§ 88. Геодезические работы при строительстве прецизионных сооружений

Прецизионными называют сооружения, нормальная ра­бота которых зависит от точной выверки и высокой ста­бильности строительных конструкций и технологического оборудования. К таким сооружениям относят линейные и кольцевые ускорители заряженных частиц, радиотехни­ческие устройства, радиотелескопы, конвейерные линии и г. п,

В зависимости от вида и назначения объекта высокие требования могут быть предъявлены к точности установки технологического оборудования по высоте или в плане. При этом важно обеспечить высокую точность взаимного положения отдельных блоков или элементов объекта. Ускорители заряженных частиц

Линейные и кольцевые ускорители предназначены для получения пучков заряженных частиц высоких энергий. Разогнанные до скорости, близкой к световой, частицы используются для фундаментальных научных исследова­ний, в медицинских и других целях.

Линейные ускорители представляют собой сооружения вытянутой прямолинейной формы. Длина ускорителя определяет его энергию. Поэтому протяжен­ность объекта может достигать значительных величин, колеблясь от десятков метров до нескольких километров.

Ускорение и фокусировка частиц происходит в после­довательно расставленных вакуумных резонаторах (рис. 130). Внутри каждого резонатора помещается ряд так называемых трубок дрейфа 1, в каждой из которых создается электромагнитное поле сложной конфигурации, фокусирующее частицы. При прохождении частиц между трубками дрейфа на них действует ускоряющее электро-

80м

««—.I—.".— - -м.».-. fe*.

П

П

П

р.

.

У

О

U-л

0 1

ж

т

Ш

- j

и

и

U

LJ

U

—

\

/

*"гти

•Н

о*

,.з„:

Рис. 130. Схема линейного ускорителя И-100 с монтажной геодези­ческой сетью

магнитное поле, создаваемое в вакуумных резонаторах 2. Вакуумные резонаторы с заключенными в них трубками дрейфа помещаются в форвакуумный кожух 3. Для обес­печения стабильности вся система покоится на бетонных армированных фундаментах. Допустимые отклонения от продольной оси установки по высоте и в плане составляют: форвакуумного кожуха — 2 мм, вакуумного резонатора — 1,5 мм, трубок дрейфа — 0,05 мм.

Для разбивки фундаментов сооружения используют геодезическую сеть, пункты 4 которой располагают па­раллельно оси ускорителя — в 2—3 метрах от нее. Точ­ность разбивки фундаментов составляет 2—3 см. После возведения бетонных оснований на них монтируют техно­логическое оборудование с точностью 2—3 мм относи­тельно оси установки.. Окончательную выверку резонато­ров и трубок дрейфа осуществляют высокоточными створ­ными наблюдениями и нивелированием.

На обоих концах от пунктов разбивочной основы раз­бивают ось ускорителя и закрепляют ее знаками 0 и VI. Наблюдения при установке трубок дрейфа ведут створным методом. По окончании монтажа делают исполнительную съемку, результаты которой аппроксимируются прямой линией. По уклонениям от нее осей трубок дрейфа судят

о качестве их установки и соблюдении допусков.

В кольцевых ускорителях процесс уско­рения частиц многократно повторяется. Энергия частиц здесь зависит от радиуса их траектории. Поэтому радиусы орбиты ускорителей на сверхвысокие энергии измеряют километрами.

Криволинейность траектории движения частиц в коль­цевых ускорителях обеспечивается отклонением их ма­гнитным полем, источником которого является кольцевой электромагнит. Он состоит из отдельных блоков, которые располагаются по замкнутой кривой, близкой к окруж­ности. Для транспортировки частиц в процессе ускорения служит проходящая внутри блоков камера диаметром 70—100 мм, в которой поддерживается глубокий вакуум. Блоки электромагнита по своим функциям делятся на за­ворачивающие пучок частиц поворотные магниты и фоку­сирующие пучок магнитные линзы. В промежутках между блоками равномерно по всему кольцу располагаются уско­ряющие станции.

