Понятие и основные задачи контроля.
Согласно интерпретации ИСО 8402-94, контроль – деятельность, включающая проведение измерений, экспертизы, испытаний, оценки одной или нескольких характеристик (с целью калибровки) объекта и сравнение полученных результатов с установленными требованиями для определения, достигнуто ли соответствие по каждой из этих характеристик.
Основными характеристиками контроля являются: достоверность (надежность), полнота, периодичность, объем, точность, стоимость (более подробно будет рассмотрено далее).
Основными требованиями к зданиям и сооружениям остаются надёжность и безопасность. В случае нарушений данных требований нередко происходят аварии.
Увеличение числа аварий связано не только с техническими причинами (некачественное проектирование, ошибки строительства, нарушения при эксплуатации), но и со снижением уровня контроля на всех стадиях строительства и эксплуатации, а также с разрушением системы планово-предупредительных ремонтов.
Проблема увеличения надёжности и продления срока службы конструкций является актуальной хозяйственной задачей, так как эффективность вытекающих из её решения мероприятий по предотвращению отказов и аварий не подлежит сомнению. Для надёжной эксплуатации зданий и сооружений большое значение имеют оценки их технического состояния, в которых большая роль отводится геодезическому контролю положения и деформации конструкций.
Геодезический контроль – важная часть технического контроля.
Для оценки технического состояния на основе опыта работ разработаны категории состояний конструкций зданий и сооружений:
Для каждой категории состояний разработаны уровни основных дефектов и повреждений, пользуясь которыми специалист производит диагностирование конструкций и по совокупности измеряемых параметров технического контроля (а геодезист - по геометрическим параметрам) сможет сделать заключение о состоянии контролируемого объекта. Система диагностирования реализует некоторый алгоритм. Этот алгоритм состоит из определенной совокупности элементарных проверок объекта, а также правил, устанавливающих последовательность реализации элементарных проверок, и правил анализа результатов последних. В качестве единичных диагностических признаков для зданий и сооружений в общем случае должны проверяться:
- Соответствие (несоответствие) исполнительной схемы объекта диагностирования или конструкций, изделий, материалов и прочего проектным данным и требованиям нормативно-технической документации;
- Отклонения конструкций или их составных частей от проектного положения по горизонтали, в плане и по вертикали;
- Деформация конструкций;
- Ослабление сечений конструкций, изделий и деталей крепления болтовых или сварных соединений;
- Снижение прочности стали;
- Снижение прочности бетона;
- Влажность материалов ограждающих конструкций;
- Ослабление (разрушение) противокоррозийного и пароводоизоляционного покрытий.
Как видно из перечисления, одними из важнейших проверок являются проверки отклонения конструкций от проектного положения и их деформации (контроль геометрических параметров), которые определяются на основе геодезических измерений.
Геодезический контроль геометрических параметров, характеризующих техническое состояние объекта, является частью технического контроля технических состояний зданий и сооружений, должен базироваться на основных принципах и понятиях системы технического контроля.
Геометрические параметры – линейные, угловые и относительные величины, характеризующие деформационное состояние конструкций сооружений и их взаимное положение. К ним относятся осадки и горизонтальные смещения конструкций, отклонения от вертикали, прямолинейность, соосность, прогибы и т. д. Категории стандартов, определяющие выбор признаков и параметров контроля: группы стандартов, определяющие виды и величины монтажных допусков на положение и размещение строительных конструкций в зависимости от конструктивных особенностей зданий и сооружений ; группы стандартов, устанавливающие виды и величины эксплуатационных допусков.
Структура и принципы геодезического контроля.
Наиболее важными факторами проектирования системы геодезического контроля (СГК) являются комплексный подход к решению проблемы, а также применение принципов системности, стандартизации, оптимальности, динамичности, преемственности, адаптации.
-Комплексный подход предусматривает максимальное удовлетворение интересов всех организаций и предприятий, использующих результаты геодезического контроля технических состояний - проектировщиков, строителей, эксплуатационников зданий и сооружений.
