RU2764875C1

RU2764875C1 - Ground geodetic bench mark

Info

Publication number: RU2764875C1
Application number: RU2021110562A
Authority: RU
Inventors: Аркадий Александрович Петухов; Андрей Вадимович Матвеев; Сергей Александрович Арзамасцев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Стройтехинновации ТДСК" (ООО "СТИ ТДСК")
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2022-01-21

Abstract

FIELD: measuring.

SUBSTANCE: ground geodetic bench mark can be used to determine the vertical positioning of various buildings, structures and ground massifs and to control settling and deformation thereof during erection, operation, and reconstruction. The bench mark consists of a steel casing pipe, the length whereof exceeds the level of seasonal freezing of the soil by at least two times. The upper part of the casing pipe protrudes above the daytime surface of the soil. A metal core with an anchor tip in the form of a drilling screw is installed inside the casing pipe. The lower part of the metal core protrudes beyond the casing pipe by at least a quarter of the length of the latter. An end steel plate with a geodesic mark in the form of a steel hemisphere attached thereto is secured on the upper end of the metal core. The cavity between the casing pipe and the metal core is filled with expanded clay gravel from above. The casing pipe is equipped with a steel rotary cover with a loop. The casing pipe has a similar loop. The loops are used to install a padlock. The structure of the bench mark, due to the reliable anchoring, ensures a steady and stable position of the bench mark.

EFFECT: ensured constancy of the coordinates of the bench mark and increased accuracy of geodetic measurements.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области геотехнического мониторинга и геодезических измерений и может быть использовано в качестве стабильного опорного геодезического пункта при решении различных геодезических задач, преимущественно для определения высотной привязки различных зданий, сооружений и грунтовых массивов и для контроля их осадок и деформаций в процессе возведения, эксплуатации и реконструкции.The invention relates to the field of geotechnical monitoring and geodetic measurements and can be used as a stable reference geodetic point in solving various geodetic problems, mainly to determine the height reference of various buildings, structures and soil massifs and to control their settlement and deformation during construction, operation and reconstruction.

При выполнении геотехнического мониторинга зданий и сооружений, строящихся или попадающих в зону влияния нового строительства или опасных природных или техногенных процессов практически всегда возникает вопрос мониторинга возможных вертикальных осадок и смещений в плане наблюдаемых объектов. Это осуществляется геодезическими методами измерений, для реализации которых необходимы опорные геодезические пункты с геодезическими марками, имеющие неизменные координаты. Такими пунктами могут быть грунтовые репера.When performing geotechnical monitoring of buildings and structures under construction or falling into the zone of influence of new construction or hazardous natural or man-made processes, the question of monitoring possible vertical settlements and displacements in terms of observed objects almost always arises. This is carried out by geodetic measurement methods, the implementation of which requires reference geodetic points with geodetic marks that have constant coordinates. Ground benchmarks can be such points.

Из уровня техники известен грунтовый репер (патент на изобретение RU № 2624792 С1, опубликован 06.07.2017. Бюл. № 19), состоящий из металлической реперной трубы, в нижней части которой крепится якорь, а в верхней - подвижная марка. Реперная труба в пределах сезонно-талого слоя выполнена в виде сужающегося усеченного конуса, что уменьшает величину касательных сил выпучивания, а изменение высоты марки репера и приведение ее к первоначальной отметке производится по винтовой резьбе с изменением ее высоты по металлической рейке с миллиметровыми делениями относительно подвижного индекса. Недостатком устройства является то, что, несмотря на конусообразную форму, на верхнюю часть все равно будут действовать силы морозного пучения, что в итоге приведет к изменению координат этого опорного знака, кроме того, верхняя часть грунтового репера не защищена от атмосферных воздействий.A ground benchmark is known from the prior art (patent for invention RU No. 2624792 C1, published on 07/06/2017. Bull. No. 19), consisting of a metal reference pipe, in the lower part of which an anchor is attached, and in the upper part - a movable mark. The reference pipe within the seasonally thawed layer is made in the form of a tapering truncated cone, which reduces the magnitude of the tangential buckling forces, and the change in the height of the mark of the benchmark and bringing it to the original mark is carried out along the screw thread with a change in its height along a metal rail with millimeter divisions relative to the movable index . The disadvantage of the device is that, despite the conical shape, frost heaving forces will still act on the upper part, which will eventually lead to a change in the coordinates of this reference mark, in addition, the upper part of the ground benchmark is not protected from atmospheric influences.

