Инженерно-геодезические работы

Из практики известно, что даже при самой тщательной и аккуратной работе многократные (повторные) измерения не дают одинаковых результатов. Это указывает на то, что получаемые результаты не являются точным значением измеряемой величины, а несколько отклоняются от него. Значение отклонения характеризует точность измерений. Если обозначить истинное значение измеряемой) величины X, а результат измерения l, то истинная ошибка измерения А определится из выражения:

А = l - X (5.1)

Любая ошибка результата измерения есть следствие действ! многих факторов, каждый из которых порождает свою погрешность.

Ошибки, происходящие от отдельных факторов, называют элементарными. Ошибки результата измерения являются алгебраической суммой элементарных ошибок.

Изучением основных свойств и закономерностей действия ошибок измерений, разработкой методов получения наиболее точного значения измеряемой величины и характеристик ее точности занимается теория ошибок измерений. Излагаемые в ней методы решения задач позволяют рассчитать необходимую точность предстоящих измерений и на основании этого расчета выбрать соответствующие приборы и технологию измерений, а после производства измерений получить наилучшие их результаты и оценить их точность. Математической основой теории ошибок измерений являются теория вероятностей и математическая статистика.

Ошибки измерений разделяют по двум признакам: характеру их действия и источнику происхождения.

По характеру действия ошибки бывают грубые, систематические и случайные.

Грубыми называют ошибки, превосходящие по абсолютной величине некоторый, установленный для данных условий измерений, Предел. Они происходят в большинстве случаев в результате промахов и просчетов исполнителя. Такие ошибки обнаруживают повторными измерениями, а результаты, содержащие их, бракуют и заменяют новыми. Ошибки, которые по знаку или величине однообразно повторяются в многократных измерениях (например, в длине линии из-за неточного знания длины мерного прибора, из-за неточности и уложения мерного прибора в створе этой линии и т. п.), называют систематическими. Влияние систематических ошибок стремятся исключить из результатов измерений или ослабить тщательной проверкой измерительных приборов, применением соответствующей методики измерений, а также введением поправок в результаты измерений.

Случайные ошибки -- это ошибки, размер и влияние которых на каждый отдельный результат измерения остается неизвестным. Ве-1мииу и знак случайной ошибки заранее установить нельзя. Однако 'Магические исследования и многолетний опыт измерений показывают, что случайные ошибки подчинены определенным вероятным закономерностям, изучение которых дает возможность получить наиболее надежный результат и оценить его точность. По источнику происхождения различают ошибки приборов, внешние и личные. Ошибки приборов обусловлены их несовершенством, например, ошибки в угле, измеренном теодолитом, ось вращения которого неточно приведена в вертикальное положение.

Внешние ошибки происходят из-за влияния внешней среды, и которой протекают измерения, например, ошибка в отсчете по нивелирной рейке из-за изменения температуры воздуха на пути светового луча (рефракция) или нагрева нивелира солнечными лучами.

Личные ошибки связаны с особенностями наблюдателя, например, разные наблюдатели по-разному наводят зрительную трубу на визирную цель.

Так как грубые ошибки должны быть исключены из результатов измерений, а систематические исключены или ослаблены до минимально допустимого предела, то проектирование измерений с необходимой точностью, оценку результатов выполненных измерений производят, основываясь на свойствах случайных ошибок.

5.1 Основные правила вычислений

Вычисления -- неотъемлемый элемент геодезических работ, как во время измерений, так и в процессе обработки их результатов. Способ и технические средства вычислений зависят от сложности и объема работы. Для вычислений используют различные вычислительные машины. В процессе работы пользуются справочными материалами, таблицами, номограммами.

При вычислении соблюдают общие требования, позволяющие уменьшать вероятность ошибок и получать результат наиболее простым способом:

- прежде всего, выбирают рациональную схему (алгоритм), обеспечивающую простоту, наглядность и однотипность вычислений; например, результаты измерений и полевых вычислений записывают в стандартных журналах, а последующих (камеральных) вычислений -- в бланках или ведомостях;

- все вычисления сопровождаются контролем -- текущим и заключительным. При текущем контроле проверяют правильность промежуточных вычислений, при заключительном -- окончательного результата. Для этого вычисления выполняют два работника, параллельно и независимо друг от друга; либо результаты проверяют по контрольным формулам;

- записи ведут четко и разборчиво; не допускается исправление неверно записанного или вычисленного числа по ранее написанному -- ошибочное число зачеркивают одной линией и над ним пишут правильное число.

В геодезических вычислениях приходится иметь дело преимущественно с приближенными числами. Для того чтобы добиться наибольшей степени приближения, соблюдают следующие правила. В приближенном числе выделяют десятичные знаки, значащие цифры и верные цифры. Десятичными знаками считают все цифры, стоящие после запятой, значащими цифрами -- все цифры числа, кроме нулей, стоящих перед первой и после последней значащими цифрами (например, в числе 0,0107 четыре десятичных знака и три значащие цифры).

Верными называются цифры числа, «заслуживающие доверия». Например, если при измерении линии с точностью до 1 м получается результат 285,41 м, верными будут цифры 285, последние две цифры неверные, «не заслуживающие доверия». При вычислениях удерживают такое количество значащих цифр, десятичных знаков, знаков логарифма, которое обеспечивает нужную точность результатов и не загружают вычисления неверными или ненужными цифрами.

В тех случаях, когда приближенное число содержит излишнее количество неверных значащих цифр, прибегают к округлению. Обычно руководствуются следующим правилом: при выполнении приближенных вычислений число значащих цифр промежуточных результатов не должно превышать числа верных цифр более чем на одну или две единицы. Окончательный результат может содержать не более одной лишней значащей цифры. Числа округляют по общим правилам: если следующая после оставляемой цифры меньше пяти, ее и последующие цифры отбрасывают, если меньше пяти -- к последней оставляемой цифре прибавляют единицу, например, число л последовательно округляют так: 3,14159; 1,1416; 3,142; 3,14.

