Конструкция и принцип размещения приборов для наблюдения за осадками, горизонтальными перемещениями и наклонами.

Осадки бетонных сооружений определяют в основном геометрическим, тригонометрическим или гидростатическим нивелированием. Для первого и второго классов нивелирования при­менительно к бетонным плотинам на скальном и нескальном основаниях среднеквадратическая ошибка не должна превышать соответственно ±1 и +2 мм. Наблюдения за осадками бе­тонных сооружений позволяют оценить их состояние путем сопоставления осадок одних элементов относительно других, сравнения фактических осадок с проектными и наметить мероприятия по их прекращению.

Определение осадок сооружения геометрическим нивелированием достаточно подробно изложено в разделе. 2. Марки бетонных сооружений, как и грунтовых плотин, могут быть поверхностными, стенными, глубинными, временными и постоянными, строительными (рис. 3.2).

Рис 3.2. Высотные марки бетонных сооружений

а- поверхностные; б-стенные марки; в- глубинная марка; г- глубинная марка; д- строительная труба-марка; 1-марка; 2-фланец; 3-анкер; 4-крышка; 5-швеллер; 6-шаровый болт; 7- ключ; 8-корпус; 9-скоба; 10-арматура; 11,14- трубы; 12- штраба, заделанная бетоном; 13-бетонная подготовка; 15-соединительная муфта; 16 и 17- металлическая и бетонная плиты. Размеры в мм.

Поверхностная марка, служащая для установки на нее мерной рейки и определения отметки, размещается на закрепленном в бетон фланце или цилиндре. Сверху марка может быть как открытой, так и закрытой завинчивающейся крышкой. После измерения головку смазывают техническим вазелином для предохранения от коррозии. Два типа поверхностных марок показаны на рисунке 3.2,а Поверхностные марки размещаю, на всех секциях береговых устоев и плотины, что позволяет оценить осадку сооружения в пространстве, то есть в направлениях оси сооружения и движения потока. На высоких плотинах на скальном основании марки заделывают также в бетон низовой грани, ближайшей к основанию не затапливаемой смотровой галереи, по одной марке располагают у ее краев. Кроме того марки устанавливают в поперечных галереях через 8... 10 м на границах межстолбчатых швов.

Стенную марку (консольная) делают на консоли швеллера заделанного в бетонную поверхность. Она может быть закрытой или потайной (рис. 3.2,б). Приведенные конструкции стенных марок можно также применять в качестве реперов для различных сооружений, если их отметки не изменяются во вре­мени.

Глубинную марку (рис. 3.2, в) устанавливают для измере­ния деформаций основания под бетонными сооружениями или фундаментальными плитами водосливных плотин. Она размещается в закрытой завинчивающейся крышкой защитной трубе установленной на упорной металлической или железобетонной плите, заложенной в слое исследуемого грунта. Несколько установленных глубинных марок на границе различных слоев грунта основания позволяют оценить значения и причины осадок бетонного сооружения.

Конструкции временных марок для горизонтальных .и вертикальных поверхностей показаны на рисунке 3.2, г.

Строительная труба-марка (рис. 3.2,д) служит для определения осадок основания сооружения во время строительства [40] и представляет собой жесткую трубу, закрытую с двух сторон фланцами. К верхнему фланцу приваривают марку, которая закрывается крышкой. Нижний конец трубы заделывают цементным раствором в бетонной подготовке. В середине трубу приваривают к арматуре с помощью скоб. После укладки первого яруса бетона (2 ..4 м) марку наращивают. Нивелируя марку на разных уровнях укладки бетона, получают диаграмму осадок основания в период строительства фундаментной части сооружения. После достижения трубой смотровой галереи или верха сооружения устанавливают постоянную марку для наблюдения за осадками в период дальнейшего строительства и эксплуатации сооружения.

Осадки плотин, имеющих галереи со стабильной температурой, измеряют гидростатическим нивелиром (рис. 3.3). Прибор представляет собой два сообщающихся сосуда, наполненных водой. Об осадках сооружения судят по уровню воды в гидростатическом нивелире.

