Инженерная геодезия

Глава 21

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
ПРОМЫШЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

21.1. РАЗБИВКА ПРОМЫШЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Промышленные предприятия представляют собой комплекс сооружений, обеспечивающих производство и выпуск определенной продукции. Входящие в его состав сооружения производственного назначения называют промышленными. К ним относятся: специализированные здания, в которых осуществляется определенный технологический процесс; связанные с ними здания энергетических, силовых и других установок; складские помещения, в том числе и механизированные; подземные и надземные коммуникации и т. д. По своему объемно-планировочному и конструктивному решению промышленные здания отличаются большим разнообразием, зависящим от назначения, последовательности операций технологических процессов, расположения и габаритов оборудования и т. д.

Промышленные здания проектируют одноэтажными и многоэтажными, однопролетными и многопролетными. По конструкции они чаще всего каркасные, с несущими элементами перекрытий в виде крупноразмерных балок или ферм. Как правило, промышленные здания оборудуются грузоподъемными механизмами - мостовыми или козловыми кранами. Приведем основные конструктивные элементы одноэтажного каркасного здания (рис. 21.1). Колонны размещаются в соответствии с сеткой продольных и поперечных разбивочных осей здания. Причем расстояния между продольными осями называют пролетом, а между поперечными - шагом колонн. Колонны устанавливаются на фундаменты. Продольная связь колонн осуществляется с помощью подстропильных ферм и фундаментных балок, поперечная связь - стропильными фермами. Перекрытия и стены возводятся из панелей. Опорой для оборудования мостового крана служат подкрановые балки.

При возведении сооружений промышленного предприятия выполняют большой объем геодезических работ. Для выноса проекта в натуру строят разбивочную сеть. От пунктов разбивочной сети выносят главные и основные оси зданий, сооружений, инженерных коммуникаций. При детальной разбивке определяют положение отдельных элементов конструкций от вынесенных и закрепленных основных осей. Кроме того, выполняют разбивки фундаментов, закладных и опорных частей для монтажа технологического оборудования. Особое место в процессе строительства промышленного предприятия занимают геодезические работы при монтаже технологического оборудования, обеспечивающего производственный процесс.

286

Рис. 21.1. Конструктивные элементы одноэтажного промышленного здания:
1, 6 - панели; 2 - фундамент; 3 - колонна; 4 - подстропильная ферма; 5 - стропильная ферма; 7 - подкрановая балка; 8 - фундаментная балка

Методика и точность этих работ зависят от многих факторов, основными из которых являются форма, размеры и конструктивные особенности оборудования, а также требования к взаимному положению их элементов.

Разбивочная основа, как правило, создается в виде геодезической строительной сетки с длиной стороны квадратов 100 - 200 м . Координатные оси сетки строго параллельны основным осям сооружений. Строительная сетка проектируется на генеральном плане промышленного предприятия таким образом, чтобы с учетом расположения всего комплекса зданий и сооружений ее пункты в минимальной степени попадали в зону производства строительных работ и не утрачивались в процессе строительства.

287

Между тем, практика показывает, что даже при самом тщательном планировании расположения пунктов строительной сетки значительная часть их в процессе строительства утрачивается и для всех последующих видов работ их надо восстанавливать либо создавать новое обоснование. Кроме того, технология построения строительной сетки достаточно сложна и трудоемка.

Поскольку проектировщик привязки зданий, сооружений дает, как правило в прямоугольной системе координат строительной сетки, то можно ее проектировать, но только на генплане. Геодезист же всегда может пересчитать координаты и соответственно проектные привязки из строительной (данной проектировщиком) системы в геодезическую: государственную или местную, применяемую в данном районе строительства. Для этого на местности должны быть вынесены и привязаны к геодезической системе координаты не менее двух пунктов, местоположение которых соответствует каким-либо пунктам сетки на генплане. Это должно быть сделано с точностью, необходимой для определения местоположения на местности всей строительной площадки, т. е. традиционно. Что касается геодезического обоснования на местности, то оно может строиться с той же плотностью, что и строительная сетка, но с таким расположением пунктов, которое обеспечило бы их длительную сохранность и удобство выполнения всех видов геодезических работ.

