ГЕОДЕЗИЯ-2005. С. И. Чекалин г е оде з и я москва 2005 ббк 26. 1 Удк геодезия Учебник
 Скачать 37.56 Mb.
|
|
§ 124. Разбивочные работы при проведении геологической разведки В состав работ по перенесению в натуру проектного положения разведочных горных выработок и пунктов геофизических наблюдений входят следующие процессы рекогносцировка местности с целью нахождения имеющихся пунктов Государственной геодезической и нивелирной сетей составление рабочего проекта сгущения геодезической сети и проекта раз- бивочных работ создание на местности опорной сети или рабочего обоснования для выполнения работ по разбивке и привязке точек и объектов геологических наблюдений перенесение на местность проектного положения точек геологических наблюдений привязка пройденных выработок и нанесение их на картографические материалы. Характер производства разбивочных работ на стадиях их проектирования и исполнения определяется, в основном, расположением на местности (на исследуемой площади) геологоразведочных объектов (разведочных буровых скважин на линиях, шурфов, канав, траншей и др. Часто точки геологических исследований определяются специалистами геологами по факту, без составления проекта. В этом случае необходимость в производстве разбивочных работ для указанных точек отпадает, а выполняется только привязка уже фактически пройденных выработок. Из-за сложности условий разведки, определяемых характером местности, фактическое положение геологоразведочной выработки может значительно отличаться от ее проектного положения, зафиксированного на местности на стадии разбивочных работ. Например, из-за невозможности установки бурового станка в запроектированной точке, а также и по другим причинам технического характера. При перенесении в натуру точек горных выработок и пунктов геофизических наблюдений производят построение точек, ломаных линий, а также системы параллельных линий. В связи с этим на местности отмечаются как места постановки геофизического или бурового оборудования, центры Шурфов, шахт, таки оси штолен, канав, траншей и т.п. Оси размечают с частотой 10 м соответствующими пикетными точками. На рабочий разбивочный чертеж наносят используемые пункты геодезической сети и точки сетей местного значения, разведочные линии и профили с уазанием мест заложения разведочных точек и линий, величин дирек- ционных и, при необходимости, горизонтальных углов и длин линий, используемых при разбивках, а также контуры ситуации, если разбивка производится непосредственно от этих контуров. На рис. 13.2 показан пример проекта разбивочных работ для выноса на местность двух разведочных линий буровой разведки (РЛ4 и РЛ5), линии разведочных шурфов (РЛ6 Ш ), а также трех отдельных шурфов вне локализованных разведочных линий Ш, Ш, Ш38. Разведочные линии РЛ4, РЛ5 и РЛ6 Ш выносятся на местность способом створа от соответствующей исходной линии теодолитного хода Т, Т, Т, Т, Т Рис. 13.2. Разбивочный чертеж Створ линии РЛ4 задан положением точки М, находящейся на пересечении с линией теодолитного хода Т9-Т10 на расстоянии 35 мот точки Т, и углом о' от направления Т10-Т9. В точке М устанавливают теодолит и строят им створ в разных направлениях. Затем на расстоянии 11 мот точки М определяют положение скважины №144 и далее, через 20 м, положение по створу остальных скважин. В другом направлении – на расстоянии 9 мот точки М находят положение скважины № 145 и по створу – положение остальных скважин через установленный шаг. Аналогично выносят РЛ5 и РЛ6 Ш : РЛ5 – разбивкой створа от точки N находящейся на расстоянии 10 мот точки Т, под углом о к линии Т8-Т9: РЛ6 Ш – разбивкой створа в точке К на линии Т9-Т10 под углом к ней во. Расстояние между шурфами по линии – 30 м. Шурф Ш выносится на местность способом полярных координат от линии Т9-Т10 (угол в точке То' и расстояние Т9-Ш36 41,5 м. Шурф Ш строят способом линейной засечки с точек Т и Т расстояниями 38 им. Шурф Ш – способом угловой засечки с двух базисов, Т9-Т10 и Т10-Т11, соответствующими углами. Вынесенная в натуру точка закрепляется на местности колом длиной 0,5 – 1,0 мс записью на нем номера разведочной линии и номера разведочной точки, имеющих единую нумерацию по всей исследуемой территории. Вокруг точки делается окопка и при необходимости устанавливается опознавательный знак § 125. Привязка геологоразведочных выработок к опорной геодезической сети Привязка объектов геологических и геофизических наблюдений может быть выполнена всеми известными способами, рассмотренными ранее в гл. 7: способы геодезических засечек (прямой угловой и линейной, способ полярных и прямоугольных координат, способ створа др. Часто с точек профильных линий привязку выполняют методом геодезических засечек, предложенным А.И.