Геодезический контроль осадок зданий и сооружений промышленных предприятий

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Геология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема «ГЕОДЕЗИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ОСАДОК ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ»

Оглавление

  • Введение
  • 1. Анализ литературных источников
  • 1.1 Общая технологическая схема контроля осадок сооружений и их оснований
  • 1.2 Сбор и анализ исходных данных для проектирования геодезического контроля осадок сооружения, выбор объектов и видов геометрических параметров
  • 1.3 Методы и категории контроля параметров, точность и периодичность измерений параметров
  • 1.4 Разработка схемы размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА). Типы реперов и марок
  • 1.5 Проектирование схемы нивелирования
  • 1.6. Расчет точности нивелирования
  • 1.7 Проектирование методов и средств измерений превышений
  • 1.8 Проектирование методов обработки результатов измерений и документация контроля
  • Заключение
  • Список литературы

Введение

Выполнение курсовой работы направлено на обучение организации, проектированию и проведению геодезического контроля, технического состояния конструкций сооружений и технологического оборудования промышленных предприятий и гражданских комплексов в процессе строительства и эксплуатации.

Цель нашей работы заключается в том, научиться составлять проект контроля общих осадок основания и сооружения (на примере одного промышленного здания).

Наблюдения за деформациями сооружений преследуют как научные цели (обоснование правильности теоретических расчетов устойчивости сооружений), так и производственно-технические (нормальная эксплуатация сооружения и принятие профилактических мер при выявленных недопустимых величинах деформаций).

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

Курсовая работа включает в себя анализ литературных источников, которые направлены на изучение теоретических основ проектирования геодезического контроля (ГК) осадок зданий и сооружений промышленных предприятий; процедуры сбора и анализа исходных данных, выбора объектов и параметров контроля, разработки процессов контроля, назначения требуемой точности контроля; разработку схем, методов и средств измерений геометрических параметров; расчет точности нивелирования; проектирование методов и средств измерений превышений, методов обработки результатов измерений и форм отчетной документации.

1. Анализ литературных источников

1.1 Общая технологическая схема контроля осадок сооружений и их оснований

Технология геодезического контроля осадок сооружений и их оснований состоит из трех основных процессов, описанных ниже.

1. Проектирование контроля включает:

выбор объектов, геометрических параметров; разработку методов контроля по объемной и 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.

геодезический контроль осадка здание

Проектирование выполняется по определенной структурно-технологической схеме, представленной на рис. 1, а результаты проектирования отображаются в специальной ведомости (таблица 1. 1).

Где — допускаемое отклонение на геодезические измерения при пассивном контроле;

— допускаемое отклонение на геодезические измерения при активном контроле;

— средняя квадратическая погрешность (СКП) измерения при пассивном контроле (термин применяется в метрологии, геодезии и инженерной геодезии, согласно РМГ-29−99).

— средняя квадратическая погрешность (СКП) измерения при активном контроле.

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

Таблица 1. 1

Проектирование процессов ГК осадок колонн каркаса здания (на примере дробильного корпуса ТЭС-2400 МВт). Назначение объектов, параметров и допусков на них, методов и категорий контроля, точность и средства измерений

Объекты

и признаки

контроля

Параметры

контроля

Допустимая вели-чина

Основные методы контроля

Кате-гория конт-роля

Коэффици-енты точности

Допускаемые погрешности измерений

СКО измерений

Рекомендуемые методы и средства

измерений

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1. Дробильный корпус ТЭС-2400, серийное (типовое) здание вспомогательного производственного назначения, сборные железобетонные конструкции, испытывающие большие нагрузки внутренней среды.

1.1 Максимальная

абсолютная осадка

(СНиП 2. 02. 01−83), мм

80

Сплошной, активный, периодический

3

0,4

0,114

9,1

3,0

Геометрическое нивелирование по методикам, изложенным в [2, 3]

1.2 Относительная разность осадок железобетонных рам

(СНиП 2. 02. 01−83)

0,002

Сплошной,

активный, периодический

3

0,4

0,114

Геометрическое нивелирование по методикам, изложенным в [2, 3]

Порядок проектирования основных процессов ГК состоит из следующих основных этапов:

1. Сбор и анализ исходных материалов. Цель — подбор, изучение и анализ исходных данных, позволяющих производить дальнейшую разработку элементов геодезического контроля.

