Геодезический контроль осадок зданий и сооружений промышленного предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЯ СХЕМА ОСАДОК СООРУЖЕНИЙ И ИХ ОСНОВАНИЙ

2. СБОР И АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ОСАДОК СООРУЖЕНИЙ, ВЫБОР ОБЪЕКТОВ И ВИДОВ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

3. МЕТОДЫ И КАТЕГОРИИ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ, ТОЧНОСТЬ И ПЕРЕОДИЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ

4. СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ КОНТРОЛЬНО-ИЗМИРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ (КИА). ТИПЫ РЕПЕРОВ И МАРОК

5. СХЕМА НИВЕЛИРНЫХ ХОДОВ

6. РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ НИВЕЛИРОВАНИЯ

7. МЕТОДЫ, СРЕДСТВА И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ ПРЕВЫШЕНИЙ

8. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПЕРВИЧНОЙ И ВТОРИЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ И ДОКУМЕНТАЦИЯ КОНТРОЛЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А- ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГК ОСАДОК КОЛОНН КАРКАСА ЗДАНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ В - ОБРАЗЕЦ СХЕМЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ КИА И СХЕМЫ НИВЕЛИРНЫХ ХОДОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ С - ЭСКИЗ ГЛУБИННОГО РЕПЕРА

ПРИЛОЖЕНИЕ D - ЭСКИЗ ОСАДОЧНОЙ МАРКИ

ПРИЛОЖЕНИЕ Е - ВЕДОМОСТЬ ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ ПОЛОЖЕНИЯ ПУНКТОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ УРАВНИВАНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ F - ВЕДОМОСТЬ ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ ПОЛОЖЕНИЯ ПУНКТОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ УРАВНИВАНИЯ

РЕФЕРАТ

Коренькова К.И. Геодезический контроль (ГК) осадок зданий и сооружений промышленного предприятия.

Место выполнения - кафедра инженерной геодезии и маркшейдерского дела СГГА, руководитель доцент, к.т.н. Скрипников В.А.

2014 г., 55 с., 13 табл., 4 рис.,6 прил., 6 источников

В работе представлена технология производства геодезического контроля осадок фундаментов зданий и сооружений промышленного предприятия. Выполнена разработка проекта ГК осадок фундаментов колонн каркаса деревообрабатывающего цеха автозавода. Запроектированы схема размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) и схема нивелирных ходов. Рассчитана точность измерения превышений в ходах нивелирования и выбраны средства измерений.

Ходы первой ступени проектируют по реперам, ходы второй ступени проектируют по смежным полигонам.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

- план промышленного здания на нулевой отметке;

- допустимая абсолютная осадка здания (S_i=190 мм);

- допустимая относительная разность осадок (i=0,003);

- тип фундаментов: столбчатые, отдельно стоящие;

- признаки контроля (технико-экономические показатели и условия эксплуатации объектов).

ВВЕДЕНИЕ

Каждое здание, сооружение или оборудование промышленного предприятия или гражданского комплекса представляет собой сложную техническую систему с заранее заданными эксплуатационными качествами, которые контролируются в процессе изготовления конструкций, деталей и узлов, строительства и монтажа, при приемке и в ходе эксплуатации, а также перед постановкой объекта на капитальный ремонт, реконструкцию или списание. Только на основе такого полного технического контроля процесс строительства и эксплуатации объекта становится управляемым.

Геодезический контроль является составной частью системы технического контроля за эксплуатацией конструкций зданий, сооружений и крупногабаритного технологического оборудования промышленных предприятий и гражданских комплексов.

Анализ современного состояния исследований и особенно нормативно-технической базы, определяющей, по сути дела, техническую политику в области геодезического контроля технического состояния инженерных объектов, показывает на значительное отставание исследований и разработок как в области построения самой системы геодезического контроля, так и в области разработки технологий и методов геодезического контроля.

1. ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА КОНТРОЛЯ
ОСАДОК СООРУЖЕНИЙ И ИХ ОСНОВАНИЙ

1. Проектирование контроля включает:

- выбор объектов, геометрических параметров, разработку методов контроля по объемной, временной характеристикам и управляющему воздействию;

- разработку схем размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), схем нивелирования, расчет точности нивелирования, назначение методов и средств измерений осадок и деформаций;

- разработку методов обработки результатов измерений и форм отчетной документации по контролю осадок.

2. Проведение контроля деформаций на объекте включает:

- изготовление и установку геодезической КИА;

- подготовку персонала, приборов, приспособлений;

- разработку правил техники безопасности при проведении контроля; выполнение измерений.

3. Обработка и анализ результатов измерений включает:

- проверку и обработку первичной документации;

- уравнивание;

- вычисление осадок и деформаций;

- интерпретацию результатов.

Проектирование контроля осадок сооружений и оснований предприятия является наиболее ответственным этапом его проведения.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1. Технологическая схема геодезического контроля геометрических параметров объектов промышленного предприятия

Проектирование выполнено по определенной структурно-технологической схеме, представленной на рис. 1.

Порядок проектирования основных процессов ГК состоит из следующих основных этапов:

? cбор и анализ исходных материалов, целью которого был подбор, изучение и анализ исходных данных, позволяющих производить дальнейшую разработку элементов геодезического контроля.

