Геод. контроль ЭКЗАМЕН ОТВЕТЫ. Геод. контроль ЭКЗАМЕН ОТВЕТЫ (1). К настоящему времени созданы и реализованы в нормативнотехнических
 Скачать 2.64 Mb.
|
|
13 Основные типы геодезических знаков. Размещение опорных и деформационных знаков. Существенная роль в организации наблюдений за деформациями сооружений отводится геодезическим знакам. От правильного выбора конструкции и мест их размещения в значительной мере зависит качество результатов наблюдений. Применяемые для наблюдений геодезические знаки различают по назначению. Это опорные, вспомогательные и деформационные знаки. Знаки также делятся на плановые и высотные. 1 Опорныезнаки служат исходной основой, относительно которой определяются смещения деформационных знаков. Закрепляются они с расчетом на устойчивость и длительную сохранность. Опорные знаки необходимо размещать вне зоны возможных деформаций, но поближе к сооружению. Их число должно быть не менее трех, чтобы обеспечить взаимный контроль за устойчивостью. Для плановых опорных знаков широко применяют трубчатые конструкции. Основной деталью знака является стальная труба диаметром от 100 до 300 мм, заглубляемая и бетонируемая в грунте не менее чем на 1 м ниже верхней границы твердых коренных пород. Верхний конец трубы заканчивается фланцем, к которому крепится головка знака. Вокруг основной трубы сооружается защитная труба. Пространство между основной и защитной трубами в нижней части заполняется битумом, а в верхней — легким теплоизоляционным материалом. Знак закрывается крышкой. Конструкция головки знака может быть разной и зависит от применяемых для наблюдений приборов. Для изучения деформаций промышленных и гражданских зданий в качестве опорных применяют свайные знаки и реперы с поперечным сечением 180...250 мм. 2 Вспомогательные знаки являются связующими в схеме измерений и используются для передачи координат от опорных знаков к деформационным. 3 Деформационные знаки закрепляются непосредственно на исследуемом сооружении и, перемещаясь вместе с ним, характеризуют изменение его положения в пространстве. Деформационные знаки, применяемые для наблюдений за горизонтальными смещениями, - это в основном визирные цели, закрепляемые или непосредственно на конструкциях, или на кронштейнах; в полу сооружений - это металлические пластины с перекрестием. Для большинства осадочных реперов характерно наличие сферической головки, на которую подвешивается или устанавливается нивелирная рейка. На сооружении могут закрепляться постоянные нивелирные шкалы. В этом случае отпадает необходимость в использовании реек. От правильности размещения и числа знаков во многом зависят качество, полнота и достоверность выявленных деформаций. Расположение деформационных знаков на сооружении зависит от многих факторов: от цели проведения работ, вида деформации, конструкции сооружения в целом и его отдельных элементов, инженерно-геологических условий и др. Деформационные знаки для определения горизонтальных смещений гражданских и промышленных зданий размещают по периметру, но не реже, чем через 15... 20 м по углам и по обе стороны осадочных швов. На плотинах гидроузлов знаки устанавливают в галереях и по гребню (верх плотины) не менее двух марок на секцию. На подпорных стенках, причальных сооружениях размещают не менее двух марок на каждые 30 м. Высотные реперы на гражданских и промышленных зданиях располагают по углам, по периметру через 10... 15 м по обе стороны деформационных швов, на колоннах, в местах примыкания продольных и поперечных стен. На причальных и подпорных стенках реперы располагают через 15...20 м. На дымовых трубах, доменных печах, различных башнях устанавливают несколько ярусов деформационных знаков. Для измерения горизонтальных перемещений и кренов фундаментов зданий (сооружений) используют три вида знаков : - опорные знаки в виде неподвижных в горизонтальной плоскости столбов, снабженных центрировочными устройствами в верхней части знаков для установки геодезического инструмента; в качестве опорных знаков допускается использовать обратные отвесы и реперы; - деформационные марки, размещаемые непосредственно на наружных и внутренних частях зданий или сооружений; - ориентирные знаки в виде неподвижных в горизонтальной плоскости столбов; в качестве ориентирных знаков допускается использовать пункты триангуляции или удобные для визирования точки зданий и сооружений. Геодезические знаки для измерения вертикальных перемещений: В качестве опорных перед началом измерений вертикальных перемещений фундаментов устанавливают реперы – исходные геодезические знаки высотной основы (не менее трёх, чтобы обеспечить взаимный контроль за устойчивостью) [5]: - для измерений I и II классов точности устанавливаютглубинные реперы, основания которых закладываются в скальные, полускальные или другие коренные практически несжимаемые грунты; - для измерений III и IV классов точности – грунтовые реперы, основания которых закладываются ниже глубины сезонного промерзания или перемещения грунта; - стенные реперы, устанавливаемые на несущих конструкциях зданий и сооружений, осадка фундаментов которых практически стабилизировалась. Реперы размещают: в стороне от проездов, подземных коммуникаций, складских и других территорий, где возможно разрушение или изменение положения репера; вне зоны распространения давления от здания или сооружения; вне пределов влияния осадочных явлений, оползневых склонов, нестабилизированных насыпей, торфяных болот, подземных выработок, карстовых образований и других неблагоприятных инженерно-геологических и гидрогеологических условий; на расстоянии от здания (сооружения) не менее тройной толщины слоя просадочного грунта; на расстоянии, исключающем влияние вибрации от транспортных средств, машин, механизмов; в местах, где в течение всего периода наблюдений возможен беспрепятственный и удобный подход к реперам для установки геодезических инструментов. 