Геодезический контроль деформаций при строительстве городских подземных сооружений открытым способом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.32, кандидат технических наук Афонин, Дмитрий Андреевич

• Афонин, Дмитрий Андреевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Афонин, Дмитрий Андреевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОРОДСКИХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

1.1 Общие сведения о строительстве городских подземных сооружений открытым способом

1.2 Анализ деформационных процессов, сопутствующих строительству городских подземных сооружений открытым способом

1.3 Характеристика геодезического контроля деформаций при строительстве городских подземных сооружений открытым способом

Выводы по главе 1

2 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПОСТРОЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ОПОРНОЙ ПЛАНОВОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ

2.1 Постановка задачи

2.2 Особенности измерения расстояний при наблюдениях на пленочные отражатели

2.3 Проектирование оптимального положения пунктов опорной плановой геодезической сети на основе метода анализа иерархий

2.4 Построение опорной плановой геодезической сети

2.5 Контроль стабильности опорной плановой геодезической сети

Выводы по главе 2

3 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ДЕФОРМАЦИЙ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1 Геодезический контроль горизонтальных смещений и кренов методом свободного станционирования электронными тахеометрами

3.2 Геодезический контроль вертикальных смещений методом геометрического нивелирования цифровыми нивелирами

3.3 Геодезический контроль пространственных деформаций на основе технологии наземного лазерного сканирования

Выводы по главе 3

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ДЕФОРМАЦИЙ

4.1 Экспериментальное исследование отражательной способности пленочных отражателей

4.2 Исследование методики проектирования оптимального положения пунктов опорной плановой геодезической сети на примере строительства 2-й сцены Государственного академического Мариинского театра

4.3 Исследование графоаналитического способа определения допустимой области расположения вспомогательной точки

4.4 Экспериментальная проверка разработанного способа контроля стабильности опорной плановой геодезической сети

4.5 Экспериментальная проверка усовершенствованного алгоритма вычисления оптимальных геометрических параметров наземного лазерного сканирования вертикальной цилиндрической поверхности

Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А Требования СНиП 02.01-83 «Основания зданий и сооружений» к допустимым величинам деформаций

Приложение Б Способы представления результатов контроля деформаций сооружений

Приложение В Требования ГОСТ 24846-81 «Грунт. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений» к точности определения деформаций

Приложение /"Наиболее распространенные конструкции деформационных пунктов

Приложение Д Наиболее распространенные конструкции опорных пунктов

Приложение Е Обзор современных электронных геодезических приборов

Приложение Ж Обзор пленночных отражателей

Приложение И Методики геометрического нивелирования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геодезический контроль деформаций при строительстве городских подземных сооружений открытым способом»

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в крупных городах наблюдается тенденция все более активного освоения подземного пространства. Это связано с тем, что в большинстве случаев подземные сооружения являются наиболее оптимальными решениями острых городских проблем (территориальных, транспортных, энергетических и т. д.), вызванных возрастающей концентрацией городского населения и дефицитом дорогостоящих городских территорий.

Освоение подземного пространства в городах по большей части осуществляется открытым способом, который при этом может оказывать значительное влияние на окружающую застройку в плане развития деформационных процессов, особенно это касается подземного строительства с устройством глубоких котлованов. Аварийные ситуации при таком строительстве в условиях города подробно представлены в [39]. Поэтому при строительстве городских подземных сооружений открытым способом необходимо выполнять геодезический контроль деформаций.

В настоящее время накоплен значительный опыт и теоретическая основа по геодезическому контролю деформаций различных инженерных сооружений. Значительный вклад в развитие данного направления геодезических работ внесли известные ученые: И. Ю. Васютипский, В. Н. Ганьшин, Ю. П. Гуляев, Б. Н. Жуков, А. К. Зайцев, А. А. Карлсон, Е. Б. Клюшин, Г. Д. Курошев, Г. П. Левчук, С. А. Николаев, М. Е. Пискунов, И. В. Рунов, Г. А. Шеховцов и др. Однако, использование современных средств геодезических измерений во многом не обеспечено научно-методическими основами, хотя геодезические работы с использованием современных приборов имеют ряд преимуществ, а именно, значительно упрощается методика измерений и их обработка, сокращаются временные затраты, повышается точность производства геодезических работ. Поэтому в настоящее время, в рамках перехода к реализации концепции комплексного освоения подземного пространства городов и с учетом высокого уровня риска при строительстве городских подземных сооружений открытым способом, является актуальным и необходимым совершенствование методов

геодезического контроля деформаций при строительстве данных объектов, ориентированных на использование современных электронных средств геодезических измерений.

Цель диссертационной работы. Совершенствование методов геодезического контроля деформаций при строительстве городских подземных сооружений открытым способом.

Идея работы заключается в оптимизации проектирования, построения и контроля опорной геодезической сети и на ее основе осуществление геодезического контроля деформаций современными средствами геодезических измерений.

Задачи исследований:

• Изучение общей характеристики строительства городских подземных сооружений открытым способом и анализ деформационных процессов, сопутствующих данному виду строительства.

• Анализ современного состояния геодезического контроля деформаций инженерных сооружений, в том числе и при строительстве городских подземных сооружений открытым способом.

• Совершенствование методов проектирования, построения и контроля опорной геодезической сети.

• Обоснование методических рекомендаций по планированию и проведению геодезического контроля горизонтальных деформаций на основе использования электронных тахеометров.

• Обоснование методических рекомендаций по планированию и проведению геодезического контроля вертикальных деформаций методом геометрического нивелирования с использованием цифровых нивелиров.

• Совершенствование метода наземного лазерного сканирования для целей контроля деформаций.

Методы исследований. Теоретические методы: математико-статистические методы, метод наименьших квадратов, метод анализа иерархий, теория ошибок измерений. Экспериментальные методы: анализ производственных результатов

геодезического контроля деформаций, самостоятельные натурные и модельные исследования.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Задача проектирования оптимального положения пунктов опорной плановой геодезической сети может быть успешно решена методом анализа иерархий, опираясь на следующие критерии оптимизации: точность определения положения станции свободного станционирования, углы падения луча на пункты сети, расстояния от станции до пунктов, «сохранность» пунктов, «связанность» пунктов. При этом в условиях плотной застройки пункты сети следует закреплять пленочными отражателями.

2. Построение опорной плановой геодезической сети следует осуществлять методом косвенной трилатерации с предварительным проектированием положения вспомогательных точек, с которых выполняются линейно-угловые измерения при построении сети.

3. Геодезический контроль горизонтальных смещений и кренов объектов контроля следует выполнять методом свободного станционирования электронными тахеометрами, вертикальных смещений - геометрическим нивелированием цифровыми нивелирами, а контроль пространственных деформаций объектов, имеющих сложную архитектурную форму или находящихся в предаварийном состоянии - с использованием технологии наземного лазерного сканирования.

Научная новизна работы:

• Впервые предложено проектирование оптимального положения пунктов опорной плановой геодезической сети, закрепляемой пленочными отражателями, осуществлять на основе использования метода анализа иерархий. Выделены основные критерии оптимизации и обоснован порядок генерации альтернатив.

• Установлено, что для каждой системы «тахеометр - пленочный отражатель» зависимость предельного угла падения луча на пленочный отражатель от измеряемого расстояния индивидуальна. Даны рекомендации по учету этой зависимости при планировании работ.

• Опорную плановую геодезическую сеть предложено строить методом косвенной трилатерации с использованием вспомогательных точек, с которых выполняются измерения при построении сети, с предварительным проектированием положения вспомогательных точек.

• Разработан алгоритм определения оптимального положения вспомогательных точек, который основан на разработанном графоаналитическом способе нахождения допустимых областей расположения данных точек.

• Контроль стабильности опорной плановой геодезической сети предложено осуществлять на основе вычисления смещений пунктов между циклами измерений путем преобразования координат пунктов сети исследуемого цикла наблюдений в координаты исходного цикла наблюдений и последовательного исключения пунктов, смещения которых превосходят предельные ошибки их определения.

• Горизонтальные смещения и крены объектов контроля предложено определять методом свободного станционирования электронными тахеометрами, вертикальные смещения - методом геометрического нивелирования цифровыми нивелирами, а пространственные деформации - с помощью технологии наземного лазерного сканирования.

• Усовершенствованы алгоритмы вычисления оптимальных геометрических параметров наземного лазерного сканирования для исследования деформаций зданий в условиях плотной застройки.

Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается согласованностью теоретических результатов исследований с экспериментальными данными; сопоставимостью результатов, полученных на основе теоретических разработок диссертации, с известными результатами других авторов.

Практическая значимость работы:

• Разработана методика проектирования оптимального положения пунктов опорной плановой геодезической сети, которая ориентирована на наименее

затратный способ закрепления пунктов (пленочными отражателями) и рассматривается в рамках проектирования всей схемы контроля деформаций.

• Выполнены экспериментальные исследования отражательной способности пленочных отражателей (предельный угол падения и предельная дальность измерений на пленочные отражатели).

• Результаты диссертационный работы внедрены в производственную деятельность ООО НТТП «Бента» и ОАО «КБ ВиПС», что подтверждено актами о внедрении, использованы при строительстве 2-й сцены Государственного академического Мариинского театра в Санкт-Петербурге, а также могут быть обобщены для геодезического контроля деформаций при строительстве других городских подземных сооружений открытым способом.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на 7-й международной научно-практической конференции «Геопространственные технологии и сферы ее применения» (Москва, КВЦ «Сокольники», март 2011); 7-й международной научно-практической конференции «Новейшие достижения геодезии, геоинформатики и землеустройства - Европейский опыт» (Чернигов, ЧГИЭиУ, май 2011); 12-й международной научно-практическая конференции «Безопасность движения поездов» (Москва, МИИТ, октябрь 2011); международной конференции «Современные проблемы геомеханики, геотехнологии, маркшейдерии и геодезии при разработке месторождений полезных ископаемых и освоении подземного пространства» (Санкт-Петербург, НМСУ «Горный», октябрь 2011 г.); 2-й межвузовской научно-практической конференции «Военная картография: средства и методы топографо-геодезического и картографического производства, пути совершенствования подготовки специалистов» (Санкт-Петербург, BKA имени А. Ф. Можайского, апрель 2012); 8-й международной научно-практической конференции «Новейшие достижения геодезии, геоинформатики и землеустройства - Европейский опыт» (Чернигов, ЧГИЭиУ, май 2012); международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы инженерных изысканий, геодезических, картографических и кадастровых работ» (Санкт-Петербург, СПб общество

геодезии и картографии, октябрь 2012); семинаре «Геодезические работы при строительстве 2-ой сцены Мариинского театра Санкт-Петербурга» (Санкт-Петербург, СПб отделение Русского географического общества, январь 2013 г.); заседаниях кафедры «Инженерная геодезия» ПГУПС; научно-техническом семинаре на кафедре «Инженерная геодезия» НМСУ «Горный» (апрель 2013 г).

