Геодезический мониторинг зданий и сооружений как основа контроля за безопасностью при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений

Министерство образования и науки Российской Федерации 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ 

В.В. Симонян, Н.А. Шмелин, А.К. Зайцев 

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ 
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ  
КАК ОСНОВА КОНТРОЛЯ  
ЗА БЕЗОПАСНОСТЬЮ  
ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ 
ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ  

Под общей редакцией 
кандидата технических наук, доцента В.В. Симоняна 

3-е издание (электронное)

Издательство НИУ МГСУ 
Москва

2017

УДК 69.058
ББК 38.58
С37

СЕРИЯ ОСНОВАНА В 2008 ГОДУ
Авторы: В. В. Симонян (гл. 10), Н. А. Шмелин (гл. 1—9, 11—19), А.К. Зайцев (гл. 20)
Рецензенты:
канд. техн. наук, доц. А. Г. Парамонов, РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина; 
канд. техн. наук И. И. Ранов, доц. кафедры инженерной геодезии НИУ МГСУ
Монография рекомендована к публикации научно-техническим советом НИУ МГСУ

С37
Симонян, Владимир Викторович.
Геодезический мониторинг зданий и сооружений как основа контроля за 
безопасностью при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений 
[Электронный ресурс] : монография / В. В. Симонян, Н. А. Шмелин, 
А. К. Зайцев ; под общ. ред. канд. техн. наук, доц. В. В. Симоняна ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. 
ун-т. — 3-е изд. (эл.).— Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 144 с.). — 
Москва : Изд-во Моск. гос. строит. ун-та, 2017. — (Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ). — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10".
ISBN 978-5-7264-1531-4
Рассмотрены геодезические методы выполняемых периодически (или по мере необходимости) специальных работ по определению деформаций инженерных сооружений. Получаемые высокоточные геодезические измерения позволяют решать как научные задачи (обоснование теоретических расчетов устойчивости сооружений), так и 
производственно-технические, обеспечивающие нормальную эксплуатацию сооружений и оборудования и принятие профилактических мер при выявлении недопустимых 
величин деформаций.
Приводится методика определения осадок фундаментов, скорости протекания 
осадки, крена, прогиба и прогнозирования времени стабилизации сооружений. 
Изложены способы определения крена высоких сооружений по разности высот осадочных марок; вертикальным проектированием; путем определения координат; измерением углов или направлений. Описаны способы наблюдения за трещинами несущих 
конструкций посредством простейших измерений, а также с применением щелемеров. 
Изложены методы определения планово-высотного положения рельсов при геодезической съемке крановых путей. Уделено внимание новым способам определения деформаций с использованием электронных тахеометров, лазерного сканирования и 
спутниковых приемников. Описаны методики создания опорных деформационных 
геодезических сетей в виде линейно-угловых сетей, полигонометрии и трилатерации. 
Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся наблюдениями за осадками фундаментов, деформациями конструкций зданий, сооружений и 
оборудования, и студентов технических вузов.
УДК 69.058 
ББК 38.58
Деривативное электронное издание на основе печатного издания: Геодезический 
мониторинг зданий и сооружений как основа контроля за безопасностью при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений : монография / В. В. Симонян, 
Н. А. Шмелин, А. К. Зайцев ; под общ. ред. канд. техн. наук, доц. В. В. Симоняна; М-во 
образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. ун-т. — 2-е 
изд. — Москва : Изд-во Моск. гос. строит. ун-та, 2016. — (Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ). — 144 с. — ISBN 978-5-7264-1379-2.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных 
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать 
от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-7264-1531-4
© Национальный исследовательский 
Московский государственный 
строительный университет, 2017

