geodezia_v_voprosakh_i_otvetakh

Раздел 8. Геодезические работы при изысканиях и проектировании инженерных сооружений

8.1. Что означает слово изыскания?

Работы, выполняемые по комплексному изучению природных и экономических условий района предполагаемого строительства, называют изысканиями, или исследованиями. От полноты и достоверности информации, полученной на данной стадии, зависит качество проектирования и экономические характеристики проекта. Различают два вида изысканий – экономические и технические.

8.2. Назовите основные задачи экономических изысканий?

Экономические изыскания предшествуют техническим и ставят своей целью определить экономическую целесообразность строительства сооружения в данном месте. В ходе этих изысканий собирают и анализируют материалы, характеризующие условия района предполагаемого строительства, обеспечивающие нормальное функционирование проектируемого объекта. На основе экономических изысканий заказчик формулирует задание на проектирование, в котором определяются район и место предполагаемого строительства; основные параметры сооружения; источники снабжения его сырьем, топливом, электроэнергией, водой; транспортные связи и др.

8.3. Какова цель и задачи технических изысканий?

Технические или инженерные изыскания заключаются в комплексном изучении природных условий района строительства с целью рационального размещения зданий и сооружений на местности. Технические изыскания включают в себя инженерно-геодезические, инженерно-геологические, гидрологические, гидрогеологические, почвенные, климатологические, изыскания месторождений местных стройматериалов, обследование существующих инженерных сооружений и сбор исходных данных для составления проекта организации строительства и смет.

Инженерные изыскания выполняются в три периода: подготовительный, полевой и камеральный. В подготовительный период собирают и изучают имеющиеся данные по проектируемому объекту и составляют план проведения изыскательских работ. В полевой период выполняют все работы на местности. Камеральные работы заключаются в обработке материалов, полученных в полевых условиях.

Инженерные изыскания должны выполняться с применением самых современных методик и новейших приборов. Результаты изысканий должны давать объективную информацию о строительной площадке.

171

8.4. Назовите основные задачи геодезических изысканий?

Инженерно – геодезические изыскания являются первым этапом геодезического обслуживания строительства. Их основная задача состоит в обеспечении проектировщиков информацией о ситуации и рельефе местности, а также обеспечение геодезическими данными других участников изыскательских работ.

Геодезические изыскания выполняют в соответствии с техническим заданием. Оно содержит:

наименование объекта и его общую характеристику;

указание о стадиях проектирования;

данные о местоположении и границах участка работ;

сведения о целевом назначении, видах и объемах топографических и геодезических работ;

масштабы съемок;

высоты сечения рельефа по отдельным участкам;

указания об очередности производства работ и сроках представления материалов;

особые требования к выполнению работ.

Ктехническому заданию прилагается схема и выкопировка с плана с указанием границ участка работ. Основываясь на техническом задании, составляют программу производства геодезических изысканий.

8.5. Расскажите о содержании программы производства геодезических изысканий?

Программа состоит из текстовой части и приложений. Текстовая часть содержит следующие разделы:

общие сведения;

краткая физико – географическая характеристика района работ;

геодезическая и топографическая изученность района работ;

проектируемые опорные и съемочные геодезические сети;

топографические съемки и их масштабы;

съемка подземных коммуникаций и сооружений;

привязка инженерно – геологических выработок;

точность измерений и технический контроль приемки работ;

сроки, объемы и сметная стоимость геодезических работ.

Вприложениях к программе на геодезические изыскания приводятся:

копия технического задания заказчика;

схема существующих и проектируемых опорных сетей;

картограмма расположения участков съемок;

чертежи геодезических знаков;

проект привязки геологических выработок и других точек.

172

При изысканиях для городского строительства в состав геодезических работ входят:

составление продольных профилей по осям или по лоткам проезжей части улицы с точками через 20 м;

построение поперечных профилей через каждые 20 м дополнительно во всех характерных точках рельефа;

съемка пересечений и примыканий других улиц, трамвайных путей, а также пересечений с линиями подземных коммуникаций и воздушных линий.