Если в числе последняя цифра 5, ее округляют до четной цифры, пример, 10,375 -- до 10,38; 0,245 -- до 0,24.

При выполнении арифметических действий с приближенными числами целесообразно руководствоваться следующими правилами:

- при сложении или вычитании чисел с неодинаковым количеством десятичных знаков оставляют столько десятичных знаков, сколько их имеет число с наименьшим количеством десятичных знаков, плюс один запасной знак. В сумме или разности оставляют столько десятичных знаков, сколько имеет число с наименьшим количеством знаков; при умножении или делении чисел с неодинаковым количеством;

- значащих цифр оставляют столько значащих цифр, сколько их имеет число с наименьшим количеством значащих цифр, плюс одна запасная цифра. В произведении или частном сохраняют столько значащих цифр, сколько их имеет число с наименьшим количеством значащих цифр;

- при возведении числа в степень в результате оставляют столько значащих цифр, сколько их было в /числе, возводимом в степень;

- при извлечении корня из числа в результате сохраняют столько значащих цифр, сколько верных цифр имеет подкоренное число.

При вычислениях, связанных с умножением и делением чисел, возведением в степень и извлечением корня, применяют логарифмический, нелогарифмический (натуральный) и бестабличный способы, наиболее часто -- нелогарифмический способ, основанный на применении вычислительных машин.

6. Геодезические сети

Для составления карт и планов, решения геодезических задач, в том числе геодезического обеспечения строительства, на поверхности Земли располагают ряд точек, связанных между собой единой системой координат. Эти точки маркируют на поверхности Земли или в зданиях и сооружениях центрами (знаками). Совокупность закрепляемых на местности или зданиях точек (пунктов), положение которых определено в единой системе координат, называют геодезическими сетями.

Геодезические сети подразделяют на плановые и высотные: первые служат для определения координат X и У геодезических центров, вторые-- для определения их высот Н.

Для вычисления плановых координат вершин закрепленных на местности точек необходимо знать элементы геометрических фигур и дирекционный угол стороны одной из фигур и координаты одной из вершин. Для определения высот пунктов (реперов) строят в основном сети геометрического нивелирования. Используют также метод тригонометрического нивелирования.

Сети строят по принципу перехода от общего к частному, т. е. от сетей с большими расстояниями между пунктами и высокоточными измерениями сетям с меньшими расстояниями и менее точным.

Геодезические сети подразделяют на четыре вида: государственные, сгущения, съемочные и специальные.

Государственные геодезические сети служат исходными для построения других видов сетей.

6.1 Плановые геодезические сети

Началом единого отсчета плановых координат в РФ служит центр круглого зала Пулковской обсерватории в Санкт-Петербурге. Государственные плановые геодезические сети разделяют на четыре класса. Современная схема построения государственных плановых девических сетей методом триангуляции приведена на рис. 6.1.

В настоящее время для построения государственных сетей используют тиковые методы измерений.

С этой целью принята концепция построения трех уровней государственной геодезической спутниковой сети. Эта концепция предусматривает построение:

- фундаментальной астрономо-геодезической сети (ФАГС);

- высокоточной астрономо-геодезической сети (ВАГС);

- спутниковой геодезической сети I класса (СГС-1).

Фундаментальная АТС реализуется в виде системы закрепленных на всей территории России 50 -- 70 пунктов со средними расстояниями между 800 км. Часть этих пунктов (10 -- 15) должны стать постоянно действующими астрономическими обсерваториями, оснащенными радиотелескопами для наблюдений удаленных источников радиоизлучения (квазаров) и спутниковыми приемниками СРС-ГЛОНАС.

Взаимное положение пунктов будет определяться с погрешностью в 1 -- 2 см. высокоточная астрономо-геодезическая сеть (ВАГС) должна заменить триангуляции I класса и представлять собой однородные по точности пространственные построения с расстоянием между смежными пунк-300 м. Общее число пунктов (ВАГС) должно составлять 500 -- 700 при этом часть пунктов будет совмещена с пунктами (ФАГС). Взаимное положение таких пунктов будет определяться спутниковыми методами с относительной погрешностью 5 * 10 ~⁸ или 2 -- 3 см. иконам геодезическая сеть I класса (СГС) должна заменить триангуляции 1-2 класса со средними расстояниями между пунктами 30 -- 35 м числом 10 -15 тысяч и средней квадратической ошибкой взаимного положения 1- 2 см. Построение такой сети предполагается осуществить в течение десяти ближайших лет.

Сети сгущения с фонт для дальнейшего увеличения плотности (числа приходящихся на единицу площади) государственных сетей.

Рис. 6.1. Схема государственной высотной сети

Для решения ограниченного круга вопросов при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений создают высотную сеть технического класса. Нивелирные сети на стропильных площадках и при создании внешних разбивочных сетей создают на базе плановых сетей, т. е. для части плановых сетей определяют высотные отметки.

Как правило, сети образуют полигоны с узловыми точками (общими точками пересечения двух или более ходов одного и тоже класса). Каждый нивелирный ход опирается обоими концами реперы ходов более высокого класса или узловые точки.

