Геодезический контроль инженерных объектов промышленных предприятий и гражданских комплексов

4.6. Технологические схемы геодезического контроля установки в проектное положение некоторых видов технологического оборудования. Технологические схемы геодезического контроля установки и выверки узлов и деталей крупногабаритного оборудования предприятий - турбоагрегатов ТЭС и АЭС, реакторов АЭС, гидроагрегатов ГЭС.

5. Исполнительные съемки

Назначение и точность исполнительных съемок. Геодезическая основа исполнительных съемок. Съемка скрытых сооружений. Исполнительная съемка смонтированных строительных конструкций и оборудования. Исполнительные съемки подкрановых путей зданий и сооружений. Составление исполнительных генеральных планов.

6. Наблюдения за деформациями сооружений и их оснований

6.1. Общие положения о контроле за техническим состоянием зданий, сооружений и оборудования в процессе их эксплуатации. Цели и задачи исследования деформаций сооружений. Контроль технических состояний технических объектов в процессе эксплуатации. Причины и классификация осадок и деформаций оснований и сооружений. Геодезические методы измерений осадок, горизонтальных перемещений сооружений, отклонений геометрических параметров и деформаций конструкций сооружений.

6.2. Исследование осадок сооружений и их оснований. Составление проектов размещения КИА для контроля осадок и деформаций сооружений. Конструкции осадочных марок и реперов высотной основы и их размещение. Цикличность и точность наблюдений за осадками зданий и сооружений. Производство геометрического нивелирования при наблюдениях за осадками зданий. Обработка результатов наблюдений за осадками. Понятие об анализе устойчивости реперов высотной основы. Прогнозирование осадок. Общие принципы прогнозирования. Прогнозирование осадок на основе теории механики грунтов. Прогнозирование деформаций сооружений на моделях малого масштаба. Прогнозирование осадок по данным геодезических измерений.

6.3. Исследование горизонтальных перемещений сооружений. Составление проектов наблюдений перемещений. Размещение знаков для измерения смещений. Точность и сроки наблюдений. Методы измерения смещений гидротехнических сооружений низкого и среднего напора - метод отдельных направлений, метод триангуляции и полигонометрии, створные способы и методы измерений. Измерение смещений гидротехнических сооружений высокого напора - применение прямых и обратных отвесов, струнно-поплавковый метод.

6.4. Измерение кренов высоких сооружений. Выбор объектов, видов параметров, методов контроля кренов. Назначение точности, выбор методов и средств измерений. Методы измерения кренов сооружений и оборудования: механические, оптические, применение лазерных приборов. Измерение кренов прямыми отвесами, способом проектирования наклонным лучом теодолита, измерение кренов способом горизонтальных направлений и приборами вертикального проектирования, измерение приращений кренов методом нивелирования осадочных марок.

6.5. Наблюдения за трещинами. Организация наблюдений. Классификация трещин. Маяки и приборы для измерения раскрытия трещин. Допуски на раскрытие трещин. Определение скоростей раскрытия и характера работы трещин.

6.6. Наблюдения за оползнями. Организация работ. Размещение и конструкция КИА для измерения движений оползней. Методы и средства измерения параметров оползней. Определение скоростей и характера движения оползней.

6.7. Мониторинг положения и состояния технических объектов с применением спутниковых технологий. Общая характеристика спутникового метода координирования. Возможности GPS и ГЛОНАСС в программах мониторинга. Абсолютный, дифференциальный и относительный методы. Мониторинг земной поверхности. Мониторинг окружающей среды. Мониторинг состояния объектов. Мониторинг положений объектов. Мониторинг объектов при объединении с другими средствами позиционирования.

7. Применение фотограмметрии в инженерном деле

Фотограмметрические методы измерений. Технико-экономические факторы, способствующие применению фотограмметрических методов для решения инженерно-геодезических задач. Применение фотограмметрических методов для исполнительных съемок, подсчета объемов карьеров, земляных плотин, штабелей угля и других сыпучих материалов, архитектурно-проектных работ, для изучения деформаций сооружений, съемки конструкций фасадов зданий и сооружений, изучения водных течений на моделях, изучения движений оползней.