Наиболее близким известным устройством, принятым за прототип, является репер (патент на изобретение RU № 2402748 С2, опубликован 20.04.2010. Бюл. № 11), установленный в скважину и содержащий металлический сердечник с конусообразным наконечником и якорем на конце для заанкеривания сердечника и противопучиннистые приспособления со смазывающим материалом. Сердечник жестко скреплен по всей совей поверхности с пластмассовой обоймой, внешняя поверхность которой смазана незамерзающим материалом. На сердечник с обоймой надета с возможностью скольжения и с обеспечением свободного пространства с обоймой пластиковая оболочка. Длина пластиковой оболочки превышает уровень сезонного промерзания грунта (УСПГ). Внешняя поверхность пластмассовой оболочки смазана незамерзающим материалом и обернута пластмассовой пленкой. Выполненная таким образом оболочка выполняет функцию обсадной трубы. Якорь выполнен в виде металлического патрубка диаметром меньше диаметра скважины. В патрубке выполнены продольные прорези на части его длины, образуя полосы, причем часть полос попеременно загнута во внутреннее пространство патрубка до смыкания между собой, верхние концы другой части полос загнуты в сторону стенок скважины. Нижняя часть скважины с якорем заполнена скрепляющим составом, например бетоном, а оставшееся свободное пространство скважины заполнено местным грунтом. Верхний конец сердечника и оболочки защищены от повреждений крышкой.The closest known device, taken as a prototype, is a benchmark (patent for the invention RU No. 2402748 C2, published on April 20, 2010. Bull. No. 11), installed in the well and containing a metal core with a cone-shaped tip and an anchor at the end for anchoring the core and anti-rocking lubricating fixtures. The core is rigidly fastened over its entire surface with a plastic holder, the outer surface of which is lubricated with an antifreeze material. A plastic sheath is put on the core with the clip with the possibility of sliding and with the provision of free space with the clip. The length of the plastic shell exceeds the level of seasonal soil freezing (STF). The outer surface of the plastic shell is lubricated with an antifreeze material and wrapped with a plastic film. The casing made in this way performs the function of a casing pipe. The anchor is made in the form of a metal pipe with a diameter less than the diameter of the well. Longitudinal slots are made in the branch pipe on a part of its length, forming strips, moreover, part of the strips is alternately bent into the internal space of the branch pipe until they meet with each other, the upper ends of the other part of the strips are bent towards the borehole walls. The lower part of the anchored well is filled with a bonding compound, such as concrete, and the remaining free space of the well is filled with local soil. The upper end of the core and the shell are protected from damage by a cover.

Недостатком такого устройства является достаточное большое количество конструктивных элементов, требующих заводского предварительного изготовления, сложность его исполнения и анкеровки якоря.The disadvantage of this device is a sufficiently large number of structural elements that require factory prefabrication, the complexity of its execution and anchor anchoring.

Помимо этого, возникают трудности, связанные с контролем состояния и положения якоря после его деформирования и качества обетонирования якоря из-за труднодоступности, невозможность контроля состояния смазки из незамерзающего материала после длительной эксплуатации. Все это снижает устойчивость репера в пучинистых грунтовых условиях.In addition, there are difficulties associated with monitoring the condition and position of the anchor after its deformation and the quality of the anchor concreting due to inaccessibility, the impossibility of monitoring the condition of the lubricant from non-freezing material after long-term operation. All this reduces the stability of the benchmark in heaving soil conditions.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции репера с одновременным повышением его устойчивости и сохранения стабильности положения.The invention solves the problem of simplifying the design of the benchmark while increasing its stability and maintaining the stability of the position.

