Мониторинг зданий и сооружений

 
 
Примечание:

 
 
 

График 1. График относительных горизонтальных деформаций стенных марок

 

 
 
 
 

График 2. График относительных горизонтальных деформаций грунтовых реперов 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

График 3. График оседания стенных марок 

 
 
 
 
 
 
 

 

График 4. График оседания грунтовых реперов 

 
 
 
 
 
 

График 5. График наклона стенных марок

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

График 6. График наклона грунтовых реперов 

 

 
 
 
 
 
 

График 7. График кривизны стенных марок 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

График 8. График кривизны грунтовых реперов 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

Раздел 4. Оценка точности результатов  наблюдений

  При геометрическом нивелировании из середины превышения h, определяется по формуле: 
 
Если принять, что то  
 
 Основными погрешностями  влияющими на погрешность взгляда на погрешность взгляда по рейке будут следующими: 
 
 1) среднеквадратическая погрешность установки визирной оси трубы в горизонтальном положении, определяется из соотношения:

 
где - среднеквадратическая погрешность установки пузырька уровня в нулевой пункт. Согласно исследованиям где -цена деления рейки; -расстояние от нивелира до  рейки, в мм.

  2) среднеквадратическая погрешность отсчета по рейки, определяется по формуле: 
 
где -увелечение зрительной трубы;  -цена деления рейки. 
 
 3) среднеквадратическая погрешность отсчета зависящая от разрешающей способности трубы: 
 

 
 
  4) дополнительная случайная погрешность, положения дециметровых делений рейки.

  Пологая, что перечисленные погрешности действительно не зависимы друг от друга. Среднеквадратическую погрешность взгляд получим: 
. 
Считая, что ;  
погрешность превышения будет равна  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Раздел 5. Разработка мероприятий  обеспечивающих безопасную эксплуатацию зданий и сооружений

5.1. Усиление стен  и остова здания  при  магистральных  трещинах и деформаций 

Магистральные трещины, характерны тем, что распространяются на всю высоту стены, разделяя её на отдельные части. 
 Причиной образования таких трещин обычно, является неравномерная осадка фундамента или большие температурные деформации здания. 
 С образованием магистральных трещин, коробка здания, как бы разделяется на отдельные блоки деформируемые самостоятельно. Если трещины образовываются в углах здания, то возможна потеря устойчивости или отрыв торцевой стены. 
 Традиционном способом укрепления стен, является устройство контрфорсов кирпичных или железобетонных, которые устанавливают на всю высоту стены или часть её (рис.4). 
 Под контрфорсы устраивают отдельные фундаменты проверяемые расчетом на прочность скольжения и опрокидывания. 
 
 
 
 
 
 
 

   

    

  

 

 

Рис.4. 
1 – контрфорс; 2 – магистральная трещина; 
3 – фундамент контрфорса.

  При значительных деформаций здания и наличия магистральных трещин, для усиления стен применяют металлические напряженные пояса устанавливаемые в межэтажных перекрытиях. 
 Металлическим поясом можно усиливать отдельные стены, так и здания в целом. 
 

 
 

 
Рис.5. Усиление поясом коробки здания 
1 - уголки; 2 – стежная муфта;  
3 – тяж диаметром от 20 до 30мм.

  Пояс состоит из стяжей и уголков. Тяжы преимущественно располагают на наружной поверхности стен. Натяжения пояса осуществляют с помощью стальных муфт с правой и левой резьбой, размещаемой в средней части тяжей. Пояс состоит из стальных тяжей круглого профиля располагаемых на внутренней и наружной поверхности стены, его натяжение производят гайками в торце стены. 
 Усиление натяжения пояса в обоих случаях контролирует по показаниям динамометрического ключа, а при отсутствии его по внешним признакам. 
 Для сохранения обмена фасада, если это позволяет толщина стен, элементы пояса укладывают в заблаговременные устроенные штрабы, в которые после монтажа и натяжения пояса заделывают кирпичом и оштукатуривают.

5.2. Проектирование стальных поясов

  В основу расчетов поясов положены следующие предпосылки:

1. нагрузка на основание фундамента по длине здания распределена равномерна;
2. среднее давление под подошвой фундамента не превышает расчетного сопротивления грунта основания;
3. сжимаемая толщина грунта характеризуется среднем модулем деформации грунта.

  Не равномерная осадка фундамента обусловлена относительно низким значением модуля деформации грунтов в торце зданий. 
 В вершине трещины в фундаменте образован пластический шарнир раскрытия трещин. Требуемая площадь сечения определяется по формуле:

       ,где - прочность на растяжение материала тяжа; - усилие в тяжах. 
  , где - высота, на которой устанавливаются тяжи;  
- изгибающий момент, воспринимаемый тяжами, устанавливаемыми на стену. 
   
