и другие объекты до начала и после окончания влияния на них подземных работ обследуются комиссией в составе представителей строительно-монтажной организации и заказчика, подрядчика, эксплуатирующей организации с обязательным привлечением лиц, компетентных в горных и строительных вопросах. В состав комиссии включается также представитель органов Ростехнадзора. Указанная комиссия должна составить "Акт обследования технического состояния здания (сооружения)".
3. Наблюдения за зданиями, сооружениями, коммуникациями и другими объектами, попадающими в зону влияния подземного сооружения, должны проводиться по программе, отвечающей требованиям (Инструкция 1998 г.):
- определения абсолютных и относительных величин деформаций и сравнения их с расчетными и допустимыми значениями;
- выявления причин возникновения и степени опасности деформаций для нормальной эксплуатации объектов, принятия своевременных мер по борьбе с возникающими деформациями, предотвращению возможных последствий или устранению их;
- установления наличия, местоположения и величин зависания фундамента над опустившимся под влиянием строительства тоннеля грунтом;
- получения необходимых характеристик устойчивости оснований и фундаментов;
- уточнения расчетных данных физико-механических характеристик грунтов; уточнения методов расчета и установления допустимых, критических и предельных величин деформаций для различных грунтов оснований, типов и конструкций зданий, сооружений и технологического оборудования.
4. Наблюдения следует производить в следующей последовательности:
- прогноз деформаций массива горных пород, земной поверхности и зданий и сооружений в зоне влияния строительства подземного сооружения;
- разработка, согласование и утверждение программы измерений (проекта наблюдательной станции);
- выбор конструкции, места расположения и установка исходных реперов;
- осуществление плановой и высотной привязки установленных исходных реперов к существующем пунктам государственной геодезической сети;
- закладка деформационных реперов в грунтовый массив на земной поверхности и в конструкцию зданий и сооружений;
- инструментальные измерения величин вертикальных и горизонтальных перемещений и кренов;
- обработка и анализ результатов наблюдений;
- составление технического отчета.
5. Составлению проекта наблюдательной станции должны предшествовать оценка и прогноз геомеханического состояния породного массива в районе строительства подземного сооружения и в зоне его влияния на объекты, расположенные на земной поверхности и в толще пород.
6. Оценка геомеханического состояния до начала проходческих работ производится на основании геологических данных инженерных изысканий, при этом основное внимание уделяется определению природного (естественного) поля напряжений, характеристике тектонических нарушений, трещиноватости, слоистости, водообильности, карстообразования и других особенностей массива.
7. Прогноз изменения геомеханического состояния породного массива под влиянием проходческих работ производится как для штатных условий строительства и эксплуатации подземного сооружения, так и для аварийных ситуаций (разрушение крепи выработок, прорывов в них плывунов, развитие карстовых образований, активизация древних оползней и т.д.). Он состоит из определения ожидаемых параметров развития геомеханических процессов, основными из которых являются:
- размеры и местоположения зон сдвижения (границы мульды);
- значения максимальных сдвижений и деформаций;
- характер распределения деформаций в мульде сдвижения;
- общая продолжительность процесса сдвижения и периода опасных деформаций.
8. Внешние границы мульды сдвижения на земной поверхности при строительстве подземного сооружения следует определять согласно Приложению 4.
9. Значения ожидаемых максимальных сдвижений и деформаций земной поверхности при подземном способе возведения тоннелей следует вычислять по формулам, приведенным в Приложении 5.
10. На основании полученного прогноза выбираются наиболее надежные для рассматриваемых условий методы наблюдений, оптимальное расположение реперов и марок, рациональная частота наблюдений и другие параметры станции, при которых обеспечивается оперативное получение информации о развитии деформационных процессов, необходимой для своевременного принятия профилактических и защитных мер.
11. Закладка наблюдательной станции и наблюдения на ней производятся по специальному проекту, состоящему из графической части и пояснительной записки.