Личный вклад автора. Выполнен анализ и обобщение существующего опыта геодезического контроля деформаций при строительстве городских подземных сооружений открытым способом. Показаны преимущества закрепления пунктов опорной плановой геодезической сети пленочными отражателями. Проведены экспериментальные исследования отражательной способности пленочных отражателей и выполнен анализ полученных результатов. Выполнено совершенствование методов проектирования, построения и контроля опорной плановой геодезической сети. Обоснованы требования к точности геодезического контроля деформаций, а именно, обоснованы требования к точности обратной засечки и к максимальной удаленности деформационных марок от станции свободного станционирования, обоснован порядок выбора методики геометрического нивелирования. Усовершенствованы алгоритмы вычисления оптимальных геометрических параметров наземного лазерного сканирования.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 10 публикациях, 4 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 183 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 36 таблиц, 8 приложений и список литературы из 112 наименований.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОРОДСКИХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

1.1 Общие сведения о строительстве городских подземных сооружений

открытым способом

Подземное сооружение или подземная часть сооружения - сооружение или часть сооружения, расположенная ниже уровня поверхности земли [72].

По функциональному назначению можно выделить следующие виды городских объектов, потенциально пригодных для размещения ниже уровня поверхности земли [41,42,49,85]: инженерно-транспортные сооружения, предприятия торговли и общественного питания, административные, зрелищные и спортивные сооружения, предприятия коммунально-бытового обслуживания и связи, объекты складского хозяйства, объекты промышленного назначения и энергетики, сооружения и сети инженерного оборудования.

Все перечисленные сооружения могут располагаться под землей полностью или частично (рисунок 1.1) [41].

Рисунок 1.1- Подземное (а), заглубленное (б), частично заглубленное (в) сооружение Существует два основных способа строительства подземных сооружений: закрытый и открытый [41, 42, 85].

Закрытый способ применяется для строительства под застроенной территорией подземных сооружений (см. рисунок 1.1, а). Большей частью это линейные сооружения (туннели, линии метрополитена, инженерные сети и т. д.). Основное преимущество закрытого способа строительства заключается в том, что все работы ведутся под землей без вскрытия дневной поверхности, что позволяет сохранить ценную застройку, свести к минимуму экологическое воздействие на окружающую среду и негативное влияние на объекты окружающей застройки.

Открытый способ строительства связан со вскрытием дневной поверхности, так как основан на отрывке котлована, на дне которого возводят подземное сооружение. По окончанию работ котлован засыпают грунтом. Поэтому открытый способ применяется для строительства под свободной территорией заглубленных и частично заглубленных сооружений (рисунок 1.1,6, в), которые еще называют наземно-подземными сооружениями. Как правило, по планировочной схеме они относятся к группе «точечных» и «плоскостных» объектов [75,85]. Недостатки открытого способа строительства связаны с необходимостью выделения на весь период строительства свободной территории достаточно больших размеров, а также с рисками развития деформаций зданий окружающей застройки [39, 42, 103].

Несмотря на представленные преимущества закрытого и недостатки открытого способа строительства, в настоящее время большинство городских объектов подземного строительства возводится открытым способом [42, 75]. Это связано с тем, что, во-первых, открытый способ строительства менее дорогой и технологически простой, во-вторых, большая часть возводимых в городах подземных сооружений относится к типу наземно-подземных. Сегодня в условиях нехватки дорогостоящей городской территорий с целыо ее более эффективного использования строительство сооружений с подземной частью стало одним из основных развивающихся направлений в строительстве.

Максимальная глубина котлованов, проектируемых в городских условиях, обычно не превышает 25-30 м, а количество подземных этажей - 5-6 [75]. При

этом в настоящее время наблюдается тенденция увеличения глубины заложения городских подземных сооружений [38, 39, 77].

Котлованы, разрабатываемые под строительство подземного сооружения, могут быть: с естественными откосами, с вертикальными откосами и с комбинированными откосами [42]. В условиях плотной застройки устраивают котлованы с вертикальными откосами. Для обеспечения устойчивости стен таких котлованов и тем самым обеспечения сохранности окружающих зданий и сооружений выполняются работы по креплению котлована. Наиболее распространенным видом крепления котлована, являются ограждающие конструкции, из которых наиболее безопасным, по мнению многих специалистов, для окружающей застройки является способ «стена в грунте» [42, 75, 77, 85, 103]. Способ «стена в грунте» позволяет устраивать котлованы глубиной до 50 м [75].

В условиях города консольные ограждения котлована применяют при глубинах обычно не превышающих 5 м. При устройстве более глубоких котлованов осуществляют крепление ограждающих конструкций, позволяющее снизить усилия в ограждении и его деформации [77]. Различают анкерное и распорное крепление ограждающих конструкций котлована [42, 75].

Как уже отмечалось, обязательным требованием, предъявляемым к строительству городских подземных сооружений открытым способом, является геодезический контроль деформаций. В свою очередь понимание природы деформаций, причин возникновения, умение достоверно прогнозировать деформации является необходимым условием принятия правильных решений при планировании и проектировании геодезических работ по контролю деформаций.

1.2 Анализ деформационных процессов, сопутствующих строительству городских подземных сооружений открытым способом

Виды деформаций и причины их возникновения

При строительстве городских подземных сооружений следует рассматривать деформации самого объекта строительства (подземного сооружения), деформации зданий и сооружений (далее просто зданий), попадающих в зону влияния строительства, и деформации ограждающих конструкций котлована и прилегающего массива грунта.

Деформации самого объекта строительства в первую очередь характеризуются осадками основания, которые в ходе строительства развиваются, проходя три фазы (рисунок 1.2) [70].

а б в

1 - зона уплотнения, 2 - зона пластических деформаций, 3 - поверхность скольжения, 4 - выпор грунта

Рисунок 1.2 - Развитие деформаций основания. Фаза уплотнения (а), фаза локальных сдвигов (б), фаза выпирания (в) На начальной стадии строительства, когда нагрузки от сооружения незначительные, происходит постепенное сжатие грунтов в условиях ограниченного бокового расширения, вызванное небольшими перемещениями частиц грунта вниз с незначительными отклонениями от вертикали. Так характеризуется фаза уплотнения (упругих деформаций) [70].

Далее в фазе локальных сдвигов (пластических деформаций), при достижении определенной нагрузки у краев фундамента, возникают перенапряжения, которые превышают сопротивление грунтов сдвигу, в результате чего в основании происходит частичный сдвиг грунта [70].

В [25] отмечается закономерность возрастания неравномерной осадки по мере увеличения ее среднего значения, что позволяет сделать вывод о возникновении неравномерных осадок в фазе локальных сдвигов.

В фазе выпирания, при дальнейшем увеличении давления, область сдвига охватывает все большее число участков под фундаментом, в результате чего под ним образуется уплотненное грунтовое «ядро», которое перемещаясь с фундаментом, отделяется от грунта поверхностью скольжения или разрыва, вследствие чего окружающий грунт начинает перемещаться в стороны и вверх, т. е. в направлении наименьшего сопротивления. При этом происходит выпирание грунта из под фундамента, чем и создаются условия для потери его устойчивости [70]. Таким образом, данная фаза развития деформаций подземного сооружения характеризуется увеличением его неравномерных осадок с возможным горизонтальным смещением сооружения.

В период эксплуатации сооружения также происходит постепенное уплотнение грунта, но осадки носят затухающий характер и достигают своего конечного значения (стабилизируются).

Основные причины осадок возводимого подземного сооружения на стадии строительства можно условно разделить на две группы [70]:

• причины, связанные с особенностями физико-механических свойств грунтов, слагающих основание фундамента сооружения;

• причины, связанные с особенностями производства строительных работ.

Неравномерные осадки возводимого подземного сооружения в первую

очередь являются следствием неоднородного геологического строения основания (первая группа причин) и различного приложенного давления частей сооружения в ходе строительства (вторая группа причин).

Здания, попадающие в зону влияния строительства подземного сооружения, чаще всего получают неравномерные осадки, которые характеризуются большими величинами, чем неравномерные осадки возводимого подземного сооружения. При значительных неравномерных осадках здания могут возникнуть следующие формы сопутствующих деформаций: прогиб, выгиб, сдвиг, крен, перекос и т. д. (рисунок 1.3) [100].

в

ш ш

г д

Рисунок 1.3 - Прогиб (а), выгиб (б), сдвиг (в), крен (г), перекос (д) Следует отметить, что неравномерные осадки являются гораздо более опасными, чем равномерные, так как ведут к напряжению несущих конструкций здания и являются главной причиной снижения его прочности и устойчивости [29, 47, 70, 99].

Причины неравномерных осадок зданий окружающей застройки в первую очередь связаны с возведением рядом подземного сооружения (вторая группа причин). Можно выделить следующие негативные воздействия строительства подземного сооружения на окружающую застройку [99]:

• изменение статических условий работы оснований существующей застройки в период производства работ нулевого цикла (устройство котлована; подвижка ограждения котлована; воздействие анкерного крепления ограждения котлована на массив грунта и т. п.);

• изменение гидрогеологических условий на территории вокруг объекта в период производства работ нулевого цикла (водопонижение, локальное обводнение массива и т. п.);

• возникновение дополнительных технологических нагрузок на основание в период возведения объекта (ударные и вибрационные нагрузки от погружения свай, шпунта; изменение статических условий работы массива при переборе грунта вследствие изготовления буровых свай; нагрузки, связанные с инъецированием, замораживанием грунта и т. п.);

• изменение статических условий работы оснований существующей застройки, обусловленное нагружением весом подземного сооружения.

На величины неравномерных деформаций также влияют конструктивные особенности здания. По степени чувствительности к неравномерным осадкам здания делятся на две категории [70]: малочувствительные и чувствительные.

Деформации зданий окружающей застройки, полученные в ходе строительства подземного сооружения, называют дополнительными деформациями [72], так как еще до начала строительства здания окружающей застройки уже имеют накопленные деформации [99]. Причем, накопленные деформации зданий, особенно исторической застройки, могут значительно превышать допустимый уровень.

Для ограждающих конструкций котлована наиболее характерны горизонтальные деформации в результате бокового давления окружающего массива грунта. Основные деформации ограждения котлована происходят в период выборки грунта из котлована. Так, в [13] представлен процесс развития деформаций шпунтового ограждения опытного котлована и окружающего его грунтового массива на участке строительства 2-й сцены Государственного академического Мариинского театра в Санкт-Петербурге, который развивался следующим образом. На первом этапе экскавации грунта, до установки первого яруса распорных систем, стена ограждения работала по консольной схеме. Наибольшие величины горизонтальных смещений развивались в верхней части шпунтового ограждения. Воздействие массива фунта выражалось в изгибе верха

ограждающей конструкции и образовании в массиве грунта призм обрушения [62]. На следующих этапах экскавации грунта при последовательном устройстве ярусов распорных систем максимальное значения горизонтальных смещений стены ограждения постепенно смещалось в глубину и увеличивалось по абсолютному значению.