8. Организация инженерно-геодезических работ

Организация инженерно-геодезических работ в строительстве. Обязанности и права работников геодезической службы. Организация геодезических работ при эксплуатации промышленных и гражданских комплексов. Техника безопасности при выполнении строительно-монтажных работ и в условиях действующих предприятий.

5. Указания по изучению раздела курса "контроль деформации сооружений"

Контроль осадок и деформаций оснований и сооружений (Примечание: в учебнике [1] вместо термина «контроль» применяется термин «наблюдение») в процессе их строительства и эксплуатации является одним из основных видов инженерно-геодезических работ.

При проектировании сооружений проектировщик производит расчет величин будущих ожидаемых осадок фундаментов; геодезист проектной организации составляет проект производства геодезических работ, составной частью которого является программа контроля осадок и деформаций.

В процессе строительства объектов геодезисты строительной организации осуществляют проект в натуре и поставляют результаты контроля заказчику объекта.

В процессе эксплуатации сооружений дирекция предприятия организует сама или нанимает специализированную организацию, которая продолжает осуществлять контроль деформаций до конца жизни объекта.

Результаты этого контроля анализируются службами эксплуатирующей организации и проектного института. На основе анализа результатов контроля деформаций и обследования конструкций решаются вопросы оценки технического состояния оснований и сооружений, намечаются и проводятся необходимые ремонтные работы.

Материалы темы следует изучить по четырем основным источникам: учебнику [1], монографии [2], Руководству по геодезическому контролю сооружений и оборудования промышленных предприятий при их эксплуатации [3] и монографии [19].

Учебник [1] в IX главе содержит: общие сведения о деформациях сооружений (§ 55); определение упругой отдачи дна котлована и размеров осадочной воронки (§ 56); размещение знаков для наблюдений за осадками (§ 57); определение осадок сооружений (§ 58); точность геодезических наблюдений за осадками, прогнозирование осадок (§ 59); анализ устойчивости реперов высотной основы (§ 60); определение осадок гидростатическим и тригонометрическим нивелированием (§ 61). Указанные материалы необходимо изучить в полном объеме, так как, несмотря на разные функции контроля и наблюдений в вопросах выбора объектов и параметров, разработке методов контроля, назначения точности и цикличности измерений, вопросы организации и проведения геодезических работ имеют много общего. Однако некоторые положения учебника не соответствуют современным условиям и требованиям развития техники и технологии.

Монография [2] содержит теоретические сведения по геодезическому контролю деформаций инженерных объектов. В ней приводятся: основные положения организации технического контроля эксплуатации объектов промышленных предприятий (раздел 1); основные положения, принципы, структура и элементы системы геодезического контроля технических состояний сооружений (раздел 2); проектирование технологий геодезического контроля (раздел 3); особенности проектирования и производства геодезического контроля наиболее часто встречающихся геометрических параметров (раздел 4). Наиболее важные сокращенные сведения по названным разделам изложены и в настоящем пособии.

Руководство [3], на основе которого составлена настоящая курсовая работа, содержит: теоретические основы геодезического контроля геометрических параметров, характеризующих техническое состояние объектов промышленных предприятий в процессе их эксплуатации (раздел 1); проектирование процессов геодезического контроля геометрических параметров (раздел 2); особенности проектирования и производства ГК осадок сооружений и их оснований (раздел 3), горизонтальных смещений сооружений (раздел 4), кренов сооружений (раздел 5), деформаций строительных конструкций (раздел 6), геометрических параметров средств технического оснащения зданий и сооружений (раздел 7), прямолинейности и соосности узлов технологического оборудования (раздел 8). Особо подробно необходимо изучить раздел 3 указанной работы, в котором освещены практически все основные вопросы для выполнения курсовой работы.