С О Д Е Р Ж А Н И Е 

 Введение .......................................................................................................... ..5 
1. Основные положения. Мониторинг: цели и задачи ................................ ..7
2. Нормативные предельные деформации зданий и сооружений .............. ..8 
3. Техническое задание на проведение геодезического мониторинга ....... 12 
4. Проект производства геодезических работ по наблюдению
  за перемещениями зданий и сооружений ................................................. 13 
5. Виды и причины смещений зданий и сооружений .................................. 14 
6. Типы геодезических знаков ....................................................................... 16 
6.1. Опорные (исходные) знаки (реперы) ................................................ 16 
6.2. Осадочные марки (реперы) ................................................................ 22 
7. Геодезические наблюдения вертикальных перемещений зданий
  и сооружений .............................................................................................. 23 
8. Геодезические наблюдения горизонтальных перемещений зданий
  и сооружений .............................................................................................. 62 
9. Математический анализ результатов измерений ..................................... 66 
10. Расчет точности наблюдений за деформациями высотных зданий
   и сооружений с использованием электронных тахеометров ................. 74 
11. Геодезические наблюдения за шпунтом .................................................. 81 
12. Наблюдения за трещинами в конструкциях ............................................ 86 
13. Мониторинг крановых путей .................................................................... 88 
14. Мониторинг строительных подъемников ................................................ 93 
15. Спутниковые технологии и мониторинг зданий и сооружений ............ 94 
16. Определение смещений лазерным сканированием ................................ 95
17. Автоматизированные системы геодезического мониторинга ............... 97 
18. Видеоизмерения ......................................................................................... 97 
19. Отчетная документация ............................................................................ 98
20. Создание опорной геодезической сети
  на строительной площадке ................................................................. ...101 

20.1. Проектирование полигонометрического хода заданной  
 точности ...................................................................................... 101 
20.2. Типовые фигуры линейной и линейно-угловой сети ............... 109 
20.3. Микротрилатерация .................................................................... 118 
20.3.1. Общие сведения ............................................................ 118 
20.3.2. Типовые сети микротрилатерации .............................. 123 
20.3.3. Специфика уравнивания результатов повторных  
циклов наблюдений .................................................................. 129 
20.3.4. Метод трилатерации в решении некоторых  
инженерно-геодезических задач.............................................. 132 
Библиографический список ...................................................................... 138 

ВВЕДЕНИЕ 
 
В работе даны рекомендации по организации и выполнению наиболее распространенных методов мониторинга зданий и сооружений геодезическими измерениями как в период их строительства, так и при 
эксплуатации. 
Целью мониторинга является выявление степени физического состояния строительных конструкций, влияния различных факторов на их 
фактическое состояние и проектную работоспособность. Для решения 
указанной задачи проводят техническую диагностику и техническое 
обследование. В зависимости от поставленных задач при техническом 
обследовании применяют или паспортизацию, или предварительное 
обследование, или детальное обследование объекта. 
Основой выполнения геодезических измерений при детальном обследовании эксплуатируемого здания является техническое задание.  
Для вновь возводимого здания наблюдение за перемещениями его в 
пространстве должно быть составной частью общего комплекса геодезических работ на объекте и отражено в проекте производства геодезических работ (ППГР), в том числе и на период после завершения строительства до их полной стабилизации.  
В ряде работ, например [6, 7], доказано, что неучтенные перемещения построенной части здания могут привести к погрешностям в разбивочных работах, превышающим нормативные допуски в процессе 
строительства. Это снижает проектные характеристики эксплуатационных свойств зданий, сокращает их долговечность, а иногда приводит и 
к разрушению. 
Недооценка важности мониторинга или его отсутствие в целях экономии материальных средств приводят иногда к трагическим последствиям. Подобные факты известны как из специальной литературы [21], 
так и из современного опыта строительного производства, последним 
ярким примером которого является обрушение межэтажного перекрытия в казарме учебного центра ВДВ МО РФ (г. Омск). 
 

Из изложенного следует вывод, что необходимо законодательно закрепить включение в состав проекта строительства инженерного сооружения раздел его геодезического мониторинга в процессе возведения и эксплуатации. Это позволит в полном объеме обеспечить выполнение указанных работ материальными ресурсами, соответствующими 
современным средствам геодезических измерений и их математической 
обработки, что и обеспечит их качественное выполнение.  
Авторы надеются, что данная работа будет способствовать решению 
этой важной задачи. 
 
Авторы благодарны рецензентам кандидату технических наук  
А.Г. Парамонову и кандидату  технических наук И.И. Ранову за замечания  
и предложения по совершенствованию рукописи работы,  
которые определенно способствовали улучшению ее содержания.  

