Котлован под подземные этажи рядом с соседним зданием, ограждение котлована, водопонижение, старое сооружение, покрытое трещинами: во всех этих случаях кто-то должен ответить на один и тот же вопрос — движется ли это? Ответить цифрами позволяет мониторинг: многократное измерение одних и тех же точек в ходе строительства и сравнение каждого измерения с первым.
В этом руководстве показано, как вести такой мониторинг электронным тахеометром и самоклеящимися светоотражающими марками, когда лучше использовать нивелир вместо тахеометра, как выбрать размер марки и на что обратить внимание, чтобы получился надёжный отчёт, а не набор чисел, которые никто не может интерпретировать.
Что такое мониторинг осадок и смещений
Осадка — это вертикальное перемещение сооружения, почти всегда опускание, вызванное фундаментом или грунтом под ним. Горизонтальное смещение — это боковое перемещение: подпорная стена, которая наклоняется, колонна, которая отклоняется от вертикали, фасад, который уходит с линии застройки.
Принцип всегда один и тот же:
- Нулевой цикл: до того как строительство начнёт влиять на сооружение (до разработки котлована, водопонижения или приложения нагрузки), вы измеряете координаты и отметки всех точек. Это база для всех последующих измерений.
- Периодические циклы: вы повторяете измерение тех же точек тем же методом с периодичностью, заданной в программе мониторинга.
- Сравнение: разница между каждым циклом и нулевым циклом — это смещение точки. Если оно превышает предупредительный порог, установленный проектировщиком, стройку оповещают.
Здания рядом с котлованами, ограждающие конструкции, фундаменты на слабых грунтах и сооружения с дефектами — самые частые случаи. Нормы по основаниям и фундаментам и строительные правила многих стран требуют мониторинга осадок во многих ситуациях; что измерять, какие пределы и с какой периодичностью, определяет проект.
Тахеометр или нивелир: что выбрать
Эти приборы решают разные части задачи, и на многих объектах используют оба.
- Высокоточное геометрическое нивелирование (цифровой нивелир и штрихкодовая или инварная рейка) — эталон для вертикальных осадок: точность доходит до долей миллиметра. Ограничение в том, что рейку нужно ставить на каждую точку, обычно на стенную марку, заделанную в основание колонны или стены.
- Тахеометр с марками измеряет три координаты (северную, восточную и отметку) точек, до которых не дотянуться рейкой: верх фасада, верх ограждения котлована, колонну на другой стороне улицы. Точность — порядка миллиметров и зависит от прибора, расстояния и методики.
Распространённая комбинация — нивелировать осадочные марки в основании конструкций, а тахеометром измерять горизонтальные смещения и высоко расположенные точки. Для проверки невязки нивелирного хода калькулятор геометрического нивелирования считает задние и передние отсчёты и невязку.
Почему самоклеящаяся светоотражающая марка
Можно измерять и без марки, наводя тахеометр прямо на бетон в безотражательном режиме. Проблема в том, что при мониторинге нужно измерять точно ту же точку в каждом цикле, иногда месяцами и иногда разными исполнителями. Марка решает эту задачу:
- Точка закреплена на местности. Перекрестие в центре марки и есть точка. Никому не нужно угадывать, куда наводили в прошлом цикле.
- Наведение повторяемо. Навестись на центр перекрестия гораздо проще и повторяемее, чем на пятно на стене.
- Отражённый сигнал сильнее. Светоотражающая плёнка возвращает гораздо больше сигнала, чем бетон, штукатурка или краска, особенно на больших расстояниях и при неудачном угле.
- Это дёшево и быстро. Можно разместить десятки точек по объекту, не сверля конструкцию и не устанавливая кронштейны.
Какой размер марки выбрать
Практическое правило: марка должна выглядеть в зрительной трубе достаточно крупной, чтобы уверенно навестись на центр, и достаточно крупной, чтобы дальномер надёжно измерял расстояние. Если сомневаетесь между двумя размерами, берите больший.
- 2 и 3 см: короткие расстояния и стеснённые места — ангары, помещения, металлоконструкции и небольшие элементы.
- 4 и 5 см: общее применение на стройке — колонны, стены и фасады на средних расстояниях.
- 6 см: большие расстояния, неблагоприятные углы падения или когда освещение мешает наведению. Это стандартный размер (60 × 60 мм), по которому производители тахеометров указывают дальность на светоотражающую плёнку.
Реальная дальность зависит от модели тахеометра. Найдите в руководстве дальность «на отражающую плёнку» («reflective sheet») и настройте тахеометр на этот тип цели с постоянной, указанной производителем.
