Лазерные, оптические, механические приборы для вычисления даже миллиметрового отклонения от цели…
— Мне нужна твоя одежда, каска и электронный тахеометр!
В первой части нашего большого геодезического обзора мы уже выяснили, что это богатство — не из арсенала экстра-классного снайпера, а «джентельменский набор» геодезиста «Лахта центра».
Что было в первой части?
Задача геодзистов – следить, чтобы все конструкции возводимых зданий заняли проектное положение, а башня «Лахта центра» шла строго вертикально. Разрешенная погрешность — не более 6 мм. на протяжении всего полукилометрового пути наверх.
Вероятно, это было бы менее сложно сделать с башней «в вакууме». Но реальность вносит свои «колебательные поправки»: здание всегда в движении. Эти колебания – результат поведения самой башни – ее конструкций, материалов, подфундаментного грунта, и внешней среды – ветра, солнца, собственно строительных работ. Нахождение правильного курса «в этом мире бушующем» — задача геодезистов «Лахта центра».
Что будет дальше?
В заключительной части обзора о гонке за вертикалью – разбор приборов с ответами на вопросы: что, зачем, и как используют геодезисты «Лахта центра».
Ход башни по вертикали. Кто и как ведет ее правильным курсом?
ДО ЧЕГО ДОШЕЛ ПРОГРЕСС
Строительный процесс «Лахта центра» контролируют около 30 геодезистов – совсем немного для петербургской «стройки века», где ежедневно на смену выходят более 3,5 тысяч человек.
Геодезисты «Лахта центра»
Малочисленность команды наглядно демонстрирует результаты научно-технической революции, произошедшей в геодезии в последние 20 лет: новые технологии позволили кардинально повысить продуктивность процесса, несмотря на то, что задачи, стоящие перед сегодняшними геодезистами, усложняются в геометрической прогрессии.
Когда-то для строительства хватало и такого простого отвеса. Но с ростом зданий все изменилось.
На строительстве башни «Лахта центра» используется несколько геодезических приборов и технологий, которые решают разные задачи. Три из них — применяются впервые в России, остальные зарекомендовали себя в Дубае на строительстве «Бурж Халифа» и Москве (комплекс «Федерация», генподрядчиком также выступал Renaissance Construction).
Итак, обещанный ранее разбор приборов.
УГЛОВЫЕ СМЕЩЕНИЯ ЯДРА БАШНИ
В прошлой публикации многих заинтересовал «чудо-инклинометр». Полюбуемся еще раз на фото героя:
Инклинометр – это датчик отклонения. Он измеряет угловые перемещения в пространстве по перпендикулярным осям X и Y, передает эти данные в систему. Дальше, с помощью специального ПО, рассчитывается дельта перемещения по каждой оси. Итоговое отклонение — сумма показаний всех установленных инклинометров. Этот итоговый показатель используется как поправка для антенн ГНСС, о который речь пойдет дальше.
Инклинометры расположены на внутренних стенах ядра башни через каждые 50-80 метров (12-20 этажей). Для того, что бы не повредить датчики, их прячут в металлические защитные короба. Еще подробнее разобраться с инклинометрами можно в комментариях тут.
СМЕЩЕНИЯ ЯДРА НЕБОСКРЕБА ПО ГОРИЗОНТАЛИ
ГНСС Trimble:
Это, напоминающее летающую тарелку оборудование — уже знакомая по первой части обзора антенна Глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС). И она действительно имеет связь с космосом. Система используется как разбивочная основа для опалубки стен ядра.
Антенны размещены на самом высокой точке стройки — по диаметру ветрозащитных щитов самоподъемной опалубки:
Геодезические спутниковые антенны на опалубке «Лахта центра»
Опалубка (форма для стен ядра) делает шаги — итерации:
После каждой такой итерации определяются текущие координаты антенн и сравниваются с проектными показателями. Если есть дельта, превышающая допустимую погрешность – опалубку возвращают к проектной сглаженной вертикальной оси.
Поскольку ядро башни подвержено ветровым колебаниям — чем выше, тем сильнее, а вместе с ним колеблются и антенны, очень важно иметь устойчивую точку отсчета. Для этого на строительном участке расположено дополнительно шесть наземных станций, с которых считываются данные для коррекции при определении точного местоположения антенн на опалубке ядра. Такое считывание происходит режиме реального времени.
