Геод. контроль ЭКЗАМЕН ОТВЕТЫ. Геод. контроль ЭКЗАМЕН ОТВЕТЫ (1). К настоящему времени созданы и реализованы в нормативнотехнических
 Скачать 2.64 Mb.
|
|
1 Геодезический контроль - составная часть системы технического контроля за эксплуатацией сооружений и оборудования промышленных предприятий. Геодезический контроль является составной частью системы технического контроля за эксплуатацией конструкций зданий, сооружений и крупногабаритного технологического оборудования промышленных предприятий и гражданских комплексов. К настоящему времени накоплен большой опыт геодезических работ, связанных с контролем технического состояния зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий. Теория и методика производства специальных геодезических работ в этой области развиты в трудах крупных ученых и руководимых ими коллективах. К настоящему времени созданы и реализованы в нормативно-технических документах (НТД) на строительство лучшие теории по расчету оснований и фундаментов, расчету надфундаментных конструкций на прочность и деформативность, а сооружений – на устойчивость; установлены допуски на перемещения, отклонения от проектного положения, деформации и другие параметры; разработаны категории технического состояния объектов; а также разработаны и закреплены НТД правила проектирования систем диагностики и технического контроля в машиностроении и строительстве. Теперь перед инженерной геодезией встают задачи перехода геодезических работ из сферы наблюдений за перемещениями и деформациями объектов в сферу их контроля. Если в области геодезического контроля строительства эти задачи, в основном, решены, то в области технической эксплуатации зданий и сооружений промышленных предприятий ждут своего решения. Анализ современного состояния исследований, и особенно, нормативно- технической базы, определяющей по сути дела техническую политику в области геодезического контроля технического состояния производственных объектов, показывает на значительное отставание исследований и разработок как в области построения самой системы геодезического контроля, так и в области разработки технологий геодезического контроля. # 2 Разнообразие объектов контроля, допуски, методы и средства контроля. Геодезический контроль является важнейшей частью системы управления технической эксплуатацией предприятия. Ему присущи разнообразие объектов контроля и, соответственно, контролируемых параметров как по номенклатуре, так и по значению и допускам; большое число методов и средств контроля; большие затраты на контроль. В то же время, несмотря на разнообразие видов объектов промышленных предприятий, им присущи и общие подходы к проектированию и производству геодезического контроля по отдельным видам геометрических параметров. Контроль отдельных видов геометрических параметров или их совокупности зависит, в первую очередь, от конкретных задач, которые преследуются в процессе эксплуатации инженерного объекта, и вида контролируемых параметров, присущих данному объекту. Так, в начальной стадии эксплуатации инженерных объектов, испытывающих проектные вертикальные статические нагрузки, основными геометрическими параметрами являются осадки фундаментов и их оснований и происходящие вследствие них деформации конструкций, а для сооружений, испытывающих еще и значительные горизонтальные нагрузки, – горизонтальные перемещения и происходящие вследствие них деформации конструкций. Это связано с тем, что другие нагрузки и воздействия (негрунтовые – силовые, температурные, влажностные и др.), как показывает опыт эксплуатации, проявляются значительно позже. Поэтому, как правило, наибольший объем геодезических работ в начальной стадии эксплуатации инженерных объектов приходится именно на контроль осадок объектов и их оснований. В процессе длительной эксплуатации инженерных объектов на техническое состояние объекта значительное влияние оказывают не только деформации, связанные с грунтовыми условиями, но и повреждения конструкций от силовых воздействий, приводящие к трещинам, разрывам, потери устойчивости, расшатыванию соединений; повреждения от механических воздействий, приводящие к прогибам, вмятинам, искривлениям, истираниям; повреждения от физических воздействий, приводящие к короблению и трещинам при низких и высоких температурах; повреждениям от химических воздействий, приводящие к коррозии металла и разрушению бетона. Поэтому в этот период особое значение имеют геодезические работы по контролю множества геометрических параметров, характеризующих техническое состояние надфундаментных конструкций объекта. Эти работы производятся, как правило, методами плановых и высотных исполнительных съемок конструкций, позволяющих выявлять не только деформации отдельных строительных элементов, но и сооружения в целом. Однако наибольшие нагрузки в процессе эксплуатации предприятий несет основное оборудование. Контроль некоторых геометрических параметров крупногабаритного оборудования осуществляют с применением геодезических методов и средств измерений. В процессе капитальных ремонтов оборудования геодезистам приходится проверять