6.2 Знаки для закрепления геодезических сетей

Точки геодезических сетей закрепляются на местности знаками. По местоположению знаки бывают грунтовые и стенные, заложенные в стены зданий и сооружений; металлические, железобетонные деревянные, в виде откраски и т. д.; по назначению -- потные, к которым относятся все знаки государственных геодезией х сетей, и временные, устанавливаемые на период изысканий, строительства, реконструкции, наблюдений и т. д. Постоянные знаки закрепляют подземными знаками -- центрами. Конструкции центров обеспечивают их сохранность и неизменность положения в течение длительного периода времени. Как правило, подземный центр представляет собой бетонный монолит, закладываемый ниже глубины промерзания грунта и не в насыпной массив. У поверхности земли в монолите устанавливают чугунную, на которой наносят центр в виде креста или точки. Положению этого центра соответствуют координаты X и У и во многих случаях отметки Н.

Для того чтобы с одного знака был виден другой (смежный), над подземными центрами устанавливают наружный знак в виде металлических или деревянных трех- или четырехгранных пирамид или сигналов.

Рис. 6.2. Наружный металлический сигнал рад подземным центром плановой сети

1 -- фундаменты,

2 --центр,

3 -- сигнал,

4 -- настил,

5 -- столик,

б -- визирная цель.

Пирамиды или сигналы имеют высоту 3-30 м и более. Геодезический сигнал 3 с подземным центром 2, столиком 5 для установки измерительных приборов и настила 4 для работы с него наблюдателя изображены на рис. 10.3. Верх сигнала или пирамиды заканчивается визирной целью б, на которую при измерении углов направляют зрительную трубу теодолита. На столик устанавливают также отражатель, если измеряют расстояния между пунктами светодальномером. Для спутниковых измерений сигналы и пирамиды строить не надо.

Как правило, пункты разбивочных сетей и сетей сгущения закрепляют подземными центрами, такими же, как и пункты государственных сетей. Так как расстояния между этими пунктами сравнительно небольшие, оформления их наружными знаками не требуется. Иногда над ними устанавливают Г-образные металлические или деревянные вехи. В городах знаки оформляют в виде специальной надстройки на крышах зданий. Знаки могут закладывать в зданиях и сооружениях, в этом случае их называют стенными.

Государственные высотные сети всех классом закрепляют на местности грунтовыми репера ми. Стенные реперы закрепляют в фундаментах устойчивых сооружений -- водонапорных башен, капитальных зданий, каменных устоев мостов и т. д. В стенных реперах (рис. 6.2, а) высоту определяют для центра отверстии в сферической головке.

Временные знаки.

Точки съемочных, а иногда и разбивочных сетей закрепляют временными знаками -- деревянными или бетонными столбами, металлическими штырями, отрезками рельсов и т. д. (рис. 6.3, а -- з). Их закрепляют в земле на глубину до 2 м. В верхней части такого знака крестом, точкой или риской отмечаю I местоположение центра или точки с высотной отметкой.

При продолжительности использования (более 0,5 г.) временны» знаки закладывают на глубину 0,5 м (минимальное расстояние подземных коммуникаций от поверхности грунта принято 0,7 м) При наличии твердого покрытия и отсутствии интенсивного движения транспорта используют штыри из отрезков арматуры и труб деревянные столбики (рис. 6.3, д -- з). В процессе строительства ни возведенных конструкциях и близ расположенных зданиях высоты и створы осей фиксируют открасками (рис. 10.4, к - м).

7. Геодезические работы в строительстве

7.1 Инженерные изыскания для строительства

Проектирование, а в последующем и строительство инженерного сооружения, ведется на основе комплекса специальных работ, называемых инженерными изысканиями. Основные задачи инженерных изысканий -- изучение природных и экономических условий района будущего строительства, составление прогнозов взаимодействия объектов строительства с окружающей средой, обоснование инженерной защиты и безопасных условий жизни населения. Каждая стадия изысканий должна обеспечивать материалами соответствующую стадию проектирования. В связи с этим различают изыскания:

1) предварительные на стадии технико-экономического обоснования (ТЭО) или технико-экономического расчета);

2) на стадии проекта;

3) на стадии рабочей документации, рыскания делятся на экономические и технические.

Экономические изыскания проводят с целью определения экономической целесообразности строительства сооружения в конкретном месте с учетом обеспеченности его строительными материалами, сырьем, юртом, водой, энергией, рабочей силой и т. п. Экономические изыскания обычно предшествуют техническим. Технические изыскания ведут для того, чтобы дать исчерпывающие сведения о природных условиях участка с целью наилучшего учета и использования при проектировании и строительстве.

Для оценки участка предполагаемого строительства комплексно проводят следующие изыскания: основные -- инженерно-геодезические, инженерно-геологические и гидрогеологические; гидрометеорологические, климатологические, метеорологические, почвенно-геоботанические и др. Основные изыскания выполняют в первую очередь на всех типах сооружений.

Инженерно-геодезические изыскания позволяют получить информацию о рельефе и ситуации местности и служат основой только для проектирования, но и для проведения других вид изысканий и обследований. В процессе инженерно-геодезических изысканий выполняют работы по созданию геодезического обоснования и топографической съемке в разных масштабах на участке строительства, производят трассирование линейных сооружений, геодезическую привязку геологических выработок, гидрологических створов, точек геофизической разведки и многие другие работы.

Инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания да! возможность получить представление о геологическом строен местности, физико-геологических явлениях, прочности грунтов, с ставе и характере подземных вод и т. п. Эти сведения позволяют сделать правильную оценку условий строительства сооружения.

Гидрометеорологические изыскания дают сведения о воде, режиме рек и водоемов, основные характеристики климата района. В процессе гидрометеорологических изысканий определяют характер изменения уровней, уклоны, изучают направление и скорое течении, вычисляют расходы воды, производят промеры глубин, ведут учет наносов и т. д.