Дурневым. Этот метод целесообразно применять в местности, неблагоприятной для непосредственных измерений линий. Он основан на построении на местности по одной из разведочных линий ходовой линии, в вершинах которой измеряют углы между соседними ходовыми линиями и углы, образующиеся направлениями между ходовыми линиями и направлениями нагорные выработки или буровые скважины, расположенные на соседних разведочных линиях. Таким образом, в данном методе реализуется способ прямой угловой засечки, при этом, как минимум, производится привязка всех выработок, находящихся на трех разведочных линиях, что значительно сокращает полевые работы. Взаимная видимость должна обеспечиваться только между смежными пунктами ходовой линии, а на точки соседних разведочных линий может быть только односторонняя видимость. В большинстве случаев опорная сетка создается непроизвольно, а в процессе перенесения в натуру проектных точек горных выработок или буровых скважин. Проще обстоит дело с геофизическими профилями, поскольку геофизические приборы устанавливают непосредственно на вынесенную точку, те. точку опорной сетки. Следовательно, в этом случае нет необходимости выполнять работы по привязке точек геофизических наблюдений. Эти данные уже имеются в разбивочном чертеже для построения профильных линий. Для разбивки точек геологических наблюдений вершина опорной сетки находится в непосредственной близи от искомой точки. Следовательно, привязку таких точек просто выполнить непосредственно мерным прибором способами перпендикуляров и линейной засечки). В любом случае, с целью сокращения полевых работ, целесообразно вынос проекта в натуру выполнять таким образом, чтобы, по возможности, уменьшить объем привязочных работ. Для каких-то точек вообще исключить необходимость привязки, для других – свести привязку к простейшим измерениям. В таком случае понятие привязка теряет свой первоначальный смысли превращается в понятие «допривязка», характеризующееся фиксацией незначительных изменений в положении точек наблюдений Глава НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ 126. Виды деформаций инженерных сооружений Инженерные сооружения и земная поверхность испытывают различные деформации, которые возникают вследствие внешних воздействий при изменении природных условий, а также являются следствием деятельности человека. К деформациям объектов приводят факторы, влияющие на разупрочнение грунтов (обводнение или осушение территории, локальные изменения влажности грунтов на площадке размещения инженерного сооружения, неудовлетворительное состояние отвода атмосферной влаги, влияние морозного пучения увлажненных грунтов и др. При проведении горных работ, строительстве тоннелей, коллекторов происходят опускания земной поверхности с находящимися на ней сооружениями, происходят и деформации самих горных выработок. Часто деформации вызываются карстовыми явлениями, воздействием вибраций от массивных механизмов, сейсмическими воздействиями от землетрясений. Опыт изучения деформаций, накопленный за несколько десятков лет, показывает, что их величина определяется от единиц миллиметров до десятков метров. Под деформацией понимают изменение формы объекта (здесь – инженерного сооружения или земной поверхности. В результате постоянного давления массивного сооружения на грунт происходит сжатие грунта и смещение объекта в вертикальном направлении. Такое смещение называют осадкой. Обычно осадка носит затухающий характер и для вновь построенного сооружения достигает через некоторое время предельной величины. В результате воздействия различных факторов природного и искусственного происхождения может произойти коренное изменение структуры грунтов основания. В связи с этим возникает быстропротекающие во времени деформации, которые называют просадками. Как осадка сооружения, таки его просадка могут проявляться неравномерно по площади. Это положение возникает при неравномерных нагрузках на грунта также из-за значительно различающихся его свойств даже при равномерной нагрузке. Неравномерные деформации приводят к кренам сооружений, сдвигам, перекосам, прогибам, горизонтальным смещениям. Чаще всего такие деформации проявляются в виде трещин, разломов, призм откола на углах сооружений, в ослаблении несущих конструкций. Горизонтальные смещения сооружений часто наблюдаются в тех случаях, когда объект находится на склоне, либо вблизи него. В этом случае решающим может оказаться боковое давление грунта. Подобные деформации испытывают гидротехнические сооружения из-за бокового давления воды. Объекты башенного типа испытывают воздействия неравномерного солнечного нагрева и ветра, что приводит к их изгибам, кручению и наклону. Наклон в направлении продольной оси сооружения называют завалом, а в направлении поперечной оси – перекосом. Участок 342 земной поверхности, который подвергся сдвижению под влиянием горных работ, называют мульдой сдвижения. В общем случае точки