title-icon
Яндекс.Метрика
» » Типы прецизионных сооружений

Типы прецизионных сооружений

Типы таких уникальных сооружений разнообразны; неодинаковы и величины допустимых МИД (табл. 7.4). К ним близки и некоторые высотные сооружения (башенного типа, высотные трубы и т.п.), для изучения неравномерных осадок которых геодезические измерения ведутся со среднеквадратической ошибкой около 1 мм.
Уже в 70-х годах стала намечаться самая грубая классификация уникальных инженерных сооружений, нормальная работа которых возможна лишь при соблюдении высокой точности сопряжения отдельных строительных и технологических элементов при высокой степени их положения во времени, а потому нуждающихся в учете микродеформаций пород основания. Тогда же были намечены основные их типы.
1. Телевизионные и другие башни высотой в несколько сотен метров.
2. Конвейеры шлифовки и полировки листового стекла, размеры которых достигают 200 м и более, а разность отметок концевых блоков не должна выходить за пределы 0,25 мм; сопряжение смежных блоков в плане должно обеспечиваться точностью, не выходящей за пределы 0,3 мм.
3. Радиоантенные комплексы и крупные радиотелескопы, предназначенные для слежения за космическими объектами; размеры антенных измерительных систем и радиотелескопов достигают десятков и сотен метров, а монтаж их технологических элементов необходимо выполнять с точностью до десятых долей миллиметра.
4. Крупные реакторы, монтаж которых осуществляется с ошибкой порядка 0,3 мм.
5. Линейные и кольцевые ускорители заряженных частиц со среднеквадратичной ошибкой установки многотонных элементов оборудования (например, магнитных блоков кольцевых электромагнитов) порядка 0,1 мм. Обычно считается, что разности деформаций между отдельными магнитными блоками ускорителя в период эксплуатации не должны превышать 0,2-0,3 мм как в плане, так и по высоте.

Первый из перечисленных типов сооружений весьма разнообразен. В нем по конструктивным признакам различают высотные сооружения ступенчатого, коробчатого и башенного подтипов. К ступенчатому подтипу относится высотное здание МГУ на Воробьевых горах, здание на Лермонтовской (Красных ворот) площади в Москве, построенные в 50-х годах. К коробчатому типу принадлежат высотные здания СЭВ и гостиницы “Национапь” в Москве. В башенном типе объединяются телевизионные башни, дымовые трубы, радиорелейные мачты и т.п. Общим для большинства этих высотных сооружений является сосредоточение огромной нагрузки (иногда до нескольких десятков тысяч тонн) на сравнительно небольшой площади. Такая нагрузка вызывает значительные осадки, неравномерность которых может привести к крену, прогибам отдельных элементов и трещинам. Эти деформации возрастают в строительный период и постепенно стабилизируются в период эксплуатации. Ho в период эксплуатации у сооружений башенного и частично ступенчатого подтипов возникают динамические деформации, связанные с температурным фактором (изгиб) или переменой направления и силы ветра (часты колебательные движения). Высокоточные геодезические измерения осадок для большинства сооружений башенного типа ведутся со средней квадратичной ошибкой 1 мм. Относительно низкая точность измерений, а главным образом тот факт, что природные воздействия на грунты основания здесь практически не учитываются, свидетельствуют о том, что данный тип сооружений, очевидно, не следует относить к объектам с высокими требованиями к микродеформациям пород основания сооружений.
Расширяется диапазон высокоточных производств, относящихся ко второму типу сооружений, для технологии которых опасны микродеформации. Например, у современных бумагоделательных машин, в которых скорость перемещения бумажной массы достигает 50-60 км/час, допустимая ошибка (деформация) в положении по высоте фундаментных шин (чугунных плитовин) по левой и правой сторонам 100-метровой машины не должна превышать 0,02 мм при расстоянии между ними 6-8 м. Другой пример: 40-метровые станины станков Атоммаша могут иметь отклонения от проектного положения не более 0,06 мм по всей длине.
Применительно, скорее всего к третьему типу сооружений следует отметить, что к нему близки новые сложные и разнообразные космические радиотелескопы, антенны переменного профиля типа PATАН-600, антенные лазерные системы, в том числе лазерные системы термоядерного синтеза, солнечные печи и т.п.
Многие из этих систем принадлежат военно-промышленному комплексу, а поэтому закрыты. По этой же причине в настоящее время вряд ли вообще возможна на достоверном материале полная классификация объектов с высокими требованиями к микродеформациям пород основания.
В четвертом типе сооружений отмечаются турбоагрегаты на 1 млн. квт, достигающие в длину 70 м. К их фундаментам предъявляются жесткие технические требования. В частности, для обеспечения центровки валопровода в 4-летний период эксплуатации относительный перегиб фундамента не должен превышать 0,00015 и линия изгиба должна быть плавной. Соответственно точность определения относительных вертикальных смещений отдельных осадочных марок должна быть в пределах 0,2-0,5 мм, а точность определения осадок грунтового основания может быть в пределах 1-2 мм.
Следует также отметить, что возможны и иные принципы классификаций. Например, существенно различаются по характеру изучения микродеформаций системы, требующие очень точной ориентировки в пространстве и системы, не требующие этого или нуждающиеся только во взаимной ориентировке отдельных своих элементов (часто удаленных один от другого) с точностью до первых угловых секунд. С такой же точностью нуждаются в стабильной ориентировке по отношению к космическому пространству следящие системы для астрономических наблюдений и для обеспечения полетов космических аппаратов.
Совершенно очевидно, что со временем разнообразие сооружений, нуждающихся в защите от микродеформаций пород основания, будет нарастать. Каждый из выделенных типов сооружений в свою очередь является сложным и со временем начинает включать все большее разнообразие подпунктов. Например, среди телескопов различают оптические и радиотелескопы; сюда также относятся и сложные радиооптические системы.
Среди ускорителей заряженных частиц различают:
— циклические (кольцевые) и линейные ускорители протонов, типичными представителями которых являются ускорители в Дубне (10ГэВ), в Институте физики высоких энергий (ИФВЭ) в Протвино около Серпухова (70 ГэВ), в Ленинградском институте ядерной физики (1 ГэВ), в Институте теоретической и экспериментальной в Москве (7-10 ГэВ), в Национальной лаборатории ускорителей им. Энрико Ферми (ФНАЛ) близ Чикаго в США (400 ГэВ);
— ускорители со встречными электрон-позитронными пучками: в Институте ядерной физики Сибирского отделения академии наук в Новосибирске (5-7 ГэВ в каждом пучке), в ФРГ и США (по 15-19 ГэВ в каждом пучке), в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) близ Женевы (30, 100 и 400 ГэВ в каждом пучке); такого же типа ускорители работают в Физическом институте Москвы, в Ереване, Харькове, Томске;
— ускорители со встречными пучками протонов и антипротонов; в ЦЕРН (270 ГэВ), во ФНАЛ (1 000 ГэВ), строящийся ускорительно-накопительный комплекс (УНК) в Институте физики высоких энергий в Протвино около Серпухова (3 000 ГэВ).