Технический результат заключается в надежной анкеровке репера и в обеспечении тем самым постоянства координат геодезической марки, повышающих точность геодезических измерений.The technical result consists in reliable anchoring of the benchmark and thereby ensuring the constancy of the geodetic mark coordinates, which increase the accuracy of geodetic measurements.

Задача и технический результат достигаются следующим образом.The task and the technical result are achieved as follows.

Заявляемый грунтовый геодезический репер, установленный в скважину, как и прототип, содержит обсадную трубу, длина которой превышает уровень сезонного промерзания грунта, и металлический сердечник с анкерным наконечником. Металлический сердечник расположен внутри обсадной трубы с образованием полости между ним и обсадной трубой и выступает за нижнюю границу последней. Сверху обсадная труба снабжена крышкой.The inventive ground geodetic benchmark installed in the well, like the prototype, contains a casing pipe, the length of which exceeds the level of seasonal freezing of the soil, and a metal core with an anchor tip. The metal core is located inside the casing pipe with the formation of a cavity between it and the casing pipe and protrudes beyond the lower boundary of the latter. On top of the casing pipe is provided with a cover.

В отличие от прототипа обсадная труба выполнена из стали, причем ее длина превышает уровень сезонного промерзания грунта не менее, чем в два раза. В отличие от прототипа анкерный наконечник металлического сердечника выполнен в виде бурового шнека. Нижняя часть металлического сердечника выступает из обсадной трубы не менее чем на четверть длины последней, а на его верхнем торце под крышкой обсадной трубы закреплена стальная пластина с геодезической маркой, расположенной в центре и выполненной в виде стальной полусферы. Крышка у заявляемого репера, в отличие от прототипа, выполнена поворотной, а на ней и обсадной трубе закреплены петли для замка, кроме того, полость между обсадной трубой и сердечником заполнена сверху керамзитовым гравием.Unlike the prototype, the casing pipe is made of steel, and its length exceeds the level of seasonal soil freezing by at least two times. Unlike the prototype, the anchor tip of the metal core is made in the form of a drilling auger. The lower part of the metal core protrudes from the casing pipe by at least a quarter of the latter's length, and a steel plate with a geodesic mark located in the center and made in the form of a steel hemisphere is fixed on its upper end under the casing pipe cover. The cover of the inventive benchmark, unlike the prototype, is made swivel, and loops for the lock are fixed on it and the casing pipe, in addition, the cavity between the casing pipe and the core is filled from above with expanded clay gravel.

В частном случае выполнения металлический сердечник выполнен в виде стальной трубы.In a particular case, the metal core is made in the form of a steel pipe.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведен продольный разрез грунтового геодезического репера.The invention is illustrated by a drawing, which shows a longitudinal section of a ground geodesic benchmark.

Грунтовый геодезический репер состоит из стальной обсадной трубы 1, длина которой превышает уровень сезонного промерзания грунта 2 не менее чем в два раза. Верхняя часть обсадной трубы 1 выступает над дневной поверхностью грунта 3. Внутри обсадной трубы установлен металлический сердечник 4, который может быть сплошным или в виде стальной трубы меньшего диаметра, чем обсадная труба 1. Выполнение металлического сердечника в виде стальной трубы более экономичный, поэтому и наиболее предпочтительный. На конце металлического сердечника 4 прикреплен, например ручной электродуговой сваркой, анкерный наконечник, представляющий из себя буровой шнек 5, например буровой шнек марки БИ229-91-В-00, предназначенный для завинчивания металлического сердечника 4 в грунт буровой установкой и служащий в качестве якоря металлического сердечника 4. Нижняя часть металлического сердечника 4 выступает за пределы обсадной трубы 1 не менее четверти длины последней. На верхнем торце металлического сердечника 4 закреплена торцевая стальная пластина 6, с прикрепленной к ней геодезической маркой 7, представляющей стальную полусферу.The ground geodetic benchmark consists of a steel casing pipe 1, the length of which exceeds the level of seasonal freezing of the soil 2 at least twice. The upper part of the casing pipe 1 protrudes above the daily surface of the soil 3. A metal core 4 is installed inside the casing pipe, which can be solid or in the form of a steel pipe of a smaller diameter than the casing pipe 1. Making the metal core in the form of a steel pipe is more economical, and therefore the most preferred. At the end of the metal core 4, for example, by manual arc welding, an anchor tip is attached, which is a drilling auger 5, for example, a drilling auger of the BI229-91-V-00 brand, designed to screw the metal core 4 into the ground by a drilling rig and serving as a metal anchor. core 4. The lower part of the metal core 4 protrudes beyond the casing pipe 1 at least a quarter of the length of the latter. On the upper end of the metal core 4, an end steel plate 6 is fixed, with a geodesic mark 7 attached to it, representing a steel hemisphere.