прямолинейность, соосность и расположение узлов оборудования, где наряду с геодезической измерительной техникой, часто применяют методы и средства контроля геометрических параметров, используемые в машиностроении для аналогичных целей. Изменения во времени геометрических параметров в процессе эксплуатации приводят не только к деформациям сооружения и технологического оборудования, но и к деформациям средств технического оснащения сооружений – кранов, подъемников, лифтов, затворов и т. п., а также взаимосвязанных с их работой конструкций – подкрановых путей, направляющих элементов. Контроль геометрических параметров средств технического оснащения сооружений и их конструктивных элементов – один из распространенных видов геодезических работ, который имеет свои особенности. Наиболее частыми и специфическими работами являются работы по съемке подкрановых путей мостовых кранов тяжелого и среднего режимов работы. Для промышленных сооружений и оборудования с высоким центром тяжести (дымовые трубы, мачты, башни, высотные плотины, градирни и др.) основным параметром, характеризующим их совместную с основанием деформацию, является крен. Контроль крена высотного объекта является также специфической задачей геодезических работ. При этом для отдельных сооружений необходимо не только определять развитие крена во времени, но и контролировать крены отдельных его частей. Для контроля крена сооружений применяют отличные от других видов деформаций схемы, методы и средства измерений. Таким образом, в геодезическом производстве, в зависимости от вида геометрических параметров объектов промышленных предприятий, наблюдаются существенные различия в построении схем, методов и средств контроля # 3 Геодезический контроль предприятий. Виды контроля. Цели и задачи. Основным методом контроля осадок объектов промышленных предприятий является метод геометрического нивелирования короткими лучами. Этот метод позволяет охватить очень широкий диапазон точностей измерений превышений (от 0,05 до 5 мм на одну станцию), позволяет вести измерения в широком диапазоне внешних и внутренних воздействий природной и производственной среды, имеет более высокую производительность по сравнению с другими методами и более низкую стоимость работ. Несмотря на обширные исследования в области производства нивелирных работ, особенно по изучению осадок сооружений, слабым местом является отсутствие единой классификации и единой методики измерений. В настоящее время при контроле осадок инженерных объектов используют следующие виды классификаций и методик геометрического нивелирования: государственное нивелирование I, II, III и IY классов; разрядное нивелирование для измерения осадок гидротехнических сооружений; разрядное нивелирование для измерения деформаций оснований зданий и сооружений; нивелирование специальных классов для инженерно-геодезических работ. Основные технические характеристики названных видов классификаций геометрического нивелирования приведены в табл. 4.2.1 – 4.2.4. Каждая из приведенных видов и методик нивелирования имеет свои положительные и отрицательные стороны в зависимости от объектов и условий контроля. Технические характеристики государственного нивелирования I, II, III и IY классов
# 4 Геодезическая контрольно-измерительная аппаратура для измерения осадок объекта 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. К опорным знакам для контроля осадок относят реперы, т. е. знаки, фиксирующие некоторую систему высот с точностью, достаточной для контроля общих абсолютных осадок наиболее ответственных сооружений предприятия. К ним относятся глубинные и грунтовые реперы разной конструкции. При выборе конструкции, местоположения и способа закладки репера следует учитывать необходимость обеспечения таких требований, как долговечность, удобство и однообразие установки измерительных средств, малую восприимчивость к колебаниям температуры, что связано с климатическими и геологическими особенностями района, уровнем грунтовых вод, и, главное, требуемой точностью геодезического контроля абсолютной осадки. Типы глубинных реперов и глубина закладки их якорей определяются по геологическому разрезу площадки предприятия и физико-механическим свойствам грунтов, полученным из материалов изысканий. Конструкции наиболее применяемых в проектах реперов для измерения осадок промышленных предприятий приведены в источниках. 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 или характерным точкам здания. Чертеж типа выбранного знака должен быть приложен к проекту. 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. Тип марки следует выбрать по источникам. Эскизы КИА следует давать в приложениях к проекту. 