К инженерным изысканиям для строительства также относят:

- геотехнический контроль, оценку опасности и риска от природы и техногенных процессов;

- обоснование мероприятий по инженерной защите территорий;

- локальный мониторинг компонентов окружающей среды, научные исследования в процессе инженерных изысканий, авторский надзор за использованием изыскательской продукции;

- кадастровые и другие сопутствующие работы и исследования в процессе строительства, эксплуатации и ликвидации объектов.

Содержание и объемы инженерных изысканий определяют типом, видом и размерами проектируемого сооружения, местными условиями и степенью их изученности, а также стадией проектирования. Различные виды сооружений, технология строительства которых имеет много общего и изыскания, для которых проводятся схожей схеме, могут быть объединены в группы: площадные и линейные сооружения. К площадным сооружениям относятся: на ленные пункты, промышленные предприятия, аэропорты и т. к линейным -- дороги, линии электропередач, трубопроводы и т.д.

Порядок, методика и точность инженерных изысканий устанавливаются в основном в ^строительных нормах, например СНиП|11-02-96 и СНиП 11-04-97.

7.2 Изыскания площадных сооружений

Состав и объем инженерных изысканий зависят от размера площадного сооружения. Состав изысканий на небольших площадках ограничивается основными изысканиями: инженерно-геодезическими, инженерно-геологическими, гидрометеорологическими. Для больших площадных сооружений выполняют все инженерные изыскания:

- инженерно-геологические, инженерно-геодезические;

- гидрометеорологические, почвенно-геоботанические и санитарно-гигиенические;

- для земельно-хозяйственного устройства, озеленения и вертикальной планировки территории;

- по инженерным сетям, транспорту, строительным материалам и т. п.

Каждая площадка, которая предназначается для строительства сооружения, должна отвечать определенным техническим требованиям, удовлетворяющим условиям нормальной эксплуатации и минимальных затрат на подготовительные работы и освоение. Поэтому одна из важнейших задач изысканий -- выбор в данном районе площадки с заданными техническими требованиями. Площадку выбирают по возможности в малопересеченной, малопригодной для сельского хозяйства местности с благоприятными я строительства геологическими и гидрогеологическими условиями. Размеры площадки и ее конфигурация должны соответствовать размерам проектируемого сооружения и расположению коммуникаций с учетом перспективы его расширения в будущем. Площадка должна располагаться таким образом, чтобы ее можно было единить с ближайшими железнодорожными и автодорожными магистралями без большого объема земляных работ и возведения больших мостовых переходов, которые не только удорожают строительство, но и удлиняют сроки освоения площадки. Рельеф площадки должен быть спокойным, с уклоном в одну сторону или от середины к краям, обеспечивающим быстрый сток поверхностных вод. Желательно, чтобы общее направление горизонталей было вдоль длинной стороны площадки, чтобы вертикальная планировка не требовала большого объема земляных работ, е. минимальные уклоны местности должны составлять 0,003...0,005, максимальные -- 0,06...0,08.

Грунты площадки должны выдерживать такое давление, чтобы при строительстве зданий и сооружений можно было обойтись без устройства дорогостоящих фундаментов. Уровень грунтовых вод должен быть ниже отметок дна подвалов и галерей. Участок не должен затопляться высокими паводковыми водами.

Промышленные предприятия, города и населенные пункты нуждаются в больших количествах воды, поэтому при выборе места для таких сооружений важно предусмотреть наличие водных источников. Кроме того, эти объекты в периоды строительства и эксплуатации должны обеспечиваться хорошими подъездными дорогами, снабжением газом, электроэнергией, топливом, водой в бассейнах сброса технических вод.

Вблизи отдельно расположенных промышленных объектов, аэропортов, гидроузлов должен быть участок свободной территории для строительства жилого поселка. Наличие вблизи площадки карьеров строительных материалов значительно удешевляет и ускоряет строительство.

Выбор площадки начинают в камеральных условиях. Путем сравнения вариантов выбирают наиболее выгодную площадку для полевого обследования. В натуре в первую очередь:

- уточняют инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки;

- обследуют возможные подходы подъездных железных и шоссейных дорог, намечаемые выпуски канализационных коллекторов;

- определяют примерные расходы на подготовительные работы по освоению площадки;

- согласовывают возможность отвода территории, присоединения трасс и ряд других организационных вопросов.

Для разработки проекта намеченную площадку и часть прилегающей к ней территории снимают в масштабе 1:2000 с сечением рельефа через 1 м. Дополнительно по имеющимся планам и картам, обновленным и дополненным на местности, составляют ситуационный план района строительства в масштабе 1:10000 -- 1:25000. На этот план наносят контуры площадок промышленного предприятия, жилого поселка, водозаборных и очистных сооружений, существующие автомобильные и железные дороги, реки, населенные пункты, лесные массивы, карьеры и месторождения строительных материалов, подсобные предприятия, а также намечают трассы подъездных дорог, водоводов, выпусков канализации и др.

Одновременно с топографической съемкой производят крупномасштабную инженерно-геологическую съемку площадки. Для составления рабочих чертежей площадку для основных сооружений снимают в масштабе 1:1000 -- 1:500 с сечением рельефа через м и проводят на ней детальную инженерно-геологическую и геологическую разведку. Съемку площадки производят топографическими или фотограмметрическими методами. На стадии изысканий под проект наиболее целесообразно проводить аэрофотосъемку в масштабе 1:7000 -- 1:10000, с тем чтобы можно было ее использовать для составления подробного плана площадки в масштабе 1:2000 и карты района строительства в масштабе 1:10000.

При изысканиях площадки на стадии рабочей документ основные сооружения и участок жилого поселка снимают в масштабе 1:1000 -- 1:500.

