CC BY
161
УДК 528.486
0.В. Евстафьев
Инжиниринговый Центр ГФК, Москва А.А. Никитчин
Петербургский государственный университет путей сообщения, Санкт-Петербург
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ СПУТНИКОВЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТА ЧЕРЕЗ БУХТУ ЗОЛОТОЙ РОГ В Г. ВЛАДИВОСТОКЕ
В докладе представлена концепция комплексного применения спутниковых геодезических технологий при строительстве крупных мостовых сооружений, в частности внеклассных подвесных мостов через бухту Золотой Рог и через пролив Босфор - Восточный на остров Русский в г. Владивосток. И приводятся примеры использования GPS/ГЛОНАСС средств измерений и специальных методик на данных объектах, а именно постоянно-действующая спутниковая базовая станция в районе строительства моста, методика выноса элементов подвижной опалубки с предварительным созданием временных опорных точек при закладках пилонов вантового моста на высоте более 100 м в условиях, когда использование традиционных методов невозможно, применение комбинированного инструмента Leica SmartStation (электронного тахеометра со встроенным ГНСС приемником) для контроля строительства. В докладе также освещены возможности применение спутниковых средств для непрерывного мониторинга геометрических параметров и напряжено-деформированного состояния конструкций мостовых сооружений во время их эксплуатации.
Oleg Evstafiev Engineering centre GFK
1, Perovskaya, Moscow, Russia 111524, Russian Federation
Andrey Nikitchin
Petersburg State University of railways
9, Moscowsky prospect, Saint-Petersburg, 190031, Russian Federation GNSS GEODEDIC INSTRUMENTS USE EXPERIENCE FOR GOLDEN HORN BAY BRIDGE CONSTRACTION IN VLADIVOSTOK
The report contains the concept of complex using of Global Navigation Satellite System (GNSS) geodetic sensors while in the large bridges construction particularly the bridge under Holden Horn bay and the bridge under Bosporus Eastern strait to Russian Island in Vladivostok city.
Some using examples for GPS/GLONASS technologies and specific methods are shown like a permanent reference station in construction area, a temporary control
points method for the sliding forms stakeout while suspended bridge more than 100m high pylons building in conditions then optic geodetic instruments using is not possible, Leica SmartStation integrated geodetic instrument and unique measurements technique for the inspection are being used. Bridge deformation monitoring with GNSS technology to the mode of deformation control while operation is described as well.
В настоящий момент активное строительство в г.Владивосток приурочено к саммиту АТЕС, который состоится в 2012 году. Среди транспортных объектов строительства саммита особое внимание заслуживает мостовой переход через бухту Золотой Рог, а также мост на о.Русский через пролив Босфор Восточный и низководный мост Де-Фриз-Седанка. Заказчиком строительства моста через бухту Золотой Рог выступил Департамент дорожного хозяйства Приморского края, а в качестве генерального проектировщика был выбран ЗАО «Институт Гипростроймост - Санкт-Петербург». Данный мост является вантовым и относится к числу внеклассных, при этом длина его руслового пролета составляет 737м, а высота пилонов 225 м, что подчеркивает уникальность объекта.
Работы по геодезическому обеспечению строительства сооружений подобного класса являются особенно ответственными. Геодезисты, задействованные на строительстве данного объекта, столкнулись с рядом проблем, прежде всего связанных с погодными явлениями. Зимой в Приморье встречаются все виды атмосферных осадков, может пойти как снег, так и дождь. В первую половину лета наблюдается значительная облачность и туманы. К осени скорости ветра увеличиваются до 7 м/с, а максимальная повторяемость дней с ветром более 15 м/с в ноябре составляет 22 дня. Низкая граница облачности и частые туманы приводят к потере оптической видимости, а значительная рефракция в солнечную погоду затрудняют применение оптикоэлектронных геодезических инструментов.
На прошедшей в августе 2010 года в г. Владивосток конференции, посвященной вопросам геодезического обеспечения и мониторинга мостовых переходов, была представлена концепция комплексного применения спутниковых геодезических технологий для обеспечения строительства вантовых мостов через бухту Золотой Рог и через пролив Босфор Восточный на о.Русский в г.Владивосток. Основные тезисы предложенной концепции заключаются в следующем:
- Установка постоянно-действующих спутниковых базовых станций на обоих берегах мостового перехода (не менее 2-х!) перед началом строительства;
- Увязка координат пунктов геодезической разбивочной основы (ГРО) с координатами базовых станций;
- Согласование между всеми подрядчиками (субподрядчиками) единых параметров перехода от спутниковой системы координат WGS84 в систему координат объекта;
- Обеспечение круглосуточной работы базовых станций для формирования единого координатно-навигационного поля (дифференциальных
поправок по каналам связи) на весь объект строительства для всех видов геодезических работ, включая работы по выносу в натуру, исполнительные съемки и контрольные измерения.
Перед началом строительства мостового перехода на объекте должна быть создана современная геодезическая инфраструктура, включающая ГРО и минимум две спутниковые базовые станции, транслирующие дифференциальные RTK поправки к сигналам глобальный навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS NAVSTAR. Базовые станции следует располагать на противоположных берегах. Координаты пунктов ГРО должны быть увязаны с координатами спутниковых базовых станций. Наличие постоянно-действующих спутниковых базовых станций позволит использовать спутниковые средства измерений для разбивки осей сооружения, выноса деталей проекта в натуру и геодезического контроля круглосуточно, при любых погодных условиях, особенно, когда применение традиционных оптических инструментов невозможно. Создание такой инфраструктуры будет являться заблаговременной инвестицией в систему контроля деформаций сооружения, поскольку она может быть передана после окончания строительства в ведение эксплуатирующей организации для дальнейшего мониторинга технического состояния сооружения.