2. Назначение объектов и параметров контроля. Цель — 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.

3. Разработка процессов контроля. Цель — 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.

4. Назначение требуемой точности контроля. Цель — на основании категории геодезического контроля параметра и метода контроля по управляющему воздействий установить точность и периодичность определения геометрических параметров объектов контроля.

5. Разработка схем, методов и средств измерений. Цель — 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.

6. Разработка методов обработки результатов измерений и форм отчетной документации по контролю. Цель — 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.

1.2 Сбор и анализ исходных данных для проектирования геодезического контроля осадок сооружения, выбор объектов и видов геометрических параметров

Общая схема понятий структурной схемы геодезического контроля технического состояния конструкций зданий и сооружений промышленных предприятий, градация и правила выбора элементов контроля приведена на Рис. 2.

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. Как правило, 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.

Показатели объектов для назначения геодезического контроля приведены в таблице 1.2.

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.

Проектировщики, совместно с геодезистами, 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.

Рис. 2. Общая схема понятий структурной схемы геодезического контроля технического состояния конструкций зданий и сооружений промышленных предприятий, градация и правила выбора элементов контроля

Таблица 1. 2

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.

1.3 Методы и категории контроля параметров, точность и периодичность измерений параметров

При разработке процессов следует для каждого объекта и параметра контроля назначить:

категорию контроля;

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

Для установления признаков, правил и требований выбора указанных элементов технического контроля особое значение имеет установление категорий геодезического контроля, разработанных на основе категорий качества продукции и категорий технической подготовки производств.

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.

Выбор категории контроля конкретного объекта осуществляется на основе его назначения, условий эксплуатации и других качественных признаков, приведенных в табл.1.3.

Таблица 1. 3

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.

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.1.4.

Таблица 1. 4

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.

При проектировании ГК объектов промышленных предприятий рекомендуется применять методы контроля по объемной характеристике, используя условия, приведенные в табл.1.5.

Таблица 1. 5

Назначение метода контроля по объемной характеристике

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.

Исходя из опыта работ, рекомендуется при проектировании ГК объектов промышленных предприятий применять методы контроля по управляющему воздействию, используя условия, приведенные в табл.1.6.

Таблица 1. 6

Назначение метода контроля по управляющему воздействию

Процессы геодезического контроля геометрических параметров рекомендуется разрабатывать последовательно, шаг за шагом.

1. 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.

2. 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.

3. 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) на технологические или эксплуатационные допуски. При этом понижающий коэффициент принимается по различным литературным источникам от 0,2 до 0,7 в зависимости от требуемой достоверности получения результатов контроля. В этих случаях точность геодезического контроля выражается формулами:

при условии

где — допуск на геодезические измерения при пассивном контроле;

— соответственно, эксплуатационный и технологический допуски;

- допускаемое отклонение на геодезические измерения при пассивном контроле;

— соответственно, эксплуатационное и технологическое предельное отклонение;

— среднее квадратическое отклонение (СКО) результата измерения при пассивном контроле (термин применяется в метрологии, наряду с термином средняя квадратическая погрешность (РМГ-29−99);

- средняя квадратическая погрешность (СКП) измерения при пассивном контроле (термин применяется в метрологии, геодезии и инженерной геодезии, согласно РМГ-29−99).

Чем меньше коэффициент точности сп, 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 для разнообразнейших объектов контроля. Так как коэффициент характеризует достоверность разделения измеренных значений геометрических параметров на допустимые и недопустимые, то основным критерием к его применению следует считать категорию геодезического контроля объекта промышленного предприятия, которая зависит от технико-экономических показателей объекта (табл.1. 7).

