CC BY
157
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ГЛАВНОГО КОРПУСА ОБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКИ «РАСПАДСКАЯ» С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Борис Антонович Новоселов
ООО «Сибшахтостройпроект», 654027, г. Новокузнецк, пр. Курако, 19Б, начальник отдела инженерно-геодезических изысканий, тел. (903)994-02-16, e-mail: novoselov_ba@mail.ru
Денис Борисович Новоселов
ООО «Сибшахтостройпроект», 654027, г. Новокузнецк, пр. Курако, 19Б, главный специалист отдела инженерно-геодезических изысканий, ассистент кафедры геологии и геодезии Сибирского государственного индустриального университета (СибГИУ), тел. (913)312-58-04, e-mail: moblic@mail.ru
В статье приведены результаты наблюдений за деформациями главного корпуса обогатительной фабрики «Распадская» с 2004 по 2011 года. При производстве геодезических работ использовался цифровой нивелир в темных условиях, и уравнивание нивелирных ходов выполнялось в программе Credo Нивелир. По результатам наблюдений была построена 3D-модель интерполяции осадок фундаментов главного корпуса.
Ключевые слова: наблюдение за деформациями; геодезический контроль;
проектирование высотной сети; цифровой нивелир; неравномерная осадка; анализ результатов наблюдений; цифровая модель интерполяции осадки.
GEODETIC CONTROL OF BUILDING AND OPERATION OF MAIN CASE CONCENTRATING FACTORY "RASPADSKY" ABOUT APPLICATION OF MODERN TECHNOLOGIES
Boris A. Novoselov
LLC «Sibshahtostroyproekt», 654027, Novokuznetsk, av Kurako, 19b, The head of the engineeringgeodetic survey department, tel. (903)994-02-16, e-mail: novoselov_ba@mail.ru
Denis B. Novoselov
LLC «Sibshahtostroyproekt», 654027, Novokuznetsk, av Kurako, 19b, the main specialist of the engineering-geodetic survey department, the assistant to chair of geology and geodesy оf the Siberian State Industrial University (SibSIU) tel. (913)312-58-04, e-mail: moblic@mail.ru
In article results of supervision over deformations of the main case of concentrating factory "Raspadsky" with 2004 on 2011 are resulted. By manufacture of geodetic works the digital level in dark conditions was used and equalizing high-rise courses was carried out in program Credo Nivelir. By results of supervision the 3D-model of interpolation a deposit of the bases of the main case has been constructed.
Key words: supervision over deformations; geodetic control; designing of a high-rise network; a digital level; non-uniform a deposit; the analysis of results of supervision; digital model of interpolation deposits.
Настоящая работа посвящена проведению и результатам автоматизированного сбора и пространственно-временного анализа данных геодезического мониторинга главного корпуса обогатительной фабрики (ОФ) «Распадская», выполнявшегося во время его строительства и эксплуатации в 2004-2011 гг. Полученные данные необходимы для повышения надежности оценки технического состояния рассматриваемого объекта и в дальнейшем будут служить основой для составления достоверного прогноза развития его осадок и деформаций в целях предупреждения, своевременного выявления и прекращения их опасного развития.
ОФ «Распадская» - крупнейшая и самая современная обогатительная фабрика в России. Производственная мощность 10,5 млн т в год. Ее площадка находится на территории угольной шахты «Распадская» в г. Междуреченск Кемеровской области.
Главный корпус фабрики относится к зданиям и сооружениям основного производственного назначения, испытывающим большие нагрузки и воздействия внутренней и внешней среды, в том числе нагрузки от крупногабаритного оборудования большой производительности с тяжелым режимом работы. Он был построен на спланированной площадке (была произведена срезка склона, после чего площадка была частично отсыпана). Геолого-литологическое строение данного участка до глубины 23 м представлено рыхлыми четвертичными отложениями, насыпными грунтами и делювиальными суглинками, подстилаемыми на глубине 18,0 м коренными породами пермского возраста.