земной поверхности в мульде сдвижения перемещаются в вертикальном и горизонтальном направлениях. Вертикальная составляющая вектора сдвижения точки в мульде называется оседанием (земной поверхности. Участок мульды сдвижения, в котором изгиб слоев грунта происходит без разрывов сплошности массива, называют зоной прогиба. Горизонтальная составляющая вектора сдвижения точки в мульде определяет процессы растяжения или сжатия. Растяжение приводит к разрывам сплошности массива горных пород (грунта, сжатие чаще способствует вспучиваниям грунтов. Откосы часто подвержены оползням – медленным смещениям масс горных пород. Это смещение происходит в виде скользящего движения между сдвигающимися породами и неподвижным массивом. При быстром смещении породных масс или блоков и пачек пород, слагающих откос, возникает обрушение. Оно сопровождается дроблением смещающейся части массива. Некоторые разновидности песча- но-глинистых пород, насыщенные водой, способны перейти в текучее состояние при углах наклонов о – о. Перемещение таких масс называют оплы-виной. Оплыванием (как процессом) называют фильтрационные деформации, которые вызываются переносом и переотложением грунтовых частиц подземными водами. Оплывание происходит в откосах в местах высачивания подземных вод. Приповерхностная часть откоса может разрушаться и смещаться в основном под действием силы тяжести грунтов и при значительных углах откоса. Такие разрушения называют осыпями 127. Задачи наблюдений и организация работ Деформации инженерных сооружений, их частей, а также земной поверхности с расположенными на ней сооружениями в период производства строительных работ ив период эксплуатации могут привести к нарушению работы строительных конструкций, к перенапряжениям в них и, как показывает практика, даже разрушениям не только эксплуатируемых, но и строящихся зданий. Натурные наблюдения за деформациями инженерных сооружений и земной поверхности позволяют решить целый ряд основных задач на различных этапах возведения и существования инженерного сооружения. Во-первых, результаты исследований деформаций зданий, построенных на разных грунтах, в различных природных условиях позволяют вносить коррективы в методику строительных работ и расчетов прочности конструкций. Во-вторых, аналогичные наблюдения в период строительства зданий позволяют оперативно вмешаться в технологию строительства, выполнить анализ прогнозных и фактических деформаций. В-третьих, стационарные наблюдения за объектами, на которые постоянно воздействуют внешние нагрузки (гидротехнические объекты, элеваторы и др) позволяют оперативно оценивать напряженно-деформируемое состояние в целом сооружения и отдельных его конструкций с целью принятия 343 возможных мер по снижению уровня негативного воздействия на состояние сооружения. Кроме того, необходимость в проведении наблюдений за деформациями обычно возникает при реконструкциях сооружений. В процессе реконструкции зачастую режим нагрузок изменяется, что приводит и к изменению режима работы несущих элементов здания. Наблюдения за деформациями строительных конструкций ведут в период строительства и часто в период эксплуатации до достижения уровня стабилизации деформаций. В период строительства геодезические наблюдения обеспечивает заказчик строительства, он же и оплачивает эти работы. В период эксплуатации заказчиком инженерно-геодезических работ является предприятие, организация, либо частное лицо, введении которого находится данный объект. Наблюдения за деформациями специальных и уникальных сооружений, исторических архитектурных памятников организуют проектные и науч- но-исследовательские организации, и оплачиваются указанные работы из государственного бюджета. Работы по наблюдениям за деформациями сооружений организуются по примерно одинаковой схеме для любых исследуемых объектов разработка технического задания (с участием исполнителя работ, в котором, в частности, обязательно указывается необходимая точность измерения тех или иных деформаций, периодичность наблюдений и др рекогносцировка объекта с целью обозначения мест закладки исходных геодезических знаков, деформационных точек на объекте и мест установки оборудования для наблюдений составление схем измерений и оценка их качественных характеристик разработка конструкции геодезических знаков и их установка на наблюдаемом объекте (устройство наблюдательной станции разработка методики и программы работ производство наблюдений обработка результатов наблюдений с оценкой фактической точности измерения деформаций 128. Геодезические знаки и их конструкции Репер. Представляет собой геодезический знак с фиксированной точкой в плане и по высоте, закрепленный в грунте, сооружении или горной выработке. Глубинный репер своим основанием закреплен в скальных породах, либо других практически несжимаемых коренных