К промышленным сооружениям башенного типа относят:
- дымовые трубы, применяемые для отвода газов от котельных электростанций и заводов, химических предприятий и др.;
- градирни, предназначенные для охлаждения воды;
- сооружения связи, в числе которых радио-телевизионные башни;
- грануляционные башни и ректификационные колонны - установки химической промышленности;
- башни-копры, сооружаемые над стволами шахт, для подъема угля, породы и спуска людей, материалов, оборудования;
- водонапорные башни, используемые для установки резервуара воды на определенной высоте.
Характерной особенностью сооружений башенного типа является большая высота при сравнительно небольшой площади
297
основания. Так, например, Останкинская телевизионная башня имеет высоту 540 м, а диаметр фундаментной плиты - 60 м. Высота железобетонных дымовых труб достигает 400 м, металлических - 320 м. Башенные железобетонные градирни возводят высотой до 160 м, башенные копры - до 110 м.
Разнообразие высотных сооружений башенного типа привело к разработке многочисленных методов их возведения, зависящих от конструктивных особенностей сооружения и его параметров, применяемых материалов, характеристик строительной площадки. Большое давление на основание, ветровые и тепловые воздействия приводят к деформациям, требующим учета при возведении башенного сооружения.
Все отмеченные особенности предопределяют специфику выполнения геодезических работ при строительстве сооружений башенного типа.
К таким работам относятся:
- создание специального геодезического обоснования, с пунктов которого выполняются все геодезические разбивки и осуществляется контроль за геометрическими параметрами сооружения при выполнении строительно-монтажных работ;
- обеспечение точности сборки и установки монтажного оборудования и подъемных устройств, используемых в принятом методе возведения сооружения, и контроль за их положением;
- установка в проектное положение конструктивных элементов сооружения, обеспечение вертикальности его оси и геометрической формы поясов, колец, ярусов;
- определение и изучение характера деформаций сооружения для своевременного принятия мер для уменьшения их влияния на точность выполнения строительно-монтажных работ.
Плановое геодезическое обоснование для строительства сооружений башенного типа обычно создают в виде двух ступеней: опорной сети и рабочей технологической основы. Первая создается до начала строительства, вторая - после завершения нулевого цикла.
Опорная сеть служит для разбивки положения центра и основных осей сооружения, наблюдения за его деформациями и колебаниями, проведения исполнительной съемки. Опорная сеть, как правило, является внешней сетью башенного сооружения.
Для сравнительно невысоких башенных сооружений, строящихся в короткие сроки, в качестве геодезической основы могут служить пункты I, ..., VIII (рис. 21.7, a), равномерно расположенные по окружности, и в том числе на главных осях А - А и Б- Б. Для построения такой сети от ближайших пунктов геодезического обоснования строительной площадки выносят в натуру центр башенного сооружения (ЦБ). Относительно центра разбивают соответствующие оси и на этих осях на запроектированных расстояниях закрепляют знаки, обладающие повышенной устойчивостью.
298
Рис. 21.7. Схемы опорной сети доя строительства башенных сооружении
Координаты пунктов определяют методами триангуляции, трилатерации и линейно-угловыми построениями.
Для высоких, конструктивно сложных и долго строящихся башенных сооружений опорную сеть создают в виде системы пунктов, расположенных на окружностях различных радиусов (рис. 21.7, б). Ближние пункты 1, ..., 8 используют от начала строительства и до определенной высоты сооружения, дальние пункты I, ..., VIII - при возведении верхних ярусов. Местоположение и координаты дальних пунктов определяют как было описано выше, а положение ближних пунктов - от центра путем точного отложения соответствующих расстояний по строго заданным направлениям на дальние пункты.
При проектировании опорной сети число радиальных сторон, намеченных для выноса и закрепления в натуре, устанавливается в зависимости от конструкции возводимого сооружения.
Пункты опорной сети закрепляют знаками различной конструкции. Часто в качестве знаков используют металлические трубы или бетонные тумбы с пластинами или специальными головками для установки измерительных приборов. Верх такого знака располагают на высоте около 1, 5 м от уровня земли.
Рабочую технологическую основу создают после возведения фундамента для выполнения разбивочных работ при возведении основных несущих конструкций сооружения и технологического оборудования. В данном случае сеть представляет собой внутреннюю систему опорных точек, располагаемых вокруг центра сооружения на окружностях различных радиусов. Направление радиусов обычно совмещают с осями, определяющими положение элементов сооружения или строительно-монтажного, или технологического оборудования. Кроме того, размещение пунктов рабочей основы должно обеспечивать в процессе строительства возможность переноса их
299
планового положения, а следовательно, и положения рабочих осей на монтажный горизонт.