14 Геодезические работы по контролю кренов и их приращений. Механический метод измерений. Крен – вид деформации, свойственный сооружениям башенного типа. Появление крена может быть вызвано как неравномерностью осадки сооружения, так и изгибом и наклоном верхней его части из-за одностороннего температурного нагрева и ветрового давления. В связи с этим полную информацию о кренах и изгибах можно получить лишь по результатам совместных наблюдений за положением фундамента и корпуса башенного сооружения. В зависимости от вида и высоты сооружения, технических требований и условий наблюдений для определения крена применяют различные способы. 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 кренометров, прямых и обратных отвесов. Под линейной величиной абсолютного крена понимается отрезок между проекциями на горизонтальную плоскость центра подошвы фундамента и положения центра верхнего сечения сооружения. Абсолютный крен в угловой мере определяется острым углом между отвесной линией в центре подошвы фундамента и положением вертикальной оси сооружения. Относительным креном называют отношение абсолютного крена сооружения к высоте сооружения. Предельные погрешности измерения крена в зависимости от высоты H наблюдаемого здания (сооружения) не должны превышать величин, мм, для: гражданских зданий и сооружений - 0,0001 Н; промышленных зданий и сооружений, дымовых труб, доменных печей, мачт, башен и др. - 0,0005 Н; фундаментов под машины и агрегаты - 0,00001 Н. Для промышленных дымовых труб предельные относительные крены составляют:  Для многоэтажных бескаркасных зданий предельные крены определены значением 0,005 при высоте сооружения более 100 м. При измерении кренов фундамента (здания, сооружения) методом проецирования следует применять теодолиты, снабженные накладным уровнем, или приборы вертикального проецирования. Методы наблюдения за кренами: вертикальное проектирование, координирование, механический, гидростатический, стереофотограмметрический метод, оптический, измерение углов или направлений. В механических методах измерений применяют механические средства измерений и специальную оснастку. К самым распространенным механическим средствам измерений относят отвесы с мерительным инструментом, приспособлениями для их подвески и устройством для гашения колебаний. Точность измерений кренов отвесами может колебаться в широких пределах – от 1: 1 000 (легкий строительный отвес для выверки строительных элементов по вертикали) до 1: 500 000 (тяжелые отвесы для контроля центровки валов вертикальных гидротурбин и насосов). Точность измерений кренов зависит от многих факторов, основными из которых являются влияние воздушных потоков на отклонение нити отвеса, точность мерительного инструмента и приспособлений, качество используемой нити (струны), высота проецирования. Механические методы измерений с помощью отвесов, как правило, применяют в закрытых помещениях, где отсутствуют сильные воздушные токи. Наибольшее распространение эти методы измерений нашли при выполнении контроля вертикальности крупных вращающихся агрегатов с вертикальной продольной осью – гидравлических турбин, насосов большой производительности, сепараторов и других изделий аналогичного типа, а также контроля крена и изгиба высотных бетонных плотин. В указанных случаях эти методы и средства измерений имеют преимущество по сравнению с другими методами по точности и возможности автоматизации измерений. 15 Геодезические работы по контролю кренов и их приращений. Гидростатический метод измерений Гидростатическое нивелирование (переносным шланговым прибором или стационарной гидростатической системой, устанавливаемой по периметру фундамента) применяют для измерения относительных вертикальных перемещений большого числа точек, труднодоступных для измерений другими методами, а также в случаях, когда нет прямой видимости между марками, или когда в месте производства измерительных работ невозможно пребывание человека по условиям техники безопасности. Гидронивелирование обеспечивает такую же точность, как и геометрическое нивелирование, но применительно к наблюдениям за осадками позволяет создавать стационарные автоматизированные системы с дистанционным съемом информации. Простейшая система, используемая на гидротехнических сооружениях, состоит из отрезков металлических труб, уложенных на стержнях, заделываемых в стену. Отрезки труб соединяются между собой шлангами. Над трубой в точках, между которыми систематически определяются превышения, в стену закладываются марки с посадочными втулками для переносного измерителя. При измерениях измеритель вставляется во втулку марки. Вращением микрометренного винта измерителя добиваются контакта острия штока с жидкостью, о чем свидетельствует загорание сигнальной лампочки. В этот момент берется отсчет по барабану микрометра. При привязке гидростатической системы к опорной нивелирной сети на марку вместо измерителя устанавливается нивелирная рейка. Существуют автоматизированные системы гидростатического нивелирования, в которых изменение положения уровня жидкости в сосудах определяется автоматически с помощью электрических или оптико-электронных датчиков.  