Как управляется вертикаль небоскреба «Лахта центр»?
Очевидец, побывавший на стройплощадке и понаблюдавший за работой геодезистов, развенчивает миф о легкости их бытия и рассказывает о том, как предотвратить превращение небоскреба в «пизанскую башню».
Работа этой команды не столь наглядна как деятельность самих строителей, однако цена ошибки чрезвычайно высока, особенно при возведении высотных объектов. Речь идет о геодезистах — их на стройке «Лахте центра» работает несколько десятков. Их технологическая оснащенность поражает воображение: строить небоскреб в буквальном смысле помогают из космоса.
В середине июля мне довелось впервые побывать на самой масштабной стройплощадке Петербурга. И это вовсе не преувеличение: ни ЗСД, ни стадион на Крестовском острове не производили столь внушительного впечатления, скорее, просто потому, что и дороги, и спортивные арены у нас строят постоянно, а вот небоскреб — первый. Он и сейчас уже здорово заметен издалека, поскольку дорос до отметки в 155 метров. И это только треть от его проектной высоты (462 метра, 87 этажей).
Для справки. Кстати, на 15.11.2016 высота ядра составляет 235 метров, пройден 56-й этаж, что дает представление о скорости возведения башни
Вид на «Лахта центр» из Парка 300-летия Петербурга, июль 2016. Уже самое высокое здание северной столицы
Честно говоря, раньше мне казалось, что работа у геодезистов очень простая: знай смотри в свой прибор на треножнике (называется он теодолит) и следи, чтобы новостройка не кренилась.
«Простая» работа. А что на деле? (фото отсюда)
Но на деле все оказалось гораздо сложнее.
В ЧЕМ СЛОЖНОСТЬ?
Масштаб геодезической задачи вы поймете из этой картинки:
Это — разрешенное проектом максимальное отклонение ядра небоскреба «Лахта центра» от вертикали, в натуральную величину. Напомним, что высота супертолла составит 462 метра. На протяжении всех этих сотен метров геодезисты будут следить за дельтой отклонения ядра от вертикали, корректируя ход всех строительных работ таким образом, чтобы дельта оставалась в рамках вот этого крохотного отрезка.
«Драконовские» требования объясняются просто — крен ядра в начале строительства в незаметном глазу полтора –два сантиметра может привести к тому, что на вершине отклонение будет исчисляться уже метром-другим. И дело даже не в сомнительности подобной «красоты» — это просто опасно.
Вертикальность ядра небоскреба — вопрос устойчивости башни
Помимо инженеров, работы добавили и архитекторы. Взять хотя бы фасад. Большинство зданий имеет форму параллелепипеда с ровными фасадами, сходящимися под прямым углом, а у «Лахта центра» более сложные, изогнутые формы.
Изогнутость фасадов зданий комплекса хорошо видна на визуализации
Следить, чтобы все изгибы соответствовали проекту — часть обязанностей геодезистов.
А вот как это выглядит в процессе строительства — металлоконструкции, на которые будет монтироваться изогнутый фасад.
Для того, чтобы ядро соответствовало вертикальной оси, а фасады — заданному проектом углу наклона, геодезисты при строительстве «Лахта центра» используют очень сложные технологии. Причем соответствующих систем у них в арсенале семь, и все они дублируют друг друга — для большей надежности.
Подробно рассказали о своей работе и даже наглядно ее продемонстрировали главный геодезист МФК «Лахта центр» Юрий Гомзяков и его коллега — представитель генподрядчика, компании Renaissance Construction, Альпер Чекен, кстати, прекрасно говорящий по-русски.
Альпер Чекен (слева) и Юрий Гомзяков. Где: 8 этаж башни, на фоне ядра небоскреба
НАБОР ВЫСОТЫ ПО ПРИБОРАМ
Арсенал современного геодезиста выходит далеко за рамки теодолитов. Сверхточные приборы улавливают отклонения на доли миллиметров на высоте сотен метров над уровнем моря. Как это происходит?
Главное оружие геодезиста при строительстве высотных сооружений — прибор оптического проектирования. В Лахте используется один из лучших в мире «девайсов» — FG-L100.
FG-L100
Уникальность его в том, что у него очень чувствительный отвесный уровень и на 100 метров высоты он дает отклонение по вертикали всего 1 мм. Дополнительно есть еще лазерная точка. То есть можно визуально определить отклонение по перекрестью, а можно еще и перепроверить расчеты по лазерной точке, — рассказывает Юрий Гомзяков.
Для того чтобы система работала, в полу на каждом этаже высверливаются специальные технологические отверстия, впоследствии их, конечно, заделают.
Технологические отверстия — такие есть на всех уровнях башни вплоть до 35 этажа, который и соответствует 150 метрам.
Таким образом, можно просветить сооружение лазером изнутри — сверху до низу.
Если увидите лазерную точку — не стоит пугаться, просто поблизости работают геодезисты. Лазерная точка должна пройти сквозь перекрестье направляющих — точно по центру.
