Геодезические наблюдения за морскими сооружениями

Горизонтальные и вертикальные смещения морских гидротехнических сооружений происходят под воздействием внешних нагрузок и могут быть следствием деформаций грунта в основании сооружений, сдвига сооружения по основанию и деформаций самого сооружения. Величину смещений измеряют с помощью геодезических инструментов с точностью для горизонтальных смещений ±5 мм, для осадок ±3 мм.

Измерение деформаций морских гидротехнических сооружений должно проводиться по следующим этапам: составление рабочей программы, организация измерений, непосредственные измерения, обработка результатов измерений, составление отчета по результатам измерений. Инструментальные наблюдения за деформациями причальных сооружений, эксплуатируемых круглый год, рекомендуется проводить перед началом навигации, периодом интенсивной эксплуатации или после ее окончания, а для оградительных и берегоукрепительных сооружений - перед осенне-зимним штормовым периодом или после него.

В случаях если портовые гидротехнические сооружения находятся в аварийном состоянии, под нагрузкой свыше установленных норм, если перед сооружением выполнено дноуглубление и т.п., наблюдения за их деформациями производятся по особому календарному графику, разработанному совместно с проектной и научно-исследовательской организациями.

Для наблюдений за смещением сооружений разбивают наблюдательную и опорную сети в виде системы марок, заложенных в тело сооружения, и постоянных реперов, размещенных вблизи сооружений на устойчивом грунте или на фундаментах капитальных зданий, не претерпевающих смещений.

Для наблюдений за смещениями верхнего строения портовых гидротехнических сооружений закладывают кордонные наблюдательные марки - планово-высотные знаки, которые устанавливают точно по створной линии. Отклонение марок от створной линии во время закладки не должно превышать ±10 мм. Марки представляют собой металлические стержни длиной 300 мм и диаметром 20–30 мм со сферической головкой из цветного металла, на которую нанесена крестообразная насечка (рис. 3.7).

Для измерения наклона верхней грани сооружения закладывается специальная марка, изображенная на рис. 3.8.

Рис. 3.7. Кордонная наблюдательная марка и предохранительный стакан (поперечный разрез): 1 - запрессованная латунная головка с крестообразной насечкой; 2 - планка 150´30´5 мм

Рис. 3.8. Специальная наблюдательная марка с защитной крышкой (конструкция Гидропроекта): 1 - крышка; 2 - остов марки

 

Для наблюдений за вертикальными смещениями сооружений закладывают стенные наблюдательные марки на высоте стенки в виде металлического стержня с круглой головкой и глубинные наблюдательные марки, которые устанавливают в тыловой части сооружений (в основном причальных) и выводят на поверхность грунта (рис. 3.9).

 

Рис. 3.9. Глубинная наблюдательная марка:

1 - крепление колец медной проволокой (Æ 3 мм); 2 - труба

водо-газопроводная; 3 - поддон металлический; 4 - тело сооружения

 

На секцию сооружения предусматривают две-три марки. При необходимости определения относительных смещений соседних секций марки закладывают непосредственно вблизи осадочного шва с обеих сторон.

Для геодезической привязки наблюдательных марок, установленных на сооружении, вблизи объекта наблюдений должно быть заложено не менее трех грунтовых реперов.

Если в процессе выполнения измерений выявляется, что марка уничтожена, то немедленно устанавливается новая марка по возможности в том же месте или в радиусе не более 3 м от уничтоженной и на нее передается отметка.

Расположение опорной и наблюдательной сетей зависит от плановой конфигурации сооружений и их конструкции. Рассмотрим несколько характерных примеров обследований морских портовых гидротехнических сооружений.

Сеть набережной длиной до 100 м состоит из одной прикордонной линии с расположенными в ее створе наблюдательными марками, закладываемыми непосредственно в тело сооружения. На концах створной линии, вне контура исследуемого сооружения, располагаются два опорных пункта с планово-высотными реперами (рис. 3.10, а). Знаки наблюдательной сети следует устанавливать от линии кордона и от прикордонного железнодорожного и кранового путей на расстоянии не менее 0,5–0,6 м. Реперы связываются линейными и угловыми измерениями с контрольными знаками, закладываемыми на расстоянии не более одного пролета измерительного прибора.