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). # 5 Методы измерения осадок и деформаций зданий и сооружений промышленных предприятий 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 точности определения параметров колеблются в широких пределах. Современные нормативные документы, регламентирующие точность нивелирования по контролю осадок и деформаций зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий и гражданских комплексов, предусматривают 2 – 3 класса нивелирования, по точности и технологии близких к нивелированию I, II, III классов. Рекомендуемые схемы построения нивелирных ходов также приближены к методике построения государственных нивелирных сетей, т. е. по глубинным реперам прокладывают ходы высшего порядка, а на них опирают ходы более низкого порядка, проложенные по контрольным маркам объекта. Такое положение не является строго обоснованным, так как в одних случаях параметры объектов будут определены с завышенной точностью и, следовательно, ведут к непроизводительным расходам. В других случаях параметры будут определены с низкой точностью и, следовательно, достоверность их окажется под сомнением. Особенно это проявляется при контроле тех объектов, для которых имеется большой разброс требуемой точности измерений параметров. Чтобы избежать указанных недостатков, в работе предложено схемы нивелирования на промышленных предприятиях проектировать в виде нескольких ступеней. По точности и схеме построения каждую ступень следует ориентировать на требуемую точность контроля того параметра объекта или группы объектов, для которого расчетная средняя квадратическая погрешность (СКП) измерения превышения на одну станцию нивелирования будет наименьшей. В этом случае все другие контролируемые параметры объекта будут определены путем вычислений. Для получения параметра «абсолютная» или «средняя» осадка достаточно связать ступени между собой только одним ходом связи, чтобы избежать влияние погрешностей исходных данных предыдущих ступеней на последующие. Тогда каждая ступень будет локальной, что упростит как точностные расчеты, так и уравнительные вычисления. # 6 Рекомендуемые схемы построения нивелирных ходов нивелирование следует проектировать 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. 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. Ввиду множества марок на крупных объектах, а также затруднения нивелирования между марками взаимосвязанных конструкций из-за загруженности цеха производственным оборудованием, ходы второй ступени разделяют на основные и вспомогательные. Основные ходы проектируют 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 колонн здания, при этом длины плеч при нивелировании, в условиях возмущающих воздействий работающего оборудования цеха на нивелир, принимают не более 25 метров. В начале и в конце каждого цеха (в зонах, свободных от оборудования) производится соединение продольных ходов в единую систему полигонов объекта. Вспомогательные ходы прокладывают 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 ориентируется на контроль геометрических параметров технологического оборудования, расположенного внутри зданий и сооружений. Ходы третьей ступени прокладывают по контрольным маркам, размещенным на самом оборудовании или его фундаменте. Они также представляют собой локальные системы ходов для каждого объекта. Схемы ходов третьей ступени зависят от конфигурации оборудования, условий измерений и образуют, как правило, один замкнутый ход на каждом контролируемом объекте. Для сложных и протяженных объектов могут проектироваться сложные системы ходов, аналогичные системам второй ступени. 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, а также второй и третьей ступенями 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 во второй ступени, расчетная точность измерений превышений, как правило, 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. 7 Этапы технологии геодезического контроля горизонтальных смещений сооружений и оборудования Контроль горизонтальных смещений некоторых видов сооружений и 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 горизонтальных смещений сооружений и некоторых видов технологического оборудования состоит из трех основных процессов, которые, в свою очередь, включают в себя определенные этапы. Проектирование технологии контроля: выбор объектов, параметров, разработка процессов контроля, назначение точности; выбор схемы и метода контроля параметра с разработкой схемы размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), расчетом точности измерения элементов геометрической схемы, назначением метода и средств измерений; разработка методов обработки результатов измерений и форм отчетной документации по контролю горизонтальных смещений. Проведение геодезического контроля на объекте: изготовление и установка геодезической КИА; подготовка персонала, приборов, приспособлений; разработка правил техники безопасности и пожарной безопасности при проведении контроля; выполнение измерений. Обработка и анализ результатов измерений: проверка и обработка первичной документации; уравнивание результатов измерений; вычисление отклонений параметров; построение графиков; интерпретация результатов; заполнение паспорта объекта или составление технического отчета. # 8 Методы и средства измерений при контроле горизонтальных смещений гидротехнических сооружений Выбор методов и средств измерений горизонтальных смещений гидротехнических сооружений осуществляют исходя из конкретной