Особенности проектирования и производства геодезического контроля геометрических параметров средств технического оснащения промышленных зданий и сооружений (стр. 1 )

7. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ СРЕДСТВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
(на примере ГК подкрановых путей мостового крана
Главного корпуса ТЭС-2400 МВт)

7.1. Общая технологическая схема контроля параметров

Для выполнения некоторых технологических процессов производства, а также перемещения грузов и людей, проектные решения многих производственных зданий и сооружений промышленных предприятий содержат средства технического оснащения – грузоподъемные лифты и пассажирские подъемники в сборе с направляющими путями, эскалаторы с направляющими путями и поддерживающими металлоконструкциями, затворы гидротехнических сооружений с направляющими, грузоподъемные краны и механизмы с подкрановыми конструкциями.

Лифты и подъемники необходимы при эксплуатации объектов с большим перепадом высот. Они используются для перемещения небольших грузов весом до 2 т и персонала при обслуживании и ремонте оборудования и строительных конструкций. Их устраивают на высоконапорных плотинах, многоэтажных производственных и вспомогательных зданиях, высоких многоствольных дымовых трубах ТЭС и т. п.

Эскалаторы (тоннельные и поэтажные) служат для перемещения большого потока людей и грузов. Их устраивают в метро и аэропортах, крупных зданиях с большим количеством работающего персонала и т. п.

Затворы, и особенно их самый распространенный вид – плоские скользящие затворы, служат для регулирования пропуска воды водосбросными плотинами, перекрытия камер шлюзов, перекрытия турбинных водоводов и т. п.

Грузоподъемные краны и механизмы являются самыми распространенными средствами технического оснащения зданий и сооружений промышленных предприятий. Если тали и лебедки используют в большей степени при монтаже легких конструкций и деталей оборудования, то краны используют практически повсеместно как при сборочных и монтажных работах в процессе строительства, так и при ремонтных работах в процессе эксплуатации. Некоторые виды кранов используют в технологических циклах производства.

Все названные выше средства технического оснащения зданий и сооружений передвигаются по направляющим путям. Безопасность работы и нормальные условия эксплуатации средств технического оснащения в значительной мере зависят от геометрии направляющих путей.

Контроль за состоянием направляющих путей и самими средствами оснащения сооружений осуществляется геодезическими методами и средствами измерений.

Технология геодезического контроля деформаций средств технического оснащения зданий и сооружений и их направляющих путей, определяющих качество их работы, содержит три основных процесса:

1) проектирование технологии контроля, включающее в себя, согласно разделу 2:

- выбор объектов, параметров и процессов контроля;

- разработку схем съемочных работ, расчеты точности измерений элементов схем, выбор методов и средств измерений;

- разработку методов обработки результатов измерений и форм отчетной документации по контролю;

2) проведение контроля деформаций конструкций на объекте, включающее в себя:

- подготовку персонала, приборов, приспособлений, маркировку съемочных точек (при необходимости);

- проведение мероприятий по технике безопасности;

- выполнение измерений;

3) обработку и анализ результатов измерений, включающие в себя:

- проверку и обработку первичной документации;

- уравнивание;

- вычисление деформаций конструкций;

- заполнение паспорта контроля или составление технического отчета.

7.2. Выбор объектов, геометрических параметров, разработка методов, назначение точности контроля параметров

Общие принципы, технологическая схема проектирования, а также выбор объектов, параметров, процессов проектирования контроля геометрических параметров, характеризующих техническое состояние средств технического оснащения зданий и сооружений промышленных предприятий по единой номенклатуре отраслей [59], изложены в разделе 2 и здесь подробно не излагаются. Однако следует отметить, что при выборе объектов, подлежащих контролю технических состояний необходимо руководствоваться нормативными документами
и литературными источниками [4, 35, 87, 94, 100, 102, 103, 104, 117, 126, 128, 129, 135, 137, 142], материалами технического проекта, требованиями по выбору объектов и параметров, изложенными в разделе 2. Некоторые важные и широко распространенные в практике виды контролируемых параметров средств технического оснащения зданий и сооружений приведены в прил. 9 – 11.

При проектировании процессов контроля средств технического оснащения зданий и сооружений дается краткая характеристика технических и экономических показателей самого изделия и конструкций, связанных с его работой. На основании этих показателей, а также инструкций по его монтажу и эксплуатации, устанавливают для каждого изделия параметры и допуски на них, категорию контроля, методы контроля по объемной и временной характеристикам и управляющему воздействию. Как правило, для контроля геометрических параметров изделия и конструкций, связанных с его работой, применяют пассивный и летучий контроли. Виды и допустимые значения деформаций конструкций, если они не назначены проектом, выбирают из нормативных документов [103, 126, 135, 137, 153, 154].