16 Геодезические работы по контролю кренов и их приращений. Оптический метод измерений: способ координат Оптические методы измерений являются самыми распространенными при контроле кренов агрегатов и сооружений. Среди них особое место занимают оптические способы определения кренов сооружений башенного типа, как наиболее часто встречающихся сооружений с продольной вертикальной осью. К этим способам относят: способ координат, способ направлений (горизонтальных углов), способ малых углов, способ вертикального проектирования, способ зенитных расстояний. Основными средствами измерений в оптическом методе являются теодолиты, тахеометры и приборы вертикального проектирования. Каждый из перечисленных способов обладает присущими ему положительными и отрицательными свойствами как в плане производства, так и обработки результатов измерений. Поэтому описание схемы контроля крена и обработки результатов измерений по каждому способу рассмотрены в дальнейшем совместно. В способе координат вокруг сооружения на расстоянии, равном полутора-двум его высотам, прокладывают замкнутый полигонометрический ход и вычисляют в условной системе координаты его пунктов. С этих пунктов через определенные промежутки времени прямой засечкой определяют координаты точек на сооружении. По разностям координат в двух циклах наблюдений находят составляющие крена по осям координат, полную величину крена и его направление. Способ координат заключается в циклическом координировании центров деформационных марок, расположенных в верхних и нижних поясах высотного сооружения. Для этих целей против исследуемого фасада высотного сооружения необходимо установить не менее двух опорных знаков, образующих базис, с концов которого определяются координаты верхней и нижней деформационных марок, закреплённых на фасаде сооружения. Чаще всего вокруг исследуемого сооружения строится сеть из пунктов замкнутого полигонометрического хода или линейно-угловой сети. Опорные сети привязывают к Государственным сетям.  В качестве деформационных марок могут быть использованы марки из светоотражательной плёнки (марки-катафоты). Координаты центров марок могут быть определены по координатам опорных знаков способами прямой угловой засечки, а также способом полярных координат. По разностям координат точек между начальным и текущим циклами наблюдений находят составляющие крена за данный промежуток времени:  полную величину крена и его направление: Методику и точность наблюдений следует обосновать исходя из необходимой точности измерения крена. 17 Геодезические работы по контролю кренов и их приращений. Стереофотограмметрический метод измерений Стереофотограмметрический метод позволяет вести систематические наблюдения за креном и смещениями точек сооружения вдоль осей пространственной фотограмметрической системы координат, начало которой совпадает с левым концом базиса фотографирования, ось ординат – с направлением оптической оси камеры фототеодолита в этой точке, ось абсцисс – с проекцией базиса фотографирования на горизонтальную плоскость, проходящей через левый конец базиса, а ось аппликат – вертикальна. Необходимая длина базиса В может быть рассчитана по формуле:  Направление базиса должно быть примерно перпендикулярным направлению «средняя точка базиса – ось сооружения». При этом для наблюдений сооружений с квадратным и прямоугольным сечением базис следует располагать примерно параллельно одной из граней (для сооружений с прямоугольным сечением параллельно более длинной грани). Расстояние от базиса до сооружения (отстояние) зависит от высоты сооружения и от требуемой точности определения приращений крена. Концы базиса фотографирования необходимо закрепить бетонными монолитами со специальными центрами и устройствами для принудительного центрирования фототеодолита. Длину базиса измеряют с высокой точностью. На исследуемом сооружении в верхнем и нижнем сечениях, а также на поясах изгиба устанавливаются специальные марки (в створе перпендикуляра к базису в средней точке последнего) в виде двух взаимно перпендикулярных полос на белом фоне. Такая марка изображается на негативе белым крестом. Необходимо также предусматривать определение контрольных точек для нахождения уклонений элементов внешнего ориентирования от заданных значений, что позволит ввести соответствующие поправки в результаты измерений снимков. В качестве контрольных точек выбирают характерные точки устойчивых местных предметов, отчетливо изображающиеся на снимках. Если таких предметов недостаточно, то их создают искусственно. Обычно требуется не менее трех контрольных точек: две из них должны быть расположены по нормали к базису в его левой точке, на ближнем и дальнем плане, третья – на дальнем плане, на возможно большем удалении от указанной нормали. Положение их относительно базиса определяют с концов базиса прямой угловой засечкой.  