Геодезические методы определения вертикальных деформаций оснований фундаментов зданий и сооружений объектов нефтегазового комплекса

Целью написания статьи является краткое освещение существующих геодезических методов определения деформаций зданий и сооружений объектов нефтегазового комплекса.

Изучение деформационных процессов было и остается одной из основных задач геодезии и включает в себя проведение наблюдений за деформациями инженерных сооружений. Деформациями зданий и сооружений называют изменения взаимного положения частей конструкций зданий и сооружений в течение всего периода строительства и эксплуатации, которые могут повлечь за собой нарушение целостности объектов, а также аварийные ситуации. Данные разнородных многовременных рядов наблюдений позволяют сделать вывод о динамике и величинах деформаций, техническом состоянии инженерных объектов (в том числе на территории нефтегазового комплекса), на степень их надежности и безопасности эксплуатации. Особую актуальность информация о качественных характеристиках приобретает при получении данных для своевременного принятия мер по устранению или предупреждению критических деформаций [1].

Комплекс мер и инженерных изысканий, направленные на выявление, прогнозирование и предотвращение деформаций, называется геодезическим мониторингом. Так как проблема своевре- менного выявления деформаций на нефтегазодобывающих предприятиях, расположенных на южной границе многолетнемерзлых пород актуальна, геодезический мониторинг инженерных зданий и сооружений является необходимостью, и определяющим документом, служащим основанием для его проведения является ГОСТ 24846-8 1 [1].

Работы, проводимые при геодезическом мониторинге, принято разделять на следующие этапы:

• 1.    Закладка геодезической высотной основы.

• 2.    Закрепление деформационных марок.

• 3.    Нивелирование с целью определения вертикальных деформаций: определение высот и устойчивости глубинных реперов, определение высот деформационных марок.

• 4.    Камеральная обработка результатов.

• 5.    Анализ и прогнозирование полученных результатов.

Основным методом измерения вертикальных деформаций объектов нефтегазового комплекса является геометрическое нивелирование II и III класса.

Геометрическое нивелирование – отложение уровневой поверхности горизонтальным лучом визирования. Оно применяется для мониторинга вертикальных деформаций значительного количества доступных точек зданий и инженерных сооружений. Метод геометрического нивелирования применяют к инженерным сооружениям, предъявляющим высокие требования к точности измерения осадок. Он позволяет определить взаимное положение по высоте двух точек, расположенных на расстоянии 10-15 м, со средней квадратической ошибкой 0,02-0,05 мм, взаимное положение точек, удаленных на несколько сотен метров, и определяется со средней квадратической ошибкой порядка 0,1-0,2 мм. Необходимая высокая точность измерений обеспечивается применением специальной методики измерений, основные положения которой состоят в следующем:

• 1.    Нивелирование на станции производится строго из середины. Неравенство плеч на станции, особенно при визирном луче до 6 м, не должно быть более 10 см.

• 2.    Наблюдения на станции выполняются способом «совмещения» по штриховым инварным рейкам, удовлетворяющим требованиям нивелирования II, III классов.

• 3.    Для ослабления влияния ошибок штрихов реек на результаты нивелирования необходимо либо вводить поправки в отсчеты по рейкам, либо производить визирование на каждой станции в любом цикле наблюдений на заранее обусловленные штрихи реек.

• 4.    Применяется строго независимый контроль измерений на станции. Контроль измерений состоит в сравнении с допуском разности превышений, вычисленных по отсчетам на одношкальную

• 5.    Наблюдения на станции производятся по программе, строго симметричной во времени.

• 6.    При наведении на заднюю и переднюю рейки соблюдается идентичное расположение изображения штриха по отношению к вертикальной нити, за счет чего исключается ошибка, вызванная неточной установкой сетки нитей.

рейку, полученным при разных горизонтах инструмента.

В процессе измерения деформаций следует контролировать устойчивость исходных реперов для каждого цикла наблюдений [2].

К современным геодезическим методам определения вертикальных деформаций оснований фундаментов зданий и сооружений объектов нефтегазового комплекса относят лазерное сканирование. Данный метод основан на принципе беспримерного измерения расстояний с помощью лазера импульсным, фазовым или импульснофазовым методом. Измерение расстояний производится через быстро вращающееся по вертикальной оси зеркало, которое позволяет выполнить множество измерений расстояний до объекта, в горизонтальной оси вращается сам прибор. Таким образом, получается 3D-модель здания или сооружения, состоящая из множества точек (от нескольких миллионов и более), которые позволяют получить результирующее изображение.

GNSS методы – методы, основанные на использование спутникового оборудования. Координаты приемника получаются путём решения псевдо-дальностей по эфемеридно-временной информации, полученной от спутниковых систем. Как правило, применение данного метода усложнено ввиду того, что деформационные марки часто недоступны для спутникового сигнала, а также кинематические методы не всегда способны обеспечить требуемую точность, однако статические измерения относительным методом при наличии систем принудительного центрирования способны получать высокоточные и незаменимые данные. Важно учитывать, что точность определения вертикальных деформаций определяет методику работ, выбор инструментов, методы организации работ, временные и экономические затраты.