Вопрос 16. Проектирование схем геодезического контроля кренов сооружений. Объекты контроля, точность, методы и средства измерений

Термин «крен» означает поворот объекта относительно продольной оси. Так как ось объекта может быть горизонтальна, вертикальна или наклонна, то и понятие крена шире, чем понятие вертикальности. Для высотных сооружений и оборудования, продольная ось которых должна совпадать с вертикалью, крен и вертикальность следует понимать как слова-синонимы. Крен сооружения может быть выражен в линейной, угловой и относительной мере.Под линейной величиной абсолютного крена высотного объекта понимается отрезок между проекциями центра подошвы фундамента и положения центра верхнего сечения сооружения на координатную (горизонтальную) плоскость. Крен и приращение крена могут быть выражены в линейной, угловой и относительной мере. Под линейной величиной абсолютного крена понимается отрезок м/у проекциями центра нижнего сечения объекта и положения центра верхнего сечения на горизонтальную плоскость. Приращение крена в линейной мере представляет собой отрезок м/у проекциями положений центра верхнего сечения объекта в двух циклах наблюдений на координатную плоскость.Абсолютный крен в угловой мере определяется острым углом между отвесной линией в центре подошвы фундамента и положением оси сооружения.Относительным креном называют отношение абсолютного крена сооружения к высоте сооружения.Для оборудования с вертикальной продольной осью вместо термина «крен» употребляют термин «вертикальность» и этот геометрический параметр выражают в относительных величинах. Общая технологическая схема контроля кренов сооружений. Контроль крена высотных сооружений, а также вертикальности некоторых видов агрегатов с вертикальной продольной осью и других видов технологического оборудования промышленных предприятий имеет специфические особенности среди других видов контроля геометрических параметров. К таким особенностям, прежде всего, относят специфические способы, методы и средства измерений, присущие, как правило, контролю данного типа параметров. Технология геодезического контроля кренов сооружений и изделий машиностроения состоит из трех основных процессов:1) проектирование технологии контроля, включающее согласно разделу 3:выбор объектов, параметров и процессов контроля, назначение точности измерения параметра; выбор метода контроля параметра с разработкой схемы размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), геометрической схемы контроля параметра, расчетом точности измерения элементов схемы, назначением метода и средств измерений;разработку методов обработки результатов измерений и форм отчетной документации по контролю крена;2) проведение геодезического контроля крена на объекте, включающее: изготовление и установку при необходимости геодезической КИА; подготовку персонала, приборов, приспособлений; разработку правил техники безопасности и пожарной безопасности при проведении контроля; выполнение измерений;3) обработка и анализ результатов измерений, включающая: проверку и обработку первичной документации; уравнивание результатов измерений;вычисление частных и полных кренов и, при активном контроле, – их приращений; построение графиков кренов; интерпретацию результатов;заполнение паспорта контроля или составление технического отчета. Объекты контроля Наиболее часто контроль кренов осуществляют для следующих типов высотных сооружений: многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из крупных панелей, крупных блоков или кирпичной кладки;рабочих зданий и силосных корпусов элеваторов; дымовых и вентиляционных труб ТЭС, АЭС и других предприятий;бетонных плотин, подпорных стенок и других жестких высотных сооружений; защитных оболочек реакторов АЭС; многоэтажных этажерок для установки технологического и энергетического оборудования;телебашен, вышек антенн, вышек радиорелейных линий и других антенных сооружений связи; промежуточных, анкерных, анкерно-угловых, концевых, специальных переходных опор ЛЭП;бурильных вышек для разведки и добычи нефти и газа; угольных башен коксохимических заводов;доменных печей;водонапорных башен и градирен;резервуаров жидкого топлива, силосов сыпучих материалов и других высоких емкостных сооружений. Контроль вертикальности в процессе монтажа и ремонтных работ осуществляют для следующих видов оборудования промышленных предприятий:вертикальных гидравлических турбин;вертикальных насосов большой