Графическая часть включает план наблюдательной станции в масштабе 1:500, 1:1000 или 1:2000 (в зависимости от размеров выработанного пространства и контролируемой территории), геологические разрезы по профильным линиям (в том же масштабе, что и план станции) и чертежи конструкции реперов и марок. На план наносятся: рельеф земной поверхности, проектируемые и существующие подземные сооружения, выходы под наносы тектонических нарушений, местоположение плывунов и карстов, глинистых прослойков, расположение зданий, сооружений и подземных коммуникаций, профильные линии, все реперы и марки, как грунтовые и глубинные, так и закладываемые в здания и сооружения. Геологические разрезы следует составлять на основании данных, полученных на ближайших к подземному сооружению скважинах. Особое внимание должно уделяться мощности наносов и меловых отложений, местоположению карстов, плывунов и тектонических нарушений. На разрез наносят все рабочие, опорные и глубинные реперы и марки.
В пояснительной записке указывается цель наблюдений, приводится краткая геологическая и горнотехническая характеристика участка, обосновываются конструкция наблюдательной станции, ее местоположение, число и направление профильных линий, их длины, интервалы между реперами и марками, их число и количество необходимых для закладки материалов (металл, цемент, песок и т.д.). Приводятся методика и периодичность наблюдений с соответствующим обоснованием, способ привязки станции к опорной геодезической сети, требуемая точность измерений, а также данные о системе координат и высотных отметок, если в них имеется необходимость.
12. Для наблюдений за отдельными зданиями и сооружениями, попадающими в зону влияния подземных работ, должны закладываться стенные марки в соответствии с рекомендациями, приведенными далее, а также грунтовые марки, располагаемые вдоль стен зданий напротив стенных марок, на расстоянии 2 - 3 м от фундамента для определения взаимосвязи деформаций грунта и сооружений.
Грунтовые марки закладываются по профильным линиям, перпендикулярным продольной и поперечной осям тоннеля или борту котлована. На профильной линии располагаются рабочие марки и опорные реперы.
Стенные деформационные марки закладываются по периметру зданий на расстоянии 15-20 метров друг от друга, с обязательной установкой на углах и характерных выступах, на стыках строительных блоков, по обе стороны осадочного или температурного шва, в местах примыкания продольных и поперечных стен, на поперечных стенах в местах пересечения их с продольной осью, на несущих колоннах на одинаковой высоте от поверхности земли. Деформационные марки закладываются в крепких каменных фундаментах, стенах и цоколях зданий. На зданиях с облицовкой из гранита и мрамора марками могут служить цоколи указанных облицовок. Места закладки марок отмечаются масляной краской, на стенах подписываются их порядковые номера.
13. Длины профильных линий определяются графически с использованием угловых или линейных параметров. Рабочая часть профильной линии устанавливается при открытом способе строительства подземного сооружения равной размеру приоткосной зоны, а при подземном способе строительства - пересечением земной поверхности линиями, проведенными от нижней границы проектируемого тоннеля под граничными углами. С обоих концов профильной линии следует закладывать по два или три опорных репера на расстояниях соответственно 50 и 100 м или 30, 60 и 90 м от крайних рабочих марок. Опорные реперы должны находиться за пределами зон возможного сдвижения и привязываться к исходным реперам планово-высотной основы. Расстояние между рабочими марками следует принимать равным 5 - 10 м, в зависимости от размеров мульды сдвижения и характера застроенности территории.
14. Система наблюдений за состоянием окружающего грунта включает в себя сеть грунтовых марок, которые представляют собой:
- точки, накерненные на обечайках колодцев подземных коммуникаций, глубиной заложения от 2 до 4 м;
- грунтовые стальные трубчатые марки глубиной заложения от 2 до 12м;
- кусты грунтовых реперов для наблюдений за послойными вертикальными перемещениями грунта на различных глубинах (глубина реперов от 10 до 30 м);
- плитные марки.