Таблица 1. 7

Показатели точности и достоверности категорий геодезического контроля

Категория контроля

Точность контроля

(значения коэффициента точности сп)

Ожидаемый процент повторной разбраковки конструкций

Диапазон величин параметров, подвергаемых повторной разбраковке

1

0. 20

2. 7

(0,90 — 1,10)

2

0. 30

7. 1

0,85 — 1,15)

3

0. 40

9. 4

0,80 — 1, 20)

4

0. 50

11. 7

0,75 — 1,25)

Нормы точности геодезических измерений при активном контроле предназначаются 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, сравнить результаты 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, отстояние которых от оси ординат будет равно. Из всех этих графиков интересны только графики тех кривых, асимптота которых отстоит от оси ординат на величину предельного отклонения, так как именно она является границей качественного состояния конструкций объекта. График такой кривой, показывающей изменение во времени эксплуатационного отклонения (например, развития осадки), представлен на рис. 3. Чтобы получить такой график, предельное отклонение разбивается на интервалы слежения. В результате пересечения кривой с границами интервалов образуются точки A, B, C.

Из теории планирования экспериментов известно, что, чем меньше выбрана величина, 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 конструкций 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.

Вполне логично для целей назначения точности измерений при активном контроле 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 геометрических параметров, а с величинами интервалов слежения.

Тогда точность измерения параметра при активном контроле, характеризующаяся предельным отклонением, получится делением допускаемого отклонения на геодезические измерения при пассивном контроле на число равных интервалов слежения или n — 1 (n — число циклов измерений):

(2)

либо по преобразованной формуле

(3)

Причем

, (4), (5)

где — коэффициент точности при активном контроле.

Минимальное число интервалов, которое является основой для расчета точности, определяется по формуле

(6)

Это объясняется тем, что при числе интервалов, равном, величина интервала слежения (см. рис. 3) с учетом предельного отклонения ее измерения при активном контроле, будет равна предельному отклонению измерения постоянного параметра:

(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.

Расчет точности измерений параметров для активного контроля производится для параметров:

допустимая абсолютная осадка здания (),

допустимая относительная разность осадок ().

Расчет производится по формуле (3) для активного контроля

, (8)

где — предельная ошибка измерения параметра;

— коэффициент точности при пассивном контроле;

— допускаемое предельное отклонение на геометрический параметр (- для абсолютной осадки здания, — для относительной разности осадок).

1.4 Разработка схемы 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 проектах репера для измерения осадок промышленных предприятий приведена в прил.3.

Проект размещения исходных опорных реперов (рис. 4) 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. Типы наиболее употребительных марок приведены в прил.4.

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 показываются на схеме условными знаками (см. рис. 4). При назначен-ии мест закладки марок необходимо учитывать 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 (отдельностоящие), 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.

Рис. 4. Фрагмент схемы размещения геодезической КИА и нивелирования для контроля осадок объектов промышленных предприятий:

1 — исходные глубинные или грунтовые реперы; 2 — контрольные осадочные марки; 3 — ходы нивелирования первой ступени; 4 — основные ходы второй ступени; 5 — вспомогательные ходы второй ступени; 6 — ходы нивелирования третьей ступени; 7 — ходы связи между ступенями.

Примечание. Марки закладывать на высоте 0,6 м от отметки чистого пола.

1.5 Проектирование схемы нивелирования

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.

Нивелирование следует проектировать по следующей схеме (см. рис. 4):

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 (см. условную ходовую линию на рис. 4) 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. Исходя из расстояния между реперами (расстояние определяется приближенным методом с использованием масштаба плана здания), рассчитывают число станций нивелирования в ходах между реперами по формуле n = l / 50м и подписывают над ходом.

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 (см. рис. 4) или систему замкнутых полигонов и ходов на крупных объектах.

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 проектируют (см. ходовую линию на рис. 4) 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 станции нивелирования (через так называемую «x» точку (см. рисунок 4)).

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 (см. условную линию ходов на рис. 4) 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, 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 определить число станций нивелирования по методике назначения числа станций в первой ступени.

На схеме здания все виды ходов обозначаются условными знаками.

1.6 Расчет точности нивелирования

Точность нивелирования в каждой ступени, характеризуемую средней квадратической погрешностью (СКП) измерения превышения на станции (), определяют расчетом. При расчете исходными данными служат: — предельные погрешности измерения параметров, рассчитанные по формуле (2 или 3); геометрические характеристики нивелирной сети, определяемые на основании составленного проекта (см. рис. 4).

Все расчеты в запроектированных ступенях и ходах связи производят для наихудшего случая контроля параметра по схеме ходов в ступенях.