Как видно, процесс деформаций ограждающих конструкций котлована сопровождается горизонтальными и вертикальными смещениями окружающего грунтового массива, которые по данным [13] вблизи ограждения практически равны максимальным горизонтальным смещениям ограждения, а с удалением от него затухают, причем, на расстояних, превышающих глубину устройства ограждения. Поэтому в период производства работ нулевого цикла, подвижки ограждения котлована можно считать одной из основных причин неравномерных осадок, горизонтальных смещений и сопутствующих форм деформаций близко расположенных зданий окружающей застройки. Данный вывод подтверждается результатами геодезического контроля деформаций окружающей застройки при строительстве 2-й сцены Мариинского театра [4, 5, 6].

Анализ требований нормативных документов к допустимым величинам деформаций

Основной федеральный нормативный документ, который распространяется на проектирование оснований вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений в котлованах - СниП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» [72]. В данном документе приведены требования к допустимым величинам осадок, относительных разностей осадок и кренов для объектов нового строительства (приложение А, таблица АЛ) и окружающей застройки, расположенной в зоне влияния нового строительства (приложение А, таблица А.2).

Кроме федерального нормативного документа существуют еще территориальные нормы, учитывающие особенности условий устройства оснований и фундаментов для определенных территорий. Так, для Москвы

разработаны нормативные документы [73,74, 82, 83], для Санкт-Петербурга -[80, 81].

Анализ нормативных документов [72-74, 80, 81-83] показал, что в условиях плотной застройки на первый план выходят критерии безопасности зданий окружающей застройки. Часто для строящегося сооружения приемлемы осадки 20 см и больше (приложение А, таблица А.1), но когда оно возводится в условиях сложившейся застройки, в плотном примыкании к ней, приходится ограничивать его осадки в 5-10 раз меньшей величиной, чтобы они «не потянули» соседнюю застройку [97]. Особенно строгие требования по допустимым деформациям для зданий исторической застройки. Так, согласно требованиям [72, 73] предельная дополнительная максимальная осадка зданий исторической застройки и памятников архитектуры составляет всего 2-10 мм. А здания и сооружения, отнесенные к IV категории технического состояния конструкций (предаварийное или аварийное состояние), вообще не допускают каких-либо дополнительных деформаций.

Следует отметить, что в представленных нормативных документах отсутствуют допустимые величины горизонтальных смещений. Это можно объяснить тем, что горизонтальные смещения, как правило, характерны для зданий окружающей застройки и появляются в результате значительных подвижек ограждения котлована в период выборки грунта. В этом случае горизонтальному смещению должны предшествовать значительные неравномерные осадки, превышающие предельные значения. Значит, можно предположить, что горизонтальные смещения зданий окружающей застройки вообще не должны допускаться.

Допустимые деформации ограждающих конструкций котлована также не приводятся в нормативной литературе, но их можно определить исходя из требований к предельным деформациям окружающей застройки. В [97] отмечается следующая закономерность: насколько сместится внутрь котлована ограждение, настолько же «сядет» соседнее здание, если оно расположено у самого котлована. То есть, если дополнительные осадки примыкающего здания не

должны превышать 2 см, то и смещение ограждения не должно быть больше 2-3 см. В [13] также отмечается данная зависимость и дополнительно приводятся сведения, полученные на основе реальных измерений, об изменении величин деформаций с удалением от ограждения. Но представленные в [13] выводы носят ограниченный характер, так как получены применительно к шпунтовому ограждению, устраиваемому в грунтах Санкт-Петербурга. Поэтому при других условиях строительства для установления зависимости возможных деформаций зданий от деформаций ограждения котлована можно рекомендовать метод наблюдений с устройством опытного котлована [97].

Сравнительная характеристика способов прогнозирования деформаций

На стадии проектирования городских подземных сооружений, возводимых открытым способом, необходимо выполнять геотехнический прогноз возможных деформаций и характер их изменения во времени для: возводимого подземного сооружении; зданий окружающей застройки; ограждающих конструкций котлована и прилегающего грунтового массива [85].

Полученные прогнозные значения деформаций сравнивают с их предельными величинами с целыо выбора таких проектных решений строительства, при которых для подземного сооружения и зданий окружающей застройки гарантируется невозможность достижения состояния, затрудняющего их нормальную эксплуатацию, либо снижающего их долговечность вследствие появления недопустимых перемещений.

Существует два основных подхода к прогнозированию деформаций. Первый подход реализован в нормативных документах и основывается на применении различных прогнозных моделей и расчетных методов, разработанных в механике фунтов. Исходными данными служат результаты инженерно-геологических изысканий.

Второй подход заключается в прогнозировании деформаций на основе результатов геодезических наблюдений, которые позволяют выявить количественные закономерности развития деформационных процессов и

синтезировать их в математическую модель [26, 70]. Благодаря накопленным в настоящее время результатам наблюдений за высотным и плановым положением различных сооружений, выявленные закономерности деформаций для данных объектов могут быть обобщены по заданным критериям однотипности сооружений, однородности инженерно-геологических условий грунтов оснований и близости характера воздействий внешней среды [26].

Различные расчетные модели, существующие в механике грунтов, далеко не всегда достаточно точно соответствуют действительности (расчетные величины деформаций не совпадают с фактическими). По данным работы [97] точность расчетов данными моделями составляет, в лучшем случае, ±30%, а иногда и существенно хуже. Это связано с тем, что для прогнозирования не хватает информации по грунту, всегда в известной мере обладающему свойством беспорядочности. Поэтому для сложных в конструктивном и технологическом решении объектов, для которых не накоплен еще опыт строительства, не отработаны технические решения, выходом может служить метод наблюдений [97]. На опытной площадке, представляющей собой характерный фрагмент проектируемого объекта (часто она является частью будущего сооружения), измеряются деформации и определяется, соответствуют ли проектные расчеты действительности. Именно такой подход был применен при проектировании подземной части 2-й сцены Мариинского театра [13, 4, 5, 6, 66].

1.3 Характеристика геодезического контроля деформаций при строительстве городских подземных сооружении открытым способом

Сущность геодезического контроля

К строительству городских подземных сооружений предъявляют особые требования, одним из которых является проведение геотехнического мониторинга [72, 73, 80, 85]. Одной из главных частей геотехнического мониторинга является геодезический контроль деформаций, который служит для определения

количественных характеристик деформаций и на основе их анализа принятия своевременных мер борьбы с возникшими деформационными процессами. Следует отметить, что в общем случае под термином деформация понимают изменение формы объекта наблюдений. В геодезической же практике традиционно принято рассматривать деформации, в первую очередь, как изменение положения объекта относительно первоначального, а изменение его формы - как производную от функции смещения [29].

Кроме того, результаты геодезических наблюдений позволяют решать ряд практических и научных задач, а именно, корректировать технологическую схему строительно-монтажных работ; уточнять прогнозные значения деформаций, полученные путем численного моделирования; выявлять закономерности, позволяющие прогнозировать процесс деформации и т. д. [42].

Требования и рекомендации в той или иной мере касающиеся организации геодезического контроля деформаций при строительстве городских подземных сооружений открытым способом приводятся в нормативных документах [21, 25, 32, 58, 74, 78, 81, 82, 85, 86, 93].

Геодезический контроль деформаций следует проводить систематически. При этом большая часть наблюдений приходится на строительный период, когда и происходит основная часть деформаций (от 50 до 85%) [55]. Первоначальная частота наблюдений определяется расчетным путем по результатам геотехнического прогноза деформаций или назначается в соответствии с рекомендациями нормативных документов. Периодичностью наблюдений увязывается с этапами выполнения строительных работ. Обязательны наблюдения в периоды достижения нагрузки в 25,50,75 и 100% полной массы сооружения [55]. Так же при выполнении наблюдений необходимо учитывать возможность воздействия на сооружение природных факторов и влияние техногенных процессов, связанных с проведением работ. В период эксплуатации наблюдения продолжаются до достижения условной стабилизации деформаций, за которую можно принимать скорость деформирования не более 3 мм/год [81].

По окончании каждого цикла измерений производят обработку и анализ результатов измерений; выполняют оценку точности полученных значений деформаций и сравнивают их с допустимыми величинами; составляют первичную отчетную документацию - ведомости отметок, осадок, горизонтальных смещений, изменений кренов и т. п. и вторичную документацию - схемы, графики, диаграммы и т. п [27, 28, 63]. Для выявления причин и прогнозирования дальнейшего развития деформаций часто приходится устанавливать зависимость деформаций от других величин, например, от времени и нагрузки. Эта задача решается, как правило, построением графиков зависимостей и подбором эмпирических формул [55].

В приложении Б показаны способы представления результатов контроля деформаций на примере строительства 2-й сцены Государственного академического Мариинского театра.

По окончании каждого цикла составляют краткую пояснительную записку, содержащую: фактические схемы и краткое описание технологий измерений, оценку точности, уравнивание результатов измерений, первичную и вторичную отчетную документацию, краткий анализ полученных данных [55].

В целом, как показывает анализ, можно выделить следующие основные работы по геодезическому контролю деформаций при строительстве городских подземных сооружений открытым способом:

1. сбор и анализ исходных материалов;

2. определение объектов мониторинга и состава контролируемых деформационных характеристик, назначение требуемой точности определения деформационных характеристик;

3. выбор конструкции и мест расположения пунктов деформационной сети;

4. проектирование схемы контроля деформаций (согласно [28] под схемой контроля понимается схема опорной геодезической сети, а также схемы геометрических построений по определению деформационных характеристик объектов контроля: схемы нивелирных ходов, триангуляции, полигонометрии, трилатерации, геодезических засечек, створных измерений и т. п.);

5. предрасчет точности геодезического контроля деформаций для проекта схемы контроля и назначение метода, средств и методики измерений;

6. закладка опорных геодезических пунктов, их высотная и плановая привязка;

7. установка деформационных пунктов;

8. полевые измерения с заданной периодичностью;

9. камеральная обработка полевых измерений, вычисление деформационных характеристик и анализ полученных результатов.

Рассмотрим подробнее характеристику геодезического контроля деформаций в соответствии с указанными работами.

Определение объектов контроля и состава контролируемых деформационных характеристик

Согласно [72,73,80,81] объектами геодезического контроля деформаций при строительстве городских подземных сооружений открытым способом являются:

• строящиеся подземные сооружения I уровня ответсвенности, а в сложных инженерно-геологических условиях и подземные сооружения II уровня ответственности;

• ограждающие конструкции котлована и прилегающий массив грунта (при глубине котлована более 5 м);

• здания окружающей застройки, попадающие в зону влияния строительства.

