Современная лазерная техника в строительстве

Современная лазерная техника в строительстве // Технологии строительства. 2003 . №5. C. 32-33


Постоянный рост требований к надежности, долговечности и технологичности строительной продукции влечет за собой необходимость повышения общего технического уровня строительных работ. Особое место в строительстве занимают инженерно-геодезические измерения и построения, которые начинаются в период проведения изыскании, продолжаются на этапе выноса проектов сооружений ?в натуру? и являются неотъемлемой частью технологии работ на протяжении всего строительного процесса. Вопросы точности выполнения геодезических работ имеют принципиальное значение, поскольку именно они в значительной степени определяют качество строительно-монтажных и ремонт.

По мере возрастания технического уровня строительства совершенствовались и приборы для проведения инженерно геодезических работ, но качественный скачок в развитии этой важнейшей области связан с появлением лазерной техники.

Малогабаритные полупроводниковые лазеры послужили основой для создания компактных и относительно недорогих приборов, позволяющих с помощью лазерного луча обозначить плоскость горизонта или плоскость с заданным углом наклона на расстоянии до 600 м.

К новому классу приборов относятся лазерные нивелиры уровни и электронные рулетки различных типов, отличающиеся как техническими, так и стоимостными характеристиками.

Лазерные нивелиры

Лазерные нивелиры (как и оптические) предназначены для определения превышения между точками или выноса ?в натуру? проектных отметок. Эти приборы дают возможность задавать горизонтальную или наклонную плоскость при помощи лазерного луча, вращающегося со скоростью до 600 об/мин. Установка плоскости в горизонтальное положение производится при помощи электронных и жидкостных уровней или автоматической системы самонивелирования. Для фиксации этой плоскости можно использовать как обычные нивелирные рейки, так и рейки, оснащенные специальным приемником лазерного излучения.

Производимые на сегодняшний день лазерные нивелиры подразделяются на два класса (для внутренних и для наружных работ), отличающихся мощностью лазерного излучателя, точностью и набором функциональных возможностей.

В приборах для наружных работ, как правило, используется лазер высокой мощности, что обеспечивает работу нескольких человек на всем участке без дополнительной перестановки прибора. Для выноса в натуру различных плоскостей, например полотна дороги, в этом типе нивелиров пользователь может устанавливать лазерную плоскость под некоторым уклоном.

В нивелирах, предназначенных для внутренних работ, предусмотрена возможность задания горизонтальной и вертикальной плоскостей. Для облегчения вертикального проецирования и разбивки перпендикуляров в некоторых моделях установлена призма, расщепляющая основной луч на два луча, перпендикулярных друг другу.

Многие приборы (как для внутренних, так и для наружных работ) оснащены системой автоматической нивелировки, благодаря которой нивелир готов к работе сразу после закрепления на штативе или другом основании. Универсальные инструменты этого типа с функцией задания уклона прекрасно зарекомендовали себя при проведении дорожно-строительных работ, в том числе и в составе систем автоматического управления грейдерами и бульдозерами.

Область применения лазерных нивелиров чрезвычайно обширна. Эти приборы используются при устройстве дорожных покрытий, прокладке дренажных и канализационных систем, установке стен и перегородок, контроле отметок фундаментов зданий, вертикальной планировке, установке бетонных блоков и т.п.

Лазерные нивелиры позволяют максимально увеличить производительность труда, исключить необходимость перепроверки и, по сравнению с традиционными технологиями, значительно сократить время, затрачиваемое на выполнение работ.

Одним из ведущих производителей лазерных нивелиров является компания Trimble (USA).

? Лазерный нивелир Trimble - Spectra Precision 1422

Идеальный прибор для использования при ремонтных работах в помещении при ограниченном бюджете. Легко приводится в рабочее положение при помощи двух подъемных винтов и цилиндрических уровней. Предназначен для задания горизонтальной или вертикальной плоскости, а также перпендикуляра к этой плоскости (благодаря наличию делительной призмы). Стандартный комплект поставки: лазерный нивелир, очки, отражающая марка, крепление на стену.

? Лазерный нивелир Trimble - Spectra Precision 1452XL

Предназначен для проведения вертикальных и горизонтальных разбивочных работ внутри и снаружи помещения, а также для нивелирования поверхности. Прибор оснащен системой самонивелирования лазерной плоскости, которая при необходимости может быть отключена для работы в ручном режиме, когда требуется задание наклонной плоскости. Функция задания зоны сканирования создает лазерную плоскость в определенном пользователем секторе, повышая яркость луча. Для проецирования луча на 90? от горизонтальной или вертикальной плоскости предусмотрена делительная призма. С прибором можно использовать пульт дистанционного управления RCO (как в виде отдельного устройства, так и совмещенный с приемником излучения).

? Лазерный нивелир Trimble - Spectra Precision LL200

Простой в управлении полуавтоматический лазерный нивелир, предназначенный для работы на строительной площадке. Отличительной особенностью прибора является то, что лазерная плоскость создается не вращающимся ротором, а специальной конусообразной призмой. Для начала работы с нивелиром достаточно привести круглый уровень в нуль-пункт и нажать на кнопку включения питания. При этом включается автоматический компенсатор, обеспечивающий точность задания горизонтальной плоскости в диапазоне ?30'. Прибор комплектуется алюминиевым штативом со сферической головкой, легкой алюминиевой рейкой, высокоточным приемником и пластиковым футляром.