геометрической схемы контроля отклонений и расчетной точности их измерения. При контроле горизонтальных смещений гидротехнических сооружений по приведенным выше схемам используют различные методы и средства измерений и их комбинации. Наибольшее распространение получили следующие виды измерений: - линейные измерения, в которых используются в основном механические и оптические средства измерений (инварные проволоки, инварные жезлы, светодальномеры и др.); - створные измерения, в которых используются в основном механические и оптические методы и средства измерений (струны, теодолиты и алиниометры и др.); - угловые измерения, в которых используются, как правило, оптические методы и средства измерений (теодолиты); - линейно-угловых построений (триангуляция, трилатерация, линейноугловые сети, полигонометрия и др.), в которых используются методы и средства для линейных, угловых и совместных измерений (проволоки, жезлы, светодальномеры, электронные тахеометры); - измерения отклонений от вертикали, в которых используются механические и оптические методы и средства измерений (прямые и обратные отвесы, приборы вертикального проектирования); - фотограмметрические измерения (наземная съемка фототеодолитами); - спутниковые измерения (используются приемники GPS). При контроле горизонтальных смещений гидротехнических сооружений инварные проволоки, ленты и стержни нередко и сейчас являются наиболее надежным и точным средством определения длин линий. В последнее время в практике геодезического контроля, специальных исследований и наблюдений за горизонтальными смещениями, в том числе и на гидроузлах, получили распространение методы, основанные на применении светодальномеров и электронных тахеометров. Можно выделить следующие направления применения светодальномеров и электронных тахеометров: - в сетях трилатерации для контроля смещений опорных пунктов створа; - в ходах полигонометрии по галереям плотины и прилегающим штольням (такие измерения проводят преимущественно на арочных плотинах. Длины сторон в ходах колеблются от 12 до 50 м, погрешность измерения сторон –0,1 – 0,2 мм); - при определении смещений плотины в направлении потока (в нижнем бьефе закладывают опорные знаки и с них измеряют расстояния до марок, заложенных в плотине. Подобный способ может с успехом заменить створные измерения по гребню и низовому откосу); - при измерении деформаций береговой поверхности в створе плотины и в районе водохранилища. (При помощи светодальномера можно определить развал или сближение берегов. Длины сторон составляют от 0,3 км до нескольких километров.) Створные измерения являются самыми распространенными способами определения горизонтальных смещений сооружения прямолинейных плотин благодаря своим достоинствам: простоте и быстроте полевых работ, малым затратам на камеральную обработку. Они могут применяться самостоятельно, если опорные пункты створа неподвижны; либо совместно в сочетании с другими методами, если неподвижность опорных пунктов створа не может быть обеспечена по грунтовым или иным условиям и воздействиям. В струнном методе определения нестворностей контрольных знаков створом служит струна (проволока), натянутая между двумя опорными пунктами. Нестворности контрольных пунктов определяют с помощью специальных измерительных устройств. В оптических методах измерений в качестве базовой (опорной) линии используют ось оптического прибора (теодолита, алиниометра, телескопа и др.). Среди оптических методов различают: визирный, коллимации, автоколлимации, дифракционные и др. Для контроля горизонтальных смещений гидротехнических сооружений из-за значительных длин створов и влияния внешних возмущающих воздействий наибольшее применение нашел визирный метод измерений с применением визирных марок. Другие оптические методы створных измерений применяют при контроле геометрических параметров технологического оборудования . В визирном методе створных измерений створ задается коллимационной плоскостью оптических приборов – теодолитов или алиниометров. При установке оптических приборов на одном из опорных пунктов створа и визировании на другой опорный пункт их коллимационная плоскость совмещается со створной плоскостью. В зависимости от размеров и конструктивных решений сооружений, наличия приборов, необходимой точности контроля перемещений, створные измерения выполняются по определенным схемам построения створных линий (в некоторых изданиях – программам), под которыми понимают определенную последовательность действий. В практике высокоточных створных измерений наибольшее применение находят схемы полного створа, общего створа, полуствора, четвертьствора, последовательных створов, малых створов, малых створов и полигонометрического хода и др. К способам линейно-угловых построений относятся: способ направлений, способ угловых засечек, способ створных засечек (измерением малых углов), триангуляция, трилатерация, линейно-угловые сети, полигонометрия и др., в которых используются методы и средства для линейных, угловых и совместных измерений. Способ направлений используют в том случае, когда нет возможности