Схема стереофотограмметрического метода 18 Геодезические работы по контролю кренов и их приращений. Оптический метод измерений: способ направлений (горизонтальных углов) Способ направлений (горизонтальных углов) состоит в определении составляющих абсолютного крена и его величины в первом цикле и приращений крена в последующих циклах по результатам измерений горизонтальных направлений на центры верхнего среднего и нижнего среднего сечений в первом цикле и на центр только верхнего среднего сечения в последующих циклах (направления образуют прямую засечку). Для измерения крена сооружения сложной геометрической формы используют ранее описанный метод измерения отдельных направлений (горизонтальных углов) с двух постоянно закреплённых опорных пунктов и базисов, образованных этими и ориентирными пунктами. Направления с опорных пунктов на исследуемый объект могут быть взаимно перпендикулярны, но могут также составлять некоторый угол у (рис. 10.26). Способ заключается в определении составляющих абсолютного крена и его величины в первом цикле и приращений крена в последующих циклах по результатам измерений горизонтальных направлений.  На рис. 10.26 точки 1 и 2 - опорные пункты геодезической сети, построенной для исследования кренов некоторого высотного объекта. Точки Ли В - пространственное положение наблюдаемой верхней точки (деформационной марки) сооружения соответственно в нулевом и текущем циклах наблюдений. Следовательно, вектор АВ = Q есть линейный сдвиг (пространственное перемещение) верхней точки сооружения за истекший период наблюдений. Составляющие этого перемещения q, и q2 могут быть найдены, если в точках 1 и 2 измерены горизонтальные углы, образованные какими-либо исходными направлениями и исследуемой точкой, найдены изменения (приращения) горизонтальных углов (А(11 и A(i2) за время между циклами, а также измерены горизонтальные расстояния (S, и S2) между опорными пунктами и проекцией наблюдаемой точки на основание сооружения. Таким образом, по величине изменения направлений между циклами на верхнюю точку сооружения и горизонтальному проложению до наблюдаемой точки находят составляющие крена q, и q2 :  За начальное направление при измерении этих направлений принимается направление на один из двух (для каждого пункта наблюдения) ориентирных пунктов. В первом цикле на каждом из трех-четырех пунктов наблюдения одновременно измеряют способом круговых приемов горизонтальные углы между направлением, принятым за начальное, и направлениями на центры верхнего и нижнего поясов. Постоянство значения угла между направлениями на ориентирные пункты служит контролем измерения горизонтальных углов. Способ направлений предполагает выполнение на каждом пункте наблюдения такой же совокупности измерений, что и способ координат. Различие же способов заключается в процедуре определения крена. Для определения величины и направления крена по способу направлений сначала вычисляют значения частных поперечных кренов, каждое из которых представляет собой смещение (в горизонтальной плоскости) центра верхнего сечения относительно центра нижнего:   Определение напрелений крена в способе направлений 19Геодезические работы по контролю кренов и их приращений. Оптический метод измерений: способ вертикального проектирования Оптические методы измерений являются самыми распространенными при контроле кренов агрегатов и сооружений. Среди них особое место занимают оптические способы определения кренов сооружений башенного типа, как наиболее часто встречающихся сооружений с продольной вертикальной осью. К этим способам относят: способ координат, способ направлений (горизонтальных углов), способ малых углов, способ вертикального проектирования, способ зенитных расстояний. Основными средствами измерений в оптическом методе являются теодолиты, тахеометры и приборы вертикального проектирования. Каждый из перечисленных способов обладает присущими ему положительными и отрицательными свойствами как в плане производства, так и обработки результатов измерений. Поэтому описание схемы контроля крена и обработки результатов измерений по каждому способу рассмотрены в дальнейшем совместно. Вертикальное проектирование. Наиболее просто крен определяется с помощью отвеса или прибора вертикального проектирования (оптического или лазерного). Этот способ применяется в основном при возведении башенных сооружений, когда можно встать над его центром. Так, в способе вертикального проектирования с двух точек I и II, расположенных на взаимно перпендикулярных осях сооружения и на удалении от него в полторы-две высоты, с помощью теодолита проектируют определяемую верхнюю точку на некоторую плоскость в основании сооружения (цоколь, рейку, палетку и т. п.). Зная расстояние S от теодолита до сооружения и затем d до его центра О, из наблюдений в нескольких циклах, используя отсчеты b и b1 можно вычислить составляющие крена Qx и Qy по выбранным осям и полную величину крена Q. # 20Проектирование схем нивелирования на промышленных предприятиях. Ступени по точности. |