CC BY
88
УДК 528.02+658.58
ПРОЕКТ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ ПРИ МОНИТОРИНГЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ АКВАПАРКА «КВАРСИС»
Андрей Аркадьевич Шоломицкий
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)343-29-55, e-mail: [email protected]
Елена Константиновна Лагутина
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)343-29-55, e-mail: [email protected]
Екатерина Леонидовна Соболева
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)343-29-55, e-mail: [email protected]
Рассмотрена методика высокоточных геодезических работ при мониторинге состояния зданий и сооружений строящегося аквапарка «КВАРСИС» г. Новосибирск. Приведены данные предрасчета точности геодезической сети и практического применения комплекса при выполнении сложных высокоточных измерений. Обозначены проблемы, которые требуют решения.
Ключевые слова: строительство уникальных сооружений, мониторинг, моделирование, геодезические измерения, предрасчет точности.
THE PROJECT OF GEODETIC WORKS WHEN MONITORING BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS OF THE AQUAPARK «KVARSIS»
Andrey A. Sholomitsky
Sibirian State University of Geosystems and Technology, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Doctor of Engineering, professor of department of engineering geodesy and surveying business, tel. (383)343-29-55, e-mail: [email protected]
Elena K. Lagutina
Sibirian State University of Geosystems and Technology, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Candidate of Technical Sciences, senior teacher of department of engineering geodesy and surveying business, tel. (383)343-29-55, e-mail: [email protected]
Ekaterina L. Soboleva
Sibirian State University of Geosystems and Technology, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Candidate of Technical Sciences, associate professor of engineering geodesy and surveying business, tel. (383)343-29-55, e-mail: [email protected]
The technique of high-precision geodetic works when monitoring a condition of buildings and constructions of an aquapark under construction of "KVARSIS" Novosibirsk is considered. Data of precalculation of accuracy of a geodetic network and practical application of a complex when per-
forming difficult high-precision measurements are provided. Problems which demand the decision are designated.
Key words: construction of unique constructions, monitoring, modeling, geodetic measurements, precalculation of accuracy.
В последние годы в России активно ведется строительство уникальных объектов [1, 2]. Специфика строительства уникальных сооружений сопряжена с большими размерами, сложной и неповторимой геометрией объекта. Ошибки проектирования и несоблюдение технологий приводят к увеличению количества аварий, обрушений зданий и сооружений с большепролетными конструкциями [3, 4]. Поэтому проведение геотехнического мониторинга является важнейшей задачей для обеспечения безопасность при строительстве и эксплуатации таких объектов.
Актуальная нормативно-техническая база по геодезическому мониторингу технического состояния объектов содержит ГОСТ [5] и множество регламентов [6, 7, 8, 9], но не существует единого нормативного документа, описывающего этот процесс для уникальных сооружений. Поэтому исполнители применяют различные методики основанные на современных геодезических технологиях [10-12]. Анализ публикаций показал, что в широкий спектр используемых методов входят автоматизированные технологии мониторинга деформационных процессов [13, 14]. Зачастую в каждом конкретном случае разрабатывается и применяется индивидуальная технология геодезического мониторинга уникального объекта.
В январе 2015 года сотрудниками СГУГиТ была разработана программа геотехнического мониторинга строительства всесезонного крытого аквапарка городе Новосибирске, самого большого за Уралом. В соответствии с [5, 6, 7] мониторинг таких сооружений необходим как во время строительства, так и в период эксплуатации.
Проектировщиками были определены критические места комплекса зданий и сооружений объекта «Аквапарк», которые располагаются по контуру объектов и на границах их фундаментных плит. Таким образом в программе предусмотрены наблюдения железобетонных колонн, плит оснований сооружений, деревоклееных конструкций балок перекрытия и измерение крена трубы газовой котельной с целью своевременного выявления дефектов и предотвращения аварийных ситуаций в период строительства (рис. 1).