Рассмотрим несколько возможных технологических схем построения геодезического обоснования на промышленных площадках.

В первой из них на площадке строительства развивается геодезическая сеть в традиционном виде путем последовательного ее сгущения до необходимой плотности положения пунктов для выполнения разбивочных работ. Например, на территории всей площадки и подходов к ней развивается сеть триангуляции или полигонометрии, которая затем сгущается системой ходов полигонометрии последующих разрядов. При этом пункты полигонометрии располагаются в местах, удобных для разбивки, и вне зоны строительных работ. Такая технология оправдана и сегодня при наличии у исполнителя только традиционных геодезических приборов: теодолитов, мерных приборов и т. п., а также традиционных навыков выполнения работ. Не исключено также, что для определенных условий такая технология может оказаться дешевле других.

Во втором варианте на территории всей площадки и подходов к ней развивается любого вида каркасная опорная сеть. Пункты этой сети располагаются по возможности, таким образом, чтобы на группу пунктов была видимость со многих мест площадки. В дальнейшем разбивочное обоснование развивается по известному принципу "свободной станции", т. е. когда в необходимом месте положение пункта определяется обратной угловой засечкой. Здесь могут иметь место два случая. В первом случае (рис. 21.2) станции располагаются

288

Рис. 21.2. Схема разбивки методом свободной станции

вблизи выносимых в натуру зданий, сооружений, и разбивка производится непосредственно с закрепленных точек этих станций. Когда же расположить станцию в непосредственной близости от объекта разбивки невозможно, она выбирается в любом удобном месте (рис. 21.3), а от нее к выносимым зданиям прокладываются подходные теодолитные или полигонометрические ходы. При применении спутниковых технологий схема решения аналогична схеме свободной станции с теми же вариантами расположения точек разбивочного обоснования. Для разбивочных работ могут применяться любые спутниковые приемники и методы измерений, обеспечивающие точность определения местоположения со средней квадратической ошибкой до 2 см. Исполнителю необходимо иметь, как минимум, два приемника, один из которых на все время наблюдений устанавливается на пункте с известными координатами в местной или государственной системе, другой - перемещается в положение заранее отрекогносцированных и закрепленных свободных станций. Такая схема наблюдений возможна, если известны не только координаты одного из пунктов в местной или государственной системах, но и дирекционный угол какого-либо направления для последующего ориентирования разбивочной сети при преобразовании координат из системы WGS-84 в местную.

Возможна схема, когда опорные наблюдения ведут на двух-трех пунктах с известными координатами. В этом случае производителю работ целесообразно иметь комплект из трех спутниковых приемников.

Если на большом объекте (город, промышленный объект)

Рис. 21.3. Схема разбивки с удаленным расположением свободной станции

289

организована постоянная спутниковая служба GPS с обработкой наблюдений в едином центре, то производителю конкретных разбивочных работ достаточно иметь один мобильный приемник.

Высотная основа на крупных промышленных площадках развивается в виде полигонов нивелирования III класса, сгущаемых ходами нивелирования IV класса. При наличии строительной сетки нивелирные ходы прокладывают по ее пунктам.

Геодезическую разбивку и закрепление основных осей промышленных зданий, детальную разбивку фундаментов и установку строительных конструкций выполняют такими же способами, в той же последовательности и с теми же точностными требованиями, как и для гражданских зданий.

Особое внимание уделяют установке в проектное положение колонн, являющихся основными несущими конструкциями промышленного здания и испытывающих большие нагрузки не только от других строительных конструкций, но и от грузоподъемных механизмов. При установке железобетонных колонн необходимо обеспечить точную разбивку фундаментных стаканов. Точность установки на фундаментах металлических колонн, так же как металлоконструкций и оборудования, зависит от точности установки закладных деталей - анкерных болтов, опорных плит и т. п.