закрепить створ на сооружении, число наблюдаемых точек невелико (3 – 5 точек) и расстояния до определяемых точек менее 1 км. Преимущества этого способа перед другими линейно-угловыми построениями заключаются в относительно небольшой точности измерения линий (до 1 : 1 000), возможности определения смещений пунктов без вычисления координат, не обязательной видимости между опорными пунктами. Способ угловых засечек используется при контроле смещений сооружений гидроузлов в случаях «недоступных расстояний» при небольших линиях визирования. Прямую засечку применяют при определении смещений оползней, точек низовой грани плотины. Наилучшее применение она нашла при контроле вертикальных и горизонтальных смещений контрольных знаков тонкостенных арочных плотин небольшой и средней высоты. Обратная засечка используется при контроле земляных плотин. Способ створных засечек (малых углов) применяется для контроля смещений отдельных характерных контрольных знаков на гребне арочных плотин, а также для контроля смещений опорных пунктов створа при размещении их в зоне возможных деформаций грунта. Способ триангуляции. При возведении гидротехнических сооружений на сжимаемых основаниях практически не представляется возможным установить в натуре неподвижные опорные пункты створа. В этих случаях для контроля горизонтальных перемещений сооружений по первой схеме контроля (от наружных пунктов) применяется комбинированный способ, представляющий собой комбинирование способа створных измерений с гидротехнической триангуляцией, трилатерацией или линейно-угловыми сетями. Создание сетей трилатерации для контроля горизонтальных смещений гидротехнических сооружений начало развиваться с появлением точных светодальномеров, а затем и точных электронных тахеометров. Такие сети создают как самостоятельные на новых объектах, так и заменяют триангуляционные сети на тех эксплуатируемых гидроузлах, где последние не обеспечивают точности контроля или требуют значительных временных и денежных затрат. Сеть трилатерации может быть создана также взамен триангуляционной сети для определения подвижек береговой поверхности и контроля горизонтальных смещений пунктов вблизи плотины, с которых, как и в триангуляционной сети, способом линейных засечек могут быть получены координаты точек низовой грани плотины. Способ полигонометрии часто используют при контроле горизонтальных смещений криволинейных по форме плотин, а также при контроле горизонтальных смещений туннелей и кольцевых сооружений. # 9 Фотограмметрические и стереофотограмметрические методы измерения деформаций Измерение деформации значительных размеров производится наземными фотограмметрическим и стереофотограмметрическим методами. Сущность фотограмметрического метода заключается в фотографировании с помощью специальных камер (фототеодолитов) знаков, заложенных в теле сооружения, при неизменном положении оптической оси фототеодолита во всех циклах фотографирования. Величина смещения определяется как разница координат, измеренная на фотоснимках разных циклов. При стереофотограмметрическом методе фотографирование объектов производится с постоянного базиса. Тогда, используя стереоскопическое зрение, можно получить деформации в трех координатах. Достоинства способа: одновременно получают смещение точек по трем осям; за короткий срок фиксируют положение большого числа точек (сокращение полевых работ), в том числе расположенных в труднодоступных или опасных местах. Недостатки: более низкая по сравнению с геодезическими методами точность определения деформаций; значительные затраты на обработку снимков; высокая стоимость приборов, поэтому метод рентабелен и эффективен при большом числе определяемых точек. На гидроузлах фотограмметрический метод находит применение при определении смещений оползней, а также плотин из местных материалов. # 10 Спутниковые методы измерения деформаций Большинство созданных к настоящему времени высокоточных геодезических приборов (теодолиты, нивелиры, светодальномеры, тахеометры и т. д.) достигли достаточно высокого совершенства как за счет удачных технических решений, так и за счет хорошо продуманной технологии их использования. Однако, многие из перечисленных выше приборов базируются на использовании оптического диапазона электромагнитных волн, что породило целый ряд существенных недостатков, самые существенные из которых – обеспечение прямой видимости, трудности организации круглосуточных измерений, трудности проведения измерений в динамике, трудности учета влияния внешней среды, что сильно сказывается на выборе условий измерений, а также во многих случаях низкий уровень автоматизации измерений. Альтернативный подход к выполнению геодезических измерений в области контроля деформаций объектов состоит в использовании пространственных методов измерений с применением в качестве опорных точек мгновенных положений искусственных спутников Земли. Базирующиеся на этих принципах измерительные комплексы получили название глобальных систем позиционирования. Такие спутниковые системы являются всепогодными и могут обслуживать неограниченное