 

Рис. 3.10. Принципы разбивки наблюдательной сети:

а - в торцовой части ковша; б - в корневой части пирса;

в - на прямолинейном участке; г - на участке большого протяжения;

1 - линия кордона; 2 - наблюдательные марки

 

Для набережной корневого участка пирса, на котором представляется возможной закладка вне контура сооружения только одного репера, другой конец створной линии опирается на крайнюю марку наблюдательного пункта, связанную контрольной линией с тыловым репером (рис. 3.10, б).

Для набережной длиной до 150 м сеть выполняется следующим образом: если на концах створной линии не представляется возможным установить реперы вне призмы обрушения грунта, то на некотором удалении от створной линии разбивается тыловая линия с реперами на ее концах. С помощью угловых и линейных измерений контролируется положение крайних наблюдательных марок прикордонного створа. Отсюда, в свою очередь, ведется наблюдение за промежуточными кордонными марками (рис. 3.10, в, г).

Для сооружения, имеющего в плане выступающие участки значительной протяженности, длина которых меньше, чем длина створа между наблюдательными пунктами, марки располагаются по длине сооружения на одинаковом расстоянии от кордона (рис. 3.11, а).

 

 

Рис. 3.11. Разбивка сети:

а - на сооружении, имеющем выступающий участок;

б - на узком молу; в - на широком молу;

1 - наблюдательные марки; 2 - базисная линия

 

Для сооружений типа узких пирсов концевые наблюдательные пункты линии створа привязываются к реперам базисов методом триангуляции. Реперы разбиваются на твердом и устойчивом грунте прибрежной полосы у корня сооружения (рис. 3.11, б).

Если обследуемое сооружение представляет собой значительных размеров мол или пирс, то в центральной части сооружения вдоль его оси на расстоянии 100–150 м закладываются реперы. Одновременно вдоль кордонов сооружения располагают марки наблюдательной сети. В эту сеть включаются наблюдательные пункты, от которых и ведут наблюдения за остальными марками (рис. 3.11, в).

Для гравитационных сооружений с верхним строением, включающим кордонные камни, наблюдательные марки закладывают в бетон верхнего строения на расстоянии 5–10 см от кордонного камня; при верхнем строении, представляющем собой сплошной бетонный монолит – в этот монолит; для наблюдения за сооружениями из массивов-гигантов марки закладывают по углам каждого массива-гиганта на расстоянии 1–2 м от осадочных швов (рис. 3.12, а).

Рис. 3.12. Расположение наблюдательных марок на сооружениях:

а - из массивов гигантов; б - с гибким ростверком;

в - на сваях-оболочках; г - типа «больверк»;

1, 2 - наблюдательные марки кордонные и глубинные;

3 - крестообразная насечка для наблюдений

 

Для набережных с высоким жестким свайным ростверком наблюдательная сеть разбивается так же, как и на массивных конструкциях.

При гибких ростверках дополнительно к кордонным маркам устанавливается несколько реже второй ряд глубинных наблюдательных марок (рис. 3.12, б).

Для набережных-эстакад на сваях-оболочках наблюдательные марки следует закладывать по возможности над крайними рядами опор из свай-оболочек, при этом не ближе, чем на 1 м от подкранового рельса. В продольном направлении, если шаг опор составляет 10 м и более, наблюдательные марки устанавливают над каждой опорой. Если шаг опор меньше 10 м, наблюдательные марки устанавливают вдоль сооружения, чередуя их через опору (рис. 3.12, в).

Для сооружений типа «больверк» наблюдательные марки располагаются в шапочном брусе на расстоянии не менее чем 0,5 м от линии кордона (рис. 3.12, г).

Наблюдения за смещением сооружений в строительный период следует производить несколько раз в год, совмещая их с окончанием определенного этапа работ (покурсовая кладка массивов, окончание возведения верхнего строения и т.д.). По окончании строительства наблюдения за смещениями следует вести 1–2 раза в год (не менее чем в течение 5–10 лет) до полного затухания осадок.