При контроле параметра «абсолютная осадка здания» таковым будет случай определения осадки наиболее удаленной марки второй ступени для объекта с 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 в 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» ();

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

Точность нивелирования в первой ступени вычисляется по формуле:

, (9)

где — средняя квадратическая погрешность измерения превышения на одну станцию нивелирования в первой ступени; - предельная погрешность измерения параметра «абсолютная осадка здания», вычисляемая по формуле (2 или 3); - обратный вес отметки «слабого» пункта первой ступени схемы контроля, или для замкнутого нивелирного хода с числом станций (в этом случае)

. (10)

За окончательное значение берут 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 это обычно в сетях государственного нивелирования, а возрастает. Это связано 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 рекомендуется выполнять в зависимости от вида контролируемой деформации объекта по формулам:

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

, (11) или

, (12)

где — СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в сети второй ступени;

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

l — расстояние между взаимосвязанными конструкциями;

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

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

2) для контроля параметра «прогиб»

, (13) или

, (14)

где — СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в сети второй ступени;

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

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

— число станций в замкнутом одиночном ходе;

L — расстояние между крайними точками;

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

, (15) или

, (16)

где — СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в сети второй ступени;

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

L — расстояние между контролируемыми точками;

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

— число станций нивелирования в ходе, соединяющем контролируемые точки.

Так как величины 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 (11−16), что и для второй ступени.

Точность нивелирования в ходах связи рекомендуется производить по формулам:

для двухступенчатой схемы

, (17)

для трехступенчатой схемы

, (18)

где — СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в ходе связи между первой и второй ступенями;

— СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в ходе связи между второй и третьей ступенями;

— предельная погрешность измерения параметра «абсолютная осадка», установленная расчетом для первой ступени;

— СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования, установленная расчетом для второй ступени;

— СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования, установленная расчетом для третьей ступени;

— число станций нивелирования от марки привязки второй ступени к первой до наиболее удаленной от нее марки второй ступени;

— число станций нивелирования от марки привязки третьей ступени ко второй до наиболее удаленной от нее марки третьей ступени;

— число станций нивелирования в ходе связи между первой и второй ступенями;

— число станций нивелирования в ходе связи между второй и третьей ступенями;

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

1.7 Проектирование методов и средств 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;

стоимость средств измерений и контроля в целом;

наличие средств измерений и специалистов.

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.

В настоящее время при контроле осадок инженерных объектов используют следующие виды классификаций и методик геометрического нивелирования:

государственное нивелирование I, II, III и IV 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.1.8 — 1. 11.

Таблица 1. 8

Технические характеристики государственного нивелирования I, II, III и IV классов.

п/п

Наименования характеристик

Классы нивелирования

I

II

III

IV

1

Предельная длина визирного луча, м

50

65

75

100

2

Неравенство длин визирных лучей на станции, м (не более)

0,5

1,0

2

5

3

Накопление неравенств длин в ходе, м (не более)

1,0

2,0

5

10

4

Число горизонтов

1

1

1

1

5

Число линий

4

2

2

1

6

Число ходов

2

2

2

1

7

Допустимая невязка (мм на 1 км хода)

3

5

10

20

8

Средняя квадратическая погрешность определения (окончательного) превышения на станции, мм (не более)

0,16

0,30

0,65

3,0

Примечания:

1) нивелирование I и II классов выполняют штриховыми рейками, III и IV классов — шашечными;

2) типы нивелиров и технология нивелирования устанавливаются согласно [18].

Таблица 1. 9

Технические характеристики разрядного нивелирования для измерения осадок гидротехнических сооружений.

п/п

Наименования характеристик

Разряд нивелирования

I

II

III

1

Средняя длина визирного луча, м

25

25

50

2

Неравенство длин визирных лучей на станции, м (не более)

0,5

0,5

1,0

3

Накопление неравенств длин в ходе, м

1,0

1,0

2,0

4

Высота визирного луча над препятствием,

м (не более)

0,8

0,8

0,3

5

Число горизонтов

2

2

1

6

Число направлений

2

1

1

7

Средняя квадратическая погрешность определения окончательного превышения на станции, мм (не более)

0,08

0,13

0,40

8

Предельное расхождение прямого и обратного ходов (для III — невязка), мм

0,3

0,5

1,2

Примечания:

1) нивелирование всех разрядов выполняют одними и теми же нивелирами с цилиндрическим контактным уровнем или самоустанавливающейся линией визирования;

2) нивелирование всех разрядов выполняют стандартными штриховыми рейками с инварной полосой, разрешается применение специальных реек того же класса.