где - длина первого блока, м; - длина второго блока, м; b- ширина ленточного фундамента, м; и - коэффициенты, характеризующие изменения деформационных свойств в точках А и В за период времени от до , где - это время прошедшее от появления трещины до установки тяжей.

    , где  - модуль деформации грунта.

   

    , где - коэффициент бокового расширения грунта.

     где - высота эквивалентного слоя грунта. 
  где - коэффициент эквивалентного слоя грунта.

     где - коэффициент фильтрации грунта; - удельный вес воды, кг; - коэффициенты, зависящие от вида грунта.

  Рассчитать требуемую площадь сечения , если известно: 

что = 150 кПа, =16мПа, = 20 мПа, = 10 м , = 40 м , = , * = 0,4 , = 6 м , = 1 м , = 5· м/с , = 210 мПа , = 31536000 с , = 3,21 , = 4,58 .       = = = 1,13

= ·31536000 = 0,053

= ·31536000 = 0,026

= = = 70,79 ·

= 3,21 ·1 = 3,21

= 4,58 ·1 = 4,58

  = ( + ) = 0,000000573·0,913 = 57,7 ·

  = ( + ) = 0,000000458·0,55 = 48,4 ·

  = · = · = 

=27563,2 ·

= = 4593,8·

= = 21,87.

 

5.3. Методы уплотнения  грунтов

  Уплотнение грунтов представляет собой механический процесс сближения частиц грунта, в результате которого уменьшается его пористость по сравнению с естественной и, как следствие этого, повышается его несущая способность.  
 Различают способы поверхностного (на глубину до 2,5 м) и глубинного (на глубину 12 м и более) уплотнения грунтов. Поверхностное уплотнение производят укаткой, трамбованием или вибрацией. Для осуществления глубинного уплотнения используют воздействие вибрации, взрывов, применяют грунтовые и песчаные сваи, бумажные дрены и т. п. 
 Укатку и трамбование рекомендуется вести при влажности грунтов, близкой к оптимальной, т. е. при той, при которой достигается наибольший эффект уплотнения. Оптимальная влажность для песка мелкого и средней крупности составляет 10—15%; для песка пылеватого — 14—23%; для супесей — 9—15%; для суглинков принимается на 1%, а для глин на 2% ниже влажности на границе раскатывания. Увлажнение грунта с целью доведения его влажности до оптимальной осуществляют поливочной машиной или из шлангов. 
 Грунт укатывают тяжелыми катками различных конструкций, которые широко применяют в дорожном строительстве для уплотнения насыпей. За один проход катка грунт уплотняется на глубину до 20 см, а при многократном проходе — до 60 см. Методом укатки целесообразно уплотнять супеси, суглинки и глины на значительных по площади территориях. 
 Для уплотнения грунтовых оснований фундаментов сооружений разного назначения, включая мосты, катки не используют. В этих случаях более целесообразно применение трамбовок различных конструкций, в том числе свободно падающих, дизельных, пневматических и вибрационного действия. 
   Наиболее простыми и достаточно эффективными являются тяжелые трамбовки, сбрасываемые с высоты 3—4 м на уплотняемый грунт посредством кранов, оснащенных фрикционными лебедками. Такие трамбовки массой до 3,5 т делают из чугуна или железобетона в форме усеченного конуса с основанием диаметром 1—2м. 
   Тяжелыми трамбовками можно хорошо уплотнять насыпные, рыхлые песчаные и сильно сжимаемые глинистые и лессовые грунты. При трамбовании грунт уплотняется на глубину до 2,5 м, что обеспечивает повышение несущей способности основания до 30%. Подвергнутый трамбованию лессовый грунт, как правило, теряет просадочные свойства в пределах зоны уплотнения и осадка его значительно уменьшается. Одной тяжелой трамбовкой в течение смены можно уплотнить 100— 150 м²площади основания. Существенным недостатком использования тяжелых трамбовок является быстрая изнашиваемость тросов, лебедок и кранов. 
 Более совершенным способом поверхностного уплотнения несвязных грунтов является вибрационный. В практике возведения сооружений применяют виброплощадки и виброкатки массой от 1,6 до 20 т.  
 Для глубинного уплотнения рыхлых песков, содержащих не более 20% пылеватых и глинистых частиц, наиболее эффективно использование гидровиброуплотнения. 
 Сущность уплотнения основания грунтовыми сваями заключается в устройстве в его, пределах скважин, заполняемых грунтом с последующим уплотнением. Скважины устраивают путем вытеснения грунта природного сложения из объема, занимаемого каждой из них, что позволяет существенно уплотнить находящийся между ними грунт. Благодаря увеличению плотности грунтов в сваях и в междусвайном пространстве несущая способность оснований из связных грунтов повышается до 40%, а из несвязных — в 1,5—2 раза. При этом уменьшается их сжимаемость и снижается степень фильтрации воды. Этим способом можно уплотнять рыхлые пески, макропористые грунты, а также суглинки и илы, находящиеся в мягкопластичном состоянии. 
 Расстояния между сваями принимают исходя из требуемой степени уплотнения грунта, его физико-механических свойств, а также реальных возможностей применяемого технологического оборудования. 
 В связных грунтах, способных держать вертикальные стенки, скважины пробивают инвентарным сердечником или взрывным способом. Заполняют их уплотненным глинистым грунтом, а в макропористых грунтах — теми же грунтами, но укладываемыми с трамбованием и увлажнением.  
 Для уплотнения водонасыщенных рыхлых песчаных грунтов, мелких и пылеватых песков, в том числе с прослойками суглинков и глин, применяют песчаные сваи. Технология их изготовления аналогична технологии изготовления грунтовых свай.