Уровень ответственности подземного сооружения и зданий окружающей застройки определяется в соответствии с документом [68], согласно которому большинство городских объектов подземного строительства и зданий окружающей застройки относится к I или II уровню ответственности. Причем, для уникальных зданий и сооружений назначается I уровень ответственности. Заметим, что к категории уникальных относятся сооружения, заглубленные ниже планировочной отметки земли более чем на 10 м [78].

Категория сложности инженерно-геологических условий назначается в соответствии с нормативным документом [31] по результатам инженерно-геологических изысканий.

Размеры зоны влияния строительства могут быть определены теоретически в рамках геотехнического обоснования проекта или назначены исходя из результатов технологических испытаний, проведенных на данной строительной площадке, или принятые по аналогам [42]. Для предварительного назначения зоны влияния строительства подземного сооружения открытым способом в [72] приводится ориентировочный радиус зоны, в зависимости от глубины котлована, метода его крепления и конструкции ограждения котлована.

В ходе контроля деформаций измеряют: вертикальные смещения, горизонтальные смещения и крены [25], которые могут быть выражены с помощью деформационных характеристик, представленных ниже

где #0 - отметка осадочной марки начального цикла измерений, Н- - отметка

осадочной марки текущего цикла измерений.

Аналогично можно вычислить осадку за время между предыдущим и последующим циклами.

Средняя осадка <5 всего сооружения

_ я с

с1-2)

/И

где п — количество осадочных марок на сооружении.

Одновременно со средней осадкой для полноты общей характеристики указывают наибольшую и наименьшую осадку осадочных марок сооружения. Разность осадок Л!? двух осадочных марок в одном цикле наблюдений

[29, 44, 55, 63, 72, 76].

Абсолютная осадка 5 каждой осадочной марки

Б = Н

О

(1.1)

(1.3)

где I иу - названия осадочных марок.

Относительная разность осадок К отдельных частей сооружения

М/ /

К = (1.4)

где / - горизонтальное расстояние между осадочными марками / и у. Часто точки / и у относят к противоположным краям фундамента сооружения, тогда / - длина фундамента сооружения, а К характеризует полный наклон фундамента.

Симметричный относительный прогиб (отдельных частей сооружения

2/ • (,'5)

где - осадка осадочной марки, расположенной в середине между марками / и у. Если марки / и у относят к противоположным краям фундамента, то / характеризует полный симметричный прогиб фундамента.

Абсолютное горизонтальное смещение <7 отдельной деформационной марки сооружения

Я = =^(х1~х0)2 +(У1~У0)2 ' С1-6)

где и qy - составляющие горизонтального смещения по осям координат,

положение которых, как правило, совпадает с главными осями сооружения,

и х-,у! - координаты деформационной марки соответственно в начальном и

текущем цикле наблюдений.

Аналогично можно вычислить горизонтальное смещение за время между предыдущим и последующим циклами. Крен (наклон) сооружения 0

Я = ^01х+01У = д/(хв -хн)2+0,п-7н)2 , (1.7)

где Qx ^ Qy ~ составляющие крена по осям координат, положение которых, как правило, совпадает с главными осями сооружения, хв,.ув и хн,>>н - координаты деформационных марок, расположенных соответственно в верхнем и нижнем сечении сооружения.

Относительный крен сооружения

/ = —, (1-8) Н

где Н - расстояние между точками, расположенными в верхнем и нижнем сечении сооружения. Часто Н соответствует высоте сооружения, тогда Q характеризует полный крен сооружения.

Средняя скорость деформаций , которая показывает изменение

величины деформации за выбранный интервал времени.

(Ь9)

где Ф - общее обозначение деформации (осадка, горизонтальное смещение, крен и т. д.), п и т - циклы измерений, промежуток времени между циклами.

Состав деформационных характеристик для объектов контроля указывается в нормативной литературе. Так, в соответствии с [72] для строящегося подземного сооружения необходимо контролировать осадку фундамента, относительную разность осадок и крен. Для зданий и сооружений окружающей застройки контролю подлежат: дополнительные осадки фундаментов; относительные разности дополнительных осадок; дополнительные крены (при глубине котлована более 10 м или, если категория сложности инженерно-геологических условия III, а высота зданий окружающей застройки более 75 м); горизонтальные перемещения конструкций и фундаментов (при глубине котлована более 10 м). Для ограждающих конструкций котлована - горизонтальные и вертикальные перемещения верха ограждающих конструкций. Для массива грунта, окружающего котлован - вертикальные и горизонтальные перемещения.

Опираясь на проведенный анализ деформационных процессов, сопутствующих строительству городских подземных сооружений открытым способом (пункт 1.2), представленные выше указания нормативных документов по составу контролируемых деформационных характеристик дополним следующими замечаниями. Во-первых, для объекта подземного строительства следует предусмотреть контроль горизонтальных смещений при появлении

тенденции увеличения неравномерных осадок. Во-вторых, для зданий окружающей застройки делать вывод о составе деформационных характеристик следует, опираясь не только на глубину котлована и категорию сложности инженерно-геологических условий, как указано в нормативных документах, но и учитывая близость здания к котловану, его техническое состояние и срок эксплуатации. Так, если здание расположено у самого котлована, то кроме осадок следует обязательно контролировать крены и горизонтальные смещения, особенно в период производства работ нулевого цикла. Тоже можно рекомендовать для зданий исторической застройки, с большим сроком эксплуатации и для зданий удовлетворительного и предаварийного технического состояния, даже если они расположены не вблизи котлована, но попадают в зону влияния строительства.

Обзор способов обоснования требуемой точности определения деформационных характеристик

Существует два основных способа обоснования требуемой точности определения деформационных характеристик. Первый способ основан на рекомендациях существующих нормативных документов. Так в ГОСТ 24846-81 [25] в зависимости от конструктивных особенностей сооружений, инженерно-геологических характеристик грунтов оснований, ожидаемых величин деформаций назначаются погрешности определения горизонтальных и вертикальных смещений и кренов (приложение В). Анализ рекомендаций данного нормативного документа позволяет сделать следующие выводы [26]:

• чем больше ожидаемая величина деформаций, тем ниже должна быть точность геодезических наблюдений;

• в строительный период точность геодезических наблюдений должна быть выше для контроля сооружений, возводимых на глинистых грунтах, в эксплуатационный - для сооружений, возводимых на песчаных грунтах.

В [26] обосновывается несоответствие данных выводов природе и закономерностям развития деформаций сооружений и указывается, что наиболее корректным является второй способ обоснования точности определения

деформаций, который базируется на переходе от допустимых величин деформаций (требования СНиП) к средним квадратическим ошибкам (СКО) измерения данных деформаций, с учетом обеспечения несоизмеримости величины деформации с ошибками ее определения. В [29] отмечается, что в данном случае исходная точность может быть определена исходя из решения двух задач деформационных измерений, возникающих в практике: выявления аварийной ситуации, когда деформация может достигнуть заданной предельной величины, и последовательного во времени описания самого процесса протекания деформации.

В первом случае целесообразно потребовать, чтобы СКО определения предельной величины деформации не превосходила [29]

тф<^, (1.10)

2/

где Фпр - предельная величина деформации, / - нормированный множитель,

принимаемый обычно 2, 2,5 или 3.

Предельная величина деформаций указывается в соответствующих нормативных документах.

Например, для некоторых видов гражданских зданий абсолютная осадка 5 допускается до 8 см. Тогда по формуле (1.10) при (- Ъ СКО ее определения т^

может быть принята равной т^ = 0,17-8 «14 мм [29].

Измерения со СКО, определенной по предельной величине деформации, позволяют зафиксировать лишь факт превышения деформации предельного значения. В этом случае суждение о критической величине деформации может оказаться запоздалым. Поэтому во втором случае при назначении точности измерений исходят из величины скорости деформаций Кф [29]

с-11)

где Уф - скорость деформации, которая устанавливается в ходе геотехнического прогноза деформаций.

Такой контроль называют еще активным контролем [27, 28].

Например, установлено, что на момент окончания строительства подземного сооружения расчетная величина осадки составляет 100 мм. Согласно календарному графику строительство будет продолжаться 2 года. Предполагая, что нагрузка на основание от массы сооружения будет увеличиваться равномерно, а наблюдения будут производиться раз в квартал, то по формуле (1.9) ежеквартальная скорость нарастания осадки составит = 100/8 и 12 мм. Тогда

по формуле (1.11) ту - 2 мм [29].

Обзор других расчетных способов перехода от предельных величин деформаций к необходимой точности геодезических измерений приводится в источниках [26-28, 100]. Анализ данной литературы показал, что часто точность геодезических измерений устанавливается путем введения понижающего коэффициента 0,2 на предельную величину деформаций.

Требуемая точность определения деформационных характеристик для конкретной деформационной сети может быть достигнута совокупностью различных геодезических построений и с использованием различных средств и методов измерений. Таким образом, при планировании работ по геодезическому контролю деформаций рациональным будет являться подход, при котором проектирование схем контроля деформаций выполняется совместно с выбором средств, метода и методики измерений, которые определяются предрасчетом точности измерений для конкретного варианта схемы контроля деформаций. Такой подход позволит выбрать такую схему, которая потребует менее точные и простые измерения.

Характеристика способов закрепления пунктов деформационной сети

Геодезический контроль деформаций сооружений производят по деформационным маркам, закрепленным в характерных местах сооружения (на углах, стыках строительных блоков, по обе стороны осадочного или температурного шва, на несущих колоннах, вокруг зон с большими динамическими нагрузками, на участках с неблагоприятными геологическими

условиями и др.) и которые меняют свое положение вместе с его деформацией. Совокупность геодезических марок образует деформационную сеть.

Места расположения и число деформационных марок должны максимально полно отражать протекающие деформационные процессы, особенно с точки зрения выявления неравномерных осадок и сопутствующих ей форм деформаций. Таким образом, при выборе мест расположения деформационных марок необходимо учитывать: конструктивные особенности зданий, статистические и динамические нагрузки на отдельные части зданий, ожидаемый характер деформаций и их величины, инженерно-геологические и гидрологические условия строительной площадки, особенности эксплуатации зданий [25,47]. Также при закладке деформационных марок необходимо учитывать условия доступа к ним, возможность установки на них нивелирных реек (отражателей) и условия безопасного выполнения работ. Деформационные марки могут устанавливаться как внутри, так и снаружи сооружения. На участках, где ожидаются наибольшие деформации, количество деформационных марок может быть увеличено. Но число марок не должно быть особенно большим, так как это может привести к увеличению объема измерений и времени производства одного цикла наблюдений, а фактор времени при контроле деформаций имеет большое значение.

По целевому назначению (какие виды деформаций определяются) деформационные марки бывают плановыми, высотными и планово-высотными.

Чаще всего высотные деформационные марки (осадочные марки) устанавливаются на вертикальных поверхностях (стенах колоннах и др.) по периметру на одном уровне в нижней части несущих конструкций приблизительно через 15 м [25]. Также осадочные марки могут устанавливаться и на горизонтальных поверхностях (в перекрытиях, пролетах и др.) [29, 93].