Процесс мониторинга объекта «Аквапарк» осложняется тем, что в период строительства, монтажа внутреннего оборудования и отделки помещений невозможно применить методы стационарного мониторинга сооружений. Кроме того, по требованию заказчика, с целью минимизации затрат, фундаментальные репера за пределами зоны влияния строительных работ не закладывались. Техническим заданием был определен мониторинг относительных высотных осадок.
Рис. 1. Схема расположения деформационных марок
По металлическим стенным маркам, заложенным на железобетонных колоннах в подвальных помещениях комплекса, выполняется геометрическое нивелирование. Наблюдения ведутся по стандартной методике геометрического нивелирования II класса [8], с использованием цифрового нивелира и штрих-
кодовых реек. В условиях объекта такая методика позволяет определить отметки марок с точностью ±0,5 мм.
Для наблюдения за несущими конструкциями купола аквапарка на опорном железобетонной кольцевой балке (рис. 1, точки 33 - 42) наклеено 10 свето-отражательных пленок, размером 100х100 мм с центральным перекрестьем. Светоотражательные пленки в дальнейшем служат геодезическим обоснованием для сканирования деревоклееных балок купола аквапарка.
Деформационные марки по наружному контуру объектов представляют собой отражательные пленки 20х20 мм, наклеенные на несущих конструкциях зданий. Исследования последних лет показали, что с помощью тригонометрического нивелирования короткими лучами можно добиться точности измерений, соответствующих по точности геометрическому нивелированию II класса.
Предварительный расчет точности определения координат, с учетом геометрических условий возникающих в сети, выполнен программе уравнивания маркшейдерских и геодезических сетей и обработки съемок «МГСети» [15]. Моделирование выполнено при условии, что точность измерения горизонтальных и вертикальных углов 0,5", а расстояний 1 мм (параметры, характерные для электронного тахеометра ЬеюаТМ30). Следует отметить, что сеть состоит из слабосвязанных частей (рис. 1): в виде окружности внутри аквапарка и вытянутой слабо-связанной сети вокруг объекта, которые могут поворачиваться вокруг локальной группы опорных точек. Измерения в тригонометрическом нивелировании предполагается выполнять методом свободной станции, это позволяет избежать ошибок центрирования, ошибок измерения высот инструмента и визирной цели (рис. 2).
Измерения Опора Проект Спутниковые измерения
Объект Аквапарк предрасчет
Исполнитель
СГУГиТ
Дата съемки 31.01.2015 Инструмент
LEICA ТМЗО,
0.5
гп = ß
m =
а m =
Vk=
0.5
0.2424
С.К.О. измерения горизонтального угла ( ") С.К.О. измерения вертикального угла ( " ] С.К.О. измерения длины ( мм]
ррт (мм/км)
С.К.О. измерения высоты инструмента ( мм) С.К.О. измерения высогты визирования ( мм] ошибка единицы веса превышения
Рис. 2. Параметры точности измерений для предрасчета
Анализ распределения плановых ошибок в сети показывает, что ошибки закономерно возрастают с юго-востока, где группой расположены опорные точки, на северо-запад, от 1 мм до 12 мм. Если выполнить моделирование гео-
дезических измерений с учетом возможного взаимного поворота внутренней и внешней частей сети, то ошибки определения плановых координат могут возрасти до 18-20 мм в северо-западной части (район котельной). Следует отметить, что форма сети крайне неблагоприятна для точного определения плановых координат.
Анализ ошибок определения высот пунктов показал, аналогичной закономерности, т.е. возрастание с юго-востока на северо-запад, от 0,1 мм до 0,6 мм и в среднем составляют 0,3 мм. Причем на точность определения высот не оказывает влияния поворот всей сети вокруг опорных точек в плане. Для уменьшения влияния рефракции длины сторон проектировались не более 120 метров.