Для этой цели данные представляются в простом и понятном виде. Работы разделяются на элементарные раздельные параметры, которые однозначно интерпретируются.
- Системный подход заключается в том, что геодезический контроль технического состояния должен разрабатываться как единая система, основные элементы которой - объект, метод, средства, документация и условия контроля.
Для этого существуют инструкции и регламенты по получению задания, предоставлению проектной документации, требованиям к этой документации.
- Принцип оптимальности при разработке системы геодезического контроля заключается в том, что каждый элемент системы обеспечивает решение поставленных задач при минимальных затратах на её разработку и максимальном эффекте от её функционирования.
Контроль осуществляется выборочный, не более 10-ти конструкций на одном монтажном горизонте в рамках одной работы. Преимущественно используются простые линейные и высотные измерения, позволяющие оценить качество конструкций.
- Принцип стандартизации состоит в том, что основные функции, задачи и требования к СГК должны обеспечиваться стандартами. Стандарты являются базой системы, позволяющей внедрять ГК по определению технического состояния объектов на всех зданиях и сооружениях, промышленных и гражданских комплексах.
Применяются действующие стандарты, нормативная база, указанная в проектной документации, прошедшей экспертизу. Измерения производятся в соответствии с действующим СП 126.13330.2017 «Геодезические работы в строительстве». Измерения выполняются в соответствии с инструкциями по выполнению работ ГБУ «ЦЭИИС».
ветствии с инструкциями по выполнению работ ГБУ «ЦЭИИС».
Основными нормативными документами, определяющими критерии оценки качества законченных конструкций являются: СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции»; СП 34.13330.2021 «Автомобильные дороги»; СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги»; СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты», а так же другие и специальные требования указанные в проектной документации.
Характеристики геодезического контроля.
Достоверность контроля – показатель степени объективного отображения результатов контроля действительного технического состояния объекта. Достоверность контроля может быть выражена числом неправильно принятых и неправильно забракованных конструкций (в процентах). Достоверность контроля в большой степени зависит от точности измерений параметров, фактических и допустимых величин отклонений и деформаций конструкций.
Полнота контроля – отношение количества контролируемых признаков объекта к общему числу контролируемых признаков. Полнота контроля значительно влияет на его стоимость и объективность. При контроле технических состояний сооружений число контролируемых признаков довольно значительное. Поэтому необходима разработка градаций таких признаков в зависимости от технико-экономической значимости объектов, что позволит оптимизировать процессы контроля.
Периодичность контроля – время между двумя последовательно проводимыми процессами контроля. Периодичность контроля в значительной степени зависит от условий эксплуатации объекта, влияет на выбор средств контроля (степень автоматизации) и стоимость контроля.
Объем контроля – количество объектов и совокупность контролируемых признаков, устанавливаемых для проведения контроля. Объем контроля оказывает существенное влияние на стоимость контроля.
Точность контроля – свойство контроля, определяющее близость его результатов к истинному значению контролируемого признака. Точность контроля является одним из определяющих факторов достоверности контроля и определяющим фактором для выбора геодезических методов и средств измерений.
Стоимость контроля – стоимость проведения одного процесса контроля. Стоимость контроля зависит от всех перечисленных характеристик контроля и часто определяет качество контроля.
Методы и инструменты геодезического контроля
В связи с разнообразием видов геометрических параметров, требований к точности их измерений, условий измерений используют разнообразнейшие методы и средства измерений. Под методом измерения понимается совокупность приемов использования принципов и средств измерений, под средством измерений – техническое средство, предназначенное для измерения физических величин и имеющее нормированные метрологические свойства.