Для воздушных линий обязательно измеряют высоту подвески

проводов в самой низкой точке и над осью улиц или дороги.

8.6. Какие еще дополнительные работы выполняют на стадии изысканий?

Всостав геодезических работ на стадии изысканий входит также сбор, а в случае необходимости, и натурные обследования, выполняемые для расчета водосточной сети. Сюда относят определение площади водосборных бассейнов и коэффициентов стока. А также сбор данных о существующей водосточной сети от истоков до устья, о системе водоотвода и способах осветления стоков.

На жилые и нежилые строения, попадающие в зону строительства городских улиц, дорог и площадей, составляют инвентаризационные ведомости, в которых указывают адрес строения, материал строения, этажность, площадь застройки, объемы застройки, заселенность, владельца строения и его износ.

Впроцессе изысканий собирают данные о существующих зеленых насаждениях. Все насаждения, попадающие в зону строительства городских улиц, дорог и площадей, подлежат таксации и их наносят на план. Дендролог составляет на них перечетную ведомость, в которой указывают название пород деревьев, их количество и высоту, диаметр возраст. Также по штучно указываются кустарники.

8.7. Перечислите состав геодезических работ при изысканиях трасс линейных сооружений?

Трассой называют ось проектируемого сооружения линейного типа, обозначенную на местности или нанесенную на карте (плане), фотоплане или цифровой модели местности.

Геодезические работы подразделяют на камеральные и полевые. Проектирование трассы на топографических картах, планах, аэросъемочных материалах или цифровых моделях местности называют

камеральным трассированием.

Перенос запроектированной трассы на местность, с уточнением ее положения и закрепления в натуре, называют полевым трассированием.

173

К трассе предъявляют определенные требования, которые устанавливаются в соответствии с техническими условиями на ее проектирование. Для дорожных трасс с твердым покрытием основными требованиями являются плавность и безопасность движения с расчетными скоростями. К трассам каналов и самотечных трубопроводов предъявляют требования по обеспечению требуемых уклонов с целью соблюдения проектных режимов их работы.

8.8. Какие работы выполняют при камеральном трассировании автомобильных дорог?

При камеральном трассировании автомобильных дорог применяют карты масштаба 1:25000 или 1:10000. Трассу прокладывают между фиксированными точками, руководствуясь проектным уклоном трассирования iтр .С этой целью вычисляют заложение d, соответствующее заданному уклону трассирования

d = hо ( iтрМ), (8.1)

где hо – высота сечения рельефа, М – знаменатель масштаба карты. Используя полученное заложение на карте, можно выявить участки

«напряженного» и «вольного» ходов. Напряженным ходом называют участки местности, для которых осредненный уклон iмест. больше iтр. На участках вольного хода трассу намечают по желаемому кратчайшему направлению, обходя лишь контурные преграды и участки с неподходящими инженерно – геологическими условиями. На участках напряженного хода предварительно намечают линию нулевых работ, руководствуясь которой определяют положение трассы. Линия нулевых работ – это такой вариант расположения трассы, при котором ее проектный уклон выдерживается без каких – либо земляных работ.

Камеральное трассирование выполняют в нескольких вариантах, из которых выбирают наиболее оптимальный с точки зрения длины трассы, количества углов поворота, экологических условий, пересечения водных преград и т. д.

8.9. Какие работы выполняют при полевом трассировании автомобильных дорог?

Полевое трассирование начинают с рекогносцировки местности, в результате которой определяют состояние опорной геодезической сети и переносят на местность выбранный вариант проекта. Это означает, что на местности закрепляют начало и конец трассы, вершины углов поворота, точки пересечения трассы с осями различных сооружений. Перенос трассы осуществляют по графическим данным, полученным на основе измерений по карте. Точность данных зависит от масштаба топографической карты.