Рис 3.3 Гидростатический нивелир

1- труба уровня диаметром 100 ми. длиной 2 м; 2- гайки хомутов; 3--анкер в стенке; 4- полихлорвиниловые шланги; .5 — защитные трубы; 6- заглушка трубы; 7- хомуты крепления; 8- отверстие для заполнения водой; 9 - осадочные мерки; 10 — втулки для измерителя; 11 - измеритель- микрометр МК-25-27 с ценой деления 0,01 мм; 12- ниппель

С помощью тригонометрическое нивелирования определяют превышение одной марки относительно другой, измерив, угол наклона визирного луча и расстояние от прибора до марки

В период возведения плотины наблюдения за осадками проводят не реже 2 раз в месяц, в период наполнения водохранилища — ежедневно, в первые годы эксплуатации — 2 раза в год, в последующие годы в процессе затухания осадок— 1 раз в год.

Нивелирование, проверку приборов и реек, а также ведение записей и обработку результатов выполняют в соответствии с руководством [40].

Для измерения относительных горизонтальных перемещении бетонных плотин используют прямые или обратные отвесы. Пря­мой отвес (рис. 3.4, а) представляет собой обычный отвес с точ­кой подвеса в верхней части плотины, в середине и в основании в зависимости от ее конструкции, высоты плотины или целей измерений перемещений. Прикрепленный в нижней части груз обычно помещают в емкость, наполненную жидкостью для обеспечения демпфирования (успокоения) колебаний. Размещаю отвесы в вертикальных шахтах или в специально смонтированных трубах.

Рис. 3.4. Приборы для измерения относительных горизонтальных перемещений

а и б — прямой и обратный отвесы; в- схема совместного использования прямого и обратного отвесов; 1- обсадная труба; 2 — зацеп; 3 — инварная проволока; 4- бак с демпфирующей жидкостью; 5— груз; 6- столик для координатомера; 7 — координатомер; 8 — оптическое устройство; 9- кронштейн; 10—поплавок; 11 — оголовок отвеса; 12- шток поплавка; 13 — защитная груба; 14 — якорь

Перемещения измеряют в двух взаимно перпендикулярных на­правлениях с помощью координатомера, смонти­рованного над грузом. Число прямых отвесов оп­ределяется для каждой плотины в зависимости от высоты и главным об разом от геологии. В од­нотипных секциях и гео­логических условиях отвесы располагают примерно через 100 м. В плотинах на нескальном основании прямые отвесы устанавливают через 3...4 секции [4].

Обратный отвес (рис. 3.4,6) представляет собой натянутую нить, внизу закрепленную с помощью якоря, а вверху поддерживаемую кольцевым поплавком, погруженным в бак с жидкостью. Якорь омоноличивают в забое скважины, пробуренной в основании и защищенной обсадной трубой. Координатомер в обратном отвесе располагают несколько ниже бака с поплавком. Обратный отвес — более универсальный прибор, так как с его помощью можно определить перемещения гребня плотины относительно заданной точки основания и подошвы плотины относительно точки закрепления якоря отвеса. Установив несколько обратных отвесов на разной глубине основания, можно определить глубину его активной зоны и др. Зачастую одновременно предусматривают устройство прямых и обратных отвесов (рис. 3.4,в).

Относительные горизонтальные перемещения отдельных секций определяют с помощью нити длиной до 600 м, натянутой и смотровой галерее и закрепленной в крайних секциях по мар­ки, установленным на секциях плотины.

Наклоны гидротехнических сооружений или их элементов определяют с помощью геометрического нивелирования марок, размещенных на напорной и низовой гранях сооружения, по дан ним гидростатического нивелира или с помощью накладного (рис. 3.5) либо дистанционного клинометра. С помощью клинометра определяют угол наклона площадки, на которой он установлен, по разнице отсчетов на микрометренном винте для различных периодов. Микрометренным винтом (устройством) вы­водят цилиндрический уровень в горизонтальное положение до измерения и во время взятия отсчета. Для измерения угла наклона вертикальных поверхностей применяют также инклинометры, уклонометры.

Рис 3.5 Схема накладного клинометра:

1 — ось, 2 — пластина; 3 — цилиндрический уровень; 4 пружина; 5 — игла; 6- микрометренный винт; 7- барабан со шкалой; 8- указатель отсчета; 9- корпус мнкрометренного измерителя; 10 — станина; 11 — подставка для крепления прибора.