число потребителей. Современные спутниковые системы позиционирования типа GPS включают в себя три основные составные части, получившие название секторов: - космический сектор, включает в себя набор входящих в систему GPSспутников. - сектор управления и контроля, состоит из центральной (ведущей) станции и нескольких разбросанных по всему земному шару станций слежения. Основная задача этого сектора состоит в осуществлении контроля за работоспособностью спутников - сектор потребителя. объединяет в себе всю совокупность широко распространенной аппаратуры пользователей, с помощью которой осуществляется прием радиосигналов от спутников и вычисление на их основе интересующих потребителя конечных результатов, характеризующих местоположение пункта наблюдений и характерное для той или иной эпохи точное время. Накопленный опыт использования глобальных спутниковых систем позиционирования свидетельствует о том, что наиболее эффективно проблема повышения точности (а для контроля деформаций гидротехнических сооружений, как правило, необходимы высокие точности взаимного положения пунктов) решается за счет применения дифференциальных методов спутниковых измерений. К настоящему времени разработано большое количество различных вариантов дифференциальных измерений, характерной особенностью которых является использование на завершающей стадии обработки результатов измерений не абсолютных значений регистрируемых с помощью приемника величин, а тех или иных разностей, при обработке которых исключаются общие члены, свойственные сравниваемым величинам. Такой подход обеспечил широкое распространение дифференциальных спутниковых измерений. Основные общие требования, которые должны соблюдаться при высокоточных измерениях спутниковыми методами, остаются теми же, что и для традиционных геодезических методов, а именно: - отыскание закрепленной на местности точки не должно вызывать существенных затруднений; - конструкция опорного или контрольного знака должна позволять точно центрировать приборы; - различные типы центров и их внешнее оформление должны обеспечивать удобство установки над ними соответствующих технических средств, предназначенных как для спутниковых наблюдений, так и для традиционных геодезических измерений. При выборе мест расположения пунктов, с которых должны выполняться спутниковые наблюдения, основное внимание должно быть уделено обеспечению благоприятных условий наблюдений спутников. Не следует размещать пункты внутри металлических ограждений, рядом с высокими зданиями или сооружениями, большими и густыми деревьями, а также вблизи оборудования, создающего мощные электрические поля. В связи с этим точные спутниковые измерения применяются в настоящее время для контроля горизонтальных смещений и осадок распластанных длинных земляных плотин и береговых склонов, где они по точности и условиям измерений могут конкурировать с традиционными точными геодезическими измерениями. Однако, спутниковые технологии развиваются быстрыми темпами, и вполне вероятно, что в недалеком будущем они позволят с необходимой точностью измерять смещения наружных контрольных знаков, установленных на гребне бетонных сооружений, и надежно заменят линейно-угловые измерения в сетях, применяемые до сих пор на многих гидроузлах в качестве исходной основы. # 11 Приборы и оборудование используемое для контроля горизонтальных смещений. Требования к точности Выбор методов и средств измерений горизонтальных смещений гидротехнических сооружений осуществляют исходя из конкретной геометрической схемы контроля отклонений и расчетной точности их измерения. Наибольшее распространение получили следующие виды измерений: − линейные измерения, в которых используются в основном механические и оптические средства измерений (инварные проволоки, инварные жезлы, светодальномеры и др.); − створные измерения, в которых используются в основном механические и оптические методы и средства измерений (струны, теодолиты и алиниометры и др.); − угловые измерения, в которых используются, как правило, оптические методы и средства измерений (теодолиты); − линейно-угловых построений (триангуляция, трилатерация, линейноугловые сети, полигонометрия и др.), в которых используются методы и средства для линейных, угловых и совместных измерений (проволоки, жезлы, светодальномеры, электронные тахеометры); − измерения отклонений от вертикали, в которых используются механические и оптические методы и средства измерений (прямые и обратные отвесы, приборы вертикального проектирования); − фотограмметрические измерения (наземная съемка фототеодолитами); − спутниковые измерения (используются приемники GPS). В последнее время в практике геодезического контроля, специальных исследований и наблюдений за горизонтальными смещениями, в том числе и на гидроузлах, получили распространение методы, основанные на применении светодальномеров и электронных тахеометров. Основным критерием применения светодальномера или электронного тахеометра на объекте является его точность. Погрешность определения расстояния светодальномером складывается из двух частей – постоянной и