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. МОНИТОРИНГ: ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 
 
Вопросы геодезических наблюдений за перемещениями зданий и сооружений рассматриваются в ряде ранее изданных нормативных документов: СНиПах, руководствах, указаниях и технической литературе, 
которые в настоящее время постепенно переносятся в своды правил 
(СП). В указанных материалах изложена методика организации и проведения геодезических наблюдений за зданиями и сооружениями, проводимых лишь в том случае, если имеется соответствующее решение 
проектной организации [4, п. 3.71]. Эти решения принимаются: 
– при наличии специальных указаний в задании на проектирование; 
– если ожидаемые деформации близки к предельным;  
– если применяются новые или недостаточно изученные конструкции зданий. 
Согласно [1, п. 1.3], обеспечение геодезических наблюдений за перемещениями и деформациями строящихся зданий и сооружений является функцией заказчика. 
Наряду с наблюдениями за осадками, проводятся натурные измерения кренов высотных сооружений как в процессе их строительства, так 
и в период эксплуатации [3, п. 1.2]. Организация измерений кренов сооружений башенного типа в процессе эксплуатации необходима, так 
как всегда происходит неравномерный нагрев стен по технологическим 
причинам, например, дымовых труб, а также вследствие солнечного 
излучения. Имеют место и динамические ветровые нагрузки. 
Все эти факторы в сочетании с неравномерной осадкой фундаментов 
увеличивают отрицательное воздействие на устойчивость сооружения и 
могут вызвать деформации, превышающие предельные, что может привести к нежелательным последствиям. 
Практика показала, что необходимость проведения наблюдений за 
перемещениями и деформациями возводимых зданий и сооружений 
возникает не только в целях совершенствования проектных решений, 
но и в целях определения количественных величин перемещений частей 
зданий в процессе их строительства с целью учета этих величин при 
выполнении разбивочных работ для смежных частей зданий, для монтажа конструкций и оборудования, а также для оценки в целом эксплуатационных свойств возведенных зданий. 
Практически целесообразно геодезический мониторинг в процессе 
строительства проводить по сокращенной программе при строительстве 
следующих зданий: 
– более 18 этажей; 
– при изменении привязки здания без дополнительных геологических изысканий грунта основания; 
– возводимых на насыпных грунтах; 
– сооружений башенного типа, высота которых более 50 м. 

Целесообразно проводить наблюдения за смещениями возводимых 
фундаментов под оборудование большой массы (вплоть до монтажа 
последнего) и в период эксплуатации, особенно в случае резкого изменения температуры или обильного замачивании глинистого основания 
фундаментов. Такие условия могут иметь место при эксплуатации оборудования атомных и гидроэлектростанций. 
 
2. НОРМАТИВНЫЕ ПРЕДЕЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ  
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 
 
Согласно СНиП [4], предельные величины деформаций и осадки оснований не должны превышать установленных проектом величин. В 
противном случае должны быть разработаны конструктивные решения, 
снижающие чувствительность здания, сооружения или технологического оборудования к повышенной деформации основания. 
Согласно тому же СНиП, для объектов нового строительства и реконструкции необходимо проводить геотехнический мониторинг оснований фундаментов и конструкций для следующих сооружений: 
– имеющих высоту более 75 м; 
– вновь возводимых при I и II уровне ответственности, высотой менее 75 м; 
– реконструируемых I и II уровней ответственности. 
В СНиП [4] регламентируются предельные деформации основания 
фундаментов объектов нового строительства (табл. 2.1), реконструируемых зданий (табл. 2.2) и сооружений окружающей застройки (табл. 2.3). 
 