Для определения деформаций фундаментов колонн главного корпуса применялось нивелирование II класса. Эти наблюдения были начаты в июле 2004 г. В период строительства циклы выполнялись ежемесячно, а с 11 цикла -ежегодно. Всего было выполнено 17 циклов наблюдений (последний - в июле 2011 г.).
Первые 12 циклов нивелирования II класса выполнялись прибором Ni 007 производства фирмы «Carl Zeiss», с 13-го цикла - высокоточным цифровым нивелиром DiNi 12 производства компании «Trimble».
Перед выполнением нивелирных работ был произведен автоматический предрасчет точности в программе «Credo_DAT» (рис. 1), которая предоставляет возможность выбрать оптимальный проект сети и подобрать необходимую точность измерений, т.е. обеспечить эффективность и экономичность работ по выполнению наблюдений за высотными деформациями [1]. В ней был выполнен предрасчет точности нивелирования II класса на первой (по опорному полигону) и второй (по осадочным маркам) ступенях.
В первых циклах наблюдений исходными реперами служили пункты строительной сетки. Затем в июле 2005 г. была выполнена закладка опорных реперов Ро-1, Ро-2, Ро-3 и Ро-4 на глубины 18,5, 15,4, 17,7 и 19,4 м соответственно. Нижние концы реперов были установлены в коренных породах и зацементированы. Перед каждым циклом измерений выполнялось нивелирование опорного полигона и уравнивание его как свободного с исходным репером Ро-4.
Отметим, что цифровой нивелир DiNi 12 использовался в условиях недостаточной освещенности и наличия вибраций. В процессе выполнения работ в темных участках объекта рейки подсвечивались искусственным источником света (рис. 2). При усиленной вибрации, когда снять отсчет было невозможно, менялось местоположение штатива. Следует также отметить, что возможности высокоточного нивелирования для определения деформаций фундамента цифровым нивелиром (при отсутствии нормативной документации) - это целый пласт для выполнения исследований.
Рис. 1. Проектирование нивелирных ходов II класса в программе Credo_DAT 4.0
Рис. 2. Использование цифрового нивелира в темных помещениях
После выполнения работ по опорному полигону, согласно рекомендациям руководства [2], выполнялось построение локальных ходов второй ступени для контроля деформаций фундаментов главного корпуса и нивелирование II класса по осадочным маркам с использованием указанных выше инструментов. Полученные результаты по каждой оси исследуемого корпуса приведены в табл.
1. Осадки не превысили предельно допустимого значения, равного для исследуемого типа здания 15 см [3], однако они были неравномерными по осям корпуса.
Таблица 1. Результаты нивелирования II класса по осадочным маркам
Год Цикл Ось
А Е М Т
2005 11 -17,4 -16,3 -2,8 -1,5
2007 13 -10,5 -8,5 -3,0 -1,5
2008 14 -8,7 -6,7 -3,9 -2,1
2009 15 -8,3 -7,4 -4,2 -2,3
2010 16 -7,5 -6,1 -3,5 ,7 С<Г -
2011 17 -6,5 -5,6 -3,4 -1,5
Среднее ,8 - -8,4 -3,5 -1,9
По результатам наблюдений был выполнен расчет годовых скоростей осадок по всем циклам наблюдений (табл. 2). Анализ показывает, что по осям А и Е они уменьшаются, а по осям М и Т изменяются незначительно. Таким образом, полученные данные говорят о том, что фундаменты главного корпуса обогатительной фабрики стабилизируются.
Таблица 2. Годовые скорости осадок по всем циклам наблюдений
Ось Осадка Колонна
сред. макс. мин. с макс. осадкой с мин. осадкой
А -44,4 -55,3 -34,1 А12 A3
Е -38,5 -49,1 -27,7 Е16 E5
М -23,5 -31,8 -15,4 М13 M3
Т -10,2 -19,2 -5,2 Т3 T20
Кроме того, на оси А определены марки № 10-13 с максимальными, по результатам анализа, деформациями. Это участки, где расположено самое большое количество технологического оборудования, которое и создает значительные динамические нагрузки.
