DOI 10.24411/2413-046Х-2019-19089

Геодезическое обеспечение строительства здания пункта по подготовке вагонов на строительной площадке завода «ЗапСибНефтехим»

Geodetic support of the construction of the building of the point for the preparation of cars on the construction site of the plant «Zapsibneftekhim»

Запевалов Владимир Николаевич, старший преподаватель, Тюменский индустриальный университет, Российская Федерация, г. Тюмень

Vladimir Zapevalov, senior lecturer, Tyumen industrial University, Russian Federation, Tyumen

Аннотация: в статье проанализирована методика геодезических разбивочных работ при строительстве пункта по подготовке вагонов, рассмотрена последовательность детальных разбивочных работ и их точность.

В современной нефтедобывающей промышленности при разработке нефтяных месторождений вместе с залежами нефти на поверхность поднимается попутный нефтяной газ (ПНГ), он является сопутствующим продуктом. Но и сам по себе ПНГ – это ценное сырье для дальнейшей переработки. До недавнего времени попутный газ в подавляющем большинстве случаев просто сжигался на факелах, что наносило значительный вред окружающей среде и приводило к значительным потерям углеводородного сырья. В России в результате сжигания газа в факелах ежегодно образуется почти 100 млн тонн CO₂.

С развитием нефтехимической промышленности из нефтяных газов путём химической переработки научились получать: пропилен, бутилены, бутадиен и др., которые используют в производстве пластмасс и каучуков.

Для этих целей в Тобольске на базе нефтехимической группы СИБУР ведётся строительство одного из крупнейших в мире комплексов по глубокой переработке углеводородного сырья в полимерную продукцию. «ЗапСибНефтехим» станет крупнейшим современным нефтехимическим комплексом в России. Реализация проекта направлена на развитие глубокой переработки побочных продуктов нефтегазодобычи Западной Сибири, в том числе попутного нефтяного газа (ПНГ).

В составе комбината помимо основной установки пиролиза введется строительство различного рода вспомогательных сооружений, которые будут в комплексе обеспечивать работу комбината по окончанию его строительства. Одним из таких сооружений является пункт по подготовке вагонов, на базе которого будет осуществляться текущий ремонт и качественную подготовку вагонов под перевозки грузов с тем, чтобы не допускать задержек поездов в пути следования из-за неисправности вагонов.

Основной целью статьи является рассмотрение геодезического сопровождения строительства здания пункта подготовки вагонов «ЗапСибНефтехим».

В качестве предмета исследования выступает комплекс геодезического сопровождения при строительстве данного сооружения.

Summary: the article analyzes the method of geodetic marking works in the construction of the item for the preparation of cars, the sequence of detailed marking works and their accuracy.

In the modern oil industry in the development of oil fields together with oil deposits to the surface rises associated petroleum gas (APG), it is a by-product. But APG itself is a valuable raw material for further processing. Until recently, associated gas in the vast majority of cases was simply flared, which caused significant harm to the environment and led to significant losses of hydrocarbon raw materials. In Russia, gas flaring generates almost 100 million tons of CO2 annually.

With the development of the petrochemical industry from oil gases by chemical processing have learned to obtain: propylene, butylene, butadiene, etc., which are used in the production of plastics and rubbers.

For this purpose, one of the world’s largest complexes for deep processing of hydrocarbon raw materials into polymer products is being built in Tobolsk on the basis of the SIBUR petrochemical group. Zapsibneftekhim will become the largest modern petrochemical complex in Russia. The project is aimed at the development of deep processing of by-products of oil and gas production in Western Siberia, including associated petroleum gas (APG).

As part of the plant in addition to the main installation of pyrolysis, the construction of various auxiliary facilities will be introduced, which will provide the work of the plant at the end of its construction. One of these facilities is the train station, on the basis of which the current repair and quality training of wagons for the carriage of goods will be carried out in order to avoid delays in the train route due to malfunction of wagons.

The main purpose of the article is to consider the geodetic support of the construction of the building of the point of preparation of cars «Zapsibneftekhim».

As the subject of research is the complex of geodetic support in the construction of this structure.

Ключевые слова: геодезическая разбивочная основа, детальные разбивочные работы, проектная документация, метод свободной станции, строительство.

Key words: geodetic marking basis, detailed marking works, project documentation, free station method, construction.

1. ВВЕДЕНИЕ

В процессе строительства возникает необходимость обеспечить точное размещение возводимого сооружения и их конструктивных элементов в соответствии с проектом. Для этих целей в строительных организациях создаются геодезические службы, которые ведут геодезическое сопровождение строительства.