- глубинные реперы, заложенные в специально пробуренные скважины.
15. При закладке грунтовых реперов на застроенных территориях для исключения возможности повреждений подземных коммуникаций места закладки должны согласовываться с органами исполнительной власти. Закладка реперов и начальные наблюдения на них должны проводиться до начала строительства подземных сооружений.
16. Одновременно с закладкой стенных и грунтовых реперов на наблюдаемых объектах должны закладываться профильные линии по определенным направлениям (вдоль улиц, осей расположения объектов и т.д.), при этом направление профильных линий должно максимально приближаться к направлению продольной или поперечной осей подземного сооружения.
17. Конструкция и способ закладки деформационных реперов и марок должны обеспечивать: их сохранность на весь срок службы наблюдательной станции от внешних повреждений; удобство наблюдений за их сдвижением в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Допускаются к применению конструкции реперов, приведенные в действующих нормативных документах и не противоречащие ГОСТам и СНиПам.
18. На всех имеющихся на зданиях и сооружениях трещинах должны быть поставлены маяки, за которыми должно вестись систематическое наблюдение в период строительства подземного сооружения. При ширине трещины более 1 мм необходимо измерять ее глубину.
19. Наблюдения производят в соответствии с программой производства мониторинга.
20. Наблюдения за сдвижением земной поверхности, а также за деформациями различных объектов, попадающих в зону влияния строящегося подземного сооружения, заключаются в инструментальном определении на разные даты положения реперов наблюдательных станций с одновременным фиксированием видимых нарушений, а также всех факторов, влияющих на величины и характер сдвижений и деформаций.
21. Методы измерений вертикальных и горизонтальных перемещений и определения крена фундамента следует устанавливать в зависимости от требуемой точности измерений, конструктивных особенностей фундамента, инженерно-геологической и гидрогеологической характеристик грунтов основания, возможности применения и экономической целесообразности методов в данных условиях. Предварительное определение точности измерения вертикальных и горизонтальных деформаций выполняют в зависимости от ожидаемых величин перемещения в соответствии с ГОСТ 24846-81 (табл.1).
Таблица 1
Класс точности измерений
|
Средняя квадратическая погрешность определения деформационных перемещений, мм
|
вертикальных
|
горизонтальных
|
Уникальные;
находящихся в эксплуатации более 50 лет;
возведенные на скальных и полускальных грунтах
|
±1
|
±2
|
Возведенные на песчаных, глинистых и других сжимаемых грунтах
|
±2
|
±5
|
Возведенные на насыпных, просадочных, заторфованных и других сильно сжимаемых грунтах
|
±5
|
±10
|
Земляные сооружения
|
±10
|
±15
|
22. Периодичность наблюдений следует устанавливать в зависимости от степени приближения вертикальных деформаций к предельным для различных грунтов оснований и типов зданий и сооружений (согласно СНиП 2.02.01-83*) по табл.2 или в зависимости от скорости вертикального смещения по табл.3.
Таблица 2
Наименование,
|
Категория
|
Предельные дополнительные деформации
|
конструктивные особенности здания или сооружения
|
состояния конструкций
|
Максимальная осадка, см
|
Относительная разность осадок Ds/L
|
Крен i
|
Гражданские и производственные одноэтажные и многоэтажные здания с полным железобетонным каркасом
|
I
II
III
|
5,0
3,0
2,0
|
0,0020
0,0010
0,0007
|
-
-
-
|
Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из крупных панелей
|
I
II
III
|
4,0
3,0
2,0
|
0,0016
0,0008
0,0005
|
0,0016
0,0008
0,0005
|
Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из крупных блоков или кирпичной кладки без армирования
|
I
II
III
|
4,0
3,0
1,0
|
0,0020
0,0010
0,0007
|
0,0020
0,0010
0,0007
|
Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из кирпича или бетонных блоков с арматурными или железобетонными поясами
|
I
II
III
|
5,0
3,0
2,0
|
0,0024
0,0015
0,0010
|
0,0024
0,0015
0,0010
|
Многоэтажные и одноэтажные здания исторической застройки или памятники архитектуры с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования
|
I
II
III
|
1,0
0,5
0,2
|
0,0005
0,0003
0,0001
|
0,0005
0,0003
0,0001
|
Высокие жесткие сооружения и трубы
|
I
II
III
|
5
3
2
|
-
-
-
|
0,004
0,002
0,001
|
Таблица 3
Скорость смещения, мм/сут
|
1
|
2
|
5
|
10
|
Периодичность наблюдений, дни
|
40
|
15
|
7
|
ежедн.