Мониторинг тахеометром шаг за шагом
1. Спланируйте точки
Разделите их на две группы. Деформационные (контролируемые) точки размещают на конструкциях, которые могут смещаться: колоннах, балках, стенах и верху ограждения котлована. Опорные пункты находятся вне зоны влияния строительства, на устойчивых сооружениях, и именно они показывают, стоит ли сам тахеометр на своём месте. Используйте не менее трёх опорных пунктов, хорошо распределённых вокруг участка.
2. Установите марки
Очистите поверхность (без пыли, жира и отслаивающейся штукатурки), дайте ей высохнуть и приклейте марку, хорошо прижав края. Разверните марку в сторону станции: чем ближе к перпендикуляру к визирному лучу, тем лучше измерение. На углах и поверхностях, которые не обращены к прибору, помогает угловой кронштейн. Пронумеруйте каждую точку, сфотографируйте её и отметьте на абрисе.
3. Закрепите положение станции
Идеальный вариант — столб с принудительным центрированием, на который прибор устанавливается всегда в одно и то же место. Без столба используйте надёжно закреплённый пункт или в каждом цикле выполняйте свободную станцию (обратную засечку) по опорным пунктам. Важно, чтобы станция всегда определялась одинаково.
4. Выполните нулевой цикл
Измерьте все точки более чем одним приёмом, при двух положениях круга (КЛ и КП), и возьмите среднее. Введите температуру и давление для атмосферной поправки в расстояние. Этот цикл важнее всех остальных: ошибка в нулевом цикле проявится как смещение во всех последующих циклах.
5. Повторяйте циклы по одной и той же методике
Тот же прибор, то же положение станции, тот же порядок точек и, по возможности, то же время суток. Начинайте и заканчивайте каждый цикл измерением опорных пунктов: если они «сдвинулись», проблема в станции, а не в сооружении.
6. Вычислите смещения
Для каждой точки сравните результат с нулевым циклом: ΔN, ΔE и ΔH (отметка). Полное горизонтальное смещение — это корень из ΔN² + ΔE², а его направление — азимут; калькулятор азимута и расстояния вычисляет его по двум парам координат. Постройте для каждой точки график смещение × дата: тенденцию на графике увидеть гораздо легче, чем в таблице.
На что обратить внимание, чтобы результат был надёжным
- Солнце и жара: нагретый воздух у земли и у фасадов искривляет визирный луч. Избегайте визирования низко над горячим асфальтом и измеряйте в одно и то же время суток.
- Угол падения: марка, сильно наклонённая к визирному лучу, ухудшает измерение расстояния и наведение. Переставьте марку, а не пытайтесь измерить любой ценой.
- Повреждённая марка — новая точка: если марку сорвали или заменили, для точки выполняется новый нулевой цикл. Никогда не сравнивайте измерение новой марки с нулевым циклом старой.
- Защищайте точки: предупредите строительную бригаду, обозначьте марки и в каждом цикле проверяйте, целы ли они и хорошо ли держатся.
- Замкните опорный ход: если опорные пункты определены теодолитным ходом, перед использованием проверьте невязку в калькуляторе невязки теодолитного хода.
Часто задаваемые вопросы
Как часто нужно проводить измерения?
Это зависит от этапа строительства и от того, что задал проектировщик. Во время разработки котлована, водопонижения или нагружения циклы обычно проводятся чаще (еженедельно, а в критических ситуациях даже ежедневно); когда смещения стабилизируются, интервал увеличивают. Именно график смещение × время показывает, можно ли проводить измерения реже.
Чем деформационная точка отличается от опорного пункта?
Деформационная точка находится на сооружении, за которым вы наблюдаете, и может смещаться. Опорный пункт расположен вне зоны влияния строительства и должен оставаться неподвижным; именно он гарантирует, что тахеометр в каждом цикле был установлен одинаково.
Может ли тахеометр заменить нивелирование при наблюдении за осадками?
При малых осадках — не полностью. Высокоточное геометрическое нивелирование определяет отметку со значительно большей точностью. Тахеометр нужен там, куда не достаёт рейка, и там, где важно также горизонтальное смещение.
Можно ли использовать марку-наклейку как заднюю и переднюю точку?
Да. Марка, наклеенная на неподвижный объект (стену, столб, колонну), служит задней точкой для ориентирования тахеометра всегда по одному и тому же направлению, что удобно на городских объектах и внутри ангаров, где нельзя оставить колышек.