Геодезическое сопровождение строительства – это комплекс работ, направленных на обеспечение соответствия параметров сооружения и зданий проектным значениям [1].

На геодезическую службу в процессе строительства возлагаются обязанности по:

• приемке у заказчика геодезической документации: на строящиеся здания, геодезическую разбивочную основу, оси зданий;
• приемке генеральных планов, рабочих и разбивочных чертежей для возводимых объектов, проверку рабочих чертежей;
• выполнению сгущения геодезической разбивочной основы на строительной площадке;
• обеспечение сохранности пунктов геодезической основы и их восстановление в случай утраты;
• выполнению разбивочных работ и расчет необходимой точности геодезических измерений;
• контроль за надлежащим производством строительно-монтажных работ (СМР) в соответствии с проектной документацией, строительными нормами и правилами;
• организация программы наблюдений за контролем деформаций сооружения;
• проведению исполнительных съемок завершенных конструктивов или их отдельных частей, а также расчет объемов земляных работ;
• ведение оперативного плана возводимых сооружений на строительной площадке.

Монтаж большепролетных зданий и сооружений можно характеризовать такими особенностями, как:

• каркас здания может выполняться из стальных, сборных железобетонных или смешанных конструкций: железобетонные колонны и фундаменты;
• колонны большой высоты и массы, значительное расстояние между пролетами ферм;
• монтаж здания необходимо увязывать с установкой технологического оборудования.

Особое внимание уделяется при монтаже колонн,  т.к. они являются основными несущими конструкциями здания и испытывают большие нагрузки, поэтому они должны быть строго в проектном положении.

В случаях если промышленные сооружения занимают большую площадь на участке строительства приходится создавать специальные строительные сетки с пунктов которой производятся разбивочные работы.

В производственных цехах, складах и на строительных площадках возникает необходимость перемещать тяжелые грузы, для этих целей сооружаются специальные краны (мостовые, подвесные, козловые). Подкрановый путь представляет собой конструкцию из рельсов, уложенных по верхнему поясу подкрановых балок.

Состав геодезических работ при строительстве подкрановых путей заключается в:

• разбивка на консолях осей под подкрановые балки.
• разбивка на консолях осей рельсовых путей;
• контроль плавно-высотного положения подкрановых балок, рельсов.

Если в дальнейшем будут выполняться работы по монтажу производственного оборудования (станков, конвейеров и т.д.), возникает необходимость в высокоточной разбивке осей под будущее оборудование.

Все работы, связанные с геодезическим контролем геометрических параметров сооружений выполняются с требованиями, представленными в СП 126.13330.2012 «Геодезические работы в строительстве» [2].

Сущность геодезического контроля геометрического параметров возводимого сооружения заключается в инструментальной проверке габаритов возводимых зданий и сооружений (расстояние между осями), соответствие их проектным значениям.

Исполнительные съемки выполняются на всех этапах строительства, начиная с цикла нулевых работ и заканчивая съемкой уже готового сооружения.  Главной задачей исполнительных съемок является определение действительного положения возводимых объектов и показ отклонения от проекта, допущенных в процессе строительных работ, если такие имеются.

Исполнительные съемки выполняют от знаков внутренней или внешней разбивочной основы.

Ошибки геодезических измерений при производстве исполнительных съемок не должны превышать 1/5 величины отклонений от допуска, заданного нормативными документами.

Результатом исполнительной съемки является составленная исполнительная документация, которая представляет из себя исполнительную схему, на которой показаны значения отклонений от проектных.

Исполнительная документация должна своевременно составляться, и передаваться для принятия оперативных решений проектными отделами в случаях, если значение находятся вне допуска.

2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАЗБИВОЧНЫХ РАБОТ

2.1. Геодезическая разбивочная основа на строительной площадке

На площадках строительства создаются специальные сети, пункты которых сохраняют плановые координаты и высоты, они служат разбивочной основой для строительства.

Геодезическая разбивочная основа строится для целей выполнения разбивочных работ в процессе строительства. Разбивочная основа должна соответствовать требованиям, предъявляемым к основным разбивочным работам, исполнительным съёмкам наиболее крупных масштабов, а также к измерениям горизонтальных и вертикальных перемещений сооружений. При проектировании разбивочных сетей точность их построения назначается с учётом строительных допусков для данного вида строительства [3].

Данные сети создаются обычно как свободные, в местной системе координат. Для определения координат пунктов разбивочной сети можно использовать традиционные методы, такие как триангуляций, трилатерация, линейно-угловая сеть, полигонометрические ходы или использовать современные спутниковые технологии.