При выборочном контроле местные деформации отдельных частей изделия и сопутствующих его работе конструкций (прогибы, смещения, раскрытия трещин) измеряют раздельно простыми средствами измерений относительно осей, плоскостей, узлов и площадок самой конструкции. При сплошном контроле конструкций применяют общие системы высот и осей в пределах сферы действия изделия. Контроль параметров осуществляют на основе материалов высотных и плановых исполнительных съемок. При съемочных работах применяют разнообразнейшую измерительную технику – от измерительных линеек до современных точных приборов. Выбор средств измерений зависит от требуемой точности контроля параметров, величин этих параметров и условий измерений.

Рассмотрим технологию проектирования процессов геодезического контроля на примере наиболее распространенного средства технического оснащения производственных зданий, в том числе и Главного корпуса ТЭС-2400 МВт, мостовых кранов и их подкрановых путей.

Как сказано в работе [82], из всего разнообразия геодезических работ, связанных с контролем средств технического оснащения зданий, самое широкое распространение в практике эксплуатации сооружений получили геодезические работы по контролю подкрановых путей мостовых кранов, как наиболее распространенных средств технического оснащения промышленных зданий и сооружений. Эти работы наиболее сложны в техническом отношении и зачастую требуют высокой точности измерений. Это связано прежде всего с разнообразием видов и габаритов кранов и крановых конструкций, различной протяженностью путей и пролетов кранов, условиями эксплуатации самих кранов и условиями ведения геодезических работ в цехах. Поэтому основное внимание в дальнейшем уделим именно этим средствам технического оснащения зданий и сооружений.

Грузоподъемные краны относятся к оборудованию повышенной опасности. Поэтому, для обеспечения безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов установлен государственный технический надзор за их изготовлением и эксплуатацией, осуществляемый органами Госгортехнадзора. Изготовление, устройство и эксплуатация грузоподъемных кранов осуществляются в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» [121]. Наряду с этими условиями в различных отраслях промышленности существуют дополнительные ведомственные условия и требования эксплуатации [103], связанные с особенностями конкретных производств.

Для того, чтобы грузоподъемные краны и их подкрановые пути соответствовали техническим условиям, указанными нормативными документами предусмотрен ряд мероприятий, одним из которых является систематический контроль, в процессе которого определяются фактические параметры путей и габариты кранов.

Пусть, например, предстоит контролировать подкрановые пути мостового крана турбинного цеха Главного корпуса ТЭС, расположенные на отметке +20,05 м. Проектные размеры путей приведены на рис. 7.1 и 7.2, а характеристика путей – в таблице прил. 2.

Согласно «Правил Госгортехнадзора» [121], а также ведомственных
МУ 5 [103] (см. выписку в таблице прил. 2), у представленного выше объекта (подкрановых путей) должны контролироваться следующие диагностические признаки:

1) разность отметок рельсов в одном разрезе пролета здания с допустимой величиной:

на опорах мм;

в пролете 25 мм;

2) разность отметок рельсов на соседних колоннах с допустимой величиной при расстоянии между ними:

до 10 м 10 мм;

свыше 10 м 15 мм;

3) отклонение расстояний между осями рельсов от проектного значения с допустимой величиной

15 мм;

4) смещение оси рельса с оси подкрановой балки с допустимой величиной

20 мм;

5) отклонение оси рельса от прямой на участке 40 м с допустимой величиной

20 мм;

6) взаимное смещение торцов смежных рельсов по высоте и в плане с допустимой величиной

2 мм;

7) относительный прогиб железобетонных подкрановых балок для электрических кранов

Кроме названных выше диагностических признаков, для составления в дальнейшем качественного проекта рихтовки путей и дальнейшего контроля его выполнения, следует производить дополнительные измерения следующих параметров:

1) расстояний от оси рельса до грани колонны – по всем поперечным осям цеха;

2) боковых габаритов кранов;

3) пролетов кранов;

4) зазоров между верхом тележки кранов и фермами по центру пролетов.

Согласно разделу 2 и свойств объекта, приведенных в таблице прил. 2, для указанного типа технологического оборудования, контролируемых геометрических параметров, технико-экономических показателей объекта и условий его эксплуатации, по табл. 2.3, 2.4, 2.5 назначены следующие методы контроля: по объемной характеристике – сплошной; по управляющему воздействию – пассивный; по временной характеристике – летучий.

Исходя из общих качественных свойств объекта, по табл. 2.2 назначаем категорию контроля – 2, а по табл. 2.7 и назначенной категории контроля выбираем значение коэффициента точности для пассивного контроля сп = 0,3. Согласно разделу 2.5, производим расчет точности контроля параметров по формуле (2.1) и результаты расчета заносим в таблицу прил. 2.