? на основании проектов организации строительства (ПОС) промышленного предприятия, проекта производства строительно-монтажных работ (ППР и ППМР) и «Правил технической эксплуатации» (ПТЭ), а также правил и требований нормативных документов (НД) государственного и ведомственного уровней произвести выбор оптимального числа объектов и их геометрических параметров, подлежащих геодезическому контролю на данном конкретном предприятии, назначить объект и параметры контроля.

? разработка процессов контроля на основе системы правил и признаков, регламентирующих выбор видов, методов и режимов геодезического контроля, а также ПОС, ППР, ППМР, ПТЭ и других нормативно-технических документов (НТД)( установить конкретные виды, методы и категорию контроля по каждому объекту и параметру).

? на основании категории геодезического контроля параметра и метода контроля по управляющему воздействий установить точность и периодичность определения геометрических параметров объектов контроля, назначение требуемой точности контроля.

? разработка схем, методов и средств измерений. На основании установленных для каждого контролируемого объекта и геометрического параметра, а также требуемой точности и условий контроля, назначить конкретный метод и средство измерений. Если измерение геометрического параметра определяется совокупностью измерительных процессов или операций, то должна проектироваться геометрическая схема измерений и рассчитываться точность измерений элементов этой схемы.

? разработка методов обработки результатов измерений и форм отчетной документации по контролю. На основании установленных нормативно-технических документов (НТД) требований к обработке геодезической информации и требований к отчетной документации по техническому контролю назначить конкретные методы обработки и формы представлений отчетности по каждому объекту и параметру.

2. СБОР И АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ОСАДОК СООРУЖЕНИЯ, ВЫБОР ОБЪЕКТОВ И ВИДОВ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Проектирование геодезического контроля геометрических параметров, характеризующих техническое состояние объектов промышленного предприятия, целесообразно начинать со сбора и анализа данных, необходимых для качественного принятия проектных решений.

Сюда входят:

— технико-экономические показатели как предприятия в целом, так и его объектов;

— рабочие и исполнительные чертежи по архитектурно-строительной и конструктивной части проекта производственных зданий и сооружений, актам приемки конструкций;

— материалы по эксплуатации производственных зданий, сооружений и оборудования: технические паспорта, журналы ремонтов, уже имеющиеся материалы измерений в процессе строительства или эксплуатации по осадкам фундаментов, уровню грунтовых вод, параметрам внутрицеховой эксплуатационной среды и др.;

— нормативная документация по строительству и эксплуатации объектов и др.

Технико-экономические показатели предприятия и отдельных его объектов влияют на выбор категории и методов, точность и достоверность геодезического контроля. Указанные показатели берут из технического задания (ТЗ) на проектирование предприятия, технико-экономического обоснования (ТЭО) или рабочих проектов, а также паспортов и инструкций по эксплуатации оборудования.

Рабочие чертежи по архитектурно-строительной и конструктивной части проекта необходимы для назначения объектов и параметров геодезического контроля, составления проектов размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), выбора схемы измерений.

Акты и исполнительные схемы приемки строительных конструкций и оборудования необходимы для анализа качества проводимых строительно-монтажных работ и могут быть использованы для диагностики технического состояния объектов.

Материалы по эксплуатации зданий, сооружений и оборудования могут быть использованы при проектировании методов геодезического контроля по объемной, временной характеристике и управляющему воздействию.

Нормативная документация по строительству и эксплуатации необходима для выбора практически всех проектных решений по геодезическому контролю, начиная от назначения объектов геодезического контроля и кончая оценкой технического состояния объектов предприятия.

В соответствии с заданием курсового проекта показатель объекта для назначения геодезического контроля 2.

На основании анализа выше приведенных показателей при составлении проектов геодезического контроля промышленных предприятий назначение конкретных объектов, подлежащих обязательному геодезическому контролю, рекомендуется осуществлять по основным показателям, приведенным
в табл. 1.

Таблица 1.

Показатели объектов для назначения геодезического контроля

Виды объектов	Показатели объектов предприятия, по которым следует назначать геодезический контроль
1. Здания и сооружения 2.Крупногабаритное технологическое оборудование	Основного производственного назначения, независимо от значимости прочих показателей. Вспомогательного производственного и социального назначения: - если в задании на их проектирование имеются специальные указания по контролю деформаций согласно конструкторским или технологическим требованиям; - высокого уровня надежности и ответственности, независимо от других более низких показателей значимости; - среднего и низкого уровня надежности, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях (согласно СНиП 2.02.01-83); - в случаях применения новых или недостаточно изученных конструкций сооружений или их фундаментов (согласно СНиП 2.02.01-83); - в случаях, связанных с обеспечением безопасности и здоровья людей, наличием значительных дефектов в процессе эксплуатации; - среднего и тяжелого режима работы. Основного производственного назначения, независимо от значимости прочих показателей. Вспомогательного производственного назначения: - если в документах на монтаж и эксплуатацию имеются специальные указания по контролю определенных геометрических параметров; - наивысшего и высокого уровня надежности; - среднего уровня надежности, эксплуатируемого в сложных режимах работы; - в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций.

Основными показателями для выбора конкретных геометрических параметров объекта геодезического контроля являются конструктивные особенности зданий, сооружений и оборудования, а также условия их эксплуатации, устанавливаемые в процессе изысканий и проектирования, с учетом требований монтажников и эксплуатационников

На основании нормативных документов, материалов изысканий, проработки технологии производства, выбирают для контроля те геометрические параметры проектируемых зданий, сооружений и оборудования, которые являются определяющими для данного объекта. Основными нормативными документами при этом будут служить СНиПы, Нормы технологического проектирования промышленных предприятий отрасли, Правила технической эксплуатации промышленных предприятий отрасли.