В таких же масштабах снимают застроенные территории, с густой сетью подземных коммуникаций. Съемка так же может быть выполнена как фотограмметрическими, так и геодезическими методами. При слабо выраженном рельефе часто производят нивелирование поверхности по квадратам 20 х 20 или 30 х 30 м. Независимо от метода съемки на площадке должен быть изображен рельеф закоординированы углы капитальных зданий и сооружений и узловые точки коммуникаций, занивелированы полы зданий и складских площадок, бровки дорог, колодцы и т. д.

7.3 Изыскания для линейных сооружений

В ходе изысканий для линейных сооружений, в первую очередь, Лишают вопрос о плановом и высотном положении трассы. Трасса -- линия, определяющая ось проектируемого линейного Вооружения, обозначенная на местности, топоплане, или нанесенная на карте, или обозначенная системой точек в цифровой модели местности. Основные элементы трассы: план -- ее проекция на горизонтальную плоскость и продольный профиль -- вертикальный разрез по проектируемой линии сооружения. В плане трасса должен быть по возможности прямолинейной, так как всякое отклонение от прямолинейности приводит к ее удлинению и увеличению стоимости строительства, затрат на эксплуатацию. В продольном профиле трассы должен обеспечиваться определенный уклон.

В условиях реальной местности одновременно трудно соблюсти требования к плану и профилю, так как приходится искривлять трассу для обхода препятствий, участков с большими уклонами рельефа и неблагоприятных в геологическом и гидрогеологическом отношении.

Таким образом, план трассы (рис. 12.1) состоит из прямых участков разного направления, которые сопрягаются между собой кривыми с различными радиусами. Продольный профиль трассы состоит из линий различных уклонов, соединяющихся между собой вертикальными кривыми. На некоторых трассах (электропередач, канализации) горизонтальные и вертикальные кривые не проектируют, и трасса представляет собой пространственную ломаную линию.

В зависимости от назначения трасса должна удовлетворять определенным требованиям, которые устанавливаются техническими условиями на ее проектирование. Так, для дорожных трасс основные требования -- плавность и безопасность движения с расчетными скоростями. Поэтому на дорожных трассах устанавливают минимально допустимые уклоны и максимально возможные радиусы кривых. На самотечных каналах и трубопроводах необходимо выдержать проектные уклоны при допустимых скоростях течения воды.

Степень искривления трассы определяется значениями углов поворота. Углом поворота трассы называют угол с вершиной (фи), образованный продолжением направления предыдущей стороны и направлением последующей стороны.

На трассах магистральных железных дорог, трубопроводов и линий электропередачи (ЛЭП) углы поворота не должны превышать 15...20°. Это приводит к незначительному удлинению линии будущей дороги или трубопровода.

Прямолинейные участки трасс железных и автомобильных дорог, трубопроводов сопрягаются в основном круговыми кривыми, представляющими собой дугу окружности определенного радиуса. На железных дорогах минимально допустимые радиусы 400...200 м, на автомобильных в зависимости от категории дороги -- 600..60 м, на каналах -- не меньше пятикратной ширины канала (ирригационные каналы) или шестикратной длины судна (судоходные каналы), на трассах трубопроводов -- 1000 </, где А -- диаметр трубопровода.

На железных и автомобильных дорогах при радиусах кривых, соответственно меньших 3000 и 1500 м, для более плавного и безопасного движения устраивают сложные кривые -- круговые с переходными.

Важнейший элемент профиля трассы -- ее продольный уклон. Чтобы соблюсти определенный допустимый уклон особенно в сложной пересеченной местности, приходится не только отступать от прямолинейного следования трассы, но и увеличивать длину трассы (развивать трассу). Необходимость развития трассы чаще всего возникает в горной и предгорной местности.

На трассах магистральных железных дорог I и II категорий уклон не должен превышать 0,012; а на дорогах местного значении 0,020; на горных дорогах, где применяется транспорт с усиленной тягой, уклоны могут достигать 0,030; на автомобильных дорогах уклоны колеблются от 0,040 до 0,090. На трассах ирригационные и водопроводных каналов уклоны, которые назначают из расчета и получения так называемых неразмываемых и незаиляемых скоростей течения воды по каналу, составляют 0,001...0,002. На трассах напорных трубопроводов уклоны могут быть весьма значительными, а для ЛЭП они практически не имеют значения.

Радиусы вертикальных кривых в зависимости от вида сооружения и направления кривой (выпуклая, вогнутая) колеблются в широких пределах -- от 10000 до 200 м.

Комплекс инженерно-изыскательских работ по проложению трассы, отвечающей всем требованиям технических условий и требующей наименьших затрат на ее возведение и эксплуатацию, называется трассированием.

Оптимальную трассу находят путем технико-экономического сравнения различных вариантов. Если трассу определяют по топографическим планам или аэрофотоматериалам, то трассирование называют камеральным, если ее выбирают непосредственно на местности, то нелепым.

При трассировании различают плановые и высотные (профильные) параметры. К плановым параметрам относятся углы поворота, радиусы горизонтальных кривых, длины переходных кривых, прямые вставки, к высотным -- продольные уклоны, длины элементе в профиле («шаг проектирования»), радиусы вертикальных кривых. Для одних сооружений (самотечные трубопроводы, каналы) наиболее важно выдержать продольные уклоны, для других (напорные трубопроводы, линии электропередачи и связи) уклоны местности мало влияют на проект трассы и ее стремятся выбрать наиболее краткой, расположенной в благоприятных условиях. При грассировании дорожных трасс необходимо соблюдать как плановые, так и профильные параметры. Независимо от характера линейных сооружений и параметров трассирования все трассы должны описываться в ландшафт местности, не нарушая природной эстетики. По возможности трассу располагают на землях, которые имеют |Наименьшую ценность для народного хозяйства.

Технология изысканий линейных объектов определяется стадиями изысканий.