5.4. Методы закрепления  грунтов

  Закрепление грунтов, искусственное преобразование (физико-химическими методами) свойств грунтов для целей строительства в условиях их естественного залегания. В результате закрепление грунтов увеличивается несущая способность основания сооружения, повышается его прочность, водонепроницаемость, сопротивление размыву и др. Закрепление грунтов широко применяется при строительстве промышленных и гражданских зданий на просадочных грунтах, для укрепления откосов выемок дорог и стенок котлованов в водонасыщенных грунтах, в качестве противооползневых мероприятий, при проходке горных выработок, создании противофильтрационных завес в основании гидротехнических сооружений, для защиты бетонных сооружений (фундаментов) от воздействия агрессивных промышленных вод, для увеличения несущей способности свай и опор большого диаметра и т.д. Закрепление грунтов достигается нагнетанием в грунт вяжущих материалов и химических растворов, а также воздействием на грунт электрическим током, нагреванием и охлаждением. 
 Основные способы закрепления грунтов: цементация, глинизация, битумизация, силикатизация, смолизация, методы электрохимического или термического воздействия, искусственное замораживание. 
 Цементация заключается в нагнетании в закрепляемый грунт (трещиноватый скальный или песчано-гравелистый) через систему пробуренных в нём скважин цементной суспензии (соотношение массы цемента и воды в растворе в пределах от 0,1 до 2). Для повышения подвижности густых цементных и цементно-песчаных растворов применяют добавки сульфитно-спиртовой барды в количестве 0,01—0,25% по отношению к цементу. Ускорение схватывания растворов и увеличение первоначальной прочности цементного камня регулируется добавками хлористого кальция в количестве 1—5% по отношению к цементу. Прочность и водонепроницаемость грунта после цементации значительно увеличиваются. 
  В кавернозных скальных породах при большой скорости грунтового потока наряду с цементацией применяется горячая битумизация. Её назначение — заделка наиболее крупных каверн, не поддающихся цементации из-за большой скорости грунтового потока. Нагнетание горячего битума в полости и трещины кавернозных пород производится через пробуренные скважины, оборудованные инжекторами. При холодной битумизации в грунт нагнетают тонкодисперсную битумную эмульсию. Способ применяется для очень тонких трещин в скальных грунтах и закрепления песчаных грунтов. 
 Глинизация служит для уменьшения фильтрационной способности трещиноватых скальных, кавернозных пород и гравелистых грунтов. При этом способе в трещины породы нагнетается под большим давлением глинистая суспензия с добавкой небольшой дозы коагулянта. 
 Способ силикатизации основан на использовании силикатных растворов. Для закрепления среднезернистых песков применяется двухрастворный способ, состоящий в последовательном нагнетании в грунт растворов силиката натрия и хлористого кальция. Получающийся в результате реакции гель кремниевой кислоты придаёт грунту значительную прочность и водонепроницаемость. Мелкие пески закрепляются способом однорастворной силикатизации, раствором силиката натрия с добавкой фосфорной кислоты. В лёссовых грунтах нагнетается лишь раствор силиката натрия; роль второго раствора выполняют соли самого грунта. 
  Смолизация — нагнетание водного раствора карбамидной смолы с добавкой соляной кислоты, щавелевой кислоты или хлористого аммония. Применяется для закрепления, повышения прочности и водонепроницаемости мелкозернистых песчаных грунтов. 
 Для глинистых грунтов, где нагнетание растворов невозможно, используется электрохимический способ закрепления, основанный на пропускании постоянного электрического тока через грунт, в который вводится раствор хлористого кальция, в результате чего грунт обезвоживается и уплотняется. Реакции обмена, происходящие при этом в приэлектродной зоне, также способствуют уплотнению и закреплению грунта. Электрохимическое закрепление подразделяется на электроосушение, электроуплотнение и электрозакрепление. 
 Для упрочнения просадочных лёссовых грунтов применяется термическое закрепление, осуществляемое обжигом закрепляемых грунтов газообразными продуктами горения топлива, имеющими температуру 700—1000°С. Наиболее эффективным является сжигание топлива непосредственно в толще закрепляемого грунта. Стабилизация и закрепление неустойчивых водоносных грунтов достигается искусственным замораживанием грунтов.