В.П. Глухов

доцент
кафедры «Прикладная геодезия»
РГСУ

     В последнее время имеет место недостаточное выполнение требований к опорной высотной основе при наблюдениях за осадками зданий и сооружений. Вместе с тем, широкий размах строительства высотных зданий и крупнопанельного строительства вызывает необходимость глубокого изучения условий строительства. Условия г.Ростова-на-Дону, да и вообще Юга России - это лессовые просадочные грунты.

     Условия просадочных грунтов и развивающихся технических процессов вызывает необходимость комплексного подхода к принятию градостроительных и технических решений, к обеспечению надежности зданий и сооружений.

     Поэтому проектировщик уже в проекте при необходимости предусматривает наблюдение за осадками возводимого сооружения. Но наблюдения за деформациями зданий и сооружений ведутся, когда здание уже эксплуатируется и имеет место деформация здания.

     В любом случае, для наблюдений за осадками зданий и сооружений в соответствии с требованиями технических нормативов должна быть создана надежная сеть опорных реперов. В зависимости от требований к точности наблюдений за осадками исходными реперами могут служить:

     - глубинные фундаментальные репера, закладываемые в коренные, стабильные породы;

     - грунтовые реперы, закладываемые ниже глубины промерзания грунтов, опирающиеся на практически несжимаемые грунты;

     - стенные знаки, заложенные в стенах зданий и сооружений, осадку фундаментов которых можно считать практически закончившиеся.

     Основными требованиями, предъявляемыми к знакам высотной основы, являются их сохранность и незыблемость положения на протяжении всего времени наблюдений.

     В соответствии с п.3.13 «Руководства по наблюдениям за деформациями и при наблюдениях за осадками ответственных сооружений» количество глубинных реперов должно быть не менее трех для отдельно стоящих сооружений. Между тем, перед составлением программы работ по наблюдению за осадками необходимо изучить инженерно-геологические условия района установки глубинных реперов, для чего выполняются инженерно-геологические изыскания. Осуществляют бурение скважин с их опробованием, в том числе выполняются необходимые лабораторные испытания грунтов, возможно испытание грунтов статическим и динамическим зондированием.

     Подобные испытания дадут достаточные сведения о несущей способности грунтов и правильном выборе опорного слоя для глубинного репера. При установке реперов в особых грунтовых условиях рекомендуется:

      - в просадочных грунтах заделывать нижний конец репера на глубину не менее 1м, в песчаные или в глинистые подстилающие грунты - не менее 2м, а также не менее 5м при толщине слоя просадочного грунта более 10м;

     - реперы должны размещаться в стороне от проездов, подземных коммуникаций, т.е. где возможно разрушение или изменение положения репера, на расстоянии от здания (сооружения) не менее тройной толщины слоя просадочного грунта, на расстоянии, исключающем влияние вибраций от транспортных средств, механизмов;

     - конкретное расположение и конструкцию реперов должна определять организация, выполняющая измерения, по согласованию с проектной, строительной или эксплуатирующей организацией.

     После установки репера на него должна быть передана высотная отметка от ближайших пунктов государственной или местного значения геодезической высотной сети. При значительном (более 2 км) удалении пунктов геодезической сети от устанавливаемого репера допускается принимать условную систему высот.

     Использование вновь установленного глубинного репера допускается не ранее 10 дней после окончания работ по его устройству. Однако перед началом установки репера следует выбирать его конструкцию. 

     Руководство по наблюдению за осадками рекомендует за основу конструкции глубинного репера принять репер Брайта.

     В силу особенностей южного района, и в частности Ростовской области,  в данную конструкцию были внесены изменения. Они полностью себя оправдали во время наблюдения за осадками в г.Волгодонске. Таким образом, данная конструкция может быть рекомендована для других объектов строительства.

      Глубинный репер состоит из: башмака, реперной головки, колодца, защитной (обсадной) трубы и самого репера, т.е. реперной трубы. Глубина заложения репера, как было сказано выше, зависит от его местоположения, иначе говоря, от просадочной толщи.

      Реперная труба состоит из соединенных ниппелями отрезков труб длиной 3-4 м и наружным диаметром 89 мм. К нижнему концу реперной трубы рекомендуется приварить башмак, на верхнем конце ее устанавливается реперная головка из бронзы. Верхнюю часть головки рекомендуется обработать в полусферу как место передачи отметок.