Всего точек измерения на здании пять и ко всем «привязывается» передвижная опалубка. Единственный недостаток — действует FG-L100 только до высоты здания примерно в 150 метров — то есть, на «донебоскребных» высотах. Дальше ее точность сильно падает из-за световых и ветровых нагрузок на сооружение. А ошибаться можно максимум на несколько миллиметров.
«Дублер» FG-L100 — американская система Trimble 4D Control — работает по совершенно иному принципу.
Американец на «подстраховке» — Trimble 4D Control дублирует и контролирует FG-L100, который до 150 метров играет «первую скрипку».
Система состоит из центра управления — компьютера со специализированным программным обеспечением и геодатчиков.
Компьютер со специальным ПО
Датчики на ядре возводимого небоскреба
Комплекс позволяет с помощью спутников определить местонахождение объекта с точностью до 5–6 мм. Причем используются буквально все спутники, которые попадают в зону видимости, в том числе GPS и ГЛОНАСС. Программа сканирует координаты всех геодатчиков и определяет свою собственную «усредненную» координату объекта. Сканирование происходит каждые 8–12 часов. У геодезистов такие регулярные наблюдения по времени называются «кинематика на лету».
Схема расположения датчиков на строительной площадке
Исторический пример. Принцип работы системы демонстрирует механизм радиотриангуляции, с помощью которого разведкой велся розыск недружественных радиопередатчиков: несколько пеленгаторов определяли направление сигнала, конечные координаты — в месте схождения векторов направления. Поэтому осторожный радист постоянно меняет местоположение. И, как выяснилось — ядро небоскреба — тоже, хоть и по другим причинам.
Все дело в колебаниях, вызванных ветром. Как же измерить местонахождение небоскреба, если он постоянно раскачивается?
Например, в Дубае знаменитый «Бурж Халифа» во время строительства «гулял» из стороны в сторону с амплитудой до 1, 25 м.!(на отметке 569 м.) во время сильных ветров.. Колебания башни «Лахта центра» куда меньше, но они тоже присутствуют.
Разумеется, этот фактор тоже учитывается — с помощью небольшой коробочки, напичканной высокоточным оборудованием. Называется этот прибор инклинометром, или датчиком наклона.
Система фиксирует буквально каждую десятитысячную градуса отклонения башни. В случае, если дельта отклонения выходит за проектные параметры, следует мгновенное извещение ответственным лицам через автоматическую систему. Кроме того, все отклонения здания из-за ветра фиксируются и заносится в систему координат. Таким образом, при определении местонахождения объекта дается вот эта вычисленная опытным путем поправка. Если она в пределах 5–6 мм, строители продолжают работу.
Дополняют этот арсенал другие проверенные временем методы. Например, угловые засечки по ориентирам, в данном случае это купол Исаакиевского собора и мачты радиоцентра в Ольгино.
Мачта в соседнем Ольгино не только ловит «Маяк», но и «помогает» строить башню «Лахта центра». В числе помощников — и другие здания и сооружения города
Любопытно, что в последнем случае засечка берется не по вершине мачты, а у ее основания — все из-за тех же ветровых колебаний. Точность у такого способа ниже, он используется лишь как вспомогательный.
ОСАДКА БАШНИ
Осадка высотного здания идет, конечно, тоже под присмотром геодезистов.
В июле, когда высота ядра небоскрёба достигла 35 этажей, осадка составила 12 мм.
Просчитан не только рост, но и укорочение башни
Это соответствует законам физики: любое тело под давлением сжимается. При этом на разные стройматериалы давление влияет по-разному. Так, металл в композитных колоннах сжимается меньше, чем бетон и это напрямую влияет на конструкцию.
Композитная колонна небоскреба состоит из металлического сердечника, арматуры и бетона. Разные материалы реагируют на давление по-разному.
Проблему разной реакции материалов на давление решают двумя способами: первое — специальные прокладки под колонны и, второе — опорные столики для принятия балок ставятся выше на величину укорочения, чтобы нивелировать разницу между осадкой разных материалов.
Интересно, что строителям приходится принимать во внимание и температурный фактор: сердечники колонн делают в Италии и там температура зимой может быть на 15–30 градусов выше, чем в Петербурге. В результате колонна по прибытии укорачивается на 1 мм.
Итальянские сердечники колонн башни становятся чуть короче по прибытии на север. Впрочем, и это предусмотрено расчетами.
Осадка определяется при помощи специальных датчиков в фундаменте. Они входят в систему геомониторинга, объединяющую 4800 датчиков. После возведения каждых новых пяти этажей, система выдает полный отчет о том, что происходит с грунтом, сваями, фундаментом. В проект заложена осадка на 12 сантиметров –это произойдет примерно через год-полтора после сдачи объекта. Для сравнения — Millenium Tower (Сан-Франциско) за восемь лет осел на 40 см. и дал крен в 5 см.
На стройплощадке побывал Павел Гинев
Продолжение следует. Во второй части — полный разбор приборов.
ВИДЕО ПО ТЕМЕ
PS. Пользуясь случаем
Друзья, спасибо за внимание и отклики к нашей предыдущей публикации! Ваш интерес вдохновляет. Все вопросы и темы, которые были подняты в ходе обсуждения, приняты в работу, и мы надеемся порадовать вас новыми интересными материалами.