Конструкции осадочных марок зависят от места их установки и должны обеспечивать их долговременную сохранность, устойчивость, удобство выполнения измерений. Наиболее распространённые конструкции осадочных марок приведены в приложении Г, рисунок Г.1, Г.2.

Плановые деформационные марки представляют собой визирные марки, призменные отражатели или другие устройства для наблюдений. В настоящее время широкое распространение получило закрепление плановых деформационных марок пленочными отражателями. Такие деформационные марки могут рассматриваться и как планово-высотные.

Для прецизионных геодезических наблюдений за деформациями могут использоваться прецизионные CCR (Corner Cube Reflector) отражатели (кубический уголковый отражатель).

Наиболее распространённые конструкции плановых деформационных марок приведены в приложении Г, рисунок Г.З.

К планово-высотным деформационным маркам можно отнести некоторые конструкции осадочных марок, если кернением или засверливанием зафиксирован центр полусферической головки.

Для определения деформаций грунтового массива, прилегающего к котловану, используют поверхностные грунтовые марки.

Деформационные марки для определения кренов должны закладываться парами в одной вертикальной плоскости и закрепляться пленочными отражателями или стационарными призменными отражателями, позволяющими измерять расстояния до них с помощью электронных тахеометров.

Анализ способов закрепления и методов построения и контроля опорной геодезической сети

Опорная геодезическая сеть закрепляется опорными знаками, положение которых принимается практически неизменным в пределах заданного допуска, и относительно которых определяют деформации зданий и сооружений.

По целевому назначению различают плановую и высотную опорную сеть. Некоторые конструкции пунктов могут рассматриваться как планово-высотные.

При выборе конструкций опорных пунктов следует руководствоваться рекомендациями пособий [59, 79, 86].

В зависимости от грунтовых условий, требуемой точности измерений, близости размещения к объекту исследования высотные опорные пункты могут

закрепляться глубинными, грунтовыми и стенными реперами [25]. Наиболее распространённые конструкции высотных опорных пунктов приведены в приложении Д, рисунок Д. 1.

В условиях городской застройки целесообразным является использование стенных реперов, которые устанавливают на несущих конструкциях зданий окружающей застройки. При этом здание для закладки стенного репера должно располагаться вне зоны влияния строительства на стабильных в деформационном плане грунтах, осадка его должна быть стабилизирована, здание не должно иметь видимых дефектов и не должно быть расположено в условиях повышенного вибрационного воздействия (например, вблизи железнодорожных путей) [86].

Конструкция плановых опорных знаков должна соответствовать применяемой методики измерений и отвечать требуемой точности измерений. Традиционно принято и регламентируется нормативной литературой для закрепления опорных плановых пунктов использовать два типа знаков: открытого и закрытого типов. Наиболее широкое распространение благодаря обеспечению большей точности измерений получили знаки открытого типа, снабженные центрировочными устройствами, в виде металлических труб и железобетонных столбов или пилонов (приложение Д, рисунок Д.2). Знаки закрытого типа рассчитаны на использование штатива и центрирование геодезических приборов при помощи оптического центрира.

В настоящее время для закрепления пунктов опорных плановых сетей в условиях плотной застройки широко применяются пленочные отражатели, использование которых имеет ряд преимуществ перед пунктами с традиционными типами центров, заключающихся в следующем [8, 10]:

• Значительно увеличивается количество возможных мест размещения пунктов, так как боковые поверхности зданий и сооружений окружающей застройки становятся потенциальными местами их установки.

• Пленочные отражатели могут быть установлены значительно выше уровня земли, что обеспечивает благоприятные условия видимости на пункты.

• Денежные затраты на установку пленочных отражателей значительно ниже затрат на заложение традиционных типов центров.

Вместе с тем, при измерениях на пленочные отражатели в большинстве случаев не соблюдается условие перпендикулярности луча к поверхности отражателя. При этом особенности измерения расстояний на пленочные отражатели при различных углах падения не достаточно изучены, что делает актуальным проведение исследований по данному вопросу.

В условиях плотной городской застройки требуется специальное проектирование сети, которое должно выполняться в рамках проектирования всей схемы контроля деформаций. Особенно актуальна задача проектирования для плановой сети, поскольку схемы линейно-угловых построений для определения горизонтальных смещений могут значительно усложняться условиями плотной застройкой. В свою очередь метод геометрического нивелирования, как основной метод определения вертикальных смещений, значительно меньше зависит от ситуации и позволяет оперативно и с высокой точностью выполнять измерения даже в сильно стесненных условиях территории строительства. Сложность организации наблюдений за горизонтальными смещениями подтверждается и стоимостью этих работ, которые по данным [98] в три раза выше стоимости работ по наблюдению за осадками методом геометрического нивелирования.

После выбора схемы сети и заложения пунктов осуществляется их плановая (высотная) привязка для чего выполняются измерения в сети и ее уравнивание.

Высотная опорная геодезическая сеть традиционно развивается методом геометрического нивелирования. Плановая опорная геодезическая сеть может определяться следующими методами: триангуляции, полигонометрии, трилатерации, построения линейно-угловых сетей или их комбинаций. Методы, основанные на использовании спутниковой геодезической аппаратуры, как правило, ограничены условиями плотной застройки.

Заметим, что использование пленочных отражателей в качестве пунктов опорной плановой сети не позволяет выполнять измерения в сети

непосредственно с пунктов, поэтому вопрос построения такой сети требует более подробного рассмотрения.

Обязательным требованием геодезического контроля деформаций при строительстве городских подземных сооружений открытым способом является контроль стабильности пунктов опорной геодезической сети, который согласно ГОСТ 24846-81 [25] должен выполняться для каждого цикла наблюдений. Надо заметить, что теоретические основы контроля стабильности реперов высотной геодезической сети достаточно изучены и изложены в трудах В. А. Карпенко, И. В. Рунова, В. Н. Ганьшина, А. Костехеля, В. Ф. Черникова [47]. В свою очередь проблема контроля стабильности пунктов плановой сети остается в настоящее время актуальной и требует дальнейшего изучения.

Все известные способы контроля стабильности плановых сетей условно можно разделить на две группы [29]: способы, в основе которых лежит принцип сравнения одноименных элементов сети в разных циклах измерений; способы, построенные на принципе отыскания какой-либо устойчивой статистической модели, относительно которой можно было бы определить смещения отдельных пунктов.

Среди способов первой группы можно выделить следующие работы.

В [60] предложен алгоритм контроля стабильности сети на основе корреляционного анализа разностей повторных наблюдений элементов сети. В качестве недостатка этого алгоритма следует отметить, что он не применим при первых циклах контроля сети, когда еще не накоплены данные для корреляционного анализа. Кроме того, представленный алгоритм позволяет устанавливать лишь сам факт наличия смещений, без указания на их численное значение и направление.

В [67] для контроля стабильности сети используются основные свойства треугольника и его «четырех замечательных точек». Идея заключается в том, что изменение положения хотя бы одного пункта приводит к следующим изменениям в треугольнике: площади треугольника, центра тяжести, ортоцентра, радиуса вписанного круга, радиуса описанного круга. Поэтому сеть разбивается на

треугольники и при сравнении двух циклов наблюдений выявляются изменения некоторых свойств этих треугольников. Анализ данных изменений позволяет сделать вывод, какой из пунктов сместился, и, на какую величину. Следует отметить, что сам переход от выявленных изменений в треугольнике к смещению пунктов в [67] не раскрыт. Так же не рассмотрен вопрос установления минимальных деформаций, которые можно выявлять при заданной точности измерения элементов сети.

В [16] приведены способы контроля стабильности сети перед каждым циклом геодезических работ. Такой контроль можно назвать оперативным, так как он выполняется только для пунктов, участвующих в геодезических работах, и не дает представления о состоянии сети в целом. Предлагаемые способы основаны на линейно-угловых измерениях электронным тахеометром. Если геодезические работы выполняются с пунктов сети, то контроль стабильности можно выполнить путем измерения расстояний до смежных пунктов и углов между направлениями на смежные пункты. Сопоставляя результаты измерений, с данными каталога можно установить, какой пункт испытал смещение.

Подобные рассуждения представлены и в [28], где для установления неподвижности опорных пунктов в триангуляции определяют разности уравненных углов между циклами в треугольниках, образованных пунктами сети. Если углы в повторном цикле различаются не более предельной ошибки их измерений от углов предыдущего цикла, то считают, что пункты за период между двумя циклами остались неподвижными. В сетях трилатерации критерием неподвижности исходных пунктов является неизменность сторон, образованных пунктами сети, между циклами измерений.

Заметим, что при минимальном числе измерений (расстояние только на один пункт или угол только между направлениями на два пункта), невозможно выявить какой из пунктов получил смещение. Здесь следует выполнять измерения на большее число пунктов и проводить их совокупный анализ, который также требует использования определенной методики, особенно в сложных случаях, например, когда пункты смещены в одном направлении.

Если геодезические работы выполняются методом свободного станционирования, то при выполнении обратной засечки современные тахеометры осуществляют оценку точности определения координат по методу наименьших квадратов, при этом весовая матрица назначается без учета ошибок исходных данных. На основе анализа СКО, полученных при разном сочетании пунктов, можно определить, какой из них изменил свое положение [87].

Сущность метода свободного стаиционирования состоит в следующем [44]. Тахеометр устанавливается в произвольном месте, удобном для выполнения геодезических работ и, которое тут же может быть привязано к пунктам опорной сети. Привязка выполняется обратной засечкой, в результате определяются координаты точки, где установлен прибор (станция). При линейно-угловой засечке число опорных пунктов должно быть не мене 2-х, а при угловой - не менее 3-х. Далее, принимая эту точку за исходную, определяются координаты наблюдаемых точек способом полярных координат.

Способ контроля стабильности плановой сети, основанный на анализе СКО обратных засечек при различном сочетании пунктов, получил дальнейшее развитие в [94], где предлагается методика оперативного контроля разбивочной плановой геодезической сети строительства 2-й сцены Государственного академического Мариинского театра.

Обратимся к рассмотрению второй наиболее разработанной группы способов контроля стабильности плановой сети, основанных на принципе отыскания какой-либо устойчивой статистической модели, относительно которой можно было бы определить смещения отдельных пунктов сети.

Под статистической моделью следует понимать какую-либо функцию >' = ф(х), аппроксимирующую всю совокупность точек исследуемого параметрах под условием минимума суммы квадратов отклонений измеренных значений от соответствующих им значений функции [29].

Для контроля стабильности плановой сети часто применяется статистическая модель в виде среднего арифметического их координат (центра тяжести), определяемых при уравнивании свободной геодезической сети.