На стадии ТЭО проводят рекогносцировочные работы. Их наполняют главным образом камеральным путем, изучая имеющиеся на район изысканий топографические карты, материалы инженерно-геологических съемок, данные изысканий прошлых лет. По этим данным намечают на карте несколько вариантов трасс по каждому из них составляют продольный профиль. Путем технико-экономического сравнения выбирают наиболее выгодные варианты для дальнейшего обследования и разрабатывают техническое задание на проектирование.

На стадии изысканий под проект по заданному в техническом задании направлению трассы выполняют детальное камеральное Полевое трассирование, в процессе которого выбирают наилучшую трассу и собирают материалы для разработки технического проекта этого варианта трассы и сооружений на ней. Для составления рабочего проекта трассы производят предпостроечные полевые изыскания. В процессе полевых изысканий, на основании проекта трассы и рекогносцировки местности, определяют в натуре положение углов поворота и производят трассировочные работы: вешение линий, измерение углов и сторон хода по трассе, разбивку пикетажа и поперечных профилей, нивелирование, крепление трассы, а также при необходимости дополнительную крупномасштабную съемку переходов, пересечений, мест со сложным рельефом,

7.4 Современные методы инженерных изысканий

Прогресс в области измерительной техники, совершенствование годик измерений и результатов их обработки, повсеместное пользование ЭВМ для вычислительных и графических операций могли не сказаться на технологии всех видов инженерных изысканий. Так, например, в инженерной геологии наряду с традиционными способами исследования грунтов: шурфованием или разведочным бурением используются динамическое и статистическое зондирование, геофизические способы электро- и сейсморазведки.

В гидрометеорологических изысканиях широко используются аэрокосмические методы съемки с различного рода носителей, включая искусственные спутники и космические станции. При русловых съемках и съемках морских акваторий используются радиотехнические средства измерений и различные типы эхолотов.

В практику инженерно-геодезических изысканий успешно внедряются светодальномеры, электронные теодолиты, электронные тахеометры, спутниковые приемники. Обработка результатов измерений в основном ведется на ЭВМ. Графическое изображение местности на основе топографических съемок меняется на математическое представление в виде цифровой модели местности (ЦММ) и рельефа (ЦМР). Разработаны программы для автоматизированной системы проектирования (САПР) трасс линейных сооружений, генеральных планов на основе ЦММ и т. п. На основе ЦММ также вычисляются объемы водохранилищ и земляных масс. Цифровая модель местности не исключает получение с помощью разного рода графопостроителей и графического изображения.

Наряду с широким использованием наземных и аэрометодов при изучении поверхности и природных ресурсов Земли для целей изысканий применяется информация, полученная из космоса. С помощью материалов космических съемок могут решаться многие практические задачи. Спектрозональные снимки высокого разрешения могут использоваться для проведения мероприятий по защите природного ландшафта и вод от загрязнения. Космические съем используются и для нужд картографии, расширяя и углубляя формацию о таких протяженных объектах, как магистральные дороги, трубопроводы, каналы при проектировании объектов, мающих большие площади.

7.5 Инженерно-геодезические опорные сети

Для обеспечения практически всех видов инженерно-геодезических работ создаются опорные сети, пункты которых хранят на территории работ плановые и высотные координаты. Эти сети служат основой:

- для производства топографических съемок при изысканиях;

- для выполнения различных работ на территории городов;

- при составлении исполнительной документации;

- для выполнения разбивочных работ при строительстве здании и сооружений;

- для наблюдений за осадками и деформациями оснований сооружений и самих сооружений.

Такое широкое использование опорных геодезических сетей определяет различные схемы и методы их построения.

Инженерно-геодезические плановые и высотные опорные сети представляют собой систему геометрических фигур, вершины которых закреплены на местности специальными знаками. Плановые и высотные опорные сети создают в соответствии с заранее разработанным проектом производства геодезических работ (ППГР).

При составлении этого проекта собирают сведения, относящиеся к опорным геодезическим сетям во всех организациях, производящих работы на территории города или поселка в районе строительства; в территориальных инспекциях Федеральной службы геодезии и картографии при Совете Министров РФ, в управлениях (отделах) и делам строительства и архитектуры; в краевых, областных и городских администрациях; в изыскательских и проектно-изыскательских организациях.

По собранным материалам составляют схему расположения пунктов ранее выполненных опорных геодезических сетей всех классов и разрядов в пределах территории предстоящих работ. В инженерно-геодезической практике достаточно часто встречаются случаи, когда сеть создается заново, даже при наличии близкорасположенных пунктов ранее созданных сетей. Это делается с целью обеспечения повышенной точности определения взаимного положения пунктов.

Инженерно-геодезические сети обладают рядом характерных особенностей:

- сети часто создаются в условной системе координат с привязкой государственной системе координат;

- форма сети определяется обслуживаемой территорией или фор-объектов, группы объектов;

- сети имеют ограниченные размеры, часто с незначительным числом фигур или полигонов; длины сторон, как правило, короткие;

- к пунктам сети предъявляются повышенные требования по старости положения в сложных условиях их эксплуатации; условия наблюдений, как правило, неблагоприятные.

Необходимо отметить особенности, связанные с целевым назначением сети. Такие особенности свойственны сетям, создаваемым для гидротехнического строительства, для строительства мостов, тоннелей различного назначения, прецизионных сооружений. Например, при строительстве плотин значительной высоты узких речных долинах возникает необходимость в построении многоярусной сети, позволяющей осуществлять поярусную разбивку роящегося объекта. А при построении сети для строительства мостового перехода затруднительно проводить измерения вдоль берегов. При строительстве тоннелей и некоторых видов прецизионных сооружений повышенные требования предъявляются к точности построений лишь по одному определенному направлению.