Линейные и кольцевые ускорители могут объединяться в целые ускорительно-накопительные комплексы.

Рис. 131. Схема установки участка электромагнита кольцевого уско­рителя

От точного соблюдения геометрии кольцевого электро­магнита зависит устойчивое движение частиц по орбите. Наиболее важно обеспечить точное взаимное расположе­ние магнитных линз. Ошибки установки соседних линз относительно друг друга для разных ускорителей не оди­наковы. Они колеблются в пределах 0,05—0,30 мм по радиусу и по высоте. Ошибки установки поворотных магнитов относительно линз не должны превышать 1—

2. мм.

Геодезическое обеспечение монтажа ускорителя под­разделяется на два этапа. На первом этапе осуществляют разбивки закладных плит, фундаментов, предварительную установку оборудования. При этих работах используют пункты разбивочной сети (1—4), развиваемой в виде по- лигонометрического хода вдоль основной оси сооружения (рис. 131). Частота пунктов сети соответствует частоте магнитных линз (л). Точность измерения углов 1,5—2,0", сторон — 0,5—2,0 мм при их длине до 50 м.

Для строительства гигантских кольцевых ускорителей дополнительно развивают высокоточную сеть, связыва­ющую несколько точек, расположенных равномерно вблизи орбиты. Исходя из рельефа и ситуации в районе строи­тельства, ее развивают методами полигонометрин, триан­гуляции, трилатерации и их комбинациями. В зависи­мости от выбранного метода длины сторон колеблются от 1 до 10 км. Точность измерения элементов сети должна обеспечивать погрешность положения диаметрально про­тивоположных пунктов не более 25—50 мм.

Разбивочная сеть опирается на пункты высокоточной сети. Если ускоритель размещается в подземном тоннеле, то высокоточную сеть развивают на земной поверхности, а разбивочиую — под землей.

После окончания строительства тоннеля и предвари­тельного монтажа оборудования производят его точную

Рис. 132. Схема привязки уста­новочных знаков и базовых по­верхностей к магнитной оси фо­ку с и р у ющей эл ектр ом аг н и тной линзы на ее поперечном сечении

установку. В первую очередь устанавл и вают магнитные линзы. Каждая линза (рис. 132) оборудована дву­мя специальными устано­вочными знаками 2, укре­пленными на ее боковой поверхности. Они представляют собой кронштейны с отверстиями для центрирования геодезических при­боров и приспособлений. Центры отверстий на спе­циальном стенде с высокой степенью точности привязы­вают к продольной магнитной оси 1 линзы путем измере­ния расстояния L_r. Одновременно измеряют расстоя­ния L_B от магнитной оси до базовых поверхностей 3, расположенных на верхней или нижней гранях линзьг. Для установки линз создают высокоточную плановую сеть, которую развивают по установочным знакам.

Схема развития сети предполагает измерение нествор- ностей основных (а, Ъ, с и т. д.) и дополнительных («', Ь', с' и т. д.) установочных знаков на линзах относительно перекрывающихся створов, образуемых основными уста­новочными знаками на соседних линзах (см. рис. 131). Одновременно измеряют расстояния между основными установочными знаками на смежных линзах,

Нестворности измеряют с помощью струнной системы и жезлов со шкалами, отсчитывая по ним с помощью ми­кроскопов или приборов вертикального проецирования. Для измерения расстояний используют точные светодаль- номеры. Высокоточную высотную сеть развивают про­кладкой нивелирного хода по нижним или верхним базо­вым поверхностям линз.

Определенное таким образом положение магнитных осей аппроксимируют теоретической кривой орбиты в пла­не и плоскостью орбиты по высоте, вычисляя величины необходимых подвижек магнитных линз. После выполне­ния подвижек измерения повторяют. Эти работы выпол­няют 3—4 раза. Продольную установку линз достаточно выполнить один раз.

Плановую и высотную сети геодезических знаков на выставленных линзах используют затем для установки поворотных магнитов (пм) и всех остальных элементов технологического оборудования ускорителя.