Геодезичні роботи при монтажі

БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ І ТЕХНОЛОГІЧНОГО УСТАТКУВАННЯ

ПРИНЦИПИ ГЕОДЕЗИЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ МОНТАЖУ

БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ І ТЕХНОЛОГІЧНОГО

УСТАТКУВАННЯ

Виробництво монтажних робіт при зведенні цивільних і промислових споруд, а також установка технологічного встаткування пов'язані з виконанням різноманітних геодезичних вимірів. Різноманіття видів споруд й умов їхнього зведення приводить до необхідності виконання геодезичних вимірів різними методами й засобами. Однак принципова схема виробництва геодезичних вимірів повинна відповідати загальному геодезичному правилу послідовного виконання робіт на окремих етапах монтажу.

У підготовчий період здійснюється побудова вихідної розбивочної основи; перевіряється відповідність положення опорних площин і закладних деталей проектним вимогам. Якщо буде потреба роблять доведення їх до проектних розмірів і рівнів.

Монтаж будівельних конструкцій передбачає послідовну установку в проектне положення несучих елементів будинків і споруд. Монтаж технологічного встаткування передбачає установку його на відповідне місце й вивірку його проектного положення.

На кожному етапі робіт й окремих технологічних операцій виробляється виконавча геодезична зйомка, що повинна не тільки відображати фактичне положення змонтованих елементів, але й регулювати процес монтажу з погляду досягнення необхідної точності.

У процесі монтажу можуть проводитися спостереження за деформаціями конструкцій й устаткування з метою коректування їхнього положення по ходу робіт.

Для монтажу будівельних конструкцій і технологічного встаткування користуються, як правило, не проектними осями, а лініями, паралельними осям (паралелі) і площинам розташування конструкцій й устаткування. При цьому керуються міркуваннями використання їх не тільки при монтажі, але й при періодичних вивірках і спостереженнях за деформаціями. Крім того, розташування паралелей повинне забезпечувати зручність проведення вимірів для годиться, установки приладів й устаткування, користування настановними шаблонами й пристосуваннями.

Розташування паралелей вибирають після ретельного вивчення відповідних креслень. Для геодезичних робіт при монтажі використовують головним чином робочі й технологічні креслення проекту, у числі яких: плани розташування розбивочних осей, плани й розрізи по спорудженню, монтажні схеми й карти, креслення вузлів н блоків устаткування.

Незважаючи на розходження видів споруд, умов і точностних вимог, загальні принципи геодезичного забезпечення монтажу конструкцій й устаткування наступні:

установка й вивірка конструкцій й устаткування виробляється від закріплених у натурі розбивочних і технологічних осей або їхніх паралелей;

умови монтажу (завантаженість майданчика, зручність підходів, метеоумови, видимість і т.п.) повинні забезпечувати застосування різних способів вимірів із заданою точністю;

способи вимірів повинні відповідати розв'язуваному завданню й заданій точності;

для об'єкта монтажу повинні бути визначені його геометричні або технологічні осі, а обробка його поверхні повинна відповідати вимогам точності монтажу;

при точних, а особливо високоточних роботах установку й вивірку рекомендується проводити у два етапи: попередньо - з наближеною точністю й остаточно - із заданою проектною точністю. Це дозволяє зменшити діапазон роботи приладів на остаточному етапі, збільшуючи їхню точність, і істотно поліпшити організацію робіт;

для виконання геодезичних робіт треба, по можливості, застосовувати серійні прилади й устаткування; якщо буде потреба можуть бути використані або розроблені спеціальні прилади, засновані на сучасних досягненнях науки й техніки.

Вимоги до точності геодезичного забезпечення монтажних робіт визначаються в основному проектними й нормативними документами. Норми точності на монтаж будівельних конструкцій задаються державними нормативними документами (СНиПы й Дст). Точностні характеристики на вивірку технологічного встаткування в основному визначаються проектними вимогами, виходячи з експлуатаційних параметрів.

Іноді норми точності на геодезичні роботи в проектних і нормативних документах не приводяться в явному виді й можуть бути отримані лише розрахунковими шляхом, використовуючи допуски на монтажні роботи.

Незважаючи на різноманіття точностних вимог до геодезичного забезпечення монтажних робіт, їх можна охарактеризувавши узагальненими середніми квадратичними помилками:

при монтажі будівельних конструкцій - 1 - 5мм;

при установці заводського технологічного устаткування - 0,5 - 1,0мм;

при високоточній установці устаткування унікальних споруд - 0,05 - 0,2мм.