3. МЕТОДЫ И КАТЕГОРИИ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ, ТОЧНОСТЬ И ПЕРИОДИЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ

При разработке процессов для каждого объекта и параметра контроля назначены:

? категория контроля;

? методы контроля (по полноте охвата, по характеру воздействия, по временной характеристике).

Под категорией контроля понимают градацию процессов контроля, устанавливаемую при их разработке, в зависимости от требований к качеству объектов контроля. Категория контроля определяет уровень качества самого контроля, характеризуемого достоверностью результатов, точностью, полнотой, оснащенностью измерительными средствами, правилами проведения и т. п.

В зависимости от требований к качеству объекта, назначения и условий эксплуатации, выбрана 4 категория контроля.

Классификация категорий контроля объектов представлены в (табл. 2).

Таблица 2

Классификация категорий контроля объектов

Категория контроля	Общие качественные признаки
1 2 3 4	Проверка объектов контроля с требованиями особо высокого качества и наивысшего уровня надежности, а также повышенного уровня ответственности по экономическим, социальным и экологическим последствиям их отказов, для которых теоретическая вероятность отказа должна быть ничтожно мала (высотные плотины, реакторные установки, головные образцы сложного и высокопроизводительного оборудования большой единичной мощности и т. п.), а также отдельных объектов, преимущественно 2-й категории контроля при наличии критических дефектов. Проверка объектов контроля с требованиями высокого качества и уровня надежности, а также повышенного уровня ответственности по экономическим, социальным и экологическим последствиям их отказов (здания и сооружения основного производственного назначения, испытывающие большие нагрузки и воздействия внутренней и внешней среды; основное крупногабаритное технологическое оборудование большой производительности с тяжелым режимом работы и высокой степенью использования и т. п.), а также отдельных объектов, преимущественно 3-й категории контроля, связанных с обеспечением безопасности и здоровья людей или при наличии критических дефектов. Проверка объектов контроля с требованиями оптимального качества и среднего уровня надежности, а также нормального уровня ответственности по экономическим, социальным и экологическим последствиям их отказов (серийные здания и сооружения основного производственного назначения, не испытывающие больших нагрузок внешней и внутренней среды; здания и сооружения вспомогательного производственного и социального назначения, испытывающие значительные нагрузки внутренней и внешней среды; основное крупногабаритное технологическое оборудование большой производительности со средним и низким режимом работы), а также отдельных объектов, преимущественно 4-й категории контроля, связанных с обеспечением безопасности и здоровья людей или при наличии значительных дефектов. Проверка объектов контроля с требованиями оптимального качества и низкого уровня надежности, а также пониженного уровня ответственности по экономическим, социальным и экологическим последствиям их отказов (здания и сооружения вспомогательного производственного и социального назначения, не испытывающие больших нагрузок внутренней и внешней среды, но при наличии значительных дефектов, крупногабаритное технологическое оборудование с низкими режимами работы при наличии значительных дефектов). Примечание: В некоторых отраслях промышленности для оборудования введены свои категории контроля.

Категории контроля определяют не только достоверность и точность, но и состав методов контроля по временным, объемным и управляющим признакам.

По временной характеристике контроль разделяется на непрерывный, периодический и летучий. От выбора временной характеристики зависят периодичность, объем и стоимость контроля, а также связанные с ними численность и квалификация контролеров, методы и средства измерений.

В зависимости от типа объекта метод контроля по временной характеристике - периодический контроль.

На основании проработки НТД в сфере строительства и машиностроения, а также опыта проведения геодезических работ, рекомендуется при проектировании ГК объектов промышленных предприятий применять методы контроля по временной характеристике, используя условия, приведенные в (табл. 3).

Таблица 3

Назначение метода контроля по временной характеристике

Методы контроля	Условия применения
Непрерывный Периодический Летучий	Проверка технического состояния объектов, требующих самых высоких категорий контроля, когда контроль обусловлен требованиями самой высокой надежности, безопасности (например, при испытаниях ядерных установок атомных электростанций), когда решения о режимах работы объекта должны приниматься незамедлительно; непрерывный контроль должен осуществляться автоматическими или автоматизированными средствами измерений. Проверка технического состояния объектов при планируемых нормальных режимах работы сооружений и оборудования; прогнозируемых поведениях объектов в процессе эксплуатации, стабильном характере производства; медленных изменениях геометрических параметров во времени, что характерно для большинства объектов промышленных предприятий при их правильном проектировании, строительстве и эксплуатации. Проверка технического состояния объектов в случаях аварийных ситуаций, отказов, непредусмотренных выходах технических параметров за допустимые величины и других непредвиденных факторах, а также при инспекционных проверках.

По объемной характеристике контроль разделяют на сплошной и выборочный. От правильности выбора вида контроля по объемной характеристике зависят объемы выполнения контрольных операций, а следовательно, их трудоемкость, численность и квалификация контролеров, достоверность контролируемых параметров, выбор методов и средств измерений.

В соответствии с техническим заданием и отдельностоящий фундамент выбран сплошной контроль по объемной характеристике.

При проектировании ГК объектов промышленных предприятий рекомендуется применять методы контроля по объемной характеристике, используя условия, приведенные в табл. 4.