И еще одна станция расположена на крыше здания генподрядчика, «Ренейссанс Констракшн», на улице Шателена. От стройплощадки до этой точки — почти 11 км. Дальняя станция нужна для увеличения плеча триангуляции.
Та самая крыша
Все антенны — на ядре, наземные на стройплощадке и дальняя на крыше «Ренейссанса» работают как одна система, где количество датчиков и точки их расположения позволяют уменьшить погрешность получаемых данных до величин, разрешенных проектной документацией.
Впервые технология была предложена компанией Leica для возведения Бурдж Халифа. После успешного дебюта «космические тарелки» стали активно использовать. Например, в России при строительстве башни «Федерация» (Москва-Сити).
«Тарелка» дебютирует на ядре Бурдж Халифа. (Фото отсюда)
ПРОВЕРКА ОСИ
На «тарелках» расположен и другой интересный прибор. Возможно вы уже обратили внимание на эти призмы:
Это не деталь антенн, а составляющая другой системы, с помощью которой проверятся самое главное — соответствие фактического центра небоскреба его проектному статусу.
После того, как опалубка сделала очередной шаг и готова к бетонированию следующего этажа, нужно проверить правильность занятой позиции. На сцену выходит роботизированный тахеометр Trimble S6:
Тахеометр собирает данные с призм по диаметру опалубки. Помимо постоянных призм выставляются дополнительные — для повышения точности. Данные считываются и сразу обрабатываются.
В итоге получается четкая картина точек внешней стены и призм ГНСС, из которых вычисляются координаты центра ядра небоскреба.
Отклонение в пределах погрешности (6мм). Корректировка положения опалубки для следующего этажа ядра не требуется.
ВЕРТИКАЛЬНОСТЬ ЯДРА
Прибор вертикального проектирования FG-L100:
Немного похожий на кофеварку прибор — вертикальный лазер. Его используют, чтобы определить наличие горизонтального смещения на башне.
Он передает вертикально вверх, через технологические отверстия, положение точки над которой он отцентрирован. Это самое точное оборудование – погрешность на 100 метров – 1 мм (!). На строительстве петербургской башни они используют в комплексе с системой ГНСС. Этот и некоторые другие приборы для измерения вертикального смещения — современный аналог строительного отвеса.
ПРАВИЛЬНОСТЬ ПОЛОЖЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ, РЕЛЬЕФ И ДРУГИЕ ЗАДАЧИ
3D-СКАНИРОВАНИЕ
Leica ScanStation P20 — импульсный, высокоскоростной лазерный 3D сканер с двухосевым компенсатором. Его погрешность на 50 метров – всего 4 мм. При этом максимальная дальность, до 120 м, достигается даже при сканировании объектов со слабой отражающей способностью.
Его используют как прибор контроля. Итог сканирования – ответ на важный вопрос: соответствует ли построенное задуманному, фактичечское — проектной BIM-модели.
Например, важно подтвердить положение металлических балок межэтажных перекрытий на которые опирается перекрытие.
Сканер устанавливают на выверенных (техеометром) точках на этаже. Точки размещения сканера — строго по плану.
Схема позиций точек сканирования, обозначены как «Р»
В результате сканирования получается трехмерное изображение:
После обработки оно выглядит уже так:
Затем данные преобразуются в схему с точными показателями отклонений:
Выход за области допустимой погрешности означал бы и разбор этажа, и разбор полетов. Пока таких случаев на петербургской стройке не было.
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ТАХЕОМЕТР
Обычный тахеометр Leica:
Это — «рабочая лошадка» геодезиста. Он применяется в строительстве уже довольно давно.Данная модификация обеспечивает угловую точность в 1 секунду и точность по расстоянию 1.5 мм+2 мм на 1 км. Его используют для контроля установки оборудования, создания плановой опорной сетки. Еще им можно быстро и с высокой точностью получить съемку заданного участка «в плане» с полной картиной рельефа.
Кстати, на строительном участке это особенно важно – тут «рельеф» постоянно меняется, например, из-за строительной техники, изменении в высоте и конфигурации задний по мере их возведения.
Сравните, например:
Рельеф около года назад, октябрь 2015
И менее года спустя, август 2016:
НИВЕЛИРОВАНИЕ
Но вернемся к приборам — Электронный нивелир Leica DNA03:
Его используют для программы мониторинга хода строительства по направлениям: осадка фундамента, деформация перекрытий, укорочение колонн. Измерения по контрольным точкам в ядре и колоннах он производит с точностью до 0,2 мм.