производительности; мощных вертикальных прессов; рефтикационных колонн и др. Основными факторами, влияющими на выбор метода и средств измерений, являются конструктивные особенности технического объекта (форма, размеры и материал конструкции, влияющие на выбор мест и при необходимости закрепления контролируемых точек, схемы и метода контроля параметра), требуемая точность и периодичность контроля параметра, условия измерений. В практике геодезических работ по контролю кренов и их приращений наибольшее распространение получили 1 механические, 2 гидростатические, 3 оптические и 4 стереофотограмметрические методы измерений; В механических методах измерений применяют механические средства измерений и специальную оснастку. К ним относят отвесы с мерительным инструментом, приспособлениями для их подвески и устройством для гашения колебаний. Точность измерений кренов отвесами от 1 : 1 000 (легкий строительный отвес для выверки строительных элементов по вертикали) до 1 : 500 000 (тяжелые отвесы для контроля центровки валов вертикальных гидротурбин и насосов). Точность измерений кренов зависит от многих факторов, основными из которых являются влияние воздушных потоков на отклонение нити отвеса, точность мерительного инструмента и приспособлений, качество используемой нити (струны), высота проецирования.Такие методы применяют в закрытых помещениях, где отсутствуют сильные воздушные токи. При выполнении контроля вертикальности крупных вращающихся агрегатов с вертикальной продольной осью – гидравлических турбин, насосов большой производительности, сепараторов и других изделий аналогичного типа, а также контроля крена и изгиба высотных бетонных плотин. Оптические методы измерений являются самыми распространенными при контроле кренов агрегатов и сооружений. Среди них особое место занимают оптические способы определения кренов сооружений башенного типа , встречающихся сооружений с продольной вертикальной осью.К этим способам относят: способ координат, способ направлений (горизонтальных углов), способ малых углов, способ вертикального проектирования, способ зенитных расстояний. Основными средствами измерений в оптическом методе являются теодолиты, тахеометры и приборы вертикального проектирования. Каждый из перечисленных способов обладает присущими ему положительными и отрицательными свойствами как в плане производства, так и обработки результатов измерений. Поэтому описание схемы контроля крена и обработки результатов измерений по каждому способу рассмотрены в дальнейшем совместно. Стереофотограмметрический метод позволяет вести систематические наблюдения за креном и смещениями точек сооружения вдоль осей пространственной фотограмметрической системы координат, начало которой совпадает с левым концом базиса фотографирования, ось ординат – с направлением оптической оси камеры фототеодолита в этой точке, ось абсцисс – с проекцией базиса фотографирования на горизонтальную плоскость, проходящей через левый конец базиса, а ось аппликат – вертикальна. Точность центрирования должна быть не ниже 0,1 мм, а точность ориентирования оптической оси – не более 5”, что обычно и обеспечивается установкой на бетонные монолиты с центрировочными устройствами. Оценку точности стереофотограмметрического способа определения крена m_∆x=Y/f√(2m²_x+2(Y/B)²(x/f)²m²_p) ; m_∆y=Y/f√(2(Y/B)²m²_p) ; m_∆z=Y/f√(2m²_z+2(Y/B)²(z/f)²m²_p) ;выполняют по формулам: где m_∆x m_∆y m_{∆z –} средние квадратические погрешности определения составляющих приращения крена по осям координат; m_y , m_x– средние квадратические погрешности измерения на стереокомпараторе координат изображения верхней марки в системе координат снимка. Для определения крена и его приращений с точностью 2 – 3 см отстояние не должно превышать 200 м при длине базиса порядка 50 м. Методы и средства геометрического и гидростатического нивелирования применяют для контроля крена (наклона) машин и агрегатов с горизонтальной продольной осью, а также контроля первоначального положения (приращений крена) бетонных сооружений (промышленных труб, бетонных блоков плотин и т. п.). На сооружениях с квадратным и прямоугольным сечением осадочные марки для определения крена рекомендуется закладывать соответственно по углам и посередине сторон цокольного сечения. Точностьопределения приращения крена способом нивелирования осадочных марок зависит от погрешности измерения превышения m_h на нивелирной станции, т. е. m_∆q=m_h H/d√2