Таблица 4

Назначение метода контроля по объемной характеристике

Методы контроля	Условия применения
Сплошной Выборочный	Проверка технического состояния объекта при: ? резко изменяющихся характеристиках технологических процессов, режимов грунтовых вод и физико-механических свойствах грунтов их оснований; ? монтаже, наладке и испытаниях основного крупногабаритного оборудования; ? видимых значительных деформациях конструкций зданий и сооружений и средств технического оснащения, обнаруженных в результате их обследования; ? исследовательских работах на головных образцах оборудования; ? отсутствия материалов систематических измерений осадок и деформаций оснований и фундаментов («упущенных осадок»); ? нестабильном характере производства; ? небольших объемах контролируемых объектов и единиц контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) или маяков в объекте; ? повышенных требованиях к обеспечению заданной точности, связанных с необходимостью применения выборок большого объема. Проверка технического состояния объекта при: ? стабильных, нормальных режимах работы оборудования; ? стабилизации осадок, горизонтальных перемещений, деформаций и других геометрических параметров конструкций зданий, сооружений и оборудования, установленных ранее при проведении сплошного контроля; ? условии, если основные данные о нормальном техническом состоянии объекта могут быть получены из контроля по другим параметрам (например, выборочный контроль может быть установлен для контроля осадок колонн каркаса здания, если при контроле геометрических параметров подкрановых путей мостовых кранов в этом здании выявлено их хорошее состояние).

По управляющему воздействию на ход производственного процесса различают: пассивный и активный контроль. От правильности выбора метода контроля по управляющему воздействию зависит, в первую очередь, точность и периодичность контроля, а, следовательно, и достоверность контроля.

Метод контроля по управляющему воздействию для данного объекта активный.

При проектировании ГК объектов промышленных предприятий следует применять методы контроля по управляющему воздействию, используя условия, приведенные в (табл. 5).

Таблица 5

Назначение метода контроля по управляющему воздействию

Методы контроля	Условия применения
Пассивный Активный	Проверка технического состояния объекта при: ? оценке состояния конструкций зданий, сооружений и оборудования, для которых характер изменения параметров во времени не имеет выраженных закономерностей из-за множества воздействующих факторов, вследствие чего в элементах конструкций предусмотрены специальные устройства для подрихтовки в процессе эксплуатации (например, при оценке состояния подкрановых путей мостовых кранов); ? оценке состояния объектов с нарушенным активным контролем, восстановить результаты которого невозможно; ? оценке на текущий момент состояния конструкций зданий, сооружений и оборудования, если контроль ранее не предусматривался или не проводился (выявление «упущенных» деформаций); ? оценке состояния зданий, сооружений и оборудования для целей реконструкции, проведения капитальных ремонтов; ? оценке состояния объектов после взрывов, пожаров и наводнений; ? установке и регулировке оборудования после ремонта. Проверка технического состояния объекта при: ? оценке состояния строительных конструкций и технологического оборудования, для которых характер развития деформации во времени имеет выраженную закономерность и прогнозируем до начала контроля (из опыта эксплуатации аналогичных объектов в идентичных условиях или расчетом по известным методикам); ? исследованиях и испытаниях конструкций зданий, сооружений и оборудования (например, контроле положения валопровода турбоагрегатов при пусках и остановах).

Процессы геодезического контроля геометрических параметров разработаны последовательно, шаг за шагом:

— на основании материалов проектирования, а также требований по выбору объектов геодезического контроля назначают объекты, подлежащие контролю, и дают краткую характеристику их технических и экономических показателей и условий работы, влияющих на выбор категории, методов и режимов контроля.

— на основании характеристики объекта контроля, его конструктивных решений и условий его работы назначают вид и допустимую величину отклонений геометрических параметров со ссылкой на нормативный документ, проект или подтверждающий расчет.

— на основании общих качественных признаков, характеризующих категорию контроля, признаков и показателей каждого конкретного объекта и требований к назначению методов и режимов контроля, проектируют процессы контроля.

При ГК технического состояния объектов промышленных предприятий применяют нормы точности для пассивного (контроль постоянных параметров) и активного (контроль переменных параметров) метода.

При контроле постоянных параметров точность устанавливается, как правило, введением понижающего коэффициента (коэффициента точности с_n) на технологические или эксплуатационные допуски. При этом понижающий коэффициент принимаем по различным литературным источникам от 0,2 до 0,7 в зависимости от требуемой достоверности получения результатов контроля. В этих случаях допуски на геодезические измерения выражается формуле (1):

при условии:

где - допуск на геодезические измерения при пассивном контроле;

и - соответственно, эксплуатационный и технологический допуски;

- допускаемое отклонение на геодезические измерения при пассивном контроле;

и - соответственно, эксплуатационное и технологическое предельное отклонение;

- среднее квадратическое отклонение (СКО) результата измерения при пассивном контроле;

m_г(n) - средняя квадратическая погрешность (СКП) измерения при пассивном контроле.

Чем меньше коэффициент точности c_n, тем выше достоверность контроля, т. е. точнее будет выполнена разбраковка проверяемых деталей (конструкций объекта) на годные (в допуске) и негодные (вне допуска), тем меньше будет относительный выход за границу поля допуска, тем меньше ожидаемый процент повторной разбраковки.