Полость между обсадной трубой 1 и металлическим сердечником 4 заполнена керамзитовым гравием 8. Оставшаяся часть обсадной трубы 1 заполнена естественным грунтом 9. Заполнение естественным грунтом 9 происходит при вдавливании обсадной трубы 1 в грунт после погружения ее в предварительно-пробуренную скважину.The cavity between the casing pipe 1 and the metal core 4 is filled with expanded clay gravel 8. The remaining part of the casing pipe 1 is filled with natural soil 9. Filling with natural soil 9 occurs when the casing pipe 1 is pressed into the soil after it is immersed in a pre-drilled well.

В верхней части обсадной трубы 1 установлена стальная поворотная крышка 10, изготовленная из плоского стального листа, содержащая поворотный шарнир 11 и петлю 12. Обсадная труба 1 имеет петлю 13, аналогичную петле 12. Петли 12 и 13 служат для установки антивандального навесного замка.In the upper part of the casing pipe 1 there is a steel rotary cover 10, made of a flat steel sheet, containing a rotary hinge 11 and a loop 12. The casing pipe 1 has a loop 13 similar to the loop 12. The loops 12 and 13 serve to install an anti-vandal padlock.

Устройство монтируют следующим образом.The device is mounted as follows.

В предварительно-пробуренную скважину, диаметр которой равен диаметру обсадной трубы 1, опускают обсадную трубу 1 ниже уровня 2 сезонного промерзания грунта. Затем, например, с помощью механизма бурильной установки на пневмоколесном ходу, обсадную трубу 1 залавливают так, чтобы она выступала над дневной поверхностью грунта 3 на высоту, удобную для ведения геодезических работ в конкретных условиях ведения наблюдений и использования геодезических приборов и устройств. При вдавливании обсадной трубы 1 в грунт происходит частичное ее заполнение естественным грунтом 9.In a pre-drilled well, the diameter of which is equal to the diameter of the casing pipe 1, the casing pipe 1 is lowered below the level 2 of seasonal soil freezing. Then, for example, using the mechanism of a drilling rig on pneumatic wheels, the casing pipe 1 is caught so that it protrudes above the daytime surface of the soil 3 to a height convenient for conducting geodetic work in specific conditions for conducting observations and using geodetic instruments and devices. When the casing pipe 1 is pressed into the ground, it is partially filled with natural soil 9.

Предварительно перед монтажом к нижней части металлического сердечника 4 приваривают ручной электродуговой сваркой буровой шнек 5. Готовый металлический сердечник 4 с буровым шнеком 5 на конце опускают внутрь обсадной трубы 1 и затем закручивают бурильной установкой до такой отметки, чтобы ее верх был выше дневной поверхности грунта 3, но ниже верха обсадной трубы 1.Prior to installation, a drilling auger 5 is welded to the lower part of the metal core 4 by manual electric arc welding. The finished metal core 4 with a drilling auger 5 at the end is lowered inside the casing 1 and then twisted by the drilling rig to such a mark that its top is above the day surface of the soil 3 , but below the top of casing 1.