Исходными для установки закладных деталей являются разбивочные оси фундамента, которые выносят на контур опалубки. При установке анкерных болтов чаще всего используют специальный шаблон, называемый монтажным кондуктором. Кондуктор представляет собой рамное приспособление из деревянных брусков или отрезков металлического профиля (уголка, швеллера и др.). В кондукторе в соответствии с проектным расположением анкерных болтов просверливают отверстия. Кондуктор ориентируют строго по продольным и поперечным осям фундамента. Установку анкерных болтов на проектную отметку выполняют при помощи нивелира. До и после бетонирования фундамента производят контроль установки анкерных болтов.

Каждая колонна устанавливается на фундамент таким образом, чтобы ее осевые метки у основания совпали с осями, вынесенными на верхнюю поверхность фундамента. Вертикально колонну устанавливают при помощи отвеса, теодолита или боковым нивелированием. Смещение относительно разбивочной оси допускается в нижнем сечении до 5 мм, отклонение от вертикали в верхнем сечении - до 15 мм при высоте колонн менее 15 м и до 0,00Н - при высоте, большей 15 м. Отклонение опорной поверхности колонн по высоте допускается 5 мм.

Установку ферм перекрытий, подкрановых балок или ригелей (при отсутствии в здании мостовых кранов) выполняют также совмещением осевых меток с обозначенными на конструкциях колонн разбивочными осями. Перед их установкой определяют фактические

290

отметки опорных поверхностей колонн, чтобы при необходимости найти толщину прокладок для выравнивания конструкций по высоте.

Для установки подкрановых балок вдоль ряда колонн наклонным лучом теодолита переносят осевую метку а (рис. 21.4) на специальный кронштейн, прикрепленный к колонне выше балки. От полученной точки а₁ откладывают проектное расстояние d между осями колонны и подкрановой балки и отмечают на кронштейне положение точки a₂ монтажной оси. Между точками на кронштейнах крайних колонн натягивают струну, на которую у каждой колонны подвешивают отвес. Совмещая продольную ось балки с отвесом, определяют ее проектное положение.

Проектное положение технологического оборудования задается относительно монтажных и технологических осей. Вынос этих осей в натуру производят от разбивочных осей строительных конструкций или их параллелей, перенесенных вовнутрь строящегося сооружения. Иногда внутри крупных сооружений цехового типа с разнообразным расположением оборудования создают специальную планово-высотную геодезическую сеть. Это чаще всего строительная сетка с небольшими размерами (10 - 20 м) сторон квадратов или прямоугольников. Положение пунктов сетки привязывают к осям строительных конструкций. Закрепляют их, как правило, металлическими пластинами, забетонированными в полу сооружения, а высотную сеть - в виде реперов на колоннах и фундаментах, а также в виде открасок на строительных конструкциях.

Перед монтажом на фундаменты под установку технологического оборудования выносят его проектные оси, опорные плоскости доводят до проектных отметок, анкерные болты и другие закладные детали устраивают со строгим соблюдением проектных размеров и высот. Чаще всего для монтажных работ размечают и закрепляют не разбивочные оси, а линии, им параллельные.

При геодезическом обеспечении монтажных работ применяют

Рис. 21.4. Схема установки в проектное положение подкрановых балок

291

различные методы и приборы. Для задания створов применяют струнный и оптический способы, используя теодолиты, специальные приборы для выверки прямолинейности, лазерные и автоколлимационные системы. Если установка оборудования производится от створов, параллельных осям, то применяют различные шаблоны, жезлы и другие длиномеры, позволяющие переносить базовую прямую в места установки оборудования. При площадной расстановке оборудования применяют способы: прямоугольных координат, полярный, угловых и линейных засечек, створно-линейный и др. Для монтажа на разных горизонтах перенос исходных точек осуществляют при помощи приборов вертикального проектирования. При высотной установке оборудования используют геометрическое нивелирование, микронивелирование, гидросистемы.

Отличительной особенностью геодезических работ при монтаже технологического оборудования является применение нестандартных приборов, разрабатываемых специально для решения конкретной задачи и обеспечения высоких требований к точности монтажа технологического оборудования (от 1,0 до 0,05 мм).

292