Для практического применения названной методики очень важно назначить конкретные величины коэффициента точности c_n для разнообразнейших объектов контроля. Так как коэффициент с_п характеризует достоверность разделения измеренных значений геометрических параметров на допустимые и недопустимые, основным критерием к его применению следует считать категорию геодезического контроля объекта промышленного предприятия, которая зависит от технико-экономических показателей объекта (табл. 6).

Таблица 6.

Показатели точности и достоверности категорий геодезического контроля

Категория контроля	Точность контроля (значения коэффициента точности cn)	Ожидаемый процент повторной разбраковки конструкций	Диапазон величин параметров, подвергаемых повторной разбраковке
1 2 3 4	0,20 0,30 0,40 0,50	2,7 7,1 9,4 11,7	(0,90-1,10) дэ (0,85-1,15) дэ (0,80-1,20) дэ (0,75-1,25) дэ

Нормы точности геодезических измерений при активном контроле предназначены для решения точностных задач, связанных с изучением и контролем характера изменений размеров, положения и формы сооружений и оборудования, а также их элементов во времени от статических и динамических нагрузок.

По существу, это нормы точности измерений при контроле развития осадок, горизонтальных перемещений сооружений и их оснований, а также деформаций их конструкций во времени. В этих случаях важно изучить характер изменения параметра через определенные интервалы времени этих изменений с заданными проектными или нормативными значениями и сделать соответствующие выводы и решения заблаговременно, упреждая нежелательный ход событий.

Известно, что при контроле какого-либо геометрического параметра объекта при соблюдении заложенных проектом условий строительства и эксплуатации распределение действительных отклонений конструкций будет подчиняться законам описанным выше. Если построить графики изменений геометрических параметров во времени, то они, как правило, описываются кривыми, имеющими асимптоты, расстояние которых от оси ординат будет равно д_э. Из всех этих графиков интересны только графики тех кривых, асимптота которых отстоит от оси ординат на величину предельного отклонения д_э, так как именно она является границей качественного состояния конструкций объекта.

График такой кривой, показывающей изменение во времени эксплуатационного отклонения д_i(t) (например, развития осадки), представлен на рис. 2. Чтобы получить такой график, предельное отклонение д_э разбивается на интервалы слежения д_инт. В результате пересечения кривой (д_i(t)) с границами интервалов образуются точки A, B, C.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Из теории планирования экспериментов известно, что, чем меньше выбрана величина д_инт, тем большее число контрольных точек будет при экспериментальном изучении какого-либо процесса или явления, тем более точно будет подобрана функция, описывающая данный процесс. Эти положения справедливы и для контроля переменных геометрических параметров, а, следовательно, и для прогнозирования и управления процессом, характеризующим техническое состояние конструкция зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий.

Однако увеличение числа точек потребует увеличения числа измерений и повышения точности измерений. По временной характеристике такой контроль будет являться периодическим и должен выполняться через определенные интервалы времени, величина которых будет зависеть от величины выбранного интервала слежения и планируемого хода развития процесса эксплуатации, например, процесса консолидации грунтов основания.

Для целей назначения точности измерений при активном контроле логично применить теорию назначения точности, используемую при пассивном контроле, но уже с учетом требований, изложенных выше. А именно, точность контроля следует сопоставлять не с величинами предельных отклонений д_э геометрических параметров, а с величинами интервалов слежения д_инт. Тогда точность измерения параметра при активном контроле, характеризующаяся предельным отклонением д_г(а), получится делением допускаемого отклонения на геодезические измерения при пассивном контроле д_г(n) на число ц равных интервалов слежения или n-1 (п- число циклов измерений) приведенных по формулам (2,3):

(2)

либо по преобразованной формуле

(3)

причем

(4)

(5)

где с_ак - коэффициент точности при активном контроле.

По предлагаемому методу расчета требуемой точности измерений при контроле отклонения геометрических параметров предельные значения отклонений д_э выбираны согласно подразделу 2, коэффициент точности измерений с_п - из табл. 6. Величина и число интервалов слежения должны выбираться в зависимости от задач контроля, экономической целесообразности, правил безопасной эксплуатации сооружений и оборудования, возможностей геодезической техники измерений и т.п.

Минимальное число интервалов ц, которое является основой для расчета точности, определяется по формуле (6):

(6)

Это объясняется тем, что при числе интервалов, равном 1/с_п+ 1, величина интервала слежения д_инт (см. рис. 2) с учетом предельного отклонения д_г(а) ее измерения при активном контроле, будет равна предельному отклонению измерения постоянного параметра д_г(п):

(7)

Следовательно, за время между циклами измерений при планируемом процессе эксплуатации не произойдет неконтролируемого выхода изменяющегося во времени параметра, с учетом ошибки его измерения, за границу эксплуатационного отклонения.

Далее следует рассчитать точность измерений параметров для активного контроля, как наиболее часто применяемого при эксплуатации зданий и сооружений.

Расчет точности следует произвести для параметров:

-допустимая абсолютная осадка здания (S_i);

-допустимая относительная разность осадок (i).

Расчет производится по формуле (3) для активного контроля

(8)

где д_г(а) - предельная ошибка измерения параметра;

с_п - коэффициент точности при пассивном контроле;

д_э - допускаемое предельное отклонение на геометрический параметр.

4. СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ (КИА). ТИПЫ РЕПЕРОВ И МАРОК

Геодезическая контрольно-измерительная аппаратура для измерения осадок объекта состоит из закрепленных на объекте и местности контрольных точек, с которых производится съем первичной информации о контролируемом параметре.