На строительной площадке различают разбивочную сеть строительной площадки и два вида разбивочных сетей здания (сооружения): внешнюю и внутреннюю.

В результате оценки точности проекта инженерно-геодезической сети триангуляции, полигонометрии, трилатерации получают СКП наиболее слабого пункта сети М, а также находят ожидаемую относительную ошибку слабой стороны М/L и, по этим значениями делают выводы о точности сети.

2.2. Состав разбивочных работ для строительства

Разбивкой сооружения, или вынесением проекта в натуру, называют геодезические работы, выполняемые на местности для определения планового и высотного положения характерных точек и плоскостей строящегося сооружения согласно рабочим чертежам проекта.

Геодезические разбивочные работы в строительстве регламентируется нормативно технической документацией: сводами правил, государственными стандартами, строительными нормами и правилами, техническими условиями.

 В этих документах указывается, с какой точность и какими методами следует производить разбивочные работы.

2.3. Нормы точности разбивочных работ

Требуемая точность производства геодезических работ зависит от назначения и вида работ. Главными факторами при определении точности разбивочных работ служат: материал, из которого возводится сооружении, его площадь, высота.

Точности для геодезических работ задаются нормативными документами: государственными стандартами, сводами норм и правил, строительными нормами и правилами, а так же различными ведомственными инструкциями.

Нормы точности в данных документа могут быть представлены в двух видах: явном или не явном.

Основными документами характеризующих точность разбивочных работ являются: ГОСТ 21779-82 «Технологические допуски» и СП 126.13330.2012 «Геодезические работы в строительстве».

2.4. Этапы и основные элементы разбивочных работ

Разбивочные работы подразделяются на три этапа:

• закрепление основных осей сооружения;
• от основных осей разбиваются различные строительные конструкции и части сооружения;
• разбивка осей под различное технологическое оборудование (станки, конвейеры).

Основными элементами разбивочных работ является построение проектного: отрезка, угла и высоты.

Для построения проектного отрезка нужно найти исходную точку, от которой будет откладывать проектный отрезок и отложить в нужном направлении проектное расстояние.

При построении проектного горизонтального угла исходной величиной является само значение этого угла.

Для выноса точки с проектной высотой необходимо знать высоту исходно репера.

Выбор способа разбивки зависит от условий на строительной площадке, от инструментов, расположения пунктов геодезической разбивочной основы. Точность разбивочных работ будет зависеть от геометрических параметров выбранного способа, условий измерений. Существуют следующие способы разбивки: способ полярных координат, способ прямой угловой засечки, способ линейной засечки и т.д. [4].

2.5. Аналитическая подготовка геодезических данных для перенесения проекта сооружения на местность

Аналитическая подготовка — это комплекс работ направленных на получение геодезических данных, с использованием которых в последующем выполнятся разбивочные работы.

Для получения геодезических данных (координаты, углы), решаются прямые и обратные геодезические задачи.

Для решения прямых геодезических задач необходимые данные (длины линий и дирекционные углы) находят или берут из геометрических связей между осями, элементами и конструкциями зданий и сооружений, используют аналитические связи между исходными пунктами и разбиваемыми. Дирекционные углы и длины линий могут быть найдены из решения обратных геодезических задач, а разбивочные углы – как разность дирекционных углов направлений.

В последующем с использованием рассчитанных данных составляются разбивочные чертежи для определенных видов работ.

2.6. Автоматизация подготовки данных для полевых разбивочных работ

Для автоматизации камеральных работ, подготовки и обработки геодезических данных широкое использование получило программное обеспечение Autodesk AutoCAD с дополнительным приложением MenuGeo, которое упрощает обработку данных и составление исполнительных схем.

Проектное отделение предоставляет геодезической службе всю проектную документацию. Для использования этих данных геодезическая служба преобразует (оцифровывает) изображение проектной документации в электронный формат. Электронный вариант используется в современных геодезических приборах для быстрого доступа к проектной документации и работы с ней. Тем самым любой объект в таком виде будет иметь свои координаты в установленной системе координат, что упрощает работу геодезистам. Далее рабочий чертеж загружается в прибор (тахеометр, контроллер). Для каждого геодезического прибора, используемого на объекте, разная последовательность загрузки данных [5].

Передача данных со старых приборов серии FlexLine производится через ПО FlexOffice, а на современные тахеометры серии FlexLine TS06plus и контролеры производится однотипно, через USB-накопитель (или для контроллеров через SD-карту). С компьютера на накопитель загружают необходимый проект (рабочий чертеж), после чего накопитель вставляется в контроллер, далее проект загружают в тахеометр или контролер.

3. ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗДАНИЯ ПУНКТА ПОДГОТОВКИ ВАГОНОВ

3.1. Общие сведения об объекте

Проект реализуется в промышленной зоне г. Тобольска, являющегося районным административным центром Тобольского района, Тюменской области. Площадка комплекса расположена в 210 км к северо-востоку от областного центра г. Тюмень и в 8 км восточнее г. 

Возводимый комплекс «ЗапСибНефтехим» размещен на участке площадью 460 га вблизи действующих нефтехимических предприятий (ООО «Тобольск-Нефтехим» и ООО «Тобольск-Полимер») и Тобольской ТЭЦ в промышленной зоне г. Тобольск. «ЗапСибНефтехим» является частью Тобольской промышленной площадки, которая объединяет на сегодняшний день три крупных производства: мономерное, полимерное.

Топографо-геодезическая изученность района (площадки) инженерных изысканий хорошая. Полная обеспеченность территории топографическими картами, инженерно-топографическими планами, фотопланами.

Назначение объекта строительства — ремонт и подготовка вагонов под перевозки грузов с тем, чтобы не допускать задержек поездов в пути следования из-за неисправности вагонов.

3.2. Анализ проектной документации от заказчика

На объекте «ЗапСибНефтехим» в городе Тобольск, проводились геодезические работы, при строительстве пункта подготовки вагонов. Здание одноэтажное, имеет прямоугольную форму в плане с размерами в осях 54,0×24,0 м. Высота от уровня земли до конька кровли – 9,94 м. Высота этажа до низа несущих конструкций (ферм) 8,2 м. За относительную отметку 0,000 принята отметка чистого пола, что соответствует абсолютной отметке 96.870 по генплану. Каркас здания выполнен из металлических конструкций. Наружные стены здания из металлических трехслойных панелей толщиной 120 мм в производственной части и 200 мм в бытовой части.

Каркас металлический выполнен по рамно-связевой схеме и представляет собой ряд трех пролетных рам общим пролетом 24 м ( 6м + 9м + 9м). Шаг рам 6 м.

 Общая устойчивость и геометрическая неизменность несущего каркаса в поперечном направлении обеспечивается поперечными рамами, образованными жестким соединением, колон и стропильных балок покрытия, в продольном направлении – системой связей и распорок в плоскости строительных балок и вертикальными связями между колоннами. Узел опирания колон принят шарнирный.

Конструкция кровли представлена покрытием из трехслойных металлических панелей, крепящихся к металлическим прогонам из гнутых швеллеров самонарезающими винтами с шагом 300 мм.

3.3. Используемые на строительной площадке геодезические инструменты

Для производства геодезических работ и исполнительных съемок использовались современные приборы: тахеометр Leica TS06 plus R500 Arctic 2″, спутниковые приемники Leica GS14, оптический нивелир Nikon AX – 2S.

3.4. Построение разбивочной сетки на строительной площадке

На строительной площадке геодезической службой подрядчика ПАО «Сибур» была построена строительная сетка ЗапСибНефтехим, с точностью полигонометрического хода 4 класса, а для высотного обеспечения по пунктам строительной сетки проложены нивелирный ход III класса.

В связи с потерей большинства пунктов строительной сетки вблизи возводимого здания (пункт подготовки вагонов), было принято решение   вне зоны строительных работ создать сеть из пунктов, определённых от оставшихся пунктов строительной сетки проложением полигонометрического хода.

Возводимое задние по площади (S=1279м²) относится к третьему классу точности создания разбивочной сети строительной площадки согласно СП 126.13330.2012 «Геодезические работы в строительстве». Измерения для данного класса следует выполнять с точностью: углы 10″, расстояния измерять с относительной ошибкой 1/5000, определение превышений на 1 км хода 10 мм. Данные требования соответствуют точности полигонометрического хода 2 разряда, а по высотной основе геометрическому нивелированию IV класса [6].

От пунктов строительной сетки было произведено сгущение в две ступени:

• первая ступень. Сгущение произведено проложением полигонометрического хода 2 разряда;
• вторая ступень. Со станций полигонометрического хода (первая ступень), были вынесены стенные марки.

Для обеспечения строительной площадки высотными отметками, по пунктам полигонометрического хода был проложен ход геометрического нивелирования IV класса.

