И экспертизе технического состояния зданий и сооружений

После введения зданий и сооружений в эксплуатацию с течением времени возникают деформации всего сооружения или его отдельных частей, вызванные природными и техногенными причинами. Эти деформации должны систематически изучаться и приниматься меры по устранению их влияния и предупреждению недопустимых последствий.

В результате технического прогресса и совершенствования техники производства возможно введение нового оборудования и замена старого, что нередко требует расширения и реконструкции производственных площадей. В связи с этим возникает необходимость выполнения геодезических измерений с целью изучения деформаций всего сооружения, отдельных его частей и оборудования, а также для геодезического обслуживания дополнительного строительства, реконструкции здания и монтажа оборудования.

Для определения деформаций сразу после окончания строительства высотных и уникальных зданий и сооружений производят геодезические наблюдения за их осадкой. С этой целью в тело сооружения закладывают осадочные марки, а вблизи – его глубинные грунтовые реперы. Производя периодически нивелирование осадочных марок от исходных грунтовых реперов определяют величину и правильность осадки всего сооружения и его частей. Для анализа проведенных наблюдений и вынесения рекомендаций в отношении деформации сооружения выполняется графическая и математическая обработка, которая позволяет получить величины осадок марок и прогнозировать ее протекание на будущий период.

Каждое здание характеризуется определенными эксплуатационными свойствами, прочностью и устойчивостью конструкций, теплозащитой и звукоизоляцией. Однако в процессе эксплуатации эти свойства постепенно теряются. Поэтому целью технической эксплуатации здания является поддержание в них заданных проектом параметров в течение установленного срока службы.

При технической эксплуатации выполняют основные мероприятия по контролю за несущими конструкциями зданий и сооружений, который осуществляют по результатам геодезических измерений. Среди факторов, вызывающих износ и разрушение зданий, весьма существенными являются вертикальные прогибы ригелей и панелей перекрытий. Измерение этих деформаций осуществляется с помощью нивелира методом геометрического нивелирования. Для каждого ригеля выполняется нивелировка по оси пролета в трех точках, из которых две точки берут на опорах, а третью – в середине. Нивелирную рейку приставляют нулем вверх к нижней части ригеля. Чем выше находится точка, тем отсчет по рейке будет большим. По результатам нивелирования определяют вертикальный прогиб ригеля

h = (a₁+ a₃) / 2 – a₂. (11.4)

Если эти значения разделить на длину пролета ригеля, то получим величину относительного вертикального прогиба, которая не должна превышать допустимого значения 1:300. Например, при длине ригеля 6 м вертикальный прогиб не должен быть более 20 мм.

Плиты перекрытия нивелируют аналогично ригелям только в девяти точках: вдоль рабочего пролета по три точки в каждом сечении. По результатам нивелирования можно определить как продольный, так и поперечный вертикальные прогибы нивелируемой плиты, используя для вычисления формулу (11.4).

Вторым важным элементом деформации конструкций является горизонтальный прогиб (выпучивание) стеновых панелей и внутренних несущих стен, а также их отклонение от вертикали. Эти деформации могут возникать вследствие перегрузки стен, неравномерности осадки фундаментов и погрешности монтажа конструкций. Для определения таких деформаций используют метод бокового нивелирования с помощью теодолита. Теодолит устанавливают на штативе на одном из концов стены в точке, смещенной от оси стены, и измеряют расстояние от стены до центра визирной оси зрительной трубы. Затем это расстояние откладывают на втором конце стены и наводят на ней трубу теодолита. После этого последовательно устанавливают рейку перпендикулярно стене в точках по трем сечениям, соответствующим низу, середине и верху стены. По полученным отсчетам в одноименных точках сечений определяют горизонтальный прогиб стеновой панели по аналогии с вертикальным прогибом по формуле (11.4).

Для определения величины отклонения панели стены от вертикального положения по результатам бокового нивелирования вычисляют разность отсчетов по рейке в нижней и верхней точках данного сечения панели и сравнивают полученные результаты с допустимыми значениями.

Деформации конструкций могут возникать также от неравномерности оседания фундаментов колонн каркасных зданий. Для определения величины неравномерности осадок фундаменты колонн периодически нивелируют по циклам, в среднем через каждые 6 месяцев. В каждом цикле вычисляют высоты осадочных марок фундаментов и величины осадок каждой марки между циклами. По этим данным определяют неравномерность оседания фундаментов колонн для каждого межосевого интервала (d), которые не должны превышать допустимой величины, равной 0,002d.

Для бескаркасных зданий вместо неравномерности оседания колонн определяют прогиб несущих стеновых панелей путем нивелирования марок, заложенных на концах и в середине данной линии цоколя. По результатам нивелирования вычисляют по формуле (11.4) абсолютную величину прогиба, а затем и относительный прогиб. Допустимая величина относительного прогиба для крупнопанельных зданий не должна превышать 0,0005d, где d – длина участка стены.

Деформации каркасных зданий могут возникать при отклонении колонн от вертикали. Для определения вертикальности колонн используют теодолит, устанавливаемый в перпендикулярных плоскостях параллельно продольной и поперечной осям зданий. Величину отклонения от вертикали определяют так же, как и наклон стены, по формуле (11.4).

В результате перегрузки конструкций, неправильного армирования, неравномерной осадки фундаментов и температурных воздействий в теле зданий могут возникать трещины. Для проверки стабилизации трещин их периодически измеряют индикатором часового типа.

В качестве актуальных технических проблем при реконструкции относятся повышение этажности существующих зданий, расширение улиц и проездов, приспособление действующих объектов к требованиям более совершенных новых схем производства. Одним из путей решения этих проблем является передвижка зданий, позволяющая сохранить исторические и архитектурные памятники, сэкономить денежные средства и строительные материалы. Для передвижки сооружения по обе стороны его разбивают с помощью теодолита оси рельсовых путей. Высотное положение рельсовых путей контролируется нивелированием с допуском ±3 мм. На рельсах раскладываются металлические катки, на которых и передвигают здание. При движении здания производят его повторное нивелирование. Поперечный сдвиг здания контролируется боковым нивелированием с помощью теодолита. Продольное движение здания контролируют рулеткой или светодальномером.

При приемке и экспертизе технического состояния зданий и сооружений геодезическими методами измерений проверяют площади и высоту внутренних помещений, ширину и высоту оконных и дверных проемов, расстояния между балконами и их размеры, а также определяют подьем кровли. По отвесу или теодолитом проверяют вертикальность внутренних и наружных стен, а также линий пересечения стен, оконных и дверных проемов. В отдельных случаях откапывают фундамент для проверки глубины его заложения. Для проверки уклона труб через смотровые колодцы выполняют нивелирование канализации. Проверяют также планировку площадок перед зданиями и в других местах для выявления того, насколько они обеспечивают сток атмосферных осадков.

Таким образом, геодезические работы позволяют организовать мероприятия по определению параметров эксплуатационной пригодности зданий, а также осуществить контроль при ремонте, реконструкции и экспертизе технического состояния данных сооружений.