КИА для измерения осадок подразделяют на две группы: опорные и деформационные знаки. Опорные знаки -- исходные неподвижные знаки, закладываемые на территории промплощадки и служащие для измерения абсолютных полных осадок; деформационные знаки - стенные или плитные нивелирные знаки, устанавливаемые на колонны каркаса здания или фундаменты оборудования и перемещающиеся вместе с ними.

Типы глубинных реперов и глубина закладки их якорей определяются по геологическому разрезу площадки предприятия и физико-механическим свойствам грунтов, полученным из материалов изысканий. Конструкция наиболее применяемого в проекте репера для измерения осадок промышленных предприятий приведена в прил. В.

Проект размещения исходных опорных реперов составляют на выкопировке из генплана предприятия. Местоположение их определяют с учетом существующих подземных коммуникаций, вне зоны осадочной воронки, но не более, чем в 200 - 300 м от контролируемых объектов и друг друга.

Места установки глубинных и грунтовых реперов на выкопировке генплана показывают условными знаками с привязкой к пунктам строительной сетки характерным точкам здания.

Тип осадочной марки и заделка ее в конструкцию зависит от материала конструкции, применяемых методов и средств измерения осадок и расчетной точности измерения превышений в разрабатываемом проекте. Проекты размещения осадочных марок составляют на схемах генплана (для малых объектов и наружным размещением марок); на схематических крупномасштабных планах (1:100 - 1:500) и разрезах зданий, сооружений и оборудования (для крупных объектов с внутренним размещением марок).

Места закладки осадочных марок на конструкциях здания также показаны на схеме условными знаками. При назначении мест закладки марок учитаны следующие требования:

? места закладки марок необходимо проектировать на несущих конструкциях (в каркасных зданиях - на несущих колоннах) на высоте, удобной для нивелирования, о чем дается сообщение в примечаниях к схеме;

? если фундаменты под колонны каркаса здания столбчатые (отдельно стоящие), то марки должны проектироваться на каждой несущей колонне;

? если фундаменты под колонны каркаса ленточные, то марки должны проектироваться с установкой на колоннах по углам здания, по обе стороны осадочных швов, и через одну колонну;

? если фундаменты плитные, то марки должны проектироваться с установкой по углам здания или сооружения, на конструкциях по обе стороны осадочных швов, не менее чем через 12 м по контуру при шаге колонн 6 и 12 м, не менее чем через 10 - 14 м по контуру бескаркасных зданий и сооружений;

? на фундаментах оборудования или самом оборудовании, в зависимости от конструктивных решений и контролируемых геометрических параметров;

? марки рекомендуется проектировать с фронтальной (передней) стороны колонн цеха, что создаст более благоприятные условия при проектировании системы нивелирных ходов.

В качестве внешней исходной высотной основы использован куст глубинных реперов. Число их должно быть не менее трех. Реперы заложены на глубину не менее 1,5 м. В плане они должны располагаться на линии или по углам равностороннего треугольника. Расстояние между соседними реперами не должно превышать 12 м. Куст реперов служит исходной высотной основой, определяет ее стабильность как во время строительства, так и в период эксплуатации. В качестве исходной высотной основы могут использоваться стенные реперы, установленные в цокольных частях зданий и сооружений, осадка фундаментов которых практически стабилизировалась.

Привязочный ход является связующим звеном в схеме измерений между внешней исходной основой и внутренней деформационной основой и использован для передачи высот от исходной высотной основы на так называемые «осадочные марки» высотного здания или сооружения. Привязочный ход закреплен специальными костылями диаметром не менее 50 мм, забитыми в землю на глубину 0,5 м.

Конкретное расположение осадочных марок на фундаментах здания или сооружения, а также конструкции марок определяют в техническом задании на мониторинг и ППГР, согласованном с проектной организацией. Осадочные марки на колоннах и других вертикальных монолитных конструкциях устанавлены на одном уровне.

Основа монтажных горизонтов должна полностью повторять внутреннюю основу, закрепленную осадочными марками на колоннах или монолитной части на нижнем (исходном) горизонте. Передача высот с внутренней основы исходного горизонта на текущую основу монтажного горизонта осуществляется 20- или 50-,100-метровыми металлическими рулетками с натяжением 10 кгс. Контроль передачи высоты допускается проводить лазерными рулетками (ручными лазерными дальномерами). Дополнительно на контрольных монтажных горизонтах (для измерения отклонений от вертикали) размещают контрольные станции, включающие в себя:

— закладные для наклономерных измерений;

— специальные марки для наклонного проектирования.

5. СХЕМА НИВЕЛИРНЫХ ХОДОВ

Практика геодезических работ показывает, что основным методом измерения общих осадок и деформаций зданий и сооружений промышленных предприятий является метод геометрического нивелирования (примерно 95% объектов), а для технологического крупногабаритного оборудования - методы геометрического и гидростатического нивелирования, причем точность определения превышений может колебаться в широких пределах.

Учитывая, что основным методом измерения осадок зданий и сооружений является метод геометрического нивелирования, предлагается осуществить проектирование схем нивелирования данным методом.

Нивелирование запроектировано по следующей схеме:

? построение локальной сети высотного обоснования - первая ступень;

? построение локальных сетей и ходов для контроля деформаций каждого здания или сооружения - вторая ступень;

? построение локальных сетей и ходов для контроля деформаций оборудования различного вида, размещенного внутри зданий и сооружений, - третья ступень;

? построение хода связи между ступенями.