Таблица 1. 10.

Технические характеристики разрядного геометрического нивелирования для измерения деформаций оснований зданий и сооружений.

п/п

Наименования характеристик

Классы нивелирования

I

II

III

IV

1

Предельная длина визирного луча, м

25

40

50

100

2

Неравенство плеч на станции, м (не более)

0,2

0,4

1,0

3,0

3

Накопление неравенств плеч в замкнутом ходе, м (не более)

1. 0

2,0

5,0

10,0

4

Высота визирного луча над препятствием, м

1,0

0,8

0,5

0,3

5

Число горизонтов

2

1

1

1

6

Число направлений

2

1

1

1

7

Допускаемая невязка (n — число станций)

0,15

0,5

1,5

5

8

Средняя квадратическая погрешность определения окончательного превышения на станции, мм (не более)

0,08

0,25

0,75

2,5

Примечания:

1) нивелирование I и II классов выполняют нивелиром типа Н-05 и равноточными ему, III и IV классов — нивелирами типа Н-3 и равноточными ему;

2) нивелирование I и II классов выполняют штриховыми рейками, III и IV классов — шашечными рейками.

Таблица 1. 11.

Технические характеристики геометрического нивелирования специальных классов.

п/п

Наименования характеристик

Классы нивелирования

ГН-005

ГН-010

ГН-025

ГН-050

1

Предельная длина визирного луча, м

10

20

35

50

2

Оптимальная длина визирного луча, м

5−7

10−15

15−25

25−35

3

Неравенство длин визирных лучей на станции, м (не более)

0,05

0,10

0, 20*-0,30

0,30*-0,50

4

Высота визирного луча над препятствием, м (не менее)

0,5

0,5

0,5

0,5

5

Число горизонтов

2

2

2

2

6

Число направлений

2

1

1

1

7

Точность отсчитывания по барабану плоскопараллельной пластинки, деления

0,1

0,1

1

1

8

Средняя квадратическая погрешность определения (окончательного) превышения на станции, мм (не более)

0,05

0,10

0,25

0,50

Примечания:

1) * - первый показатель применяют при нивелировании по осадочным маркам, второй — по костылям; нивелирование ГН-005 и ГН-010 выполняют одной рейкой, а ГН-025 и ГН-050 — двумя рейками.

Каждая из приведенных видов классификаций и методик нивелирования имеет свои положительные и отрицательные стороны в зависимости от объектов и условий контроля.

Классификация и методика государственного нивелирования хорошо приспособлены для ведения геодезических работ на больших территориях, когда реперы расположены на большом удалении друг от друга и необходимо получить их отметки с наименьшими затратами средств и времени при заданной точности измерений на километр хода. В этих случаях стараются работать на предельных длинах визирных лучей, пользоваться для ускорения работ двумя рейками, а измерения вести по башмакам или костылям. Так как ходы большой протяженности, то методика измерений направлена в значительной мере на уменьшение систематических погрешностей, влияние которых на точность возрастает по мере увеличения длин ходов. Для наблюдений за осадками зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий этот вид классификации и методики измерений мало пригоден из-за недостаточной точности измерения превышений по контролю оборудования, где часто требуются точности выше первого класса, необходимости применения различных по точности приборов, реек и приспособлений при смене классов нивелирования, что создает ряд неудобств при производстве работ в производственных цехах.

Классификация и методика для измерения осадок гидротехнических сооружений хорошо приспособлены для ведения геодезических работ на специфических (как правило, построенных по индивидуальным проектам) сооружениях — протяженных плотинах, каналах, шлюзах. Осадочные марки расположены на бетонных сооружениях через 20 — 40 м, а на земляных сооружениях через 100 — 200 м. Точность измерений превышений в ходах на бетонных и земляных плотинах существенно различается, что и проявляется в разработанных для этой цели классификации и методике нивелирования. Для контроля осадок и деформаций зданий, сооружений и оборудования в других отраслях промышленности этот вид классификации и методики измерений применяется редко.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой