Разработка методов повышения надёжности измерений при геодезическом обеспечении строительных работ

Данная работа направлена на повышение оперативности, экономической эффективности и качества геодезического обеспечения строительных работ.

В настоящее время в России растёт объём строительных работ. Архитектура строительных объектов изменилась, от типовой она перешла к индивидуальной, разнообразной по форме и геометрическим параметрам. Естественно, эти тенденции повысили требования к геодезическому обеспечению строительства. Геодезические измерения являются обоснованием для выполнения строительно-монтажных работ, при этом их нельзя отделить от производственного цикла, так как непосредственно за измерениями следует монтаж строительных конструкций. Поэтому необходимо обеспечить высокую надёжность измерений. Надёжность измерений во многом определяется работоспособностью используемых геодезических приборов. Таким образом, от надёжности геодезического прибора, от правильности его показаний зависит качество и надёжность геодезических измерений и строительных работ в целом. В настоящее время контроль работоспособности приборов производится, в основном, периодической поверкой. Поверка осуществляется аккредитованными метрологическими центрами, она производится один раз в год и служит для определения метрологической пригодности прибора в целом. Опыт использования геодезических приборов на строительной площадке говорит о том, что поверка с жёстко установленным межповерочным интервалом является недостаточной для полноценного обеспечения работоспособности. В условиях строительства необходим постоянный контроль прибора на объекте, так как его неисправность может привести к недопустимым отклонениям от проекта, что в лучшем случае приведёт к демонтажу и финансовым потерям, в худшем — к ослаблению конструкции и угрозе безопасности сооружения. Поэтому для обеспечения требуемого качества строительства необходимо разработать методы, которые позволят повысить на-дёжносгь геодезических измерений. При этом, важное значение будет иметь контроль работоспособности приборов непосредственно при выполнении измерений на объекте строительства, который должен производиться оперативно, в рабочих условиях эксплуатации, с использованием методов, соответствующих методам измерений в строительстве и с учётом погрешностей, имеющих существенное влияние на точность. Межконтрольный интервал может составлять от суток до года и устанавливается для конкретных операций.

Как видно из вышесказанного решение проблемы обеспечения надёжности геодезических измерений в строительстве, является актуальным и экономически эффективным. Трудность состоит в том, что для успешного её решения необходимы как практические, так и теоретические знания в области геодезических измерений и строительного производства. Для решения этой проблемы автором были выполнены исследования существующих методов измерений, условий строительного производства, применяемых методов контроля геодезических приборов.

В строительной отрасли производство геодезических измерений регламентируется нормативными документами, принятыми задолго до вступления в силу закона «Об обеспечении единства измерений" — ГОСТ, СНиП, ведомственными нормами и инструкциями [7,50, 51, 98]. Для контроля состояния приборов в основном используются методы, разработанные в системе Роскартографии (в настоящее время Росреестр). Необходимо отметить, что геодезические измерения в строительстве существенно отличаются от измерений в топогеодезической отрасли [7, 10, 11,61,62, 63, 79, 90, 106].

Анализ технологических операций показал следующее. Во-первых, здесь принята иная рабочая система координат (прибор-объект), которая зависит от конфигурации, высоты строящегося сооружения, размеров строительной площадки, вследствие чего измерения часто производятся при большом неравенстве плеч, значительных углах наклона зрительной трубы, расстояния измеряются в небольшом диапазоне (до 200м). Во-вторых, некоторые существующие методы измерений не исключают влияние инструментальных погрешностей и не содержат полноценного контроля измерений. В-третьих, при производстве работ в строительстве часто присутствуют специфические внешние условия — вибрация, магнитные поля, отдельные толчки, удары, пыль, шум и т. п. Эти факторы могут оказывать значительное влияние при производстве работ, поэтому необходимо обеспечить полноценный их учёт в процессе выполнения измерений и контроля приборов. В-четвёртых, из-за непрерывного цикла работ монтаж конструкций производится сразу после выполнения измерений, при этом обычно время измерений ограниченно, что не позволяет обеспечить полноценный контроль. В этих условиях погрешности измерений могут полностью входить в погрешность положения конструкций. При этом, перечисленные недостатки присутствуют как на стадии геодезической разбивки, так и на стадии геодезического контроля и исполнительной съёмки, что в отдельных случаях не позволяет обнаружить отклонение конструкций в процессе всего геодезического обеспечения строительства. Следствием перечисленных факторов является необходимость повышения надёжности измерений с учётом специфики работ.

Непрерывный цикл строительства не позволяет надолго исключать геодезические приборы из производства, кроме того, непрерывный цикл работ требует проведения измерений круглый год, в разное время суток, при широком диапазоне погодных и производственных условий. Поэтому для повышения надёжности измерений необходим постоянный контроль работоспособности приборов, который должен производиться максимально оперативно, в рабочих условиях строительной площадки или близких к ним.

Цель работы состоит в разработке способов, соответствующих специфике производства работ в строительстве и направленных на повышение надёжности и качества геодезических измерений, что в свою очередь повысит качество и эффективность строительства в целом. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1) Проведён анализ средств и методов геодезических измерений в строительстве.

2) Выполнены экспериментальные исследования условий производства, определены факторы влияния на надёжность измерений при геодезическом обеспечении строительных работ и установлены требования к проведению геодезических измерений.

3) Проведены исследования работоспособности геодезических приборов в условиях строительства.

4) Разработаны способы’контроля работоспособности приборов в рабочих условиях строительного объекта для повышения надёжности измерений при геодезическом обеспечении строительных работ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Соловьёв C.B., Корнеев С. М. Исследование надёжности геодезических приборов в условиях строительства. — Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъёмка, 2010, № 3.

2. Соловьёв C.B., Корнеев С. М. Исследование условий и разработка способов контроля надёжности геодезических приборов в строительстве. — Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъёмка, 2009, № 6.

3. Соловьёв C.B., Спиридонов А. И. Сертификационные испытания нивелира НИК-3. — Геодезия и картография, 1999, № 12 .

4. Соловьёв C.B., Ефремов А. Д. Комбинационный способ контроля средней квадратической погрешности электронных тахеометров. — Геодезия и картография, 2002, № 9 .

5. Соловьёв C.B. Анализ нормативных документов по метрологическому обеспечению геодезических работ в строительстве. М., Российская ассоциация геоинформационных систем (РАГС). 2000.

6. Соловьёв C.B. Метрологическое обеспечение геодезических измерений в строительстве. Сборник докладов 7 отраслевого семинара по метрологии. М., ЦНИИГАиК, 2001.

7. Соловьёв C.B., Спиридонов А. И. О новой инструкции по технологической поверке геодезических средств измерений. — Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации, 2000, № 3.

8. Соловьёв C.B. Проект передвижной поверочной лаборатории для метрологического обеспечения геодезических работ в строительстве. — Геопрофи, 2003, № 5.

9. Соловьёв C.B. Разработка и исследование методов метрологического обеспечения геодезических измерений в строительстве. Сборник трудов Московского государственного строительного университета. М., МГСУ, 2006.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:

1) Выполнен анализ технологических операций и специфики производства геодезических измерений в строительстве, который показал необходимость повышения надёжности измерений при геодезическом обеспечении строительных работ.

2) Выполнен анализ применяемых методов измерений и инструментальных погрешностей, который позволил определить характеристики приборов, имеющих значительное влияние на надёжность измерений, в строительстве.

3) Выполнены экспериментальные исследования влияния различных источников воздействий (сваебойной установки, ударных инструментов и отбойного молотка) на точность геодезических измерений. Определены специфические требования к условиям проведения измерений на строительной площадке, которые устанавливают допустимые величины факторов влиянияклиматических и производственных. В качестве климатических факторов приняты: температура, влажность, давление, скорость ветра. В качестве производственных — вибрация, ударные воздействия, магнитное поле.

4) Выполнены исследования работоспособности более 200 геодезических приборов на основе данных, полученных при проведении, контроля приборов в условиях строительной площадки, постановке приборов на подконтрольную эксплуатацию, техническом обследовании в центрах метрологии.

5) На основе анализа результатов исследования работоспособности приборов, способов определения межконтрольных интервалов, условий производства, методов измерений и инструментальных погрешностей установлен состав и периодичность операций контроля для геодезических приборов, используемых в строительстве.

6) Определён состав технической базы контроля приборов при геодезических работах в строительстве на основе установленных требований, состава операций контроля, специфики выполнения измерений.

7) Разработана технологическая схема выполнения контроля с использованием передвижной контрольнойлаборатории (ПКЛ-С).

8) Выполнены экспериментальные исследования и разработка способов контроля1 работоспособности геодезических приборов на объектах строительства при использовании стационарных лабораторий;

9) Выполнена разработка и исследования методик и способов контроля современных теодолитов, используемых в строительстве. Проведены исследования характеристик теодолитов различными способами.

10) Выполнена разработка и исследование способа определения погрешности из-за перефокусировки зрительной трубы теодолита. При этом в качестве рабочего эталона используется теодолит с дополнительной трубой, позволяющий производить измерение углов с неравными сторонами без перефокусировки.

11) Выполнено исследование методов контроля и характеристик применяемых в строительстве нивелиров по программам и методам государственных испытаний, периодической поверки в геодезической отрасли и разработанным диссертантом способам контроля.

12) Выполнена разработка и исследование комбинационного способа контроля средней квадра-тической погрешности измерения вертикального угла электронным тахеометром на объектах строительства.

13) На основе выполненных исследований с учётом состава работ, методов контроля и требований разработан состав оборудования и стенды для стационарной лаборатории на объектах строительства.

14) Выполнена разработка, экспериментальные исследования и внедрение оперативных способов контроля приборов при геодезических работах в строительстве.

15) На основе установленного состава операций контроля, технической базы, с учётом требований к геодезическому обеспечению и процессу контроля на объектах строительства разработан состав оборудования передвижной контрольной лаборатории (ПКЛ-С).

16) Усовершенствованы методы выполнения отдельных операций контроля с целью соответствия специфике производства измерений, установленным требованиям, повышения производительности и экономичности.

17) Для определения способа контроля главного условия нивелира были проведены исследования различных методов (коллиматорного, двойного нивелирования, метода Пискунова, Куккомяки, предприятия Карл Цейс Йена). Результаты показали, что способ Куккомяки не обеспечивает необходимую точность определения погрешности из-за недостаточной разницы плеч. Остальные способы дают достаточно объективную оценку погрешности. Для разработки контрольного стенда предложено использовать способ предприятия Карл Цейс Йена, который представляет собой нивелирование из середины в сочетании с нивелированием вперёд, как. наиболее соответствующий специфике измерений в строительстве (по длинам плеч и рабочему диапазону).

18) Для улучшения организации процесса контроля, повышения производительности в соответствии со спецификой производства измерений и используемыми методами контроля разработан полевой стенд для контроля теодолитов и нивелиров и линейный базис для контроля тахеометров.

19) Разработанные автором состав работ, оборудование ПКЛ-С, полевой стенд, усовершенствованные методики выполнения операций и организация процесса контроля дают возможность значительно увеличить производительность по сравнению с существующими отраслевыми нормами, рассчитанными для традиционного метода контроля. На основе трёх видов анализасравнения с традиционными методами, сравнения результатов разных поверителей (наблюдателей) и многократной проверки отдельных приборов доказана объективность разработанных оперативных способов контроля и достоверность получаемых результатов;

Выполненные в работе исследования и разработки внедрены в производство на двенадцати строительных объектах.

Экономическая эффективность от внедрения оперативных способов контроля с использованием передвижной лаборатории (ПКЛ-С) составляет 377 000 рублей.

Экономия капитальных затрат — 390 000 рублей.

В настоящее время государство рассматривает административное ослабление надзора за строительным комплексом, аннулируется обязательность лицензирования. Строительный комплекс перестраивается с целью создания самостоятельного автономного производства в форме саморегулируемых организаций, ответственных за качество строительства на основе внутренних регламентов. Разработки, представленные в диссертации, могут быть востребованы как основа системы контроля работоспособности приборов, которая позволит повысить надёжность геодезических измерений в современном строительстве.