породах. Грунтовый репер основанием устанавливают нам ниже глубины промерзания грунта в данном районе, либо ниже глубины протаивания грунта в районах вечной мерзлоты, а также ниже глубины возможного перемещения грунта. Исходный репер закладывают в зонах, не подверженных смещениям. Он служит для передачи исходной отметки на опорные и рабочие реперы. Опорный репер является исходным репером для какой-либо профильной линии, либо для какого-либо отдельного сооружения или его части. Опорный репер должен находиться в зоне, не подверженной смещениям. Исходный репер и реперы, устанавливаемые в грунт, могут иметь различные конструкции, выбор которых зависит от назначения репера, характеристик грунтов и др. 344 Часто репер представляет собой штангу, хвостовик которой цементируется на определенной глубине в скважине. Защита штанги репера от грунта обеспечивается обсадной трубой большего диаметра Рабочий репер устанавливают непосредственно в исследуемых точках земной поверхности или сооружения. Он служит для определения величины той или иной деформации. Стенной репер устанавливают на несущих конструкциях зданий и сооружений, а также в почве, боках или кровле горных выработок. Часто стенной репер также называют рабочим репером. Деформационная марка. Геодезический знак, который жестко закрепляют на конструкции здания или сооружения, изменяющей свое положение вследствие осадки, просадки, сдвига, крена, горизонтального смещения и т.п. объекта. В зависимости от назначения деформационная марка может иметь специальное отверстие для установки визирной цели при измерении горизонтальных смещений, при этом марка устанавливается непосредственно на конструкцию, либо размещается на специальном кронштейне. Марки, служащие для измерения осадок, имеют выступающую сферическую головку для установки на нее нивелирной рейки. В некоторых случаях используют совмещенные марки для измерения горизонтальных и вертикальных пере- мещений. Ориентирный знак Служит для обеспечения исходного ориентирного направления. Используется при измерении сдвигов, горизонтальных смещений и крена сооружений. Ориентирный знак представляет собой визирную цель, которую устанавливают на штатив, кронштейн и т.п. часто с приспособлением для принудительного центрирования Маяк. Приспособление, предназначенное для наблюдений за развитием трещин. Часто это гипсовые или алебастровые пластины (плитки, перекрывающие трещину (работают на разрыв. В других случаях маяки располагают по разные стороны трещины с устройством приспособлений, позволяющих производить измерение раскрытия трещины (с помощью миллиметровой линейки, штангенциркуля, микрометра, индикатора часового типа и др. Можно на маяк нанести риски и раскрытие трещины измерять линейкой по изменению расстояния между рисками. Щелемер – устройство для измерения раскрытия трещины по двум или трем направлениям. Для определения линейных величин раскрытия трещин щелемер снабжается шкалами и отсчетным индексом. Шкала и отсчетный индекс закрепляются по разным сторонам трещины 129. Размещение геодезических знаков на инженерных сооружениях Инструментальные наблюдения за деформациями сооружений проводятся на наблюдательных станциях, которые включают в себя систему исходных геодезических знаков, закрепляемых в местах, обеспечивающих их сохранность и неподвижность в период наблюдений, а также систему рабочих геодезических знаков, смещения которых наблюдаются периодически теми или иными методами. Закладка наблюдательной станции производится по 345 специальному проекту, который согласовывается заказчиком работ и их исполнителем. Количество исходных реперов при измерениях вертикальных перемещений на наблюдаемом объекте должно быть не менее трех, чем обеспечивается возможность выявления относительных перемещений исходных точек. Кроме того, если объект состоит из нескольких наблюдаемых сооружений, то около каждого из них целесообразно разместить (метрах вот объекта) отдельный грунтовый репер (опорный репер. При строительстве наблюдательной станции для наблюдений за сдвижениями земной поверхности положение рабочих геодезических знаков выносят на местность инструментально с помощью теодолита, нивелира и мерных приборов. При наблюдениях за зданиями необходимо устанавливать возможную неравномерность оседания фундамента, фиксировать трещины и повреждения конструкций, наличие и состояние технологических швов и шарнирных соединений в конструкциях. В промышленных зданиях необходимо определять крены колонн, крены фундаментов технологического оборудования, состояние подкрановых путей. Рабочие реперы в бескаркасных зданиях закладывают в несущие стены и пилястры непрерывно по всему периметру. Расстояния между рабочими реперами должны находиться в пределах 6-12 м, однако каждая сторона здания должна быть обеспечена тремя реперами. На деформационных и температурных швах следует закладывать реперы на каждой из сторон шва. По два репера следует устанавливать в местах возможного появления тре- щин. В зависимости от конструкции здания реперы должны быть установлены на каждом из его углов, а также в местах непосредственного примыкания различных конструктивных эелементов (по одному реперу на каждой из конструкций вместе их стыка). Для отдельных зданий, имеющих более одного этажа, часто рабочие реперы устанавливают на каждом этаже с целью определения взаимного смещения межэтажных конструкций, деформаций пролетов и т.