CC BY
40
УДК 528:48 В.Д. Астраханцев СГУПС, Новосибирск
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИКИ ДЕФОРМАЦИЙ СООРУЖЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ НИВЕЛИРОВАНИЕМ В СЖАТЫЕ СРОКИ БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОСАДОЧНЫХ МАРОК
Приводится методика проведения экстренных исследований осадок крупного сооружения геодезическими методами в условиях нарастающей угрозы его разрушения.
V.D. Astrahancev STU, Novosibirsk
RAPID DEFORMATION DYNAMICS OF CONSTRUCTION DETERMINATION BY GEOMETRICAL LEVELING WITHOUT SETTLEMENT MARKS
The article is about the method of emergency analysis of a large construction settlement by geodetic techniques under an increasing threat of its collapse.
В одном из научных центров был построен новый корпус. А затем возникла идея построить переход, чтобы соединить этот корпус с уже существующим сооружением, которое до этого успешно функционировало более сорока лет. Ранее построенное сооружение по своей конфигурации в плане напоминает букву Н, одна из стен средней части которого была укреплена контрфорсами. Как раз со стороны этой стены для постройки перехода и был выкопан котлован размером 20 на 20 метров и глубиной 4 метра, при этом контрфорсы были уничтожены (рис. 1).
Существующее
Котлован
Новое
здание
здание
зона неравномерных
осадок
зона равномерных осадок
Рис. 1. Схема объекта
Реализация этого недостаточно проработанного в инженерном отношении варианта привела к негативным последствиям. Через месяц после того, как был выкопан котлован, в стене старого здания со стороны котлована появились трещины. Трещины могли возникнуть либо из-за крена стены после уничтожения контрфорсов, либо из-за осадки фундамента старого здания со стороны котлована. Возможно, деформации были обусловлены совместным влиянием этих двух факторов. Установленные маяки контроля трещин свидетельствовали о том, что процесс их образования стремительно идет по нарастающей. Необходимо было в самые сжатые сроки установить действительную причину возникновения деформаций сооружения (крен стены или осадка фундамента), поскольку, только зная истинную причину возникших деформаций, можно найти грамотное инженерное решение данной задачи, способное остановить этот негативный процесс. Неравномерные осадки являются самыми опасными. Именно они и приводят к появлению трещин и последующему разрушению сооружений.
Определение величины крена было выполнено за 1 день методом лазерного сканирования. Максимальное значение крена по всей высоте стены со стороны котлована составило 6 см на 25 м высоты здания в сторону котлована.
Наблюдения за осадками старого корпуса на протяжении 40 лет его существования никогда не выполнялись и поэтому никаких осадочных марок и реперов на данном объекте не было. В связи с этими обстоятельствами использование известного метода определения осадок по разностям наблюдений отметок между циклами [1] было невозможно.
С целью оценки технического состояния сооружения был выполнен пассивный контроль геометрических параметров здания [2]. Для оперативного определения величин осадок было принято решение выполнить вертикальную исполнительную съёмку цокольного этажа здания геометрическим нивелированием. Измерения выполнялись нивелиром фирмы «CARL ZEIS JENA» Koni 007. По центральной продольной оси цокольного этажа был разбит пикетаж. Затем по пикетным точкам был проложен нивелирный ход, и отметки пикетов были определены в условной системе высот. Далее, через горизонт прибора были определены отметки пола по левой и правой сторонам здания. После этого с использованием полученных значений отметок были определены относительные осадки между правой и левой стенами сооружения. Измерения и вычисления осадок были выполнены в течение одного дня.
По результатам измерений на цокольном этаже было установлено:
1. Правая стена просела в сторону котлована.
2. Выявленные значения осадок являются неравномерными.
3. Максимальное значение осадки по разностям отметок между правой и левой стенами составило 95 мм.
4. Место с максимальной осадкой находится как раз посередине линии сопряжения между стеной здания и котлованом.
5. Основной причиной появления трещин является неравномерная осадка здания. Крен стены здания является следствием осадки.
На основании полученных результатов было принято решение:
- В первую очередь - немедленно - выполнить работы по укреплению фундамента со стороны котлована путем бурения наклонных и вертикальных скважин с последующим закачиванием в них бетона с армированием;
- Затем - укрепить стены металлическими стяжками по всей высоте пятиэтажного сооружения, что и было выполнено.
Как показали результаты последующих измерений, эти решения были верными и своевременными, они позволили остановить деформации сооружения.
С целью последующего контроля за динамикой осадок было решено осуществлять постоянные наблюдения за осадками до их затухания. Для этого были заложены осадочные марки по всему периметру здания. Измерения проводились от реперов, заложенных вне зоны деформаций, с периодичностью вначале через десять дней между циклами наблюдений, а затем интервал между циклами был увеличен до 20 дней. Укрепление дна котлована и армирование стены металлическими стяжками привели к положительным результатам. Трещины на стенах здания перестали увеличиваться. Осадка стены здания со стороны котлована стала затухать и прекратилась. Через 6 месяцев после начала наблюдений работы по контролю за осадками были прекращены. Максимальное значение осадки за полугодовой период наблюдений составило 9 мм.
В настоящее время строительные работы завершены и объект сдан в эксплуатацию.
Для предотвращения разрушения инженерных объектов в условиях ЧС и в других подобных случаях при остром дефиците времени необходимо применять неординарные решения инженерно-геодезических задач, иногда противоречащие традиционным методам и не определенные нормативами.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кулешов Д.А., Стрельников Г.Е. Инженерная геодезия для строителей.- М.: Недра, 1990.- 256 с.
2. Жуков Б.Н. Руководство по геодезическому контролю сооружений и оборудования промышленных предприятий при их эксплуатации.- Новосибирск: СГГА, 2004.- 375 с.
© В.Д. Астраханцев, 2010