Приведенные выше требования определяют значительное разнообразие опорных сетей, как по конфигурации, так и по точности их создания.

Выбор вида построения зависит от многих причин: типа объекта, его формы и занимаемой площади; назначения сети; физико-географических условий; требуемой точности; наличия измерительных средств у исполнителя работ. Например, триангуляцию применяют в качестве исходного построения на значительных по площади или протяженности объектах в открытой пересеченной местности; полигонометрию -- на закрытой местности или застроенной территории (полигонометрия -- наиболее маневренный вид построения); линейно-угловые построения -- при необходимости создания сетей повышенной точности; трилатерацию -- обычно на небольших объектах, где требуется высокая точность; строительные сетки -- на промышленных площадках.

В зависимости от площади, занимаемой будущим объектом, и технологии строительства, инженерно-геодезические сети могут строиться в несколько последовательных стадий (ступеней). При этом возможно сочетание различных видов построений. Например, для съемочных и разбивочных работ триангуляция или линейно-угловые сети могут служить основой для дальнейшего сгущения полигонометрическими и теодолитными ходами. Развитие измерительных средств во многом определяет выбор метода построения опорных сетей. Широкое внедрение в производство электронных тахеометров привело к тому, что линейно-угловые сети и полигонометрия используются наиболее часто.

Высотные опорные сети создают, как правило, методом геометрического нивелирования в виде одиночных ходов или систем ходов и полигонов, проложенных между исходными реперами. Использование электронных тахеометров позволяет заменять в отдельных случаях метод геометрического нивелирования методом тригонометрического.

8. Общие положения о геодезических разбивочных работах

Разбивочные работы являются одним из основных видов инженерно-геодезической деятельности. Выполняют их для определения на местности планового и высотного положения характерных точек и плоскостей строящегося сооружения в соответствии с рабочими чертежами проекта.

Проект сооружения составляют на топографических планах крупных масштабов. Определяют расположение проектируемого сооружения относительно окружающих предметов и сторон света. Кроме того, топографический план определяет общегеодезическую систему координат, задающую положение характерных точек проектируемого сооружения относительно этой системы. Разбивочные работы диаметрально противоположны съемочным. При съемке на основании натурных измерений определяют координаты точек относительно пунктов опорной сети. Точность измерений зависит от масштаба съемки. При разбивке же, наоборот, по координатам, указанным в проекте, находят на местности положение точек сооружения с заранее заданной точностью, разбивочных работах углы, расстояния и превышения не измеряют, а откладывают на местности. В этом основная особенность разбивочных работ.

Компоновка сооружения определяется его геометрией, которая, в очередь, задается осями. Относительно осей сооружения в рабочих чертежах указывают местоположение всех элементов сооружения.

В нормативных документах существует понятие разбивочной оси. На практике же различают главные, основные, промежуточные или детальные оси.

Главными осями линейных сооружений (дорог, каналов, плотин, мостов и т. п.) служат продольные оси этих сооружений. В промышленном и гражданском строительстве в качестве главных осей принимают оси симметрии зданий.

Основными называют оси, определяющие форму и габариты зданий и сооружений.

Промежуточные или детальные оси - это оси отдельных элементов зданий, сооружений.

На строительных чертежах оси проводят штрихпунктирными линиями и обозначают цифрами или буквами в кружках. Для обозначения продольных осей служат арабские цифры, а для поперечных осей -- прописные буквы русского алфавита, за исключением букв 3, И, О, X, Ы, Ъ, Ь. Оси обозначают слева направо и снизу вверх.

Указанные в проекте сооружения координаты, углы, расстояния и превышения называют проектными.

Высоты плоскостей и отдельных точек проекта задают от условной поверхности. В зданиях за условную поверхность (нулевую отметку) принимают уровень «чистого пола» первого этажа. Высоты относительно нулевой отметки обозначают следующим образом: вверх -- со знаком «плюс», вниз -- со знаком «минус».

Для каждого сооружения условная поверхность соответствует определенной абсолютной отметке, которая указывается в проекте.

При проектировании зданий, сооружений и их элементов, строительных конструкций пользуются модульной системой координации размеров в строительстве (МКРС). МКРС предусматриваем в основном применение прямоугольной модульной пространственной системы. Модуль -- условная единица измерения, применяемая для координации размеров зданий и сооружений, строительных конструкций и т. п. Основной модуль, равный 10 мм, обозначается М. Более крупные модули (мультимодули), обози.1 чаемые 60М, ЗОМ, 15М, ..., ЗМ, соответственно равны 6000, 3000,1 1500, ..., 300 мм, а более мелкие -- дробные модули (субмодули) равны 50, 20, ..., 1 мм.

Весь процесс разбивки сооружения определяется общим геодезическим правилом перехода от общего к частному. Разбивка главных и основных осей определяет положение всего сооружения на местности, т. е. его размеры и ориентирование относительно сторон света и существующих контуров местности. Детальная же разбивка определяет взаимное положение отдельных элементов и конструкций сооружения.

Разбивочные работы -- это комплексный взаимосвязанный процесс, являющийся неотъемлемой частью строительно-монтажного производства. Поэтому организация и технология разбивочных бот целиком зависит от этапов строительства.

В подготовительный период на местности строят планы и высотную геодезическую разбивочную основу соответствуют точности, определяют координаты и отметки пунктов этой осью.

Затем производится геодезическая подготовка проекта для перенесения его в натуру.

Непосредственную разбивку сооружений выполняют в три этажа. На первом этапе производят основные разбивочные работы. По данным привязки от пунктов геодезической основы находят на местности положение главных или основных разбивочных осей и закрепляют их.