|
23. Измерения должны быть начаты не ранее чем через семь дней после закладки опорных реперов и не ранее трех дней после закладки рабочих, забивных марок.
24. Наблюдения за высотными и плановыми перемещениями необходимо производить раздельно.
25. Начальное положение реперов определяют по среднеарифметическому значению, из двух серий наблюдений, проводимых до начала влияния подземных работ на наблюдательную станцию. Разрыв во времени между двумя сериями наблюдений не должен превышать трех дней.
26. Периодичность повторных измерений определяется степенью интенсивности сдвижений и деформаций, но не реже одного раза в месяц и продолжается до достижения условной стабилизации деформаций, устанавливаемой проектной или эксплуатирующей организацией на основании результатов инструментальных наблюдений, в дальнейшем - по требованию заказчика. В случае приближения деформаций к предельным значениям (табл.2) периодичность увеличивается.
27. Наблюдения за смещениями деформационных реперов в плане выполняют створным методом и измерением горизонтального угла и длины линии от точки планового геодезического обоснования до деформационной марки. Измерения выполняются несколькими полными круговыми приемами в зависимости от требуемой точности определения планового положения деформационной марки. Требуемая точность определения плановых смещений должна быть принята в соответствии с табл.1.
28. Наблюдения за высотными смещениями деформационных марок выполняют нивелированием II класса по опорным реперам и III класса по деформационным маркам, невязки в сетях нивелирования не должны превышать: для II класса ±5 мм , для III класса ± 10 мм, где  - длина хода в километрах.
При наличии в ходе или полигоне более 16 штативов на 1 км хода невязка не должна превышать: для II класса ±1,2 мм , для III класса ± 2,5 мм (при работе с штрихкодовой инварной рейкой ±0,5 мми ±1,5 ммсоответственно), где  - число штативов в ходе.
Длины нивелирных ходов между узловыми точками не должны быть более 400 м. Висячие ходы более 3-х штативов не допускаются.
29. При наблюдениях за зданиями следует определять неравномерность оседаний фундаментов, фиксировать трещины и другие повреждения конструкций, надежность узлов их опирания, наличие необходимых зазоров в швах и шарнирных опорах. В промышленных зданиях должны определяться также относительные горизонтальные перемещения отдельно стоящих фундаментов колонн, наклоны фундаментов технологического оборудования, а при наличии мостовых кранов - отклонения от проектного положения подкрановых путей: поперечный и продольный уклоны, изменение ширины колеи и приближение крана к строениям.
30. Крен фундамента (или здания, сооружения в целом) следует измерять одним из следующих методов или их комбинированием: проецирования; координирования; измерения углов или направлений; фотограмметрии; механическими способами с применением креномеров, прямых и обратных отвесов.
Предельные погрешности измерения крена в зависимости от высоты Н наблюдаемого здания (сооружения) не должны превышать величины, мм, для:
- гражданских зданий и сооружений – 0,0001 Н;
- промышленных зданий и сооружений, дымовых труб, мачт, башен и др. – 0,0005 Н;
- фундаментов под машины и агрегаты – 0,00001 Н.