п. Конструкция рабочих реперов и способ их закладки должны обеспечивать легкий доступ к ним наблюдателя, а также возможность длительного существования геодезического знака. Размещение геодезических знаков на исследуемых объектах должно обеспечивать получение качественной информации о состоянии сооружения. Так, при исследованиях фундаментов технологического оборудования рабочие реперы должны обеспечивать регистрацию смещений точек фундамента в двух взаимоперпендикулярных направлениях. При наблюдениях за транспортерными галереями и надземными трубопроводами эстакадной прокладки необходимо обеспечить регистрацию неравномерности оседаний и горизонтальных перемещений фундаментов опор вдоль оси эстаакды, при наблюдениях за подземными трубопроводами и коммуникационными тоннелями необходимо определять их напряженно-деформированное состояние, для определеня крена высоких сооружений необходимо выбрать равномерно 346 по всему периметру не менее четырех мест установки стенных рабочих реперов при наблюдениях методом геометрического нивелирования, либо не менее двух плановых грунтовых знаков при наблюдениях с помощью теодолита и др 130. Точность измерения деформаций Требуемая точность измерения деформаций является весьма важным показателем для организации инженерно-геодезических измерений. С одной стороны, требуемая точность является показателем достоверности получаемых результатов. С другой стороны, она в целом определяет методику работ и выбор необходимых средств измерений. Завышение точности приводит к необоснованным материальным затратам на производство работ. Занижение точности не позволит качественно решить основную задачу наблюдений. Точность измерений указывается в техническом задании. Она может быть получена расчетным путем, назначена по нормативным показателям, а также принята в качестве исходной на основе предшествующих работ на объектах- аналогах. Если исходят из нормативных показателей, то значение необходимой точности часто определяют по величине ожидаемых перемещений, что устанавливается в проекте работ. В табл. 14.1 приведены нормативные показатели необходимой точности измерения горизонтальных и вертикальных смеще- ний. Таблица Расчетная величина горизонтальных или вертикальных перемещений, мм Допустимая погрешность измерений между циклами, мм Строительный период Эксплуатационный период Грунты песчаные глинистые песчаные глинистые до 50 1 1 1 1 50 – 100 2 1 1 1 100 – 250 5 2 1 2 250 – 500 10 5 2 свыше 500 15 10 5 10 Уазанные диапазоны точности измерений характеризуются различными методиками производства работ и классами измерений – от высокоточных и точных измерений до технических. Для измерения деформаций приняты классы точности измерений (табл. 14.2), которые нельзя отождествлять с классами построения плановых и высотных геодезических сетей. Если при составлении проекта инженерно-геодезических работ невозможно установить требуемую точность измерений по нормативным показателям, то выбор того или иного класса измерений предварительно определяется по другим показателям Таблица Классы точности измерений Допускаемая точность измерения перемещений, мм вертикальных горизонтальных 2 II 2 5 III 5 10 IV 10 Класс I: для уникальных сооружений для памятников архитектуры для сооружений, находящихся более 50 лет в эусплуатации; для сооружений, возводимых наскальных и полускальных грунтах. Класс II: для сооружений, возводимых на песчаных и глинистых и других сжимаемых грунтах. Класс III: для сооружений, возводимых на насыпных, просадочных, заторфованных и других значительно сжимаемых грунтах. Класс IV: для всех земляных сооружений. Кроме указанных требований точности измерения горизонтальных и вертикальных перемещений установлены требования к точности измерения кренов (в мм) в зависимости от высоты Н(мм) объекта Н (для гражданских зданий и сооружений Н (для фундаментов под машины и агрегаты Н (для промышленных зданий и сооружений, мачт, дымовых труб, башен и др.). При выборе метода измерений и технических средств необходимо учитывать, что показатели точности измерений в цикле должны быть меньше на 2 при условии равноточности измерений, поскольку величина деформации является косвенной – разностью координат искомых точек в сопоставляемых циклах наблюдений. |