Прецизионными сооружениями называются инженерные объекты, нормальная работа которых обеспечивается при соблюдении повышенной точности изготовления, монтажа и высокой стабильности положения их элементов. Эти сооружения состоят из двух существенно различных, но работающих совместно частей: инженерно-строительных конструкций и комплекса прецизионного технологического оборудования.
Примерами прецизионных сооружений могут служить строительно-технологические комплексы линейных и кольцевых ускорителей заряженных частиц; крупные радиотелескопы; специальные устройства радиотехнического и лазерного обеспечения; промышленные конвейерные линии металлургических, целлюлозно-бумажных производств, технологическое оборудование текстильной промышленности, газотурбинные установки ТЭЦ, турбогенераторы ГЭС, элементы реактора АЭС, высотные уникальные здания.
Точностные требования к соблюдению геометрии для таких объектов в большинстве случаев формируются из физических предпосылок, определяющих оптимальный режим их работы. Кроме того, формируются требования на ограничения во времени на деформативность оснований сооружений, строительных конструкций и технологических элементов. Так, например, отклонение от теоретической формы поверхности рефлектора радиотелескопа ведет к рассеянию радиоволн, вследствие чего понижается эффективность использования площади рефлектора и расширяется его диаграмма направленности. Потери в эффективной площади рефлектора растут в зависимости от отношения величины случайной ошибки поверхности рефлектора к длине радиоволны. Надежность работы объекта такого рода определяется как точностью изготовления и монтажа металлоконструкций рефлектора, так и его деформативностью в заданных пределах под воздействием внешних нагрузок.
Бетонные фундаменты не связаны с фундаментом здания и расположены в скальных породах вдоль ускорителя с шагом 6 м. На фундаментах покоятся стальные балки, на которых располагается технологическое оборудование инжектора.
Требования к точности установки технологического оборудования в проектное положение для наиболее крупных кольцевых ускорителей мира очень высокая. Допускаемые отклонения от проектного положения расчетных точек технологического оборудования составляют 0,1—0,2 мм и только по азимуту (продольное смещение) допускаются 2-3 мм.
Наибольший из радиотелескопов с рефлектором в форме параболоида вращения имеет диаметр 180 м (США). Площадь этого радиотелескопа порядка 25000 м2 и близка к предельной для радиотелескопов этого типа.
Особенности создания плановой и высотной основы для прецизионных сооружений.
При монтаже конструкций и оборудования уникальных сооружений создают специальные высокоточные опорные геодезические сети методом триангуляции, трилатерации, полигонометрии или линейно-угловые сети, в которых выполнены высокоточные измерения всех углов и линий.
Схема и размеры сети зависят от геометрических параметров и требуемой точности монтажа элементов конструкций и оборудования. Пункты сетей располагают на технологических осях или параллельных им линиях в местах, удобных для измерения и проведения монтажных работ.
Плановые опорные сети обычно создают правильной формы в виде системы одинаковых симметричных фигур – треугольников, четырехугольников, центральных систем. Такие сети по точности определения взаимного положения пунктов являются более однородными, что очень важно для технологического режима прецизионных сооружений.
Особенностью плановых опорных геодезических сетей для высокоточной установки оборудования является большая плотность пунктов. Расстояния между смежными пунктами зачастую не превышает 25 м.
В практике геодезического обеспечения прецизионных сооружений используют сети следующих типов:
1)триангуляция и линейно-угловые сети широко применяются в промышленном и гражданском строительстве. Используется линейно-угловая сеть в виде центральной системы, в которой положение каждого пункта сети определяется радиальными промерами из центра. Для такой сети не требуется дальнейшего ее сгущения. Центральные системы нашли распространение для сооружений, расположенных на поверхности земли, и для малых подземных сооружений (рис.11.1,а);
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
| ˚ |
|
2) сети трилатерации применяют в сооружениях вытянутой формы (линейных ускорителях) – в таких сетях кроме измерения трех сторон с высокой точностью измеряют высоты треугольников (рис. 11.1,б);
3) при разбивке сооружений и установке оборудования круговой формы (укорители, радиотелескопы, башенные сооружения) строят радиально-кольцевые и кольцевые тети трилатерации:
– центральная радиально-кольцевая система, для которой положение пунктов определяется в два этапа: измерениями от центрального пункта до пунктов, расположенных по кольцевому периметру сооружения, и путем дальнейшего сгущения с помощью ходовых или диагональных построений или полигонометрических ходов по периметру сооружения (рис.11.1, в);
– кольцевая система в виде полигонометрического хода по периметру сооружения. В таких сетей в настоящее время часто используют сети из вытянутых треугольников с острыми углами (около 3°) и измеренными высотами (рис.11.1,г). Измерение высот в таких треугольниках позволяет заменить непосредственное измерение углов, которые могут в значительной мере искажаться из-за влияния неблагоприятных внешних условий на угловые измерения их косвенным определением.
Планово-высотная сеть должна располагаться так, чтобы с одной стороны не мешать выполнению монтажных, пуско-наладочных и эксплуатационных работ, а с другой, — чтобы было удобно проводить по ней геодезические измерения. Для удовлетворения первого требования планово-высотные сети целесообразно располагать в подвальных помещениях или в специально выделенных для них зонах. Для обеспечения второго требования при разработке строительных и технологических компоновочных чертежей предусматриваются места закладки геодезических знаков и зоны видимости для геодезических измерений в наиболее удобных для них местах.
Высокоточные высотные опорные сети строят в виде разомкнутых ходов, системы полигонов или ходов с узловыми точками. Превышения измеряют методами высокоточного геометрического нивелирования короткими визирными лучами, гидростатического нивелирования, микронивелирования и комбинированными способами.
