Котлован під підземні поверхи поруч із сусідньою будівлею, огородження котловану, водозниження, стара споруда, вкрита тріщинами: у всіх цих випадках хтось має відповісти на те саме запитання — чи це рухається? Відповісти цифрами дає змогу моніторинг: багаторазове вимірювання тих самих точок під час будівництва і порівняння кожного вимірювання з першим.
У цьому посібнику показано, як вести такий моніторинг електронним тахеометром і самоклейними світловідбивними марками, коли краще використати нівелір замість тахеометра, як вибрати розмір марки і на що звернути увагу, щоб вийшов надійний звіт, а не купа чисел, які ніхто не може інтерпретувати.
Що таке моніторинг осідань і зміщень
Осідання — це вертикальне переміщення споруди, майже завжди опускання, спричинене фундаментом або ґрунтом під ним. Горизонтальне зміщення — це бічний рух: підпірна стіна, що нахиляється, колона, що відхиляється від вертикалі, фасад, що відходить від лінії забудови.
Принцип завжди той самий:
- Нульовий цикл: до того як будівництво почне впливати на споруду (до розробки котловану, водозниження або прикладання навантаження), ви вимірюєте координати та позначки всіх точок. Це база для всього, що буде далі.
- Періодичні цикли: ви повторюєте вимірювання тих самих точок тим самим методом із періодичністю, визначеною в програмі моніторингу.
- Порівняння: різниця між кожним циклом і нульовим циклом — це зміщення точки. Якщо воно перевищує попереджувальний поріг, встановлений проєктувальником, будівництво сповіщають.
Будівлі поруч із котлованами, огороджувальні конструкції, фундаменти на слабких ґрунтах і споруди з дефектами — найпоширеніші випадки. Норми з основ і фундаментів та будівельні правила багатьох країн вимагають моніторингу осідань у багатьох ситуаціях; що вимірювати, які граничні значення та з якою періодичністю, визначає проєкт.
Тахеометр чи нівелір: що вибрати
Ці прилади вирішують різні частини задачі, і на багатьох об’єктах використовують обидва.
- Високоточне геометричне нівелювання (цифровий нівелір і штрихкодова або інварна рейка) — еталон для вертикальних осідань: точність сягає часток міліметра. Обмеження в тому, що рейку потрібно ставити на кожну точку, зазвичай на стінну марку, закладену в основу колони чи стіни.
- Тахеометр із марками вимірює три координати (північну, східну і позначку) точок, до яких не дотягнутися рейкою: верх фасаду, верх огородження котловану, колону на іншому боці вулиці. Точність — порядку міліметрів і залежить від приладу, відстані та методики.
Поширене поєднання — нівелювати осадові марки в основі конструкцій, а тахеометром вимірювати горизонтальні зміщення і високо розташовані точки. Для перевірки нев’язки нівелювання калькулятор геометричного нівелювання рахує задні й передні відліки та нев’язку.
Чому самоклейна світловідбивна марка
Можна вимірювати й без марки, наводячи тахеометр просто на бетон у безвідбивачевому режимі. Проблема в тому, що під час моніторингу потрібно вимірювати точно ту саму точку в кожному циклі, іноді місяцями й іноді різними виконавцями. Марка це вирішує:
- Точка закріплена. Перехрестя в центрі марки і є точкою. Нікому не треба вгадувати, куди наводили в попередньому циклі.
- Наведення повторюване. Навестися на центр перехрестя набагато легше й повторюваніше, ніж на пляму на стіні.
- Відбитий сигнал сильніший. Світловідбивна плівка повертає набагато більше сигналу, ніж бетон, штукатурка чи фарба, особливо на більших відстанях і за невдалого кута.
- Це дешево й швидко. Можна розмістити десятки точок на об’єкті, не свердлячи конструкцію і не встановлюючи кронштейнів.
Який розмір марки вибрати
Практичне правило: марка має бути в зоровій трубі досить великою, щоб упевнено навестися на центр, і досить великою, щоб віддалемір надійно вимірював відстань. Якщо вагаєтеся між двома розмірами, беріть більший.
- 2 і 3 см: короткі відстані й тісні місця — ангари, приміщення, металоконструкції та невеликі елементи.
- 4 і 5 см: загальне застосування на будівництві — колони, стіни й фасади на середніх відстанях.
- 6 см: більші відстані, несприятливі кути падіння або коли освітлення заважає наведенню. Це стандартний розмір (60 × 60 мм), за яким виробники тахеометрів зазначають дальність на світловідбивну плівку.
Реальна дальність залежить від моделі тахеометра. Знайдіть у посібнику користувача дальність «на відбивну плівку» («reflective sheet») і налаштуйте тахеометр на цей тип цілі зі сталою, указаною виробником.