Таким образом, из анализа результатов моделирования геодезической сети и измерений можно заключить, что, при соблюдении заявленной точности измерений, предложенная программа геодезического мониторинга комплекса сооружений аквапарка «Кварсис» г. Новосибирск позволяет выполнить наблюдения с требуемой точностью. Предполагается, что измерения выполнялись онлайновым измерительным комплексом «Визир 3Э» [30], 5 приемами, что позволило повысить точность определения отметок деформационных марок и значительно сократить время измерений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шумейко В. И., Кудинов О. А. Об особенностях проектирования уникальных, большепролетных и высотных зданий и сооружений // Инженерный вестник. Дон.электронный научный журнал. - 2013. - №4 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2164
2. Опыт использования автоматизированных систем мониторинга деформационного состояния несущих конструкций на олимпийских объектах Сочи-2014 / А. М. Шахраманьян, Ю.А. Колотовичев // Вестник МГСУ. - 2015. - № 12. - С. 92-105.
3. О проблемах безопасной эксплуатации большепролетных зданий и сооружений /
B. В. Гурьев, А. М. Стражников // Журнал «Промышленное и гражданское строительство». -2007. - № 5 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/50/50982/
4. Проект автоматизированной системы геодезического мониторинга стадиона /
C. Г. Могильный, А. А. Шоломицкий, Е. И. Шморгун // Наук. пр. Донец. нац. техн. ун-ту. Сер. прн.-геол. - 2010. - Вип. 12. - С. 3-14. - рус.
5. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния»[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.spbgasu.ru/upload-files/users/iastahov/norm/G0ST_31937-2011_.pdf
6. МДС 13-22.2009. Методика геодезического мониторинга технического состояния высотных и уникальных зданий и сооружений, Москва 2010 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/415921552.
7. МРДС 02-08. Пособие по научно-техническому сопровождению и мониторингу строящихся зданий и сооружений, в том числе большепролетных, высотных и уникальных. Первая редакция. Правительство Москвы. РОССТРОЙ. Москва 2008 [Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://meganorm.ru/Index2/1/4293834/4293834435.htm
8. «Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов». М. ЦНИИГАиК, 2004 г. -
226 с.
9. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://dokipedia.ru/document/5140596
10. Lambrou E, Pantazis G, Nikolitsas K. SPECIAL MARKING OF 3D NETWORKS' POINTS FOR THE MONITORING OF MODERN CONSTRUCTIONS. 13th FIG Symposium on Deformation Measurement and Analysis, 4th IAG Symposium on Geodesy for Geotechnical and Structural Engineering, Lisbon. - 2008 may 12-15, - P. 1-10. - Англ.
11. Применение деформационного мониторинга для предотвращения аварий промышленных объектов / Новиков В.Ю. // Экология и промышленность России. -2014.- № 2. -С. 46-48.
12. Геотехнический мониторинг / Болдырев Г. Г., Живаев А. А. // Инженерные изыскания. -2013.- № 10-11.- С. 22-27.
13. Практический опыт устройства стационарных автоматизированных систем мониторинга строительных конструкций на олимпийских объектах в городе Сочи / Штунцайгер И.Е., Лысов Д.А., Денисов А.С., Слободенюк А.О., Кугачев А.И.// Строительство и реконструкция. -2015. -№ 4 (60). - С. 67-71.
14. Автоматизированный мониторинг несущих конструкций большепролетных зданий /Марков С.В., Галубка А.И., Синютин А.В. // Научное обозрение. - 2014. - № 7-1.- С. 125-129.
15. Никонов А. В., Бабасов С. А. Исследование тригонометрического нивелирования в полевых условиях// Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск : СГГА, 2013. Т. 1. - С. 71-77.
16. Уставич Г. А., Никонов А. В., Бабасов С. А. Методика выполнения обратного тригонометрического нивелирования // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. X Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 1. -С. 51-56.
17. Могильный С.Г., Шоломицкий А.А. Программный комплекс для подземных маркшейдерских сетей // УгольУкраины. -2011. -№5. -С.17-22
Могильный С.Г., Шоломицкий А.А., Ревуцкий В.Н., Пригаров В.А. Измерительный комплекс «Визир 3D» на предприятиях Украины: Геодезический контроль и выверка технологического оборудования // Геопрофиль №3 (6).-2009. -С.12-19
© А. А. Шоломицкий, Е. К. Лагутина, Е. Л. Соболева, 2016