А это оптическая версия того же нивелира:
Он используется для мониторинга металлоконструкций. Его точность – 0,6 мм.
ЛАЗЕРНОЕ СКАНИРОВАНИЕ
Лазерный трекер Leica. Этот лазерный трекер примечателен во-первых — дальностью, во-вторых — всепогодностью.
Может использоваться в самых суровых условиях на открытом воздухе. На его сенсоры не повлияют ни снег, ни дождь, ни ветер, ни строительные «осадки» вроде вспышек дуговой сварки или монтажной пыли. Применяется на сверхбольших измерительных дистанциях -радиус действия прибора – до 320 м. Вращаться может на 360 градусов.
С помощью лазерный трекера геодезисты проверяют наличие отклонений в сердечниках колонн.
Вот как это происходит.
Колонны башни (их 15 штук, но до этого мы еще дойдем в следующих постах) имеют стальное «сердце» в оболочке из бетона — сердечник:
Перед тем, как отправить эту напоминающую мальтийский крест конструкцию на высоту, геодезисты проверяют ее на «профпригодность» — основание должно быть образцово ровным.
По контуру креста, согласно плану, устанавливают поочередно призму-отражатель:
Схема расстановки отражателей
Затем с помощью скан-треккера происходит сканирование точек.
После обработки данных специальным ПО (заключенным в «тёплый, ламповый синкпад», удостоенный большого внимания в комментариях к первой части обзора) получается такая картина:
Зеленые точки фиксируют идеальное положение дел, остальные — отклонения, степень и вектор которых обозначается цветом. Если колонна не соответствует идеалу лишь в пределах разрешенной погрешности, ее путь — на высоту. А если нет — то на родину, к производителю, на переплавку. К чести последнего, пока «домой» ни одна колонна не вернулась.
В ЗАВЕРШЕНИЕ
К описанию этого геодезического великолепия нужно добавить следующее: хотя измерительный арсенал действительно впечатляет, приборы работают лишь в руках мастера. Именно они ведут башню вверх тем самым, правильным курсом.
Любопытный факт: в самом известном небоскребе мира, башне Бурдж Халифа допустимая проектом дельта отклонения при монтаже конструкций и возведении ядра составляла до 10 мм. В петербургском «Лахта центре» точность почти в два раза выше – 5-6 мм на разных участках геодезических работ.
Рассказали о своей работе и помогли разобраться с приборами инженеры-геодезисты Юрий Гомзяков, Петр Соколов (АО МФК «Лахта центр»), Альпер Чекен, Альп Улусан («Ренейссанс Констракшн»).
* * *
ПОСТСКРИПТУМ: ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ НЕБОСКРЕБ
После знакомства с геодезическим оборудованием, мы переместились вниз и посмотрели как строится МФЗ «Лахта центра». Это комплекс из двух футуристичных зданий, высотой от 22 до 85 метров. «Начинка» МФЗ будет под стать облику — впоследствии здесь разместятся планетарий, центр занимательной науки, лаборатории и другие интересные объекты.
МФЗ совершенно незаслуженно находится «в тени» флагманского здания комплекса — башни «Лахта центра». По словам главного геодезиста «Лахта центра» Юрия Гомзякова, архитектура и конструктив МФЗ сложнее чем у супертолла. Так, площадь одного этажа – 2,2 гектара, это больше, чем у Зимнего дворца. МФЗ имеет форму бумеранга и разбит на два блока изначально не связанных между собой.
Впоследствии они будут объединены общей светопрозрачной крышей, которую будут поддерживать железобетонные ядра, именно на них ляжет вся ее тяжесть. Это позволит создать гигантский атриум – такого в России еще не строили.
Дизайн-проект атриума МФЗ. Полусфера слева – шарообразный планетарий.
Пока будущий атриум выглядит так. Слева и справа – металлоконструкции двух зданий-блоков МФЗ.
Здесь тоже имеется огромный фронт работ для геодезистов. Например, для точного монтажа огромных 30-метровых ферм-пролетов. Или для монтажа фасадов – их в МФЗ двадцать три вида, за счет разноэтажности здания и его выпукло-вогнутой формы. Но это уже другая история.
Автор: Лахта центр