     Для центрировки реперной трубы относительно защитной через 1,5-2,0 м следует установить диафрагмы (центрирующее устройство). Для предохранения верхней части от возможных повреждений устанавливается защитный колодец из металлической или бетонной трубы диаметром  750мм, глубиной 2м, верхняя часть колодца оформляется крышкой. Защитная труба колодца заполняется стекловатой. Вместе с тем в практике бывают случаи, когда глубинные репера необходимо установить непосредственно вблизи наблюдаемого сооружения или в его подвале. И в этом случае для обеспечения устойчивости необходимо, чтобы глубина их заложения была ниже глубины снимаемой толщи грунтов.

    Принимая во внимание значительную стоимость глубинных реперов и в следствии этого ограниченную возможность их применения, в практике можно пользоваться также фундаментальными и обычными грунтовыми реперами. При этом места установки назначаются по возможности около буровых скважин, имеющих гидрогеологическое описание. При выборе мест установки грунтовых реперов необходимо обращать внимание на колебание уровня грунтовых вод, который должен быть не ближе 3-4 м от поверхности Земли, иначе устойчивость знаков будет значительно нарушена в следствии морозного пучения.

     Таким образом, при оценке точности нивелирования и определении осадок необходимо обеспечить, чтобы исходные реперы во всех циклах наблюдений не изменяли свою высоту. Однако опыт показывает, что отметки реперов опорной высотной сети, заложенные даже в скальные грунты, могут изменяться за счет давления воздвигаемых сооружений и забора грунтовых вод.

     При принятии решения об устойчивости того или иного репера необходимо учитывать и факторы человеческой деятельности, технические и природные факторы, конструктивные недостатки в изготовлении и закладке репера.

     Изменение высот отдельных реперов, между которыми уравниваются нивелирные хода, искажает отметки наблюдаемых марок, а следовательно, и величину осадок. Поэтому в каждом цикле геодезических наблюдений необходимо контролировать высотную основу и только после тщательного анализа всех вышеперечисленных факторов и результатов геодезических измерений выбирать наиболее устойчивые реперы в качестве исходных.

     Опыт работ по наблюдению за осадками показал, целесообразно первый цикл выполнять в просадочных грунтах по методике нивелирования I класса. Анализ устойчивости реперов по результатам нивелирования основан на применении математических методов, а это предполагает обязательное использование определенной математической модели, имеющей свой принцип установления экспериментальных изменений в высотной сети. Поэтому выбор эффективного математического способа исследования устойчивости сводится к оценке математических моделей по наперед установленным признакам, критериям как характеристикам каждой конкретной модели.

     Оценка существующих моделей по перечисленным критериям позволит определить наиболее эффективный вариант в соответствии с техническим заданием. В настоящее время имеется несколько предложенных способов как в нашей стране, так и за рубежом. Все способы можно разделить на две группы: к первой группе относят способы, основанные на неизменной отметке одного репера, ко второй группе обычно относят способы, основанные на неизменной отметке среднего уровня.

     Наиболее эффективным из способов первой группы является способ А.Костехеля. Автор этого способа предполагает, что уравненные превышения свободной нивелирной сети практически свободны от ошибок измерений, поэтому изменение одноименных превышений в разных циклах вызывается главным образом осадками реперов.

     Из способов второй группы распространен способ В.Ф. Черникова. В настоящее время при использовании способов, основанных на принципе неизменной отметки среднего уровня, рекомендуется уравнивать свободную нивелирную сеть параметрическим способом. Вместе с тем при наблюдении за осадками возможно появление плюсовых значений разностей отметок осадочных марок. Рекомендуется перейти к уравниванию нивелирной сети как несвободной с анализом устойчивости опорных реперов по методу К.Тарновского

     Кроме указанных способов вызывает интерес способ В.А.Карпенко и способ В.И. Ганьшина и А.Ф. Стороженко.

     Следует отметить, что резко очерченной границы между способами конечно нет, нет ввиду того, что наряду с основными, зависимости способа используют элементы, относящиеся к другой группе.

Данная статья не предусматривает детальное рассмотрение способов, а только дает рекомендации. Каждый исполнитель сам решает, какой из способов наиболее приемлем для конкретной решаемой задачи.