переменной. Значение постоянной части определяется в основном масштабной частотой, которая колеблется у разных приборов от 10 до 1200 мГц и более. Чем выше частота, тем меньше погрешность. Значение переменной части зависит от длины линии и составляет примерно для высокоточных приборов 1 – 2 мм на каждый километр линии. Поэтому для измерения коротких расстояний, а именно такие, как правило, применяются в линейно-угловых сетях для контроля смещений гидротехнических сооружений, следует применять приборы с высокой масштабной частотой. К таким приборам следует отнести, прежде всего, светодальномер ДВСД1200, созданный в Ереванском политехническом институте и мекометр МЕ-3000, выпускаемый в Швейцарии фирмой «Керн»; их частоты соответственно 1200 и 500 мГц, а постоянная погрешность не превышает 0,1 – 0,2 мм. При измерении сторон длиннее 0,5 км могут быть использованы светодальномеры с масштабной частотой 30 – 150 мГц. В настоящее время широко внедряются в практику геодезических измерений на плотинах электронные тахеометры и светодальномеры зарубежных фирм, обеспечивающие точность 1 – 2 мм при длинах линий до 1 км. В оптических методах измерений в качестве базовой (опорной) линии используют ось оптического прибора (теодолита, алиниометра, телескопа и др.). Среди оптических методов различают: визирный, коллимации, автоколлимации, дифракционные и др Кроме всем известных нивелира и теодолита для этой цели применяют: 1. Алиниометр (фирма «К.Цейсс») с накладным уровнем и увеличением зрительной трубы 65х. Прибор используют для створных наблюдений. На расстояниях до 600 м алиниометр позволяет производить визирование с погрешностью не более ± 1 мм. 2. Неподвижные визирные марки. Их используют для установления направления створа и для визирования на опорные и наблюдательные знаки. Конструкции марок разнообразны, но все они имеют визирную цель: щиток, экран, шпиль, — укрепленную на подставке с подъемными винтами и цилиндрическим уровнем. 3. Подвижные визирные марки. Они служат для непосредственного определения отклонения контрольных пунктов (марок) от линии створа. У подвижных марок щиток с визирной целью перемещается влево и вправо при помощи микрометренного винта. Перемещения определяют по измерительной линейке с верньером или по шкале микрометра с точностью от 0,1 до 0,01 мм. Подвижную марку обычно перемещает помощник наблюдателя по сигналам (указаниям) последнего. Но имеются конструкции подвижной марки с электроприводом и дистанционным управлением непосредственно от наблюдателя. Такая автоматизация процесса измерений заметно увеличивает производительность труда и исключает личные ошибки помощника. # 12 Технология геодезического контроля кренов сооружений. Основные процессы 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: 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. 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. Контроль приращений крена (наклона в процессе эксплуатации продольной вертикальной или горизонтальной оси технического объекта) может производиться не только для перечисленных выше объектов, но и для жестких сооружений с невысоким центром тяжести, но являющихся основанием для крупногабаритного оборудования с продольной горизонтальной осью. К таким сооружениям относятся фундаменты под турбоагрегаты тепловых и атомных электростанций, фундаменты под мощные циркуляционные насосы, насосные станции и другие технические объекты, наклон которых ограничен условиями работы не самого сооружения, а размещенного на них оборудования. Оптические методы измерений являются самыми распространенными при контроле кренов агрегатов и сооружений. Среди них особое место занимают оптические способы определения кренов сооружений башенного типа, как наиболее часто 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. Способ координат заключается в определении в каждом цикле наблюдений прямой угловой засечкой одновременно с трех-четырех пунктов наблюдения координат центра верхнего, а в начальном цикле, и координат центра нижнего сечений сооружения в принятой системе координат. Способ направлений (горизонтальных углов) состоит, в определении составляющих абсолютного крена и его величины в первом цикле, и приращений крена в последующих циклах по результатам измерений горизонтальных направлений на центры верхнего среднего и нижнего среднего сечений в первом цикле и на центр только верхнего среднего сечения в последующих циклах (направления образуют прямую засечку). Способ оптической вертикали применяется для передачи осей по вертикали, выверке конструкций и контроле кренов сооружений, агрегатов и оборудования с продольной вертикальной осью. Наибольшее применение он находит при контроле объектов одного поперечного сечения и в стесненных условиях, когда оптические способы измерений с применением теодолитов затруднительны. В способе оптической вертикали применяют уровенные и маятниковые зенит приборы и надир приборы, а также различного рода визирные марки, палетки, шкалы и другие измерительные инструменты и приспособления. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||