? Лазерный нивелир Trimble - Spectra Precision LL600/800

Высокоточный прибор с радиусом работы до 300 м. Специальная система компенсации AccuGuard? автоматически устанавливает лазерную плоскость в горизонтальное положение с точностью ?11' и обеспечивает ее стабильность. Система самотестирования SafeGuard? предупредите необходимости произвести калибровку нивелира. В нивелире предусмотрена возможность задания наклонной плоскости, а видимый лазерный луч позволяет производить работы без использования специального приемника. Может использоваться для систем управления грейдерами и экскаваторами.

Другой областью применения лазерных нивелиров является их использование в системах (т.н. ?Grade System?), обеспечивающих управление машинами для земляных работ, - грейдерами, бульдозерами, экскаваторами и т.п.



Системы автоматического управления строительной техникой при производстве земляных работ

Традиционная технология формирования земляного полотна при дорожно-строительных и других работах, требующих создания поверхности с определенным уклоном и отметками, для достижения желаемого результата требует многократных проходов грейдера или бульдозера. Постоянные недоработки и переделки влекут за собой задержки в выполнении работ и, соответственно, дополнительные расходы строительных материалов, ГСМ и увеличение амортизации техники. В настоящее время для подготовки земляного полотна широко используются системы автоматического управления строительной техникой, или, как их еще называют, системы автоматической нивелировки (САУ), лишенные указанных недостатков.

Одним из передовых производителей в этой области является компания Trimble - Spectra Precision, производящая различного вида САУ уже более 20 лет. Системы управления этой фирмы предназначены для контроля и автоматического изменения положения рабочего органа автогрейдера или бульдозера, дорожной фрезы или асфальтоукладчика, скрепера или экскаватора, и подразделяются на три основные группы:

? индикаторные лазерные системы;

? двухмерные (2D) автоматические системы;

? трехмерные (3D) автоматические системы.

В основу работы индикаторных систем положено использование лазерных нивелиров, задающих горизонтальную или наклонную (под определенным уклоном) лазерную плоскость, и лазерных приемников, устанавливаемых на машину.

К такому виду систем относится, например, лазерный приемник Trimble CR600, оснащенный надежным магнитным креплением, при помощи которого его можно устанавливать практически на любую строительную технику (экскаваторы, автогрейдеры, бульдозеры, асфальтоукладчики и т.п.). Простота установки и эксплуатации дает возможность в кратчайшие сроки освоить работу с приемником, а хорошо видимые индикаторы смещения от лазерной плоскости позволяют машинисту без труда выдерживать проектный уровень с точностью до 1 см. Приемник можно закрепить на специальную рейку для выноса в натуру отметок фундаментов, бетонных покрытий и т.д.

Двухмерные автоматические системы отличаются от индикаторных систем возможностью в автоматическом режиме выдерживать поперечный уклон и глубину резанья отвала. В качестве датчиков положения отвала наряду с лазерным приемником используются датчик уклона и ультразвуковые датчики высоты.

Самой популярной технологией группы 2D для автогрейдеров и бульдозеров является Trimble BladePro (старое название Spectra Precision BladePro). Эта система, используя ультразвуковую и лазерную технологии, автоматически регулирует заданный поперечный уклон и глубину резанья отвала. Удобная панель управления, устанавливаемая в кабине машины, обеспечивает простое и интуитивно понятное управление системой: задание поперечного уклона, задание глубины резанья (высоты отвала), дискретное изменение уклона и глубины резанья для формирования отгонов и виражей. Благодаря собственной системе управления гидроцилиндрами Trimble BladePro может быть установлена практически на любые автогрейдеры и бульдозеры, как иностранного, так и отечественного производства.

Для асфальтоукладчиков компания Trimble выпускает универсальную систему ScreedPro. Система ScreedPro в автоматическом режиме контролирует высоту и уклон выравнивающей плиты асфальтоукладчика, обеспечивая точность и ровность распределения асфальтобетонного покрытия, а также его соответствие проектной толщине.

Конфигурацию системы ScreedPro пользователь может выбирать самостоятельно, начиная от использования только ультразвукового датчика или датчика поперечного уклона и заканчивая системой на основе лазерных приемников, являющейся наиболее удобной при работах на прямолинейных участках. ScreedPro может устанавливаться на асфальтоукладчики практически всех известных фирм производителей: Vogel Dynapac, Barber-Green Caterpillar, ABG/Demapac и т.д.

Работа трехмерных автоматических систем компании Trimble основана на использовании цифровой модели местности в качестве проектных данных. 3D системы позволяют формировать не только плоскости с заданными уклонами и отметками, но и поверхности практически любой конфигурации, например вогнутые и выпуклые кривые любых радиусов, виражи, отгоны и т.д. без какой-либо предварительной разбивки, натягивания струны или другой разметки.

Проект, например, дорожного полотна в цифровом виде загружается в бортовой компьютер, на отвал дополнительно к датчику поперечного уклона устанавливается датчик положения самой машины, в качестве которого может выступать активный отражатель, отслеживаемый специальным электронным тахеометром. Система Trimble BladePro 3D, выполненная на основе ?активного? отражателя и роботизированного электронного тахеометра Trimble ATS, обеспечивает точность до ?5 мм и идеально подходит для выполнения работ, требующих высокой точности, например, для окончательных работ по формированию земляного полотна.

Для производства предварительных земляных работ или работ на больших открытых площадях на машину можно установить 30-аппаратуру на основе спутниковой навигационной системы GPS (Global Position System), обеспечивающую точность до ?30 мм, но это - тема для отдельной статьи.

Вынос в ?натуру? с использованием лазерного приемника

1

Вертикальное выравнивание стен при установке

2

Монтаж подвесных потолков

3

Принцип работы лазерных систем

4

Система SiteVision на бульдозере

5

Система ScreedPro на асфальтоукладчике

6