Осуществляя совмещение центров тяжести сетей различных циклов наблюдений, определяются пункты, смещения которых превосходят ошибки измерений. Подобный подход лежит, например, в основе выявления нестабильных пунктов с помощью программы ТРАНСКОР, где выполняется преобразование координат пунктов исследуемого цикла наблюдений в координаты исходного цикла по алгоритму Гельмерта [61, 90].

Как отмечается в [29], методы вычисления смещений пунктов по второй группе способов, отличаются значительным разнообразием, и до сих пор нет единого подхода к решению данной проблемы. Кроме того, общим недостатком всех методов является сложность и громоздкость вычислительных процедур.

Анализ геодезических методов определения деформаций

Согласно ГОСТ 24846-81 [25]:

• вертикальные деформации оснований фундаментов следует измерять одним из следующих методов или их комбинированием: геометрическим, тригонометрическим или гидростатическим нивелированием, фотограмметрии;

• горизонтальные перемещения фундаментов зданий и сооружений следует измерять одним из следующих методов или их комбинированием: створных наблюдений, отдельных направлений, триангуляции, трилатерации, полигонометрии, фотограмметрии;

• крен фундамента (или здания, сооружения) следует измерять одним из следующих методов или их комбинированием: проецирования, координирования, измерения углов или направлений, фотограмметрии, механическими способами с применением кренометров, прямых и обратных отвесов.

Все эти методы предполагают использование оптических приборов [2].

В настоящее время существуют различные современные электронные средства сбора геодезических данных: электронные тахеометры, цифровые нивелиры, лазерные сканеры, спутниковая геодезическая аппаратура и другие, которые и определяют современные геодезические методы измерений, в том числе и для геодезического контроля деформаций сооружений.

Для определения горизонтальных смещений зданий и сооружений наибольшее распространение получили методы геодезических наблюдений на основе использования электронных тахеометров. В условиях плотной городской застройки, когда строительная площадка загромождена строительной техникой, механизмами, оборудованием наиболее широкое распространение получил метод свободного станционирования.

Для наблюдений за вертикальными деформациями основным методом, позволяющим в стесненных условиях оперативно и с высокой точностью выполнять измерения, остается традиционный метод геометрического нивелирования, но в настоящее время на базе использования цифровых нивелиров. Возможности цифровых нивелиров обеспечивают увеличение производительности на 50% по сравнению с традиционными оптико-механическими приборами [2].

В последние годы в практику ведения деформационного контроля инженерных сооружений широко внедряется технология наземного лазерного сканирования (НДС) [30,34,40,69,71,89,102,105,109,110]. По результатам НДС создается трехмерная метрическая модель исследуемого объекта с высокой степенью детализации.

Спутниковая геодезическая аппаратура не находит широкого применения для геодезического контроля деформаций в условиях плотной застройки в виду неблагоприятных условий измерений и может быть рекомендована только для наблюдения за деформациями высоких башенных сооружений, расположенных в зоне влияния строительства.

Также следует отметить, что сегодня перспективным направлением развития систем геодезического контроля деформаций сооружений, особенно ответственных, становится создание постоянно действующих автоматических систем контроля. Но такие системы контроля деформаций надлежит преимущественно использовать после возведения сооружения.

Технические характеристики современных электронных геодезических приборов представлены в приложении Е.

Заключение диссертации по теме «Геодезия», Афонин, Дмитрий Андреевич

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Изучена общая характеристика строительства подземных сооружений открытым способом и выполнен анализ деформационных процессов, сопутствующих данному виду строительства, которые показали, что при строительстве городских подземных сооружений открытым способом на первый план выходит критерии безопасности зданий окружающей застройки. Деформации зданий окружающей застройки характеризуются в первую очередь неравномерными осадками и сопутствующими формами деформаций. Наиболее значительные деформации следует ожидать в период производства работ нулевого цикла, в результате горизонтальных смещений ограждающих конструкций котлована.

2. Анализ современного состояния геодезического контроля деформаций различных инженерных сооружений, в том числе и при строительстве городских подземных сооружений открытым способом, показал следующее. Опорную плановую геодезическую сеть предпочтительно закреплять пленочными отражателями, которые имеют ряд преимуществ перед традиционными типами центров. При планировании работ по геодезическому контролю деформаций, рекомендуется проектирование схем контроля деформаций выполнять совместно с выбором средств и методики измерений, которые определяются предрасчетом точности измерений. Это позволит выбрать такую схему, которая потребует менее точные и простые измерения. Обязательным требованием геодезического контроля деформаций является контроль стабильности опорной геодезической сети, который должен выполняться при каждом цикле наблюдений. Методы и способы контроля деформаций целесообразно ориентировать на использование современных электронных средств измерений.

3. Установлено, что для каждой системы «тахеометр-пленочный отражатель» зависимость предельного угла падения луча на пленочный отражатель от измеряемого расстояния индивидуальна. Даны рекомендации по ее учету при планировании работ с использованием пленочных отражателей.

4. Разработана методика проектирования оптимального положения пунктов опорной плановой геодезической сети на основе метода анализа иерархий, которая ориентирована на наименее затратный способ закрепления пунктов сети (пленочными отражателями) и позволяет выбрать схему расположения пунктов сети в рамках проектирования всей схемы контроля деформаций, что имеет существенное значение для реализации требования преемственности схемы измерений из цикла в цикл. Обоснован порядок генерации альтернатив и предложены критерии оптимизации: точность определения станции свободного станционирования, углы падения луча на пункты сети, расстояния от станции до пунктов, «сохранность» пунктов, «связанность» пунктов. Экспериментальное исследование разработанной методики выполнено на примере строительства 2-й сцены Государственного академического Мариинского театра.

5. Построение опорной плановой геодезической сети предложено осуществлять методом косвенной трилатерации. При этом установлен алгоритм определения оптимального положения вспомогательных точек, с которых выполняются линейно-угловые измерения при построении сети, основанный на разработанном графоаналитическом способе нахождения допустимой области расположения вспомогательной точки. Реализация данного способа рассмотрена на модельном примере.

6. Контроль стабильности пунктов опорной плановой геодезической сети предложено осуществлять на основе вычисления смещений пунктов между циклами измерений путем преобразования координат пунктов сети исследуемого цикла наблюдений в координаты исходного цикла наблюдений и последовательного исключения пунктов, смещения которых превосходят предельные ошибки их определения. Предложенный способ характеризуется простыми вычислительными процедурами. Его экспериментальная проверка была выполнена на примере сети, для которой контроль был уже произведен другим способом. Полученные смещения пунктов совпали с данными, которые были заранее известны.

7. Горизонтальные смещения и крены объектов контроля предложено определять методом свободного станционирования на основе использования электронных тахеометров. Обоснованы требования к точности обратной засечки и к максимальной удаленности деформационных марок от станции свободного станционирования.

8. Контроль вертикальных смещений объектов контроля предложено выполнять по двухступенчатой схеме методом геометрического нивелирования цифровыми нивелирами. Обоснован порядок выбора методики геометрического нивелирования.

9. Выполнен предрасчет точности геодезического контроля горизонтальных и вертикальных смещений на примере строительства 2-й сцены Государственного академического Мариинского театра.

10. Пространственные деформации объектов, имеющих сложную архитектурную форму или находящихся в предаварийном состоянии, предложено выполнять с помощью технологии наземного лазерного сканирования. При этом усовершенствованы алгоритмы вычисления оптимальных геометрических параметров наземного лазерного сканирования, которые рассматриваются для сканирования плоскости, что наиболее характерно для боковых поверхностей зданий и сооружений, и для сканирования вертикальной цилиндрической поверхности, которая часто встречается в пространственных формах исторических зданий. Экспериментальная проверка показала, что усовершенствованные алгоритмы позволяют определить искомые геометрические параметры сканирования с помощью более простых и точных вычислений.

11. Каждый из указанных средств измерений наилучшим образом подходит для нахождения определенных деформационных характеристик, а совместное их применение позволяет выполнить полный контроль деформаций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Афонин, Дмитрий Андреевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (перечень библиографических записей)

1. Абакаров, А. М. Двухэтапная процедура отбора перспективных альтернатив на базе табличного метода и метода анализа иерархий / А. М. Абакаров, Ю. А. Сушков // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование». - 2008. - № 7. - Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/97924.html.

2. Азаров, Б. Ф. Современные методы геодезических наблюдений за деформациями инженерных сооружений / Б. Ф. Азаров // Ползуновский вестник. -Барнаул, 2011. - № 1. - С. 19-29.

3. Афонин, Д. А. Выбор оптимальной схемы плановой геодезической разбивочной сети на территории с плотной застройкой / Д. А. Афонин // Сборник тезисов докладов 7-й международной научно-практической конференции «Геопространственные технологии и сферы ее применения». - М.: Информационное агентство «Гром», 2011. - С. 100-101.

4. Афонин, Д. А. Геодезические работы при строительстве второй сцены Мариинского театра в Санкт-Петербурге / Д. А. Афонин, Е. С. Богомолова, М. Я. Брынь и др. // Сборник трудов 12-й международной научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2011 - С. 20-21.

5. Афонин, Д. А. Геодезические работы при строительстве подземной части 2-й сцены Мариинского театра в Санкт-Петербурге / Д. А. Афонин, Е. С. Богомолова, М. Я. Брынь и др. // Записки Горного института. - СПб.: РИЦ Горного университета, 2012. - Т. 199. - С. 329-333.

6. Афонин, Д. А. Геоинформационный мониторинг строительства 2-й сцены Мариинского театра в Санкт-Петербурге / Д. А. Афонин, Е. С. Богомолова, М. Я. Брынь и др. // Сборник трудов 8-й международной научно-практической конференции «Новейшие достижения геодезии, геоинформатики и землеустройства - Европейский опыт». — Чернигов: ЧГИЭиУ, 2012. — № 8. — С. 190-193.

7. Афонин, Д. А. Использование метода анализа иерархий для выбора оптимальной схемы плановой геодезической разбивочной сети на территории с плотной застройкой / Д. А. Афонин // Современные достижения геодезической науки и производства. - Львов: НУЛИ, 2011. - Выпуск II (22). - С. 142-146.

8. Афонин, Д. А. Использование пленочных отражателей для закрепления пунктов плановой геодезической разбивочной сети на застроенной территории / Д. А. Афонин // Сборник трудов 7-й международной научно-практической конференции «Новейшие достижения геодезии, геоинформатики и землеустройства - Европейский опыт». - Чернигов: ЧГИЭиУ, 2011. - № 7. - С. 9293.

9. Афонин, Д. А. Оптимизационная модель выбора схемы плановой геодезической разбивочной сети на застроенной территории / Д. А. Афонин // Геодезия и картография. - 2011. - № 9. - С. 16-22.

10. Афонин, Д. А. Построение геодезической разбивочной сети, закрепляемой пленочными отражателями / Д. А. Афонин // Записки Горного института. - СПб.: РИЦ Горного университета, 2012. - Т. 199. - С. 301-308.