3.5. Обработка данных исполнительных съемок в программном обеспечение Autodesk AutoCAD и порядок сдачи исполнительных схем

В процессе оформления исполнительных съемок для ускорения обработки результатов применялось программное обеспечение Autodesk AutoCAD с приложением MenuGeo. Данная программа размещается в AutoCAD как вкладка с подразделением на категории. Приложение MenuGEO позволяет обрабатывать большой массив геодезических данных и упрощать составление исполнительных схем.

Данное приложение может: вычислять отклонения фактического положения от проектного любых конструктивных элементов, автоматически выставлять отметки, координатные выноски, готовые штамп и рамку, т.е. любую интересующую информацию для исполнителя, и самым большим преимуществом является работа с большими объемами геодезических данных. Всё это в значительной мере уменьшает временные затраты на оформление и обработку исполнительных съемок.

После выполнения исполнительной съемки, в AutoCAD подгружаются все съемочные данные к проектным данным в цифровом виде. В вкладке MenuGeo из выпадающего списка выбирается «Оформление исполнительных схем» затем «Гео отклонения». После чего появится окно функции. В данном окне вводятся данные о съемке (объект, проектная высота, допуски) и выбирается информация, которую нужно будет отобразить, после чего можно указать способ выделения для расчета отклонений, это или ручное выделение, или выделение всех подобных данных.

При выборе «Рассчитать все» необходимо сначала выбрать слой со съемочными данными, а после выбрать в каких точках находится проектное значение (в оцифрованных проектных данных углы это геометрических фигур или точки). После чего функция автоматически рассчитает и расставит отклонения для всех выбранных точек.

Готовые исполнительные схемы размножаются в количестве четырех экземпляров и сдаются:

• для подшивки к документам на возводимое сооружение;
• инспектору технического надзора;
• геодезисту от организации, осуществляющей надзор;
• авторскому надзору.

Сроки сдачи исполнительных съемок указываются в проекте работ.

Для сдачи исполнительных съемок они должны быть подписаны: ответственным за проведение строительно-монтажных работ, геодезистом, выполнявшим съемку и геодезистом организации осуществляющих технический надзор.

Оформление исполнительных схем должно удовлетворять требованиям заказчика.

ВЫВОДЫ

В данной статье изучен комплекс геодезического сопровождения строительства сооружений на всех стадиях. Проанализированы способы и методы геодезических разбивочных работ.

Для достижения поставленной цели были решены необходимые задачи теоретическим и проектным методами, в результате чего получены следующие результаты:

1. Дан анализ геодезического сопровождения строительства пункта подготовки вагонов.

2. Выполнен анализ этапов и основных элементов разбивочных работ.

3. Изучена сущность методики выполнения детальных разбивочных работ с применением электронного тахеометра и программного обеспечения.

По результатам анализа и исследований установлено, что:

1. Геодезические разбивочные работы при строительстве промышленных сооружений включают создание геодезической разбивочной основы, создание внешней разбивочной сети, выполнение детальных разбивочных работ. Внешняя разбивочная сеть была создана сгущением геодезической разбивочной основы в две ступени.

2. В процессе геодезических работ с применением электронного тахеометра при строительстве промышленных сооружений, наиболее часто используется метод «свободной станции», для составления исполнительных схем применяется программный комплекс «AutoCAD Autodesk» с программной надстройкой МенюГЕО.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авакян, В.В. Геодезическое обеспечение гражданского строительства: учебное пособие./В.В. Авакян. – М.: Изд-во МИИГАиК; УПП «Репрография», 2008. – 90 с.
2. СП 126.13330.2012 Геодезические работы в строительстве. Основные положения (2013). – М.: «Минрегион», 2012.
3. Клюшин, Е.Б. и др. Инженерная геодезия: учебник для вузов / Клюшин Е.Б., Киселев М.И., Михелев Д.Ш., Фельдман В.Д,Под ред. Михелева Д.Ш. – М.: «Академия», 2004. – 480 с.
4. Неумывакин, Ю.К. Практикум по геодезии: учебное пособие для вузов/ Ю.К. Неумывакин, А.С. Смирнов  – М.: «Недра», 1985. – 200 с.
5. Михаленко, Е.Б. Инженерная геодезия. Геодезические разбивочные работы, исполнительные съемки и наблюдения за деформациями сооружений: учебное пособие./ Е.Б. Михаленко, Н.Н. Загрядская, Н.Д. Беляев. и др. – СПб.: «Издательство Политехн. ун-та», 2007. – 88 с.
6. Кулешов, Д.А. и др. Инженерная геодезия для строителей: учебник для вузов./ Кулешов Д.А., Стрельников Г.Е. – М.: «Недра», 1990. – 256 с.