Монография [19] содержит сведения об одном из современных развивающихся методов изучения состояния и положения инженерных объектов - о методе спутниковых технологий. В монографии рассмотрены следующие вопросы: общая характеристика спутникового метода координирования; возможности GPS и ГЛОНАСС в программах мониторинга; абсолютный, дифференциальный и относительный методы; мониторинг земной поверхности; мониторинг окружающей среды; мониторинг состояния объектов; мониторинг положений объектов; мониторинг объектов при объединении с другими средствами позиционирования. Существенная часть монографии, касающаяся мониторинга состояния и положения объектов, приведена в настоящем пособии.

Указанные основные источники содержат довольно обширный материал по названной теме, который может быть детально воспринят и освоен при значительном количестве часов, отведенном на дисциплину. При переходе к новой форме обучения количество часов по дисциплине сокращается в 2,5 раза. В этой связи в данном учебном пособии ниже приводятся краткие сконцентрированные сведения теоретического и практического характера, позволяющие освоить материал раздела программы с наименьшими затратами времени.

6. Курсовая работа

Название работы: «Геодезический контроль осадок промышленного здания»

Цель курсовой работы: научиться составлять проект контроля общих осадок основания и сооружения (на примере одного промышленного здания).

Исходные данные (назначаются по последней цифре зачетной книжки студента, согласно табл. 6.1):

- план промышленного здания на нулевой отметке (выбирается по варианту из прил. 5);

- допустимая абсолютная осадка здания ( );

- допустимая относительная разность осадок ( );

- тип фундаментов: столбчатые, отдельностоящие - для всех вариантов;

- признаки контроля (технико-экономические показатели и условия эксплуатации объекта) выбираются из табл. 6.2 по варианту задания.

Таблица 6.1 Исходные данные к составлению проекта

Последняя цифра зачетной книжки	Номер варианта задания	Допустимая абс. осадка мм	Допустимая относит. разность осадок
0	1	200	0,004
1	2	190	0,003
2	3	180	0,002
3	4	170	0,004
4	5	160	0,003
5	1	150	0,002
6	2	140	0,004
7	3	130	0,003
8	4	120	0,002
9	5	110	0,003

Таблица 6.2 Исходные данные к составлению проекта (объекты, признаки и условия эксплуатации)

Номер варианта задания	Название объекта	Признаки и условия эксплуатации
1	Термический цех автозавода	Серийное (типовое) здание основного производственного назначения, каркасного типа из сборных железобетонных конструкций, испытывающих большие нагрузки и воздействия внутренней среды, основание - суглинки на всю сжимаемую толщу.
2	Деревообрабатывающий цех автозавода	Серийное (типовое) здание вспомогательного производственного назначения, каркасного типа из сборных железобетонных конструкций, испытывающих незначительные нагрузки и воздействия внутренней среды, основание - суглинки на всю сжимаемую толщу.
3	Главный корпус приборостроительного завода	Серийное (типовое) здание основного производственного назначения, каркасного типа из сборных железобетонных конструкций, испытывающих незначительные нагрузки и воздействия внутренней среды, основание - слежавшиеся пески на всю сжимаемую толщу.
4	Дробильный корпус обогатительной фабрики	Серийное (типовое) здание основного производственного назначения, каркасного типа из сборных железобетонных конструкций, испытывающих большие нагрузки и воздействия внешней и внутренней среды, основание - суглинки и глины на всю сжимаемую толщу, оборудование с тяжелым режимом работы и большой производительности.
5	Кузнечно-прессовый цех автозавода	Серийное (типовое) здание основного производственного назначения, каркасного типа из сборных железобетонных конструкций, испытывающих большие нагрузки и воздействия внутренней среды, основание - супеси на всю сжимаемую толщу.

Содержание работы

1. Общая технологическая схема контроля осадок сооружений и их оснований

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

3. Методы и категории контроля параметров, точность и периодичность измерений параметров

4. Схема размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА). Типы реперов и марок

5. Схема нивелирных ходов

6. Расчет точности нивелирования

7. Методы, средства и методика измерений превышений

8. Методы обработки первичной и вторичной информации и документация контроля.