11. Афонин, Д. А. Проектирование геометрических параметров наземного лазерного сканирования при контроле деформаций зданий и сооружений в условиях плотной застройки / Д. А. Афонин, М. Я. Брынь, Е. Г. Толстов // Геодезия и картография. - 2013. - № 2. - С. 2-7.

12. Афонин, Д. А. Проектирование, построение и мониторинг плановых геодезических разбивочных сетей в городских условиях / Д. А. Афонин // Труды II межвузовской научно-практической конференции «Военная картография: средства и методы топографо-геодезического и картографического производства, пути совершенствования подготовки специалистов». - СПб.: BKA имени

A. Ф. Можайского, 2012. - С. 63-71.10.

13. Богданов, В. В. Комплексный геотехнический мониторинг при устройстве котлована в инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга /

B. В. Богданов // Известия Петербургского университета путей сообщения. -СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2009. - Вып. 2 (19). - С. 110-120.

14. Большаков, В. Д. Справочник геодезиста / В. Д. Большаков, Г. П. Левчук, Г. В. Багратуни. - М.: Недра, 1975. - 1056 с.

15. Бронштейн, Г. С. Методы разбивки мостов / Г.С.Бронштейн, В. В. Грузинов, О. Н. Малковский и др. -М.: Транспорт, 1982. - 181 с.

16. Брынь, М. О мониторинге геодезической сети в ходе строительства вантовых мостов / М. Брынь, Д. Крашеницин, А. Никитчин и др. // Современные достижения геодезической науки и производства. - Львов: НУЛП, 2009. -Выпуск 1(17).-С. 151-156.

17. Вершинин, В. И. Методы математической обработки результатов астрономо-геодезических измерений, раздел III / В. И. Вершинин. -М.: ВИА,1980. - 115 с.

18. Веселов, В. В. О разрядном нивилировании / В. В. Веселов, О. В. Есенников, А. Н. Сячинов // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - Воронеж: ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2010. - №2 (25).-С. 87-93.

19. Выгодский, М. Я. Справочник по высшей математике / М. Я. Выгодский. -М.: Джангар, 2001. -864 с.

20. Габович, И. Теорема о трех синусах / И. Габович // Квант. 1986. №1. С. 71-72.

21. Геодезические работы в строительстве: СНиП 3.01.03-84. -М: Стройиздат, 1985. - 23 с.

22. Герасименко, М. Д. Оптимальное проектирование и уравнивание геодезических сетей / М. Д. Герасименко. - М.: Наука, 1992. - 160 с.

23. Голубев, В. В. Теория математической обработки геодезических измерений. Книга 1. Основы теории ошибок: учебное пособие / В. В. Голубев. -М.:МИИГАиК, 2005. - 66 с.

24. Горб, А. Использование метода анализа иерархий для оптимального выбора канала информационного обмена в локальных сетях GPS-станций / А. Горб, А. Прокопов, Р. Нежальский // Современные достижения геодезической науки и производства. - Львов: НУЛП, 2007 Выпуск II. - С. 118-122.

25. Грунты. Методы измерения деформаций зданий и сооружений: ГОСТ 24846-81. Введ. 01.01.82. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 29 с.

26. Гуляев, Ю. П. Прогнозирование деформаций сооружений на основе результатов геодезических наблюдений: монография / Ю. П. Гуляев. -Новосибирск: СГГА, 2008. - 256 с.

27. Жуков, Б. Н. Геодезический контроль сооружений и оборудования промышленных предприятий: монография / Б. Н. Жуков. - Новосибирск: СГГА, 2003.-356 с.

28. Жуков, Б. Н. Руководство по геодезическому контролю сооружений и оборудования промышленных предприятий при их эксплуатации / Б. Н. Жуков. -Новосибирск: СГГА, 2004. - 376 с.

29. Зайцев, А. К. Геодезические методы исследования деформаций сооружений / А. К Зайцев, С. В. Марфенко, Д. Ш. Михелев и др. — М.: Недра, 1991. —272 е.:

30. Иванов, А. В. Разработка методики геодезического контроля инженерных объектов на основе данных наземного лазерного сканирования: автореф. дис. канд. техн. наук: 25.00.32 / Иванов Андрей Васильевич. -Новосибирск, 2012. - 24 с.

31. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ: СП 11-105-97. - Режим доступа: http://files.stroyinf.rU/Datal/8/8077/.

32. Инструкция по наблюдениям за сдвижениями земной поверхности и расположенными на ней объектами при строительстве в Москве подземных сооружений: РД 07-166-97. - Режим доступа: http://files.stroyinf.rU/Datal/l 1/11278/.

33. Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов - М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2004. - 226 с.

34. Канашин, Н. В. Применение технологии наземного лазерного сканирования для наблюдений за деформациями зданий и сооружений в условиях плотной застройки / Н. В. Канашин // Труды международной научно-

практической конференции «Современные проблемы инженерной геодезии». -СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2010. - С. 150-156.

35. Карлсон, А. А. Измерение деформаций гидротехнических сооружений /

A. А. Карлсон. - М.: Недра, 1984. - 245 с.

36. Карп, Д. Б. Эконометрика: основные формулы с комментариями: учебно-методическое пособие / Д. Б. Карп. - Владивосток: Изд-во ДВГАЭУ, 2004. -50с.

37. Колмогоров, А. Н. Введение в теорию вероятности / А. Н. Колмогоров, И. Г. Журбенко, А. В Прохоров. -М.:Физматлит, 1995. - 176 с.

38. Колыбин, И. В. Подземные сооружения и котлованы в городских условиях - опыт последнего десятилетия / И. В. Колыбин // Труды юбилейной конференции «Российская геотехника - шаг в XXI век», посвященной 50-тилетию РОМГГиФ. - 2007. - Режим доступа: http://www.eccpf.com/company/publications/.

39. Колыбин, И. В. Уроки аварийных ситуаций при строительстве котлованов в городских условиях / И. В. Колыбин // Развитие городов и геотехническое строительство. - СПб: 2008. - №12. - С. 90-124.

40. Комиссаров, А. В. Мониторинг деформаций сооружений в сочетании с технологией трехмерного моделирования / А. В. Комиссаров, Д. В. Комиссаров, Т. А. Широкова и др. // Геодезия и картография. - 2006. - №6. - С.12-14.

41. Конюхов, Д. С. Использование подземного пространства: учебн. пособие для вузов / Д. С. Конюхов. - М.: Архитектура-С, 2004. - 296 с.

42. Конюхов, Д. С. Строительство городских подземных сооружений мелкого заложения. Специальные работы: учеб. пособие для вузов / Д. С. Конюхов. - М.: Архитектура-С, 2005. - 304 с.

43. Коугия, В. А. Геодезические работы при строительстве мостов /

B. А. Коугия, В. В. Грузинов, О. Н. Малковский и др. - М.: Недра, 1986. - 247 с.

44. Курошев, Г. Д. Геодезия и география. Г. Д. Курошев. - СПб.: Изд-во С,-Петерб. гос. ун-та, 1999. —372 с.

45. Ламбин, В. Исследование особенностей измерения расстояний при наблюдениях на пленочные отражатели / В. Ламбин // Современные достижения геодезической науки и производства. - Львов: НУЛП, 2011. -№22. - С. 119-123.

46. Ланкастер, П. Теория матриц / П. Ланкастер. - М.: Недра, 1973. - 280 с.

47. Левчук, Г. П. Прикладная геодезия: Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ: учебн. пособие для вузов / Г. П. Левчук, В. Е. Новак, В. Г. Конусов. - М.: Недра, 1981.-438 с.

48. Лепихина, О. Ю. Кадастровая оценка земель средне- и многоэтажной жилой застройки малых и средних городов в условиях низкой степени активности рынка недвижимости (на примере Северо-Западного округа): автореф. дис. канд. техн. наук: 25.00.26 / Лепихина Ольга Юрьевна. - СПб, 2011. - 20 с.

49. Лысиков, Б. А. Использование подземного пространства: монография / Б. А. Лысиков, А. А. Каплюхин. - Донецк: Норд-Компьютер, 2005. - 390 с.

50. Малков, А. Г. О контроле измерения превышений цифровыми нивелирами / А. Г. Малков // Геодезия и картография. - 2009. - №9. - С. 14-15.

51. Мангушев, Р. А. Некоторые результаты обследования фундаментов старых зданий в центральной части Санкт-Петербурга / Р. А. Мангушев // Реконструкция городов и геотехническое строительство. - СПб: 2004. - №8. - С. 180-182.

52. Маркузе, Ю. И. Геодезия. Вычисление и уравнивание геодезических сетей: справ, пособие / Ю. И. Маркузе, Е. Г. Бойко, В. В. Голубев. -М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 1994. - 431 с.

53. Маркузе, Ю. И. Основы уравнительных вычислений / Ю. И. Маркузе. -М.: Недра, 1990.-240 с.

54. Маркузе, Ю. И. Теория математической обработки геодезических измереий. Книга 2. Основы метода наименьших квадратов и уравнительных вычислений: учебное пособие / Ю. И. Маркузе. - М.: МИИГАиК, 2005. - 280 с.

55. Марфенко, С. В. Геодезические работы по наблюдению за деформациями сооружений: учебн. пособие / С. В. Марфенко. - М.: МИИГАиК, 2004.-36 с.

56. Машимов, М. М. Методы математической обработки астрономо-геодезических измерений: учебник/М. М. Машимов. -М.: ВИА, 1990. -510 с.

57. Машимов, М. М. Уравнивание геодезических сетей. 2-е изд., перераб. и доп / М. М. Машимов. - М.: Недра, 1989. - 280 с.

58. Методика геодезического мониторинга технического состояния высотных и уникальных зданий и сооружений: МДС 13-22.2009 - Режим доступа: http://files.stroyinf.ru/Datal/59/59892/.

59. Механизация постройки геодезических знаков, закладки реперов и центров - М.: ЦНИИГАиК, 1987. - 82 с.

60. Мизин, В. Е. Корреляционный анализ разностей повторных наблюдений геодезической основы при мониторинге линейных объектов / В. Е. Мизин // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2011. - №3. -С. 26-28.

61. Минько, В. Ю. Инструменты для решения проблем реконструкции опорных сетей - математическая основа и программная реализация трансформации координат / В. Ю. Минько, А. П. Пигин, В. В. Мкртычян // Автоматизированные технологии изысканий и проектирования. - 2002. - № 4—5. -С. 100-102.

62. Мирсаяпо, И. Т. Экспериментальные исследования ндс грунтового массива при совместном деформировании с ограждающей конструкцией консольного типа в процессе поэтапной разработки котлована / Т. И. Мирсаяпо, Д. Р. Сафин // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. — Казань: Казанский гос. архитектурно-строительный ун-т, 2011. - №3 (17). - С79-84.

63. Михелев, Д. Ш. Геодезические измерения при изучении деформаций крупных инженерных сооружений / Д. Ш. Михелев, И. В. Рунов, А. И. Голубцов. -М.: Недра, 1977.-184 с.