На втором этапе, начиная с возведения фундаментов, проводят детальную строительную разбивку сооружений. От закрепленных точек главных и основных осей разбивают продольные и поперечине оси отдельных строительных элементов и частей сооружения, одновременно определяя уровень проектных высот.

Детальная разбивка производится значительно точнее, чем разбивка главных осей, поскольку она определяет взаимное расположение элементов сооружения, а разбивка главных осей -- лишь общее положение сооружения и его ориентирование.

Если главные оси могут быть определены на местности со средней квадратической ошибкой 3 -- 5 см, а иногда и грубее, то детальные оси разбивают со средней квадратической ошибкой 2 -- 3 мм и точнее.

Третий этап заключается в разбивке технологических осей оборудования. На этом этапе требуется наибольшая точность (в отдельных случаях -- доли миллиметра).

8.1 Нормы и принципы расчета точности разбивочных работ

Требования к точности разбивочных работ зависят от многих факторов:

- вида, назначения, местоположения сооружения;

- размеров сооружения и взаимного расположения его частей;

- материала, из которого возводится сооружение;

- порядка и способа производства строительных работ;

- технологических особенностей эксплуатации и т.п.

Нормы точности на разбивочные работы задаются в проекте в нормативных документах: строительных нормах и правилах (СНиП), Государственном общесоюзном стандарте (ГОСТ), ведомственных инструкциях. Они могут быть указаны в явном виде, как сделано в ГОСТ 21779 -- 82 «Технологические допуски», или по видам измерений (угловые, линейные, высотные) -- в СНиП И.03 -- 84 «Геодезические работы в строительстве». Во многих случаях указывают нормы на установку строительных конструкций относительно теоретического (проектного) положения, откуда характеристики точности разбивочных работ могут быть получены лишь расчетным путем.

8.2 Геодезические работы при планировке и застройке городов

Городская территория формируется из функциональных зон, определяющих ее планировочную структуру и архитектурный лик. Выделяются следующие городские зоны:

- селитебная -- для размещения жилых районов, общественных центров (административных, научных, учебных, медицинских, спортивных и др.), зеленых насаждений общего пользования (скверов, парков и т. п.);

- промышленная -- для размещения промышленных предприятий и связанных с ними объектов;

-коммунально-складская -- для размещения баз и складов гаражей, трамвайных депо, троллейбусных и автобусных парки и т. п.;

- внешнего транспорта -- для размещения транспортир устройств и сооружений пассажирских и грузовых станций, пристаней и др.

На территориях сельских населенных пунктов выделяют селитебную и производственную зоны.

На территориях, прилегающих к городам, предусматривают организацию пригородных зон, предназначенных в качестве резервов последующего развития города и для размещения объектов хозяйственного обслуживания, а также зеленых зон для отдыха населения и улучшения микроклимата города.

Основным планировочным элементом селитебной зоны является |микрорайон, ограниченный красными линиями магистральных и жилых улиц. Красными линиями называют границы всеми видами улиц (проездов) и основными градообразующими элементами: зонами жилой застройки и водных бассейнов, промышленной, зеленой, технической зонами. Здания вдоль улиц размещают по линии застройки, которая отступает от красной линии вглубь территории микрорайона не менее чем на 6м на магистральных улицах и на 3 м -- на жилых.

Планировка и застройка города осуществляется на основе целого ряда специальных проектных документов, в составлении которых и реализации их решений геодезисты принимают непосредственное участие.

Основным градостроительным документом является генеральный план города, в котором на основе установок народно-хозяйственных планов, социального и научно-технического прогресса определяются на 25-30 лет перспективы развития города; комплексное решение всех его функциональных элементов, жилой и промышленной застройки, сетей общественного обслуживания, благоустройства и городского транспорта.

Генеральный план города включает в себя:

- основной чертеж генерального плана;

- план существующего города (так называемый опорный план по состоянию на год выпуска генерального плана);

- материалы, характеризующие идею архитектурно-пространственной композиции;

- схемы, определяющие природные условия, инженерное оборудование и подготовку территории;

- схемы городского и внешнего транспорта;

- схемы размещения учреждений и предприятий культурно-бытового обслуживания;

- проект размещения первоочередного строительства;

- пояснительную записку.

Генеральный план города с численностью населения более 500 тыс. человек выполняется на топографическом плане в масштабе 1 : 10000, для остальных городов -- в масштабах 1 : 5000 -- 1 :2000.

Генеральный план города является основой для разработки секта детальной планировки и эскизов застройки; проектов планировки городских промышленных районов, инженерного оборудования, городского транспорта, благоустройства, озеленения и др.

Проекты детальной планировки и эскизы застройки разрабатываются на отдельные части селитебной территории: жилые районы микрорайоны, общегородские центры, общественные комплексы, принадлежащие застройке, реконструкции или благоустройству в ближайшие 3 -- 5 лет в соответствии с проектами первоочередного строительства.

Проект детальной планировки выполняется в составе:

- схемы размещения проектируемого района в системе города;

- плана красных линий и эскиза застройки;

- разбивочного чертежа красных линий;

- схемы инженерной подготовки территории и организации рельефа

- по осям городских проездов в точках пересечения и наиболее характерных переломах рельефа местности;

- схемы размещения общегородских инженерных сетей;

- схемы организации движения транспорта и пешеходов;

- поперечных профилей улиц.

План красных линий и эскиз застройки выполняются на топографическом плане в масштабах 1 : 500 -- 1 : 2000, на котором показываются:

- существующая застройка всех видов;

- проектируемая сеть улиц, проездов, пешеходных аллей и зеленых насаждений;

- размещение проектируемых жилых и общественных зданий и сооружений;

- красные линии и проектные элементы поперечного профиля улиц и проездов.

...