Вихідну розбивочну основу при виконанні монтажних робіт закріплюють спеціальними знаками. До цих знаків висувають високі вимоги. Вони повинні бути стійкими й зберігати своє положення в межах, менших заданих допусків на монтажні роботи; довговічними, щоб служити опорою не тільки на період монтажу, але й для періодичних контрольних вимірів в експлуатаційний період. Конструкції знаків повинні забезпечувати центрування приладів з високою точністю. Залежно від необхідної точності монтажу осі закріплюють фундаментальними знаками із глибиною закладки до корінних порід; ґрунтовими центрами; полегшеними металевими марками, забетонованими в будівельних конструкціях. Для закріплення осей будівельних конструкцій застосовують відкраски.

Маркірування геометричних і технологічних осей на конструкціях й устаткуванні роблять шляхом відкрасок або закріплення спеціальних знаків. Знаки, як правило, закріплюють на технологічному встаткуванні, яких необхідно встановити з високою точністю.

При всьому різноманітті існуючих способів геодезичних вимірів, використовуваних при монтажі конструкцій й устаткування, можна виділити чотири основні групи: для планової установки, для вивірки прямолінійності, для висотної установки й для установки по вертикалі.

СПОСОБИ ПЛАНОВОЇ УСТАНОВКИ Й ВИВІРКИ КОНСТРУКЦІЙ Й УСТАТКУВАННЯ

У всіх способах планової установки конструкцій й устаткування використовують схему, по якій положення встановлюваного елемента визначається від заданої в натурі розбивочної або технологічної осі, а положення встановлюваного елемента - лінійними промірами.

Положення осі може бути задано струнним або оптичним приладом. Відповідно до цього розрізняють струнний, струнно-оптичний й оптичний способи планової установки.

У струнному способі між закріпленими точками осей А и В (рис. 22.1) за допомогою вантажів натягають калібровану струну діаметром 0,1 - 0,5мм, що приймають за технологічну вісь. У місцях установки устаткування (точки а, б, в, г) підвішують легкі нитяні схили. Коли струна фіксує паралель осі, то відстань від її до встановлюваних елементів відкладають за допомогою кінцевих приладів з мікрометрами.

Струна має прогин у вертикальній площині, максимальний посередині. Його можна підрахувати за формулою

(22.1)

де q - маса одного метра струни, кг; l - довжина створу, м; F - натяг струни, кг.

Максимальний натяг струни, що становить 2/3 від розривного зусилля, може бути обчислене по наближеній формулі F=100d²

Рис. 22.1. Схема струнного способу установки конструкцій

де d - діаметр струни, мм.

На струну діє бічний тиск повітря, що викликає відхилення струни від прямої в горизонтальній площині. Найбільше відхилення в середині створу підраховують за формулою

(22.3)

де v - швидкість вітру, м/с.

Крім бічного тиску повітря й неточності установки струни над опорними знаками при піднятті її або підвіску через прогин, основними джерелами помилок у струнному способі є коливання струни в процесі вимірів і проектування струни схилом на відповідні точки встаткування.

Прийнято вважати, що при ретельній роботі в закритих приміщеннях загальна помилка струнного способу в середньому становить 2 - 3мм на 100м довжини створу.

Струна, що визначає положення монтажної осі, володіє рядом переваг. На неї не впливають такі джерела помилок оптичних систем як рефракція, коливання зображень, зміна фокусування. Крім того, вона зручна для одночасного монтажу на різних ділянках лінії. Однак, щоб використати ці переваги в точних монтажних роботах, необхідно замінити нитяний схил, як основне джерело помилок, на оптичну систему, що проектує. Це зроблено в струнно-оптичному способі, у якому монтажна вісь задається натягнутою струною, а проектування її на точки монтуємих конструкцій й устаткування здійснюється за допомогою таких оптичних приладів, як теодоліти, прилади вертикального проектування, спеціальні мікроскопи на пересувному пристрої й т.д.

Розглянемо застосування струнно-оптичного способу для установки встаткування (рис. 22.2). Щоб струна не заважала виробництву монтажних робіт, неї натягають вище встановлюваного встаткування в зручному місці. За допомогою теодоліта або приладу

Рис. 22.2. Схема струнно-оптичного способу установки конструкцій:

1 - теодоліт; 2 - струна; 3 - прилад вертикального проектування; 4 – устаткування

вертикального проектування струну поперечним рухом сполучають із центрами знаків А і В, що закріплюють монтажну вісь. Установлену в такий спосіб струну приймають за монтажну вісь. Далі, якщо установку виконують за допомогою теодоліта, то встаткування переміщають і розвертають так, щоб точки а, б, в, г технологічної осі встаткування потрапили в створ орієнтованого по точці а', б', в', г' візирного променя теодоліта. Якщо ж використовують прилади вертикального проектування, то їх установлюють і центрують на точках а, б, в, г устаткування, що потім переміщають до збігу вертикальних променів приладів з відповідними точками а', б', в', г' струни. Одночасно роблять установку встаткування по висоті.