7.3. Разработка схем съемочных работ по контролю
геометрических параметров подкрановых путей,
расчет точности измерений элементов схем,
выбор методов и средств измерений

Практика работ по геодезическому контролю технического состояния подкрановых путей [12, 15, 82, 101], показывает, что наиболее рационально геометрические параметры контролировать методами исполнительных съемок.

Исполнительные съемки подкрановых путей мостовых кранов зданий и сооружений промышленных предприятий разделяют на плановые, высотные и координатные.

Плановые исполнительные съёмки позволяют обеспечить контроль параметров, характеризующих плановое положения рельсов и подкрановых балок, а также контроль боковых зазоров между краном и колоннами. Измерение всех параметров, как правило, производится раздельно.

Высотные исполнительные съемки позволяют обеспечить контроль параметров, характеризующих высотное положение рельсов и подкрановых балок, а также контроль зазоров между верхом тележки крана и покрытием. Измерение параметров может производиться как раздельно, так и совместно.

Координатная съемка позволяет обеспечить контроль нескольких параметров, характеризующих плановое и высотное положение подкрановых конструкций совместно.

Проектирование геометрических схем и технологических процессов исполнительных съёмок подкрановых путей мостовых кранов промышленных зданий и сооружений в большей степени зависит от габаритов кранов, путей и их конструктивных решений, а также от производственных условий и факторов, определяющих выбор методов и средств измерений. К важнейшим из них относятся:

1) производство геодезических работ в условиях закрытого помещения
и влияния производственных воздействий на выполнение измерений;

2) отсутствие закрепленных разбивочных осей, что заставляет решать проблему выбора осей на исходном горизонте;

3) степень занятости кранов в производственных или монтажных процессах, что сказывается на продолжительности и выборе средств измерений;

4) особенности конструктивных решений пути и крана, что сказывается на выборе методики измерений, мест размещения геодезических приборов и возможностях безопасного перемещения и работы контролеров.

Согласно нормативных документов [103, 121], величины допустимых эксплуатационных отклонений не зависят от величины пролета и протяженности путей, поэтому проектные абсолютные погрешности контроля параметров для одной и той же категории контроля будут одинаковыми, в то время как относительные погрешности могут различаться даже в десятки раз. Все вышесказанное говорит о том, что схемы, методы и средства измерений параметров могут широко варьироваться. Вместе с тем, для определенных типов мостовых кранов и их путей существуют многократно апробированные на производстве рациональные схемы и методики.

Простые схемы и методы измерений, а впоследствии и методы обработки результатов измерений, применяют при небольшой протяженности и небольших пролетах путей, нормальных условиях воздействия производственной среды на измерения.

Сложные схемы и методы измерений применяют при большой протяженности и больших пролетах путей, значительном уровне воздействий производственной среды на измерения.

Полнота контроля также зависит от многих факторов. Важнейшими из них являются: степень повреждений путей и конструкций здания, от которых зависит в последующем объемы рихтовочных работ, а следовательно, и необходимость иметь дополнительные сведения для проектирования рихтовочных работ; требования конкретных нормативных документов к геометрии путей и кранам, которые зависят от типов кранов, дополнительных требований конкретного производства. К необходимым геометрическим параметрам, по которым должен осуществляться контроль подкрановых путей всех мостовых кранов, относятся параметры, регламентируемые «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» [121], соблюдение которых обязательно для всех предприятий министерств и ведомств. К ним относятся параметры (см. прил. 10):

- разность отметок головок рельсов в одном поперечном сечении;

- разность отметок на соседних колоннах;

- сужение или уширение колеи рельсового пути (отклонение рельсов от проектного положения в плане);

- взаимное смещение торцов стыкуемых рельсов в плане и по высоте;

- зазоры в стыках рельсов;

- расстояние от верхней точки грузоподъемной машины до потолка здания, нижнего пояса стропильных ферм;

- расстояние от выступающих частей торцов крана до колонн или стен здания, перил проходных галерей.

Перечень дополнительных видов геометрических параметров контроля дается проектной организацией или заводом-изготовителем. Как правило, перечень дополнительных параметров и условий их применения дается в ведомственных нормативных документах, в частности, для подкрановых конструкций электростанций в [101, 103, 104 и др.].

Проектирование схем плановой и высотной съемки производят на выкопировках из чертежей плана и разреза цеха или здания. Выкопировки составляются в масштабах, удобных для чтения. На проектной схеме (см. рис. 7.1, 7.2) показывают оси цеха, пролет цеха, положение путей, проектные габариты крана, расположение съемочных осей, измеряемые параметры. При необходимости даются технические характеристики кранов и конструкций.