Результаты нивелирования цифровым нивелиром обрабатывались в программе «Credo Нивелир». При этом была введена поправка за компарирование реек, затем была построена схема нивелирных ходов. Программа «Credo Нивелир» позволяет импортировать данные, которые регистрирует цифровой нивелир DiNi 12, что значительно экономит время (по сравнению с использованием оптического нивелира Ni 007).
Для пространственно-временного анализа данных геодезического мониторинга была создана цифровая 3D-модель интерполяции осадок фундаментов главного корпуса ОФ «Распадская» с помощью программного комплекса Credo. В качестве исходных данных были взяты осадки в период с 2004 г. по 2011 г. в масштабе 1 м модели = 1 мм осадки. С помощью основного метода геостатики - кригинга была создана модель интерполяции по всей площадке главного корпуса с шагом 0,5 метра. Основа кригинга заключается в
определении закономерности изменения разброса значений моделируемого параметра между марками в пространстве с учетом существенных различий в значениях данных, используются для этого весовые коэффициенты.
В дальнейшем эта модель была подгружена в ЭБ-сцену нового модуля программного продукта Credo Визуализация (рис. Э). Перед окончательной визуализацией поверхность была сглажена, и в параметрах отображения в качестве цвета поверхности использовалась градиентная заливка по высоте. В зависимости от высоты цвет меняется от синего (максимальная осадка) к коричневому (минимальная), что увеличивает зрительной восприятие модели.
| ТХ-МО.» .-М-ЗН.Н 1:11» U5M аМаоелОсшк*; *SteMr»no*cwcTB
Рис. Э. 3D модель интерполяции осадок фундаментов главного корпуса ОФ
«Распадская»
Строительство и эксплуатация современных инженерных сооружений сопровождаются монтажными и ремонтными работами, поэтому часто возникает проблема - уничтожение осадочных марок. Для восстановления отметок недоступных либо уничтоженных марок можно использовать приведенный выше метод геостатики - кригинг. За период эксплуатации обогатительной фабрики «Распадская» с 2004 по 2011 г. сохранились 37 из 80 осадочных марок. Геостатические методы интерполяции позволяют представить более полную картину пространственного состояния наблюдаемого сооружения.
Использование современных программ и технологий для трехмерного моделирования деформаций фундаментов зданий обеспечивает переход на качественно новый уровень решения инженерно-геодезических задач - на основе проведения пространственно-временного анализа геодезических данных. Применение пространственного метода анализа позволяет получить
трехмерную модель деформаций по всей площади основания сооружения с наглядно представленными областями неравномерных осадок. С помощью такой модели можно строить профили осадок по любому направлению, прогнозировать осадки и пр.
Пространственно-временной анализ результатов геодезического мониторинга необходим для повышения надежности оценки и прогноза состояния рассматриваемого объекта в целях предупреждения, выявления и прекращения опасного развития его осадок и деформаций.
Хотелось бы подчеркнуть, что обогатительная фабрика «Распадская» и многие другие производственные здания и сооружения представляют собой объекты повышенной опасности, поэтому трудно переоценить важность их геодезического контроля, который позволяет вовремя принять меры для предотвращения крупных аварий. Это особенно актуально для Кемеровской области, где сосредоточено большое количество промышленных объектов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пигин А.П., Чадович Д.В., Васильков Д.М. Технология проектирования геодезических построений в CREDO. «Автоматизированные технологии изысканий и проектирования», 2003, № 9-10, с. 50-54.
2. Жуков Б.Н. Руководство по геодезическому контролю сооружений и оборудования промышленных предприятий при их эксплуатации. - Новосибирск: СГГА, 2004.- 376 с.
3. СП 22.13330.2011 Основание зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* М. 2011.
© Б.А. Новоселов, Д.Б. Новоселов, 2012