Для струнно-оптичного способу характерні деякі джерела помилок, характерні й для струнного способу: неточність розбивки й закріплення монтажної осі; відхилення струни в горизонтальній площині внаслідок вітрового тиску; коливання струни. Крім того, з'являються наступні помилки: установки струни в створ монтажної осі, проектування струни оптичним приладом, через висвітлення струни.

Середня квадратична помилка проектування струни теодолітом у лінійній мері може бути підрахована за формулою

(22.4)

де h - висота струни над приладом;  - ціна розподілу рівня на алідаді горизонтального кола; Г^x - збільшення зорової труби теодоліта.

Цю же помилку для приладу вертикального проектування з компенсатором обчислюють за формулою

(22.5)

де 0,5" - помилка установки візирного променя у вертикальній площині.

При бічному висвітленні струни виникає систематична помилка за фазу, гранична величина якої становить ∆_фаз = 0,25d, де d - діаметр струни. При d=0,3 мм ∆_фаз≈0,08 мм, що при точних роботах необхідно враховувати. Для зменшення помилки за фазу струну додатково висвітлюють зверху.

Для зменшення помилки за коливання струни в процесі вимірів визначають амплітуду коливань і по ній - середнє положення струни.

Найнебезпечнішим і зовні, що виявляє не джерелом, помилок є відхилення струни під дією постійного вітрового тиску. Однак і цю помилку можна врахувати, використовуючи формулу (106). У тих самих умовах струні надають різні натяги F₁ і F₂ і вимірюють максимальну зміну ∆f_2,1 горизонтальні положення струни в середній точці створу. З рішення двох рівнянь виду (22.3) при F₁ і F₂ знаходять f₁ i f₂ для середньої точки створу по формулах

(22.6)

Спосіб оптичного візування є найбільш простим і розповсюдженим. У цьому способі монтаж конструкцій й устаткування виробляється за допомогою зорової труби й візирних марок. Монтажною віссю служить лінія візування, що задає оптичним приладом - алініометром. У якості алініометра застосовують теодоліти, нівеліри й спеціальні оптичні прилади, постачені зоровою трубою великого збільшення й відліковим пристроєм у вигляді окулярного мікрометра або мікроскопа. Існують дві принципові схеми застосування способу оптичного візування: I) алініометр не має відлікового пристрою, тоді таким пристроєм постачають рухливу марку, установлювану на встаткуванні; 2) прилад постачений відліковим пристроєм, тоді марка на встаткуванні може бути не рухливий, але обов'язково прив'язаної до осі встаткування.

Оптичний створ може бути заданий прямим візуванням або візуванням вроздріб. У способі прямого візування на початковому пункті закріпленої монтажної осі встановлюють алініометр, на кінцевому пункті - опорну візирну марку. Прилад наводять на марку й у створ лінії послідовно вводять марки, установлені на відповідних точках устаткування. Залежно від застосовуваної схеми в одному випадку марки в створ уводять, переміщаючи разом з ними встаткування, в іншому - вимірюють відхилення технологічної осі встаткування від створу, а потім уже на величину цього відхилення переміщають устаткування. Тому що помилка візування в лінійній мері зростає зі збільшенням відстані від алініометра до встановлюваної точки, те, установивши встаткування на першій половині створу, прилад і візирну марку на опорних пунктах міняють місцями й продовжують монтаж на другій половині створу.

При візуванні вроздріб для зменшення помилки візування створ між опорними пунктами ділять на трохи приблизно рівних частин. Алініометр послідовно переносять на точки закріплення кожної частини й, орієнтуючи його щораз по опорній марці на кінцевій точці, ведуть монтаж тільки в межах однієї частини. Для контролю монтажних робіт таким же способом перевіряють положення встановленого встаткування зворотним ходом, переносячи опорну марку на початковий пункт створу. Така схема відома в створних спостереженнях як схема послідовних створів.

Основні помилки способу оптичного візування ті ж, що й у розглянутому раніше способі створної засічки: орієнтування створу при візуванні на опорну марку; введення проміжної марки в створ; за перефокусування зорової труби; центрування алініометра й візирних марок на знаках й устаткуванні; за рефракцію.

Для наближених розрахунків спільний вплив перших трьох джерел помилок можна в лінійній мері підрахувати за формулою

(22.7)

де l - відстань від алініометра до встановлюваної точки. Для зменшення впливу цієї помилки застосовують спеціальні зорові труби з більшим збільшенням і мінімальною помилкою при зміні фокусування. При роботах високої точності помилки центрування зводять до зневаження малої величини шляхом точного примусового (механічного) центрування алініометра й візирних марок на знаках й устаткуванні.

Для зменшення помилки за рефракцію вибирають або створюють сприятливі умови провадження робіт. Крім того, шляхом організації спеціальних досліджень визначають можливість застосування способу оптичного візування в даних умовах з необхідною точністю.