На верхнем торце металлического сердечника 4 закрепляют стальную пластину 6 с прикрепленной к ней геодезической маркой 7 в виде стальной полусферы. Далее производят заполнение полости между обсадной трубой 1 и металлическим сердечником 4 керамзитовым гравием 8.At the upper end of the metal core 4, a steel plate 6 is fixed with a geodesic mark 7 attached to it in the form of a steel hemisphere. Next, the cavity between the casing pipe 1 and the metal core 4 is filled with expanded clay gravel 8.

На верхней части обсадной трубы 1 закрепляют поворотную крышку 10, изготовленную из плоского стального листа. Крепление осуществляют с помощью поворотного шарнира 11. Крышка 10 выполнена с петлей 12, аналогичную петлю 13 закрепляют на обсадной трубе 1. При закрытой крышке 10 в петли 12 и 13 продевают навесной замок.On the upper part of the casing pipe 1, a rotary cover 10, made of a flat steel sheet, is fixed. Fastening is carried out using a rotary hinge 11. The cover 10 is made with a loop 12, a similar loop 13 is fixed on the casing pipe 1. When the cover 10 is closed, a padlock is threaded into the loops 12 and 13.

Таким образом, изготовление грунтового репера возможно на месте его установки, из известных материалов, без предварительной заводской их подготовки. Наличие бурового шнека 5 на конце металлического сердечника 4, служащего в качестве анкера, позволяет надежно зафиксировать металлический сердечник 4 ниже уровня 2 сезонного промерзания грунта. К тому же установлено, что при длине обсадной трубы 1, превышающей уровень 2 сезонного промерзания грунта не менее, чем в два раза, керамзитовая засыпка полости между обсадной трубой 1 и металлическим сердечником 4 достигает глубины ниже уровня 2 сезонного промерзания грунта. Это позволяет отсечь силы морозного пучения от металлического сердечника 4. Таким образом, указанные признаки позволяют достичь стабильного, устойчивого положения грунтового репера и постоянство координат геодезической марки, необходимых при длительных геодезических наблюдениях за зданиями и сооружениями.Thus, the manufacture of a ground benchmark is possible at the place of its installation, from known materials, without their preliminary factory preparation. The presence of the drilling auger 5 at the end of the metal core 4, which serves as an anchor, allows you to securely fix the metal core 4 below the level 2 of the seasonal freezing of the soil. In addition, it has been established that with the length of the casing pipe 1 exceeding the level 2 of seasonal soil freezing at least twice, the expanded clay backfilling of the cavity between the casing pipe 1 and the metal core 4 reaches a depth below the level 2 of seasonal soil freezing. This makes it possible to cut off the forces of frost heaving from the metal core 4. Thus, these features make it possible to achieve a stable, stable position of the ground benchmark and the constancy of the coordinates of the geodetic mark, which are necessary for long-term geodetic observations of buildings and structures.

Claims

1. Soil geodetic benchmark installed in a well and containing a casing pipe, the length of which exceeds the level of seasonal freezing of the soil, a metal core with an anchor tip located inside the casing pipe with the formation of a cavity between it and the casing pipe and protruding beyond the lower boundary of the casing pipe, and the upper cover for the casing pipe, characterized in that the casing pipe is made of steel, and its length exceeds the level of seasonal soil freezing at least twice, the anchor tip of the metal core is made in the form of a drilling auger, and the lower part of the metal core protrudes from the casing pipe not less than less than a quarter of the length of the latter, and on its upper end under the casing pipe cover there is a steel plate with a geodesic mark located in the center and made in the form of a steel hemisphere, while the cover for the casing pipe is made rotatable, and on it and on the casing pipe hinges for the lock, also o, the cavity between the casing pipe and the metal core is filled from above with expanded clay gravel.

2. Ground geodetic benchmark according to claim 1, characterized in that the metal core is made in the form of a steel pipe.