7. Методические указания по выполнению курсово работы

Курсовая работа подводит итог проработки студентами одного из важнейших разделов курса прикладной геодезии «Наблюдения за деформациями сооружений и их оснований».

Указания по выполнению курсовой работы даются в соответствии с изложенным выше содержанием курсовой работы.

Введение

Введение должно содержать краткое изложение содержания работы - цель работы, важность разрабатываемых вопросов в сфере строительства и эксплуатации инженерных объектов, краткое изложение разделов (глав) работы. При его написании рекомендуется изучить и использовать в качестве примера введения в литературных источниках [1, 2, 3, 4].

7.1. Общая технологическая схема контроля осадок сооружений и их оснований

В курсовой работе следует, опираясь на литературные источники [2, 3] и изложенный ниже вспомогательный материал, кратко изложить цель и этапы проектирования, производства, обработки и анализа результатов ГК промышленного объекта.

Согласно [2, 3], 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, 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.

Проектирование выполняется по определенной структурно-технологической схеме, представленной на рис. 7.1, а результаты проектирования отображаются в специальной ведомости (образец ведомости см. в таблице прил. 1). Такую ведомость следует заполнять студенту при разработке последующих проектных решений.

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

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

Сюда входят:

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

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

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

- нормативная документация по строительству и эксплуатации объектов и др.

Технико-экономические показатели предприятия и отдельных его объектов влияют на выбор категории и методов, точность и достоверность геодезического контроля. 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.

На основании анализа выше приведенных показателей при составлении проектов геодезического контроля промышленных предприятий назначение конкретных объектов, подлежащих обязательному геодезическому контролю, рекомендуется в [3] осуществлять по основным показателям, приведенным в табл. 7.1.

Таблица 7.1 Показатели объектов для назначения геодезического контроля

Виды объектов	Показатели объектов предприятия, по которым следует назначать геодезический контроль
1. Здания и сооружения	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.
2. Крупногабаритное технологическое оборудование	Основного производственного назначения, независимо от значимости прочих показателей. Вспомогательного производственного назначения: - если в документах на монтаж и эксплуатацию имеются специальные указания по контролю определенных геометрических параметров; - наивысшего и высокого уровня надежности; - среднего уровня надежности, эксплуатируемого в сложных режимах работы; - в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций.

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

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. Перечень наиболее употребляемых геометрических параметров геодезического контроля инженерных объектов и их допустимых значений приведен в прил. 5 - 11 [3].

Так как представить указанную выше информацию об объекте геодезического контроля и контролируемых геометрических параметрах не представляется возможным, то студенту при проектировании следует воспользоваться исходными данными и основными характеристиками здания, приведенными в табл. 6.1 и 6.2 для своего варианта. Эту информацию студенту следует записать в графы 1, 2, 3 таблицы по образцу прил. 1 и использовать в дальнейшем для разработки процессов контроля.



Рис. 7.1 Технологическая схема геодезического контроля геометрических параметров объектов промышленного предприятия

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.

Рассмотрим проектирование вышеназванных процессов контроля более подробно.

7.3 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 автором [2, 3] 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. 7.2.

Таблица 7.2 Классификация категорий контроля объектов

Категория контроля	Общие качественные признаки
1	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.
2	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.
3	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.
4	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. 7.3.

Таблица 7.3 Назначение метода контроля по временной характеристике

Методы контроля	Условия применения
Непрерывный	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.
Периодический	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.
Летучий	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. 7.4.

Таблица 7.4 Назначение метода контроля по объемной характеристике

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

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

Исходя из опыта работ, рекомендуется при проектировании ГК объектов промышленных предприятий применять методы контроля по управляющему воздействию, используя условия, приведенные в табл. 7.5.

Таблица 7.5 Назначение метода контроля по управляющему воздействию

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

Процессы геодезического контроля геометрических параметров 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.