64. Мицкевич, В. Проектирование качественных по построению геодезических сетей и их обработка методами многокритериальной оптимизации в условиях плохообусловленных исходных систем параметрических уравнений /

B. Мицкевич, Е. Грищенков, В. Ялтыхов // научно-производственный журнал Земля Беларуси. - Минск: 2008. - №2. - С.41-45.

65. Многокритериальное принятие решений [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://levvu.narod.ru/Papers/Multicrit.pdf.

66. Моррисо, Г. Мариинский театр-2 - крупнейший проект Санкт-Петербурга / Г. Моррисо, В. М. Улицкий, В. А. Ильичев и др. // Реконструкция городов и геотехническое строительство. - СПб: 2005. - №9. - С. 181-202.

67. Мурзайкин, И. Я. Контроль стабильности планово-высотной опорной сети / И. Я. Мурзайкин, В. И. Мурзайкин // Геодезия и картография №9, 2009. -

C. 15-18.

68. Надежность строительных конструкций и оснований: ГОСТ 27751-88*. -режим доступа: http://files.stroyinf.ru/Datal/3/3139/.

69. Нестеренко, Е. А. Методика съемки карьеров, отвалов и складов на основе применения трехмерных лазерно-сканирующих систем: автореф. дис. канд. техн. наук: 25.00.16 / Нестеренко Екатерина Александровна. - СПб, 2010. -20 с.

70. Николаев, С. А. Статистические исследования осадок инженерных сооружений / С. А. Николаев. - М.: Недра, 1983. - 112 с.

71. Носов, В. К. Разработка методики лазерно-сканирующей съемки крепи вытянутых подземных горных выработок (на примере гидротехнических тоннелей Зеленчукской ГАЭС): автореф. дис. канд. техн. наук: 25.00.16 / Носов Владимир Константинович. - СПб, 2012. - 20 с.

72. Основания зданий и сооружений: СНиП 2.02.01-83*. - М.: Минрегион России, 2010.-161 с.

73. Основания, фундаменты и подземные сооружения: МГСН 2.07-01. - М.: ГУП «НИАЦ», 2003. - 109 с.

74. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Обследование и мониторинг при строительстве и реконструкции зданий и подземных сооружений: пособие к МГСН 2.07.01. - М.: Москомархитектура , 2004. - 55 с.

75. Петрухин, В. П. Ограждающие конструкции котлованов, методы строительства подземных и заглубленных сооружений / В. П. Петрухин, И. В. Колыбин, Д. Е. Разводовский. - Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им. Н. М. Герсеванова. - С. 17. - Режим доступа: http://eccpf.com/company/publications/.

76. Пискунов, М. Е. Методика геодезических наблюдений за деформациями сооружений / М. Е. Пискунов. - М.: Недра, 1980. - 248 с.

77. Подземное строительство. Современные методы устройства котлованов. // Стройметалл. - 2011. - №2. - Режим доступа: Ьйр://р8к-holding.ru/library/publication/.

78. Пособие по научно-техническому сопровождению и мониторингу строящихся зданий и сооружений, в том числе большепролетных, высотных и уникальных: МРДС 02-08. - Режим доступа: http://files.stroyinf.ru/Datal/53/53995/.

79. Правила закладки центров и реперов на пунктах геодезической и нивелирной сети. - М.: Картгеоцентр-Геоиздат, 1993. - 21с.

80. Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге. ТСН 50-302-2004 - введ. 2004-08-05. - СПб, 2004. - Режим доступа: http://snipov.net/c_4634_snip_108096.html.

81. Рекомендации по геотехническому сопровождению нового строительства и реконструкции в условиях городской застройки: дополнение к ТСН 50-302-96 «Устройство фундаментов гражданских зданий и сооружений в Санкт-Петербурге и на территориях, административно подчиненных Санкт-Петербургу» - Режим доступа: http://georec.narod.ru/str/recomend/.

82. Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции. -М.: Москомархитектура, 1998. - 89 с.

83. Рекомендации по правилам геотехнического сопровождения высотного строительства и прилегающего пространства: МДС 13-24.2010. - Режим доступа: http://files.stroyinf.ru/Datal/59/59894/.

84. Родионов, Е. M. Справочник по математике для поступающих в вузы / Е. М. Родионов. - М.: МЦ «Аспект», 1992 - 145 с.

85. Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов. - М.: Российская академия архитектуры и строительных наук, 2004. - Режим доступа: http://snipov.net/c_4646_snip_108686.html.

86. Руководство по наблюдениям за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1975. - 160 с.

87. Саати, Т. Принятие решений методом анализа иерархий / Т. Саати. - М.: Радио и связь, 1993. - 273 с.

88. Саати, Т. Принятие решений при зависимостях и обратных связях. Аналитические сети / Т. Саати. - М.: ЛКИ, 2008. - 360 с.

89. Середович, В. А. Наземное лазерное сканирование / В. А. Середович, А. В. Комиссаров, Д. В. Комиссаров и др. - Новосибирск: СГГА, 2009. - 261 с.

90. Спиридонов, Ю. Д. Опыт моделирования и обработки изменений при реконструкции опорной геодезической сети Вилюйской ГЭС-3 / Ю. Д. Спиридонов // Гидротехническое строительство, 2004. - №1.-С. 17-19

91. Тамутис, 3. П. Оптимальные методы проектирования геодезических сетей / 3. П. Тамутис. - М.: Недра, 1979.-133 с.

92. Тамутис, 3. П. Проектирование инженерных геодезических сетей / 3. П. Тамутис. -М.: Недра, 1990.-138 с.

93. Технические рекомендации по научно-техническому сопровождению и мониторингу строительства большепролетных, высотных и других уникальных зданий и сооружений: ТР 182-08. - Режим доступа: http://files.stroyinf.ru/Datal/54/54692/.

94. Толстов, Е. Г. Оперативный контроль исходной разбивочной сети (на примере строительства второй сцены Мариинского театра) / Е. Г. Толстов, Д. В. Крашеницин // Современные проблемы инженерной геодезии. Труды международной научно-практической конференции. - СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2010. - С. 190-194.

95. Третяк, К. Р. Оптимальное проектирование измерений в линейно-угловых сетях инженерного назначения / К. Р. Третяк // Республ. межведомств, науч-техн. сб-к. Геодезия, картография и аэрофотосъемка. - Львов: Изд-во при Львовском гос. ун-те, 1986. - Выпуск 43. - С. 99-103.

96. Третяк, К. Р. Оптимальное проектирование схем измерений в сетях трилатерации / К. Р. Третяк // Республ. межведомств, науч-техн. сб-к. Геодезия, картография и аэрофотосъемка. - Львов: Изд-во при Львовском гос. ун-те, 1985. -Выпуск 42 - С. 79-85.

97. Улицкий, В. М. Гид по геотехнике (путеводитель по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям) / В. М. Улицкий, А. Г. Шашкин, К. Г. Шашкин. - СПб: ПИ «Геореконструкция», 2010. - 208 с.

98. Чекалин, С. И. Геодезия в маркшейдерском деле: учебное пособие для вузов / С. И. Чекалин. - М.: Академический Проект, 2012. - 505 с.

99. Шашкин, А. Г. Геотехнические критерии при проектировании сложной реконструкции и нового строительства в условиях городской застройки /

A. Г. Шашкин // Реконструкция городов и геотехническое строительство. - СПб: 2003. - №5. - С. 48-54.

100. Шеховцов, Г. А. Современные геодезические методы определения деформаций инженерных сооружений: монография / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова. — Нижний Новгород: ННГАСУ, 2009. — 156 с.

101. Шульц, Р. В. Расчет параметров наземного лазерного сканирования / Р. В. Шульц // Современные достижения геодезической науки и производства. -Львов: НУЛП, 2010. - Выпуск I (19). - С. 166-169.

102. Шульц, Р. В. Теория и практика использования наземного лазерного сканирования в задачах инженерной геодезии: автореф. дис. док. техн. наук: 05.24.01 / Шульц Роман Владимирович. - Киев, 2012. - 35 с.

103. Якубсон В. Развитие подземного строительства в Санкт-Петербурге /

B. Якубсон // Инженерно-строительный журнал. - 2009. - №1 - С. 2-4. - Режим доступа: http://engstroy.spb.ru/index_2009_01/index_2009_01.html.

104. Boehler, W. Investigating laser scanner accuracy / W. Boehler, M. Bordas Vicent, A. Marbs // XIXth CIPA Symposium at Antalya - Turkey, 2003. - Режим доступа: http://www-group.slac.stanford.edu/met/Align/Laser_Scanner/laserscanner_accuracy.pdf

105. Gairns, С. Development of a semi-automated system for structural monitoring using a reflectorless total station: thesis for the degree of master of science. Department of geodesy and geomatics engineering, University of New Brunswick, Canada 2008, 117 p.

106. Kopacik, A., Korbasovä, M. Optimal configuration of standpoints by application of laser terrestrial scanners / A. Kopacik, M. Korbasovä // INGEO 2004 and FIG regional central and eastern european conference on engineering surveying, Bratislava, Slovakia, November, 11-13, 2004. - Режим доступа: http://www.fig.net/pub/bratislava/papers/ts_02/ts_02_korbasova_kopacik.pdf.

107. Kuang, S. L. Geodetic network analysis and optimal design: concepts and applications / S. L. Kuang. - Chelsea, Michigan: Ann Arbor Press, Inc., 1996. - 368 p.

108. Reflection and retroreflection / Technical Note - Rs 101 - Rev.: 07-10-2004. - P. 7 - 2004.

109. Schäfer, Т. Deformation measurement using terrestrial laser scanning at the hydropower station of Gabeikovo / T. Schäfer // INGEO 2004 and regional central and eastern european conference on engineering surveying, Bratislava, Slovakia, November, 11-13, 2004. - Режим доступа: http://www.fig.net/pub/bratislava/papers/ts_02/ts_02_schaefer_etal.pdf.

110. Schneider, D. Terrestrial laser scanning for area based deformation analysis of towers and water damns 3rd IAG / D. Schneider // 12th FIG Symposium, Baden, May 22-24, 2006. Режим доступа: http://www.fig.net/commission6/baden_2006/PDF/LS2/Schneider.pdf.

111. Soudarissanane, S. S. Reducing the error in terrestrial laser scanning by optimizing the measurement set-up / S. S. Soudarissanane, R. C. Lindenbergh, B. G. H. Gorte // The international archives of the photogrammetry, remote sensing and spatial information sciences. Vol. XXXVII. Part B5. Beijing 2008. P. 615-620.

112. Vahidnia, M. H. Fuzzy analytical hierarchy process in gis application / M. H Vahidnia, A. Alesheikh, A. Alimohammadi // The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol. XXXVII. Part B2. Beijing 2008. P. 593-596.