После закрепления на местности главных точек по трассе прокладывают теодолитный ход, с привязкой его к пунктам опорной

174

геодезической сети. Длины линий измеряют мерной лентой или светодальномером. Длины линий должны быть приведены на горизонтальную плоскость. Углы поворота измеряют теодолитами технической точности (4Т30П) полным приемом. Углом поворота трассы θ считают горизонтальный угол между старым и новым направлением трассы (рис.8.1).

Рис. 8.1. Схема трассы линейного сооружения

По этим измерениям вычисляют прямоугольные координаты главных точек трассы (НТ, ВУ1, ВУ2, ВУ3, КТ). Далее следует детальная разбивка трассы на пикеты, т.е. разбивка трассы на 100 метровые отрезки. Концы отрезков закрепляют деревянными кольями, забиваемыми вровень с землей. Рядом ставят сторожок, на котором подписывают номер пикета. Так как начало трассы имеет номер ноль, то номер каждого следующего пикета означает число сотен метров то начала трассы. Характерные точки рельефа и пересечение контуров отмечают плюсовыми точками, на которых указывают расстояние до ближайшего предыдущего пикета. Так, например ПК 2 + 55,6 означает, что расстояние от пикета 2 до данной плюсовой точки равно 55 метров и 60 сантиметров. При разбивке пикетажа ведут полевой журнал – пикетажную книжку.

Для получения сведений о рельефе в поперечном направлении трассы строят поперечники длиной 15 – 30 м в обе стороны от оси трассы. Параллельно с разбивкой на каждой вершине угла поворота трассы вычисляют основные элементы круговой кривой и закрепляют ее основные точки (НК, КК, СК), а также переносят с тангенсов на кривую пикеты.

8.10. Назовите основные элементы круговой кривой и как их вычислить?

Для обеспечения безопасности движения с расчетными скоростями на участках изменения направления трассы вставляют круговые кривые. На скоростных автомобильных дорогах для перехода от прямого участка к круговой кривой делают дополнительно вставку клотоидной кривой, радиус которой изменяется от бесконечности до радиуса круговой кривой.

175

Рис 8.2. Основные элементы круговой кривой

К основным элементам круговой кривой относятся: R – радиус круговой кривой;

θ - угол поворота трассы;

T – тангенс, расстояние от начала кривой (НК) до вершины угла поворота (ВУ), или расстояние от конца кривой (КК) до (ВУ); Б – биссектриса, расстояние от (ВУ) до середины кривой (СК); К – длина круговой кривой от (НК) до (КК); Д – домер, разность длин между ломаной и круговой кривой.

Зная угол поворота трассы и радиус закругления, вычисляют

значения основных элементов круговой кривой по формулам:
T = Rtq(θ/2)	(8.2)
Б = R(1/(Cos(θ/2)) – 1)	(8.3)
К = π R(θ/180˚)	(8.4)
Д = 2Т – К	(8.5)
Имея размеры основных элементов кривой, вычисляют пикетажные
наименования основных точек круговой кривой
ПК (НК) = ПК (ВУ) – Т;	(8.6)
ПК( КК) = ПК (НК) + К;	(8.7)
ПК (СК) = ПК (НК) + К/2,	(8.8)

а затем находят на местности главные точки круговой кривой и закрепляют их деревянными кольями. От конца кривой продолжают детальную разбивку трассы до следующей вершины угла поворота. Все результаты вычислений отражают в пикетажной книжке.

8.11. Как нивелируют трассу?

На завершающем этапе трассирования линейного сооружения выполняют нивелирование трассы. Если начало и конец трассы могут быть привязаны к реперам, то нивелирование выполняют только в одном направлении. Если репер имеется только в начале трассы, то нивелирование производят в прямом и обратном направлениях. Нивелирование выполняют способом из середины. Пикеты являются связующими точками. Все остальные точки нивелируют как промежуточные по одной стороне рейки. При нивелировании крутых склонов не всегда имеется возможность произвести отсчеты по рейкам на

176

связующих точках, так как визирный луч проходит или выше рейки, или ниже ее. В таких случаях в качестве связующих точек используют или плюсовые точки, или выбирают одну или несколько вспомогательных точек, называемых иксовыми.