Многие из этих сооружений благодаря своим размерам требуют изучения микродеформаций на значительных площадях и с разной точностью (табл. 7.5, 7.6.). Например, площадка Серпуховского синхрофазотрона занимает примерно 1 км2, а территория Ускорительно-накопительного комплекса здесь по площади близка 100 км2. Этот УНК на энергию 3 000 ГэВ размещается в туннеле диаметром 5 м, длиной по окружности около 20 км. Туннель проложен на глубине 20-50 м. Серпуховской ускоритель (У-70), служащий для УНК энжектором, расположен в кольцевом зале (туннеле длиной около 1,5 км, высотой 15 м и шириной 11 м) с радиусом 236 м на глубине 10 м. В этом туннеле расположена вакуумная камера, по которой движутся ускоренные протоны. Камера имеет форму эллипса с размерами 17x11,5 см. Она окружена электромагнитами, которые управляют пучком протонов. Ускоритель протонов в ЦЕРНе на 270 ГэВ размещен в кольцевом туннеле диаметром 4 м, длиной по окружности около 7 км на глубине 20-70 м. Электрон-позитронный ускоритель там же находится в кольцевом туннеле длиной по окружности 30 км на глубине 20-100 м. Конечно, подобные сооружения могут выходить за пределы локальных структурных блоков и пересекать как локальные, так и региональные флексурные и разрывные их сочленения.
Принципиальным конструктивным отличием подобных уникальных сооружений от объектов типового строительства является то обстоятельство, что технологическое оборудование значительной протяженности должно быть собрано с большой точностью и располагаться на весьма стабильном основании. Например, радиус кривизны орбит ускоренных протонов Серпуховского УНК при его абсолютной величине 3 км должен выдерживаться с точностью до долей миллиметра. Точность кривизны магнитных систем по отношению к геодезическим знакам должна составлять десятые доли миллиметра; точность взаимного расположения магнитных систем — сотые доли процента, а точность установки элементов коррекции орбит частиц, не должна превышать ±2 мм. Сходные величины допусков к микродеформациям пород основания имеют и другие сооружения перечисленных выше типов.
Нормальная эксплуатация уникальных сооружений типа ускорителей заряженных частиц возможна при условии постоянной точности (в пределах долей миллиметра) фиксации технологического оборудования в заданном положении. Например, для Серпуховского УНК по технологическим допускам опасны неравномерные микродеформации пород основания, превышающие ±0,1 мм за 1 месяц на базе 50 м.
Применительно к особенностям учета деформаций основания среди уникальных сооружений можно различать подземные, наземные и надземные (табл. 7.7), поскольку для многих надземных и незаглубленных наземных сооружений большую опасность представляют ветровые и другие воздействия, не связанные с грунтами основания. Это в первую очередь относится ко многим радиоантенным и лазерным системам, высотным сооружениям и т.п.

Прецизионные сооружения могут существенно различаться по площади соприкосновения с грунтовой толщей и глубине проникновения в эту толщу (табл. 7.8). Их поперечник и длина варьируют от десятков метров до нескольких километров. Протяженность кольцевых заглубленных сооружений может достигать нескольких десятков километров. Так, протяженность кольцевого туннеля ускорительно-накопительного комплекса, строящегося у г. Серпухова, достигает 20,6 км, а протяженность кольцевого туннеля электронпозитронного ускорителя в Швейцарии — 30 км. В США строится самый большой в настоящее время ускоритель — сверхпроводящий суперколлайдер (SSC), с длиной кольцеобразного подземного туннеля около 100 км. Его магниты подвешиваются с точностью 0,1-0,2 мм один относительно другого.


title-icon Подобные новости