Таблица 2.1 
 
Предельные деформации основания фундаментов объектов  
нового строительства 
 

Сооружения 

Предельная деформация основания 

фундаментов

Относительная разность 
осадок ΔS / L 
Крен i 
Максимальная 
Smax или средняя 

Sср, см

1. Производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные 
здания с полным каркасом: 
– железобетонным 
– то же, с устройством железобетонных поясов или монолитных 
перекрытий 
– здания монолитной конструкции со стальным каркасом 
– то же с устройством железобетонных поясов или монолитных 
перекрытий  

 
 
0,002 
 
 
0,003 
 
0,004 
 
 
0,005 

 
 
— 
 
 
— 
 
— 
 
 
—

 
 
10 
 
 
15 
 
15 
 
 
18

Окончание табл. 2.1 
 

Сооружения 

Предельная деформация основания  
фундаментов 

Относительная разность 
осадок ΔS / L 
Крен i 
Максимальная 
Smax или средняя 
Sср, см 

2. Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают 
условия от неравномерных осадок 

 
0,006 
 
— 
 
20 

3. Многоэтажные 
бескаркасные 
здания с несущими стенами из: 
– крупных панелей 
– крупных блоков или кирпичной кладки без армирования 
– то же, с армированием, в том 
числе с устройством железобетонных поясов или монолитных 
перекрытий, а также здания монолитной конструкции 

 
 
0,0016 
 
0,0020 
 
 
 
 
0,024 

 
 
— 
 
— 
 
 
 
 
— 

 
 
12 
 
12 
 
 
 
 
18 

4. Сооружения элеваторов из железобетонных конструкций: 
– рабочее здание и силосный корпус монолитной конструкции на 
одной фундаментной плите 
– то же, сборной конструкции; 
– отдельно стоящий силосный 
корпус монолитной конструкции 
– то же, сборной конструкции 

 
 
 
 
— 
— 
 
— 
— 

 
 
 
 
0,003 
0,003 
 
0,004 
0,004 

 
 
 
 
40 
30 
 
40 
30 

5. Дымовые трубы высотой Н, м: 
Н ≤ 100 
100 < H ≤ 200 
200 < H ≤ 300 
H > 300 

 
— 
— 
— 
— 

 
0,005 
1/(2Н) 
1/(2Н) 
1/(2Н) 

 
40 
30 
20 
10 

6. Жесткие сооружения высотой до 
100 м, кроме указанных в п. 4 и 5 
— 
0,004 
20 

7. Антенные сооружения связи: 
– стволы мачт заземленные 
– то же, электрически изолированные 
– башни радио 
– башни коротковолновых радиостанций 
– башни (отдельные блоки) 

 
— 
 
— 
0,002 
 
0,0025 
0,001 

 
0,002 
 
0,001 
— 
 
— 
— 

 
20 
 
10 
— 
 
— 
— 

Уровень ответственности сооружений (уровень технического состояния здания) определяется по ГОСТ 27751: I — повышенный; II — 
нормальный и III — пониженный. 
 
Таблица 2.2 
 
Предельные дополнительные деформации основания фундаментов 
реконструируемых зданий 
 

Сооружения 

Предельные дополнительные деформация 
основания фундаментов 

Категории  
технического  
состояния зданий

Относительная 
разность  
осадок ΔS / L 

Максимальная 
осадка Smax или 
средняя Sср, см 

1. Одноэтажные  
и многоэтажные  
бескаркасные здания 
со стенами из крупных 
панелей 

I 
 
II 
 
III 

0,0020 
 
0,0010 
 
0,0007 

4,0 
 
3,0 
 
2,0 

2. Одноэтажные  
и многоэтажные  
бескаркасные здания 
со стенами из кирпича 
или крупных блоков 
без армирования 

I 
 
II 
 
 
III 

0,003 
 
0,0015 
 
 
0,001 

4,0 
 
3,0 
 
 
2,0 

3. Одноэтажные и 
многоэтажные бескаркасные здания со стенами из кирпича или 
крупных блоков с армированием или железобетонными поясами 

I 
 
 
II 
 
 
III 

0,0035 
 
 
0,0018 
 
 
0,0012 

5,0 
 
 
4,0 
 
 
3,0 

4. Многоэтажные и 
одноэтажные здания 
исторической застройки или памятники истории, архитектуры и 
культуры с несущими 
стенами из кирпичной
кладки без армирования

I 
 
 
II 
 
 
 
III 

— 
 
 
0,0009 
 
 
 
0,0007 

— 
 
 
1,5 
 
 
 
1,0