Результаты нивелирования записывают в журнал технического нивелирования. Правильность отсчетов по рейкам контролируют путем вычисления пятки рейки, а также превышений по черной и красной сторонам рейки. Расхождение их на станции не должно превышать 5 мм.

Невязка в ходе между реперами с известными отметками не должна превышать (в мм) 50√L, где L – длина хода в км. По высотам, вычисленным в журнале технического нивелирования, строят продольный и поперечные профили трассы.

8.12. Как перенести пикеты с тангенса на кривую?

Рис.8.3. Схема перенесения пикетов с тангенсов на кривую

Для перенесения пикетов с тангенсов на кривую чаще всего применяют метод прямоугольных координат (рис.8.3). Для этого линию тангенсов принимают за ось абсцисс, а радиус за ось ординат. В точке НК принимают x= 0, y =0. Дальнейшие расчеты выполняют в следующем порядке:

вычисляют расстояние (длину дуги) от начала кривой до пикета,

S = ПК – НК;

(8.9)

вычисляют величину центрального угла, соответствующего длине

	дуги S как
	ψ = 180 S/πR;	(8.10)
	вычисляют значения
	x = RSin ψ	(8.11)
и	y = R(1 - Cos ψ);	(8.12)
контролируют правильность вычислений по формуле
	S = √ x2 + y2	(8.13)

177

На местности по линии тангенса от начала кривой в направлении к ВУ откладывают длину отрезка x, а по перпендикуляру к нему по направлению к центру кривой величину y. Пикет находится на кривой.

8.13. Перечислите основные геодезические работы, выполняемые перед началом строительства линейного сооружения?

Перед началом строительства выполняют следующие геодезические работы:

восстанавливают разбивку трассы путем отыскания на местности положения всех основных точек, углов поворота, пересечений с существующими контурами, плюсовых точек. При отсутствии знаков закрепления трассы на значительном протяжении трассы такой участок укладывают заново в соответствии с проектными данными;

закрепляют в натуре все вынесенные проектные точки дополнительными знаками. Их устанавливают по створам линий трассы и по поперечникам за пределами производства строительных работ. Они представляют собой опорную сеть строительства;

выполняют детальную разбивку круговых и клотоидных кривых;

производят детальную разбивку вертикальных кривых.

8.14. Расскажите о детальной разбивке круговой кривой способом прямоугольных координат?

Детальную разбивку кривых выполняют из точек начала или конца кривой к ее середине. Способ прямоугольных координат (рис 8.4) применяют в открытой местности со спокойным рельефом.

При разбивке кривой радиуса R необходимо расставить точки 1, 2, 3 и т. д. через интервал, равный lo. Примем линию тангенса (НК – ВУ) в качестве оси абсцисс, а радиус, направленный в сторону центра кривой, в качестве оси ординат. Пусть в точке НК (х = 0, у = 0). Тогда положение каждой точки на кривой будет определяться прямоугольными

координатами Х1 У1; Х2 У2; Х3 У3 и т. д. Из рис. 8.4 можно написать

Х1 = RSinγ1,	У1 = R(1 - Cosγ1);	(8.14)
Х2 = RSin2γ1,	У2 = R(1 – Cos2γ1);	(8.15)
или в общем случае Хn = RSin(nγ1),	Уn = R(1 – Cos(nγ1)).	(8.16)

Разбивку кривой ведут от начала и от конца кривой к середине. Точки 1, 2, 3 на кривой при этом способе получаются независимо одна от другой, поэтому погрешности не нарастают при переходе от одной точки к другой. В этом преимущество данного способа по сравнению с другими.

