Современное развитие ряда областей науки и народного хозяйства приводит к необходимости создания различных уникальных сооружений, нормальная работа которых возможна лишь при соблюдении высокой точности сопряжения элементов технологического оборудования и стабильности их положения во времени. К таким сооружениям относятся: линейные и кольцевые ускорители ядерных частиц, крупные радиотелескопы и антенные комплексы, автоматизированные производственные линии и другие специальные сооружения.
323
Для высокоточного монтажа оборудования таких сооружений, допуски на который характеризуются десятыми долями миллиметра, выполняют специальные геодезические работы. Особенностью их являются применение таких методов и средств измерений, которые обеспечивали бы заданную точность установки и последующего контроля положения оборудования в сложных строительно-монтажных и эксплуатационных условиях.
Выбор общей схемы решения задачи по высокоточной установке оборудования зависит от компоновки отдельных частей сооружения и элементов внутри каждой части, их технологической взаимосвязи, условий измерений.
Компоновка оборудования при проектировании сооружения производится относительно некоторых исходных осей и точек, которые при надежном закреплении их в натуре могут служить основой для геодезической установки оборудования. Если это оказывается невозможным, то создается специальная опорная сеть, пункты и стороны которой принимают на себя роль исходных точек и осей. В этом случае должна быть известна или рассчитана привязка технологических осей оборудования к опорной геодезической сети.
Высокие требования к точности монтажа оборудования делают необходимым надежное закрепление опорных точек. Знаки, служащие для закрепления опорных точек, должны быть стабильными и обеспечивать выполнение измерительных операций с заданной точностью. С этой целью при конструировании и изготовлении знаков предусматривают защиту их от различных воздействий, юстировочные устройства для придания центру знака определенного положения в плане и по высоте, устройства для высокоточного центрирования измерительных приборов и оборудования.
Особенностью построения опорных геодезических сетей для высокоточной установки оборудования является большая плотность пунктов, что приводит к уменьшению расстояний между ними (обычно эти расстояния не превосходят 25 м). В этом случае наиболее точным методом построения плановой сети является метод микротрилатерации. Схема микротрилатерации зависит от формы, размеров и размещения отдельных частей сооружения. Пункты сети стараются приблизить к устанавливаемому оборудованию, поэтому форма сети обычно повторяет геометрическую форму сооружения в плане. Так, например, для кольцевых ускорителей и радиотелескопов строят радиально-кольцевые (рис. 22.10, а) или кольцевые (рис. 22.10, б) сети, для сооружений линейного типа - сети из вытянутых треугольников (рис. 22.10, в). В последних двух случаях в вытянутых треугольниках дополнительно измеряют высоты.
Высотные сети создают в основном методом сложного геометрического нивелирования коротким лучом.
Для установки отдельного блока оборудования на нем закрепляют два плановых и три высотных геодезических знака, привязанных к технологической или геометрической оси. Вместо трех высотных
324
Рис. 22.10. Схемы опорных сетей для высокоточной установки оборудования
знаков можно иметь одну базовую горизонтальную плоскость, привязанную по высоте к технологической оси, имеющей проектную отметку. В ряде случаев привязку геодезических знаков производят на специальном калибровочном стенде.
К основным методам высокоточной установки оборудования в плане относят методы полярных и прямоугольных координат, створной и створно-линейной засечек.
Приведем одну из возможных схем плановой установки оборудования (рис. 22.11). Отдельные блоки оборудования устанавливают полярным способом относительно опорных пунктов P1, P2, P5... и временно закрепляемых в их створе вспомогательных точек Bл и Bп. Каждый блок возводят по разбивочным элементам li, βi, и δi. Вспомогательные точки временно закрепляют переносными геодезическими знаками, верхняя часть которых оборудована координатным столиком для установки центра в требуемое положение по створу и радиусу.
В створе смежных опорных пунктов центры вспомогательных точек устанавливают одним из высокоточных створных способов. Линейные разбивочные элементы li и δi откладывают инварными лентами с миллиметровыми делениями, используя для натяжения чувствительные блоки и микроскопы для отсчитывания. Отложение длин до 4 м производят также машиностроительными нутромерами
Рис. 22.11. Схема высокоточной плановой установки оборудования в кольцевом сооружении
325
или специально изготовленными мерными жезлами. Угловой элемент β откладывают высокоточным теодолитом, устанавливаемым на опорном или вспомогательном знаке. В рассмотренной схеме опорные пункты и оборудование расположены на одном горизонте.
На практике возможны случаи, когда опорные знаки располагаются значительно ниже оборудования. В этом случае разбивочные построения выполняют на горизонте опорных знаков до вспомогательных точек, положение которых соответствует проектному положению геодезических знаков на оборудовании. Над этими знаками оборудование устанавливают при помощи высокоточных приборов вертикального проектирования.
В ряде случаев применительно к условиям монтажа часть блоков оборудования устанавливают от пунктов опорной сети, а промежуточные блоки - от створов знаков уже установленных блоков. При этом необходимо, чтобы за время монтажа установленные от опорной сети блоки не изменили своего проектного положения.
Для высокоточной установки оборудования по высоте и устранения его наклонов относительно горизонтальной плоскости применяют геометрическое нивелирование, микронивелирование и гидронивелирование.
Геодезическая установка каждого блока оборудования производится последовательными приближениями с чередованием процесса высотной и плановой установок.
Высокая точность геодезических работ при монтаже технологического оборудования уникальных сооружений достигается применением высокоточных измерительных средств, а также специального оборудования и методов, уменьшающих влияние различных источников ошибок.
Для угловых измерений применяют высокоточные теодолиты и специальные визирные цели, приспособленные для принудительного (механического) центрирования на геодезических знаках. Применяя различную методику измерений, можно значительно уменьшить ошибки диаметров кругов, а выбирая условия измерений - ослабить влияние боковой рефракции. Как показал опыт, в условиях закрытого помещения при коротких сторонах угловые измерения можно выполнять со средней квадратической ошибкой порядка 0,5 - 0,7’’.
Высокоточные линейные измерения выполняют при помощи мерных жезлов, мерных проволок и лент, а также оптико-электронных приборов.
Мерные жезлы чаще всего применяют для отложения проектных расстояний, длина которых менее 2 м. Для особо точных работ их изготавливают из инвара, кварца, современных композиционных материалов с коэффициентом линейного расширения, близким к нулю.
Мерные инварные проволоки или ленты применяют в основном для линейных измерений в опорной геодезической сети. При этом
326
стараются измерять линии одним уложением мерного прибора, для чего их изготавливают длиной, соответствующей каждому измеряемому расстоянию. Инварные проволоки снабжают стеклянными шкалами с ценой деления 0,2 мм, а отсчеты по ним берут при помощи измерительных микроскопов. Все мерные приборы периодически эталонируют на стационарных компараторах, а в процессе выполнения монтажных работ - и на рабочих компараторах, оборудуемых на объекте.
К числу оптико-электронных приборов, при помощи которых измеряют короткие расстояния с ошибкой до десятых долей миллиметра, можно отнести светодальномер ДК 001 отечественного производства и Мекометр ME 3000 (Швейцария). Используют также интерферометрический метод измерений, но он не получил широкого распространения из-за громоздкости и сложности настройки аппаратуры.
Для высокоточных створных измерений применяют все описанные в данной главе способы выверки прямолинейности.
Высокоточное геометрическое нивелирование коротким лучом предусматривает применение прецизионных нивелиров типа Н-05, компарированных малогабаритных реек или точных линеек, прецизионной нивелирной подставки для изменения горизонта прибора. Нивелирование на станции выполняют строго из середины и по симметричной программе.
327