Разбивку рабочей основы выполняют на центральном пункте путем отложения проектных углов и радиусов. В качестве исходного принимают направление радиальной стороны, совпадающей с главной осью сооружения. Конструкция знаков рабочей сети должна обеспечивать ее устойчивость на период строительно-монтажных работ. Обычно это металлическая пластина, забетонированная в фундаменте, с центром в виде отверстия или перекрестия.
Высотная геодезическая основа для строительства башенного сооружения состоит из нескольких реперов, но не менее трех, расположенных вблизи сооружения и связанных ходами геометрического нивелирования. В качестве таких реперов могут служить знаки плановой опорной сети. Число реперов опорной сети, их местоположение и конструкция могут определяться необходимостью наблюдений за осадками сооружения.
Рабочую сеть реперов создают внутри сооружения после возведения фундамента. Их число и местоположение зависят от технологии высотной установки строительных конструкций и технологического оборудования. Кроме того, должна быть обеспечена возможность передачи отметок на монтажные горизонты.
Геодезическое обслуживание при производстве земляных работ состоит в перенесении на местность проектного контура котлована, в передаче отметок на дно котлована, в подсчете объемов земляных работ.
При устройстве фундамента выполняют разбивку осей и вынос проектных отметок его конструктивных элементов.
Оболочки башенных сооружений, как правило, возводят из монолитного железобетона в скользящей или подъемно-переставной опалубке. Основные разбивочные работы при этом выполняют для монтажа опалубочного оборудования и конструкций самого сооружения. Параллельно с этим осуществляют контроль вертикальности оси сооружения. В процессе возведения определяют не только отклонение оси от вертикали, но и величину кручения сооружения вместе с опалубкой на каждом его ярусе.
Способы и последовательность производства разбивочных работ зависят от вида сооружения и от типа применяемой опалубки. Однако для большинства из них существуют некоторые общие приемы выполнения геодезических измерений.
С пунктов рабочей технологической основы при помощи приборов вертикального проектирования или тяжелых отвесов задают положение осей и центра сооружения на монтажном горизонте. От осей и центра производят монтаж сооружения и контроль за положением отдельных элементов конструкции. Перенос осей на монтажные горизонты выполняют в ночное и утреннее время при отсутствии ветра. Это позволяет уменьшить влияние одностороннего солнечного нагрева и ветровой нагрузки.
300
Контролируют также наличие крена и изгиба сооружения путем наблюдения с опорных знаков специальных визирных марок, установленных снаружи на возведенной части.
Для определения положения скользящей опалубки при помощи прибора вертикального проектирования центр пункта А (рис. 21.8) рабочей основы, расположенного на радиусе R0, проектируют на монтажный горизонт и фиксируют на рабочем полу точку А’. Точку фиксируют на прозрачной мишени (палетке) с координатными осями, ориентированными по направлению главных осей сооружения. Положение щита опалубки вдоль радиуса определяют от точки А’ отложением проектного расстояния а или отложением проектного радиуса Rпр = R0 + a от центра башни (ЦБ).
Можно также использовать метод бокового нивелирования в сочетании с вертикальным проектированием. Нивелирную рейку длиной 1,5 или 2 м закрепляют на уровне рабочего пола по радиальным направлениям так, чтобы она пяткой касалась кромки щита или находилась на расстоянии с от нее. Тогда отсчет по
Рис. 21.8. Схема определения положения скользящей опалубки при строительстве башенного сооружения
301
рейке, соответствующий проектному положению щита, будет равен b = а - с.
При контроле положения опалубки определяют ее фактический радиус по формулам Rфакт = R0 + a’ или Rфакт = R1 + c + b’, где а’ - измеренное расстояние между точкой А’ и щитом опалубки; b’ - отсчет по рейке, полученный с помощью прибора вертикального проектирования. Отклонение опалубки вычисляют по формуле ∆R = Rфакт - Rпр, где Rпр = R0 + а. Если используется рейка, то Rпр = c + b.
Передача проектной отметки на опалубку осуществляется с использованием рулетки, двух нивелиров и рейки.
Отклонение оси башенного сооружения от вертикали и кручение опалубки или конструкций верхнего яруса определяют при помощи координатных мишеней. На мишень вертикальным проектированием в течение времени монтажа несколько раз переносят положение центра и пунктов рабочей сети с исходного горизонта на монтажный. По отклонениям от первоначального положения перенесенных точек вычисляют происходящие деформации и корректируют установку опалубки и конструкций сооружения.
На строительстве сооружений башенного типа широко применяются лазерные приборы и, в первую очередь, приборы типа ПИЛ-1, обеспечивающие развертку лазерного луча в горизонтальной плоскости и вертикальное проектирование.
При возведении и эксплуатации сооружений башенного типа необходимо проводить наблюдения за деформациями.
302