178

Рис. 8.4. Схема детальной разбивки кривой способом прямоугольных координат

8.15. Какие другие способы детальной разбивки круговой Вы знаете?

Кроме способа прямоугольных координат в практике находят применение способ углов и способ продолженных хорд. Эти способы удобны тем, что все сопутствующие им измерения выполняют в непосредственной близости от кривой. Это делает возможным их использование в залесенной местности или на застроенной территории. Здесь применить способ прямоугольных координат часто не представляется возможным. Одним из существенных недостатков этих способов состоит в быстром накоплении погрешностей разбивки по мере увеличения числа разбиваемых точек.

Рис. 8.5. Схемы детальной разбивки круговой кривой способом углов и способом продолженных хорд

В способе углов (рис 8.5.б) сначала вычисляют угол θ,

соответствующий заданной хорде s по формуле
θ/2 = arc Sin( s /2R)	(8.17)
При разбивке теодолит устанавливают в точке	НК, ориентируют

лимб на ВУ и откладывают величину угла θ/2. По направлению визирного луча откладывают отрезок s. Это и будет точка 1, расположенная на кривой.

Далее откладывают от тангенса величину угла θ и, закрепив конец рулетки в точке 1, укладывают ее таким образом, чтобы визирный луч пересекал ее на отметке s. Закрепляют точку 2. Так продолжают разбивку

179

до СК. Вторую ветвь, симметричную первой, разбивают от КК к середине по изложенной методике.

8.16. Как выполнить разбивку круговой кривой способом продолженных хорд?

В способе продолженных хорд (рис.8.5.в) по заданной длине хорды s

вычисляют по формуле (8.17) величину угла θ/2. По величине радиуса закругления и вычисленному углу находят прямоугольные координаты точки 1 по формуле (8.14). Строят положение точки 1 на кривой по методике, изложенной в § 8.14. На продолжении хорды откладывают отрезок s и закрепляют точку 2' (рис.8.5.в). Удерживая начало рулетки в точке 2', определяют положение точки 2 линейной засечкой радиусами s и d, где d = s2/ R. Разбивку продолжают до середины кривой. Вторую ветвь разбивают в аналогичном порядке, но от КК.

8.17. Какие особенности при изысканиях магистральных трубопроводов?

Магистральными трубопроводами называют сооружения,

предназначенные для транспортирования на дальние расстояния нефти, нефтяных продуктов, газа. По условиям транспортирования трубопроводы укладывают в грунт на глубину не менее 0,8 м до верха трубы, а при переходе через водные преграды – не менее 0,5 м от уровня возможного размыва дна. Уклоны трубопровода параллельны рельефу местности.

При полевом трассировании трубопровода прежде всего определяют местоположение начального и конечного пунктов транспортировки продукта. Желательно чтобы между этими пунктами было кратчайшее расстояние. При этом стремятся приблизить трассу к существующим железным и автомобильным дорогам. На этом этапе уточняют положение трассы в натуре и закрепляют ее основные точки, выбирают места переходов и площадки станций перекачки. При этом стараются расположить трассу вдоль участков со спокойным рельефом и грунтами, легко поддающимися разработке. Учитывают коррозийность грунтов и уровень грунтовых вод. По возможности избегают пересечений больших лесных массивов, участков с каменистыми грунтами, рек с обрывистыми и оползневыми берегами или большими поймами, растущих оврагов, болот, а также направлений, проходящим параллельно и вблизи линий электропередач. К населенным пунктам трасса не должна подходить ближе 200 – 300 м, при этом, в целях безопасности, нефтепровод трассируют по отметкам ниже, а газопровод выше населенного пункта.

Вершины углов поворота закрепляют столбами, а при расстоянии между угловыми знаками более 500 м дополнительно створными знаками. Пересечение трубопроводов железных и автодорожных магистралей

180