Проектирование методов измерений осуществляют по рекомендациям, изложенным в разделе 2.6. Наиболее полно геодезические методы и средства измерений подкрановых путей изложены в изданиях [12, 15, 82, 101]. При проектировании методов и средств измерений параметров подкрановых путей и крановых конструкций руководствуются следующими соображениями. Обеспечивая заданную точность, выбранное средство должно обладать высокой производительностью, простотой и не вызывать значительного удорожания ремонтных работ или эксплуатационных расходов по контролю технического состояния объекта, т. е. обеспечивать экономическую целесообразность его применения.

На основании результатов расчета требуемой точности контроля геометрических параметров подкрановых конструкций турбинного цеха Главного корпуса ТЭС (см. таблицу прил. 2), проектных размеров подкрановых путей (см. рис. 7.1, 7.2), а также методик съемочных работ и средств измерений, представленных в работах [12, 15, 65, 67, 80, 101 и др.] и прил. 3, рекомендуются оптимальные методы и средства измерений геометрических параметров, представленные ниже.

В высотном положении путей выполняется высотная исполнительная съемка, включающая измерения:

- разностей отметок рельсов на соседних колоннах при расстояниях между ними свыше 10 м с погрешностью ;

- разностей отметок рельсов в одном разрезе пролета здания с погрешностью ;

- относительных прогибов подкрановых балок мостовых кранов с погрешностью = 2 мм (все указанные параметры измеряются способом веерообразного геометрического нивелирования с использованием нивелира средней или низкой точности, установленного без штатива или на малом штативе на мосту крана и 3 м шашечных реек с уровнем);

- взаимного смещения торцов смежных рельсов в плане с погрешностью (измерения выполняются щупом (ГОСТ 882-75) или штангенциркулем (ГОСТ 166-73) от жесткой базы).

В плановом положении путей выполняется плановая исполнительная съемка, включающая измерения:

- расстояний между осями рельсов при Lкр = 42 500 мм с погрешностью (измерения выполняются стальной рулеткой 1-го класса (по ГОСТ 7502-80) с жестким фиксатором нуля и динамометром);

- смещений оси рельса с оси подкрановой балки с погрешностью (выполняются измерительной линейкой (по ГОСТ 427-75));

- отклонений оси рельса от прямой линии при (производятся методом бокового нивелирования с применением теодолита средней точности и малой шашечной рейки, при протяженности путей свыше 150 м следует применить программу последовательных створов);

- взаимное смещение торцов смежных рельсов в плане с погрешностью (измеряются щупом (ГОСТ 882-75) или штангенциркулем (ГОСТ 166-73) от жесткой базы).

7.4. Производство исполнительных съемок
конструкций подкрановых путей

Общая технология производства высотной и плановой съемки подкрановых путей здания Главного корпуса ТЭС-2400 МВт состоит из основных процессов, описанных в [82]. Вместе с тем при производстве съемочных работ в Главном корпусе ТЭС необходимо учитывать некоторые особенности конструктивных решений, условий эксплуатации здания и оборудования, условий съемочных работ, которые состоят в следующем.

1. Ввиду сложности и опасности производства работ в первую очередь необходимо выполнить требования по подбору и подготовке контролеров и мероприятия по технике безопасности, взрыво - и пожарной безопасности, учитывающие взаимодействие подрядного и эксплуатационного персонала. Особое внимание при этом следует уделить организации безопасности работы на высоте, работе с мостовыми кранами (при съемке с мостов кранов, предусматривающий перемещения крана с одного участка съемки на другой участок), работе вблизи электрооборудования.

2. До начала съемочных работ производят рекогносцировку, зачистку и маркировку контролируемых точек конструкций в соответствии с разработанным проектом. Контрольными точками при высотной съемке путей служат, как правило, головки рельсов над опорами (над центром консоли колонны) и в пролете (над серединой подкрановой балки). Места постановки рейки маркируют мелом или краской перед началом съемки на боковой поверхности рельса. Для створных измерений, которые выполняются способом бокового нивелирования, в качестве контрольных точек служат боковые грани рельсов. Точность маркировки зависит от размеров пролетов и шага колонн цеха. При съемке путей турбинного цеха с большими пролетом и шагом колонн достаточная точность маркировки контрольных точек составляет 5 – 10 см.

Опыт работ по исполнительной съемке подкрановых путей показывает, что наиболее удобной формой полевого журнала исполнительных съемок является схема-журнал (рис. 7.3). Такой исходный документ позволяет, по сравнению
с обычно принятыми в геодезии полевыми журналами, четко и наглядно на одной странице представлять как всю информацию по измерению каждого геометрического параметра съемки, так и следить за ходом съемочных работ, устранять вовремя возможную путаницу записи многочисленных данных, выполнять первичную обработку результатов измерений и существенно сокращать этим время записи, а затем и обработки результатов измерений.

Рис. 7.3. Фрагмент схемы-журнала нивелирования подкрановых путей
веерообразным способом

7.4.1. Особенности высотной исполнительной съемки
конструкций подкрановых путей

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5