Категорию контроля, а также методы контроля по объемной, временной характеристикам и управляющему воздействию студенту следует назначить по табл. 7.2 - 7.5, используя заданные характеристики объекта и условия его эксплуатации.

Эту информацию студенту следует записать в графы 4 и 5 таблицы по образцу прил. 1 и использовать в дальнейшем для назначения точности контроля параметров.

При ГК технического состояния объектов промышленных предприятий применяют нормы точности для пассивного (контроль постоянных параметров) и активного (контроль переменных параметров) метода [3].

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 [2, 3]:

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, основным критерием к его применению следует считать категорию геодезического контроля объекта промышленного предприятия, которая зависит от технико-экономических показателей объекта (табл. 7.6).

Таблица 7.6 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. 7.2. 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):

(7.2)

либо по преобразованной формуле

(7.3)

причем

, (7.4)

, (7.5)

где - коэффициент точности при активном контроле.

По предлагаемому методу расчета требуемой точности измерений при контроле отклонений геометрических параметров предельные значения отклонений выбирают согласно подразделу 7.2, коэффициент точности измерений cn - из табл. 7.6. Величина и число интервалов слежения должны выбираться в зависимости от задач контроля, экономической целесообразности, правил безопасной эксплуатации сооружений и оборудования, возможностей геодезической техники измерений и т. п.

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

(7.6)

Это объясняется тем, что при числе интервалов, равном , величина интервала слежения (см. рис. 7.2) с учетом предельного отклонения ее измерения при активном контроле, будет равна предельному отклонению измерения постоянного параметра :

(7.7)

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.

При расчете точности измерений студенту следует сначала по назначенной категории контроля из табл. 7.6 выбрать коэффициент точности для пассивного контроля, а затем вычислить по формуле (7.4) коэффициент точности для активного контроля. Результаты следует записать в графы 6 и 7 таблицы прил. 1.

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

Расчет точности следует произвести для параметров:

- допустимая абсолютная осадка здания ( ),

- допустимая относительная разность осадок ( ).

Расчет производится по формуле (7.3) для активного контроля

, (7.8)

где - предельная ошибка измерения параметра;

- коэффициент точности при пассивном контроле;

- допускаемое предельное отклонение на геометрический параметр, выбираемый по табл. 6.1 для заданного варианта ( - для абсолютной осадки здания, - для относительной разности осадок).

Пример. Пусть задано:

Согласно формуле (7.3), будем иметь:

а) предельная ошибка измерения параметра «абсолютная осадка здания»

(7.9)

а СКП составит

;

б) предельная ошибка измерения параметра «относительная разность осадок»

(7.10)

а СКП составит

7.4 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. 2.

Проект размещения исходных опорных реперов (рис. 7.3) 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.

Эскизы КИА студенту 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).

Места закладки осадочных марок на конструкциях здания также показываются на схеме условными знаками (см. рис. 7.3). При назначении 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.

Проект размещения реперов и марок студенту следует выполнить на плане здания (см. вариант задания и прил. 5), используя вышеперечисленные требования к их размещению. (Примечание. План здания желательно увеличить до формата А-4.) Образец оформления плана здания с проектом принятых решений по размещению геодезической КИА см. в прил. 4.



Рис. 7.3 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.

7.5 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.

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

Согласно [2, 3], нивелирование следует проектировать по следующей схеме (см. рис. 7.3):

- 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. 7.3) проектируют по глубинным реперам. Как правило, для отдельного здания проектируются ходы в виде замкнутого полигона или хода, а для группы зданий - в виде нескольких полигонов. На рисунке прил. 4 они показаны условной ходовой линией. Исходя из расстояния между реперами (расстояние определяется приближенным методом с использованием масштаба плана здания), рассчитывают число станций нивелирования в ходах между реперами по формуле n = l / 50 м 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. 7.3) 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. 7.3) 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 прил. 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. 7.3) по точности и схеме построения ориентируется на контроль геометрических параметров технологического оборудования, расположенного внутри зданий и сооружений.