Не смотря на то, что тезисы представленной концепции носили рекомендательный характер, геодезические подразделения строительных организаций, работающих на данном объекте, в числе которых компании ЗАО «Тихоокеанская мостостроительная компания» (ТМК) и ОАО «Дальмостострой», приняли и частично воплотили их в реальность.
Компания ТМК установила в районе работ постоянно действующую спутниковую базовую станцию, основой которой является двухчастотный приемник ГНСС, обеспечивающий круглосуточную передачу фазовых дифференциальных поправок в режиме реального времени всем полевым роверам строительных организаций на обоих берегах бухты. При этом применяются единые параметры перехода от системы координат (СК) WGS-84 к СК сооружения. Данные передаются по каналу связи стандарта GSM. В настоящее время на данном объекте кроме электронных тахеометров и нивелиров используется более десятка единиц спутникового геодезического ГЛОНАСС/GPS оборудования. Данное обстоятельство помогает придерживаться установленного темпа строительства, который во многом зависит от своевременного геодезического сопровождения в непростых погодных условиях.
При возведении стоек пилонов, после выхода на отметку 150 м, возникла проблема учета отклонений возведенной части каждого из пилонов под влиянием непостоянных внешних воздействий, таких как ветровая нагрузка, неравномерного солнечного нагрева сторон пилона, а также работы грузоподъемных механизмов. Как следствие, при строительстве подобных высотных сооружений, происходит смещение осей в горизонтальной плоскости и наклон строительного горизонта за счет деформации конструкции. Это
явление также будет возникает и во время натяжения вант. С момента, когда применение традиционной методики разбивки и контроля положения передвижной опалубки с привязкой к пунктам ГРО оптическими приборами стало невозможным, был применен метод активных опорных точек. Данный метод подразумевает определение координат электронного тахеометра, установленного непосредственно на верхней площадке возводимого пилона, по временным опорным точкам на фланце металлического сердечника пилона с помощью спутниковых измерений в режиме RTK.
При этом антенны спутниковых приемников следует устанавливать на трегера над отверстиями в верхнем фланце блока в точках кО\, кЭ2, кВЪ, используя специально изготовленный становой винт, имеющий диаметр в средней части равный диаметру болтового отверстия (становой винт для принудительного центрирования).
Рис. 1. Схема расположения дополнительных точек на верхнем фланце блока
Спутниковой геодезической аппаратурой в режиме RTK с осреднением одновременно на трех точках кО\, кЭ2, кВЪ выполняется 10 минутный цикл измерений. После этого антенны спутниковых приемников снимаются и на их место устанавливаются призменные отражатели.
Для уточнения координат полученных спутниковой геодезической аппаратурой необходимо измерить расстояния между наблюдаемыми точками рулеткой. Результаты спутниковых наблюдений и линейных измерений следует уравнять по методу наименьших квадратов.
Похожий метод применялся при строительстве самого высокого в мире здания Бурдж-Халифа в Арабских эмиратах. Во Владивостоке он был преобразован и применен специалистами кафедры «Инженерная геодезия» ПГУПС и ООО «Мостовое Бюро», выполняющими работы по техническому надзору на данном объекте.
Необходимо отметить, что для учета поправок от воздействия ранее указанных внешних факторов в настоящий момент также внедряется автоматизированный комплекс контроля и учета наклона пилонов (ККНП) на основе цифровых высокоточных инклинометров. Комплекс предназначен для автоматического определения наклонов возводимых стоек пилонов в контрольных точках по двум осям (X,Y в системе координат проекта) на этапах монтажа вантовой системы. Данные комплекса также могут быть использованы для расчета поправок при выносе в натуру проекта с применением спутниковой аппаратуры.
В настоящий момент технический контроль осуществляется с применением универсального прибора Leica SmartStation, который представляет собой электронный тахеометр со встроенным ГНСС приемником. Применение данного прибора особенно эффективно там, где существующее съемочное обоснование недостаточно развито или отсутствует вообще, а также там, где отсутствует прямая видимость на опорные пункты. Интегрированный в SmartStation ГЛОНАСС/GPS приемник позволяет определять координаты текущего местоположения прибора, в том числе в режиме реального времени. При наличии приема дифференциальных поправок от базовой станции координаты места установки прибора могут быть сразу определены и использованы как исходные при выполнении измерений. После определения координат точки стояния прибор переключается в режим работы электронного тахеометра и оператор приступает к традиционным измерениям.
Особые преимущества использования такого инструмента стали видны при выполнении контроля строительства внеклассного моста Де-Фриз-Седанка в Амурском заливе длиной более 4 км, где традиционные опорные пункты на берегах, необходимые для привязки инструмента методом обратной засечки просто не видны.
После сдачи объекта в эксплуатацию предусмотрено применение спутниковых геодезических технологий и специализированного программного обеспечения наряду с традиционными средствами измерений для непрерывного автоматизированного мониторинга напряжено-деформированного состояния конструкций мостового сооружения через бухту Золотой Рог и других объектах, входящих в общую транспортную инфраструктуру города Владивосток.
© О.В. Евстафьев, А.А. Никитчин, 2011