31. Систематическое наблюдение за развитием трещин следует проводить при проявлении их в несущих конструкциях зданий и сооружений с тем, чтобы выяснить характер деформаций и степень опасности их для дальнейшей эксплуатации объекта.
При наблюдениях за развитием трещины по длине концы её следует периодически фиксировать поперечными штрихами, нанесенными краской, рядом с которыми проставляется дата осмотра. По ширине следует использовать измерительные или фиксирующие устройства, прикрепляемые к обеим сторонам трещины: маяки, щелемеры, рядом с которыми проставляются их номера и дата установки. При ширине трещины более 1 мм необходимо измерять её глубину.
В недоступных местах трещины измеряют с помощью приборов для дистанционного измерения трещин, методами фотограмметрии или фотофиксации.
При появлении трещин на земной поверхности в пределах приоткосной зоны необходимо организовать дополнительные систематические наблюдения за их развитием по протяженности, ширине и глубине.
32. Относительные горизонтальные перемещения отдельно стоящих фундаментов колонн определяют по результатам измерения расстояний между марками.
33. Наклоны фундаментов технологического оборудования должны определяться в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Поперечный и продольный уклоны подкранового пути следует определять по результатам нивелирования. Нивелирование проводят с помощью специальной рейки, подвешиваемой на подкрановый рельс при расположении нивелира на полу, или с помощью рейки длиною 1,5 м при расположении нивелира на кране. Рейку устанавливают на подкрановые рельсы в местах опирания подкрановых балок на колонны. Измерение ширины колеи подкрановых путей производят стальной компарированной рулеткой, шаблонами или специальными механическими приборами, домеряющими расстояние от базисных точек на кране до головок рельсов.
34. Наблюдения за высотными сооружениями и, в частности, дымовыми трубами заключаются в определении их наклона с помощью теодолита или электронного тахеометра с постоянных (закрепленных на местности) точек, расположенных на взаимно перпендикулярных прямых, путем совмещения проекции центра верхнего сечения с центром нижнего, в соответствии с "Руководством по определению кренов инженерных сооружений башенного типа геодезическими методами" (М., Стройиздат, 1981).
35. При наблюдениях за транспортерными галереями и надземными трубопроводами эстакадной прокладки следует устанавливать неравномерность оседаний и горизонтальных перемещений фундаментов опор вдоль оси эстакады, а также наличие необходимой подвижности и величину подвижек пролетных строений или трубопроводов на опорах. Подвижки измеряют металлической линейкой по специальным меткам, нанесенным на пролетное строение или трубу и опору.
36. При наблюдениях за подземными трубопроводами и коммуникационными тоннелями должно определяться их напряженно-деформированное состояние.
Для этого следует производить:
- для стальных напорных трубопроводов - измерение деформаций трубы в отдельных точках, вычисление напряжений в них и проверку условий прочности;
- для секционных трубопроводов - измерение подвижек стыковых соединений и проверку условий самотечности;
- для самотечных трубопроводов - нивелировку дна лотков и трубопроводов и проверку условий самотечности;
- для коммуникационных тоннелей - фиксацию трещин и повреждений гидроизоляции.
Одновременно с измерением деформаций трубопровода измеряют деформации дневной поверхности с целью определения места и времени появления их максимальных значений. Для этой цели вдоль трубопровода на расстоянии 2 - 5 м от его оси закладывают профильную линию.
37. Наблюдения за сдвижением грунтового массива над трассами тоннелей производятся по профильным линиям, заложенным в грунтовый массив на дневной поверхности вдоль оси тоннеля и перпендикулярно оси тоннеля с интервалом 4-7 м.
38. Наблюдения за железнодорожными и трамвайными путями заключаются в нивелировании путей и определении их профиля по головкам рельсов через 10- 15 м, проверке состояния стыковых соединений и измерении ширины колеи.
Одновременно с инструментальными наблюдениями на дневной поверхности необходимо проводить маркшейдерские наблюдения непосредственно в тоннеле.
|