Локальная сеть первой ступени служит для контроля параметра «абсолютная» или «средняя» осадка здания и оценки неподвижности исходных глубинных реперов.

Ходы первой ступени проектируют по глубинным реперам. Как правило, для отдельного здания проектируются ходы в виде замкнутого полигона или хода, а для группы зданий - в виде нескольких полигонов. На рисунке прил. В они показаны условной ходовой линией. Исходя из расстояния между реперами (расстояние определяется приближенным методом с использованием масштаба плана здания), рассчитывают число станций нивелирования в ходах между реперами по формуле п = l/ 50 м и подписывают над ходом.

В моей схеме нивелирных ходов первой ступени имеется 3 глубинных репера.

Ходы второй ступени служат для контроля параметров, определяющих деформацию взаимосвязанных конструкций здания, и одновременно необходимы в дальнейшем для контроля параметров «абсолютная» или «средняя» осадка здания. Поэтому ходы второй ступени прокладывают по маркам, установленным на конструкциях зданий и сооружений. Такие ходы являются локальными для каждого объекта и могут образовывать один полигон на небольших объектах или систему замкнутых полигонов и ходов на крупных объектах.

Внутри здания запроектировано заложение 54 марок на несущих колоннах здания и основных агрегатов и оборудования представляющих собой 2 смежных полигона.

Ввиду множества марок на крупных объектах, а также затруднения нивелирования между марками взаимосвязанных конструкций в поперечном разрезе цеха из-за загруженности его производственным оборудованием, ходы второй ступени разделяют на основные и вспомогательные.

Основные ходы запроектированы в виде системы полигонов по маркам колонн каркаса здания с выборочным включением марок и учетом конструктивных особенностей помещений. Как правило, эти ходы проектируют вдоль рядов здания, при этом длины плеч при нивелировании, в условиях возмущающих воздействий от работающего оборудования цеха на нивелир, принимают не более 25 м. В начале и в конце каждого цеха (в зонах свободных от оборудования) производится соединение продольных ходов в единую систему полигонов объекта. При этом, если марки колонн обращены внутрь цеха, связь осуществляется через одну станцию нивелирования; если марки обращены вне цеха - связь проектируется через две станция нивелирования (через так называемую «х» точку (см. рисунок прил. В)).

Вспомогательные ходы запроектированы от марок основных ходов в виде висячих ходов с минимальным числом станций (лучше одна станция). При этом, точность измерения превышения в дальнейшем при расчетах принимают равной точности основного хода.

Третья ступень нивелирования по точности и схеме построения ориентирована на контроль геометрических параметров технологического оборудования, расположенного внутри зданий и сооружений.

Для сложных объектов (высотных плотин, турбоагрегатов и др.) и решения задач по раздельному контролю ряда параметров ходы нивелирования могут проектироваться и в виде нескольких уровней, как связанных, так и не связанных между собой.

Ход связи между первой и второй, служит для передачи отметок от глубинных реперов на марки здания и оборудования и, следовательно, необходим для контроля параметра «абсолютная» или «средняя» осадка здания. Ход связи между ступенями должен быть одним (а не несколько, как в высотных сетях для съемочных работ). Это обусловлено тем, что из-за меньших величин допусков, как правило, во второй ступени, расчетная точность измерений превышений намного выше, чем в первой (тоже между второй и третьей). Поэтому, если запроектировать несколько ходов связей между первой и второй ступенями (аналогично между второй и третьей), результаты точных измерений во второй ступени могут быть существенно искажены при вынужденном совместном их уравнивании.

В ходе связи также необходимо определять число станций нивелирования по методике назначения числа станций в первой ступени.

На схеме здания (см. прил. В) все виды ходов обозначены условными знаками.

6. РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ НИВЕЛИРОВАНИЯ

Точность нивелирования в каждой ступени, характеризуемую средней квадаратической погрешностью (СКП) измерения превышения на станции (m_(hср)ст). При расчете исходными данными служат: д_г(а) - предельные погрешности измерения параметров, рассчитанные по формуле (3); геометрические характеристики нивелирной сети, определяемые на основании составленного проекта.

При контроле параметра «абсолютная осадка здания» таковым будет случай определения осадки наиболее удаленной марки второй ступени для объекта наименьшим допуском относительно стабильного репера; а для контроля параметра «абсолютная осадка оборудования» таковым будет случай определения осадки наиболее удаленной марки третьей ступени для объекта с наименьшим допуском относительно стабильного репера. Если наиболее устойчивым в последующих циклах окажется не первоначально принятый исходный репер, от которого осуществляется привязка ступеней общей схемы, а репер более удаленный от него, то при расчете точности нивелирования это необходимо учесть.

При написании последующих формул расчета точности нивелирования ступенях принято во внимание следующее:

? схема и точность измерений в нивелирной сети постоянны во всех циклах измерений;

? допустимые СКП контролируемых геометрических параметров (видов деформаций) находятся в соответствии с правилом «трех сигм» (д = 3 т);

? полные ошибки контролируемых геометрических параметров складываются из неравных по величине составляющих, обусловленных влиянием погрешностей каждой ступени.