Моніторинг тахеометром крок за кроком
1. Сплануйте точки
Розділіть їх на дві групи. Деформаційні (контрольовані) точки розміщують на конструкціях, що можуть зміщуватися: колонах, балках, стінах і верху огородження котловану. Опорні пункти розташовані поза зоною впливу будівництва, на стійких спорудах, і саме вони показують, чи стоїть сам тахеометр на своєму місці. Використовуйте щонайменше три опорні пункти, добре розподілені навколо ділянки.
2. Встановіть марки
Очистіть поверхню (без пилу, жиру й штукатурки, що відшаровується), дайте їй висохнути і приклейте марку, добре притиснувши краї. Розверніть марку в бік станції: що ближче до перпендикуляра до візирного променя, то краще вимірювання. На кутах і поверхнях, які не повернуті до приладу, допомагає кутовий кронштейн. Пронумеруйте кожну точку, сфотографуйте її і позначте на абрисі.
3. Закріпіть положення станції
Ідеальний варіант — стовп із примусовим центруванням, на який прилад установлюється завжди в те саме місце. Без стовпа використовуйте надійно закріплений пункт або в кожному циклі виконуйте вільну станцію (обернену засічку) на опорні пункти. Важливо, щоб станція завжди визначалася однаково.
4. Виконайте нульовий цикл
Виміряйте всі точки більш ніж одним прийомом, за двох положень круга (КЛ і КП), і візьміть середнє. Введіть температуру й тиск для атмосферної поправки у відстань. Цей цикл важливіший за всі інші: помилка в нульовому циклі проявиться як зміщення в усіх наступних циклах.
5. Повторюйте цикли за тією самою методикою
Той самий прилад, те саме положення станції, той самий порядок точок і, за можливості, той самий час доби. Починайте й закінчуйте кожен цикл вимірюванням опорних пунктів: якщо вони «зсунулися», проблема в станції, а не в споруді.
6. Обчисліть зміщення
Для кожної точки порівняйте результат із нульовим циклом: ΔN, ΔE і ΔH (позначка). Повне горизонтальне зміщення — це корінь із ΔN² + ΔE², а його напрямок — азимут; калькулятор азимута і відстані обчислює його за двома парами координат. Побудуйте для кожної точки графік зміщення × дата: тенденцію на графіку побачити набагато легше, ніж у таблиці.
На що звернути увагу, щоб результат був надійним
- Сонце і спека: нагріте повітря біля землі та фасадів викривлює візирний промінь. Уникайте візування низько над гарячим асфальтом і вимірюйте в схожий час доби.
- Кут падіння: марка, сильно нахилена до візирного променя, погіршує вимірювання відстані й наведення. Переставте марку, а не намагайтеся виміряти за будь-яку ціну.
- Пошкоджена марка — нова точка: якщо марку зірвали або замінили, для точки виконується новий нульовий цикл. Ніколи не порівнюйте вимірювання нової марки з нульовим циклом старої.
- Захищайте точки: попередьте будівельну бригаду, позначте марки і в кожному циклі перевіряйте, чи вони цілі й добре тримаються.
- Замкніть опорний хід: якщо опорні пункти визначено теодолітним ходом, перед використанням перевірте нев’язку в калькуляторі нев’язки теодолітного ходу.
Поширені запитання
Як часто потрібно проводити вимірювання?
Це залежить від етапу будівництва і від того, що визначив проєктувальник. Під час розробки котловану, водозниження або навантаження цикли зазвичай частіші (щотижня, а в критичних ситуаціях навіть щодня); коли зміщення стабілізуються, інтервал збільшують. Саме графік зміщення × час показує, чи можна вимірювати рідше.
Чим деформаційна точка відрізняється від опорного пункту?
Деформаційна точка розташована на споруді, за якою ви спостерігаєте, і може зміщуватися. Опорний пункт розташований поза зоною впливу будівництва і має залишатися нерухомим; саме він гарантує, що тахеометр у кожному циклі був установлений однаково.
Чи може тахеометр замінити нівелювання під час спостереження за осіданнями?
За малих осідань — не повністю. Високоточне геометричне нівелювання визначає позначку зі значно більшою точністю. Тахеометр потрібен там, куди не дістає рейка, і там, де важливе також горизонтальне зміщення.
Чи можна використовувати марку-наліпку як задню й передню точку?
Так. Марка, наклеєна на нерухомий об’єкт (стіну, стовп, колону), слугує задньою точкою для орієнтування тахеометра завжди за тим самим напрямком, що зручно на міських об’єктах і всередині ангарів, де не можна залишити кілок.