Методы и средства измерений, применяемые для контроля технических состояний конструкций и оснований зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий, описаны во многих справочниках, каталогах, ГОСТах, и других источниках, выпускаемых по машиностроению, строительству, метрологии, геодезии. В некоторых изданиях даются классификации методов и средств измерений по различным признакам: по типу и виду контролируемых величин; по конструктивным особенностям; по способу измерения (абсолютные и относительные, контактные и бесконтактные, статические, кинематические и динамические); по месту расположения средств контроля относительно объекта (наружные, встроенные и комбинированные); по сложности и составу элементов конструкций (инструмент, приспособление, прибор); по степени механизации и автоматизации (ручные, механизированные, полуавтоматические, автоматические).
Основные геодезические средства измерений можно разделить на 4 категории:
- линейные (дальномеры, рулетки)
- электронные линейно-угловые (тахеометры)
- построители уровенной поверхности (нивелиры)
- спутниковые средства измерений.
Оборудование проходит регулярные метрологические испытания, имеет сертификаты о калибровке и свидетельства о поверке, внесено в государственный реестр средств измерений.
В эпоху отсутствия лазерных технологий измерений расстояний прикладные геодезические измерения в строительстве проводились оптическими приборами (теодолитами) с использованием створных и прямоугольных измерений:
В качестве контроля таких геометрических построений использовались линейные средства измерений: линейки, рейки, рулетки и т.п., а для контроля правильности передачи геометрических параметров на последующие горизонты использовались, как правило, отвесы и приборы вертикального проектирования. В соответствии с данными методами и была разработана нормативная база для контроля геометрических параметров, в которой контроль положения конструкций здания разбивается на отдельные элементарные функции: линейные размеры элементов, их относительная горизонтальность и вертикальность, контроль положения соседних элементов относительно друг друга.
Сегодня в геодезии активно применяются электронные тахеометры, которыми можно определять пространственное положение элементов конструкций с минимальным количеством перестановок штатива и без создания дополнительных линейно угловых построений. Это, во многом, делает прибор универсальным. Не нужно дополнительно разрабатывать методику и вычислять элементы ориентирования, углы, базисы и другие построения для определения положения каждого уникального узла. Получение пространственных координат конструкций при помощи электронного тахеометра не зависит от типа конструкций, специфики их расположения, возможности протянуть между ними шнур или рулетку - всё это быстро сделало электронные тахеометры самым популярным инструментом в геодезии.
На фотографии выше хорошо видно, что с одной точки установки прибора возможно измерить и прогибы ферм, и их высотное положение, и отметки закладных деталей, и совмещение верхних и нижних поясов ферм, и вертикальность колонн. Что существенно ускоряет процесс выполнения работ в рамках выборочного контроля в соответствии с принятыми стандартами, которые разрабатывались во времена, когда для выполнения данных работ необходимо было выставлять каждый створ и измерять отклонения реечкой, подвешивать отвесы, натягивать шнуром контрольные направления, монтировать площадки для установки нивелира и так далее.
В связи с дополнительными возможностями в области геодезии появляется больше данных измерений, также вместо электронных тахеометров используются электронные геодезические сканеры, имеющие те же физические принципы, что и тахеометры, но значительно более автоматизированные комплексы, направленные на сплошной контроль пространственного положения всего, что попадает в зону видимости прибора. В результате комплекса таких измерений получается уже не выборочный контроль, состоящий из отдельных измерений, а сплошной контроль, состоящий из облаков точек, которые можно собирать в модели и рассчитывать нагрузки и жёсткости для фактической геометрии объекта.
Благодаря таким техническим изменениям в будущем возможно появление новых стандартов контроля геодезических параметров, а также изменений в архитектуре, не зависящей от простоты форм, которые нужно было бы выдерживать и контролировать без ущерба для прочности, безопасности и надёжности эксплуатации самого объекта.
В настоящее время уже назрела необходимость создания новой нормативной базы. Изменились не только методы геодезического контроля, но и строительные процессы. Для этого необходимо создавать ведомства, занимающиеся моделированием нарушений и их последствий, оценкой наиболее важных критериев в реалиях современных условий, а не поисками аналогий в стандартах измерений полувековой давности.