Точность нивелирования в первой ступени вычисляется по формуле:

(11)

где m_{(hср)ст(1)} - средняя квадратическая погрешность измерения превышения на одну станцию нивелирования в первой ступени; д_г(1)= д_г(а)= д_Si - предельная погрешность измерения параметра «абсолютная осадка здания» вычисляемая по формуле (3); - обратный вес отметки «слабого» пункта первой ступени схемы контроля, или для замкнутого нивелирного хода с числом станций N=2k₁ (в этом случае =0,5k₁)

(12)

За окончательное значение m_{(hср)ст(1)} выбрано наименьшее значение среди рассчитанных погрешностей для всех объектов контроля на данном предприятии.

Приводимые формулы и методика расчета точности характеризуют именно изложенный подход, основными признаками которого является наличие ступенчатой схемы, каждая ступень которой нацелена на определение «своего» вида деформации. Точность измерений превышений в ступенчатой схеме с возрастанием ее номера не снижается, как с тем, что исходные допускаемые величины деформаций объектов, служащие для расчета точности нивелирования в ступенях, как правило, уменьшаются по мере возрастания номера ступени.

Существуют и другие подходы к проектированию нивелирных сетей и расчету их точности.

Расчет точности нивелирования в сетях второй ступени выполнен в зависимости от вида контролируемой деформации объекта по формулам:

1) для контроля геометрического параметра «относительная разность осадок» взаимосвязанных конструкций

(13)

или

(14)

где m_{(hср)ст(2)} - СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в сети второй ступени;

д_г(2)=д_г(а) - предельная погрешность определения относительной разности осадок взаимосвязанных конструкций объекта при активном контроле, рассчитываемая по формуле (3);

l - расстояние между взаимосвязанными конструкциями;

- обратный вес измеряемого превышения между взаимосвязанными конструкциями в наиболее слабом месте сети;

k₂ - число станций нивелирования между взаимосвязанными конструкциями в наиболее слабом месте по схеме ходов;

2) для контроля параметров «прогиб»

(15)

или

(16)

где m_{(hср)ст(2)} - СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в сети второй ступени;

д_г(2)=д_г(а) - предельная погрешность определения прогиба конструкции при контроле, рассчитываемая по формуле (3);

- обратный вес измеряемого превышения между контролируемыми точками по схеме ходов;

k₂ - число станций в замкнутом одиночном ходе;

L - расстояние между крайними точками;

3) для контроля параметра «приращение крена» или «наклона»

(17)

или

(18)

где m_{(hср)ст(2)} - СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в сети второй ступени;

д_г(2)=д_г(а) - предельная погрешность определения параметра «приращение крена» при активном контроле, рассчитываемая по формуле (3);

L - расстояние между контролируемыми точками;

- обратный вес измеряемого превышения между контролируемыми точками по схеме ходов;

k₂ - число станций нивелирования в ходе, соединяющем контролируемые точки.

Так как величины д_г, L, P^-1, k для каждого объекта будут индивидуальны, то появляется возможность применения индивидуальных для каждого объекта классов (разрядов) нивелирования, что приведет к стандартизации и существенному удешевлению нивелирных работ.

Точность нивелирования в ходах третьей ступени производят в зависимости от вида контролируемого параметра оборудования по тем же формулам (13 - 18), что и для второй ступени.

Точность нивелирования в ходах связи выполнены по формулам:

- для двухступенчатой схемы

(19)

- для трехступенчатой схемы

(20)

где m_(hср)1,2 - СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в ходе связи между первой и второй ступенями;

m_(hср)2,3 - СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в ходе связи между второй и третьей ступенями;

д_г(1)=д_г(а)=д_Si предельная погрешность измерения параметра «абсолютная осадка», установленная расчетом для первой ступени;

m_{(hср)ст(2)} - СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования, установленная расчетом для второй ступени;

m_{(hср)ст(3)} - СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования, установленная расчетом для третьей ступени;

k'₂ - число станций нивелирования от марки привязки второй ступени к первой до наиболее удаленной от нее марки второй ступени;

k'₃ - число станций нивелирования от марки привязки третьей ступени ко второй до наиболее удаленной от нее марки третьей ступени;

k_1,2 - число станций нивелирования в ходе связи между первой и второй ступенями;

k_2,3 - число станций нивелирования в ходе связи между второй и третьей ступенями;

- отношение СКП измерения превышений на станции нивелирования соответственно на третьей и второй ступенях.

Второй расчет точности геодезического контроля осадок выполнялся в соответствии с требованием СНиП в программном продукте CredoDat 4.

Технология расчета состоит в следующем:

? вводим класс нивелирования II

? количество штативов 1

? пункты ПВО

? нивелирный ход

? точки нивелирных ходов

Ход первой ступени расчета точности приведен на рис.3



Рис.3 пункты ПВО по глубинным реперам

Ход второй ступени расчета точности приведен на рис. 4.

Рис. 4 пункты ПВО по маркам.

пределение ожидаемой точности определения отметок осадочных марок приведены в ведомости оценки точности, приложение Е.

7. МЕТОДЫ, СРЕДСТВА И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ ПРЕВЫШЕНИЙ

Основными факторами, влияющими на выбор методов и средств измерений геометрических параметров технических объектов, являются:

? характеристика объекта и вид контролируемых геометрических параметров;

? требуемая точность контроля параметров;

? методы контроля по полноте охвата, временной характеристике и управляющему воздействию;

? характеристика условий измерений; продолжительность процесса измерений;

...