Геодезические работы при гидротехнических
изысканиях………………………………………………………415
2.1.8.1. Гидротехнические сооружения ………………………415
2.1.8.2. Составление продольного профиля реки ……………420
2.1.8.2.1. Общие сведения …………………………………420
2.1.8.2.2. Схема способа ………………………………………421
2.1.8.2.3 Требования к точности определения уклонов
реки ……………………………………………………421
2.1.8.2.4. Нивелирование уровней воды в реке……..………423
2.1.8.2.5. Приведение к срезочному уровню ………………428
2.1.8.2.6. Составление продольного профиля реки ……429
2.1.9. Топографо-геодезические работы на водохранилищах……429
2.1.9.1. Общие сведения…………………………………………408
2.1.9.2. Определение на местности проектного контура водохранилища …………………………………………………433
2.1.10. Русловые съемки……………………………………………………435
2.1.10.1. Обоснование и масштабы съемок……………………435
2.1.10.2. Промерные работы……………………………………436
2.1.10.3. Плановая привязка промерных точек ………………438
2.1.10.4. Обработка материалов ………………………………438
3.ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ…………………………………………………452
3.1.НАЗНАЧЕНИЕ И СПОСОБЫ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ
СООРУЖЕНИЙ…………………………………………………………452
3.2.ПОНЯТИЕ О ГАБАРИТЕ И ФОРМЕ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ…456
3.3.НАЗНАЧЕНИЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ ПРИ
ПРОЕКТИРОВАНИИ И СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТУННЕЛЕЙ…………457
3.4.АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРАССЫ ТОННЕЛЯ ………………458
3.4.1. Основные элементы трассы в плане и профиле……………458
3.4.2. Расчет координат пикетов трассы………………………………461
3.4.3 Вычисление координат концов переходных кривых………464
3.5.ВЫЧИСЛЕНИЯ ДАННЫХ ДЛЯ ВЫНЕСЕНИЯ В НАТУРУ
КРУГОВЫХ КРИВЫХ…………………………………………………466
3.5.1. Вынесение по хордам. Выбор длины хорды…………………466
3.5.2.Вынесение по секущим………………………………………………468
3.5.3. Вынесение переходных кривых…………………………………471
3.5.4. Вынесение вертикальных кривых………………………………472
3.6.СХЕМА ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ТОННЕЛЯ ………473
3.6.1.Плановое геодезическое обоснование……………………………473
3.6.1.1. Геодезическое обоснование на поверхности…………473
3.6.1.2.Подземное плановое геодезическое обоснование……474
3.6.2.Высотное геодезическое обоснование……………………………474
3.6.3.Построение геодезического обоснования на поверхности…475
3.6.3.1.Тоннельная триангуляция………………………………475
3.6.3.2.Туннельная светодальномерная полигонометрия ……477
3.7. СБОЙКА ВСТРЕЧНЫХ ВЫРАБОТОК ………………………………479
3.7.1. Виды несбоек и их допустимые величины……………………479
Расчет ошибок отдельных видов геодезических работ на
точность несбойки……………………………………………………..481
3.7.2.1.Сбойка через порталы ………………………………………………482
3.7.2.2.Cбойка через портал и ствол ……………………………………482
3.8.РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ……………483
3.8.1.Туннельная триангуляция…………………………………………483
3.8.2. Основная полигонометрии…………………………………………485
3.8.3. Точность ориентирования подземной основы………………486
3.8.4. Точность подземной полигонометрии…………………………486
3.8.5. Точность высотного обоснования………………………………487
3.9. ОРИЕНТИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ
ОСНОВЫ………………………………………………………………...488
3.9.1. Способы ориентирование………………………………………488
3.9.1.1. Магнитный способ …………………………………………488
3.9.1.2. Способ створа двух отвесов ………………………………466
3.9.1.3. Усовершенствованный способ створа двух отвесов…468
3.9.1.4. Способ шкалового примыкания к отвесам ……………469
3.9.1.5. Способ оптического клина …………………………………470
3.9.1.6. Способ поляризации светового потока …………………472
3.9.1.7.Автоколлимационный способ………………………………472
3.9.1.8. Гироскопическое ориентирование ………………………473
3.9.1.9.Ориентирование через два шахтных ствола (через
ствол и скважину) ……………………………………………475
3.9.1.10.Ориентирование способом соединительного
треугольника ………………………………………………….477
3.9.1.10.1. Геометрическая схема ориентирования…477
3.9.1.10.2.Оптимальная форма соединительного треугольника…………………………………………478
3.9.1.10.3.Точность ориентирования способом
соединительного треугольника ……………481
3.9.1.10.4. Процесс ориентирования ………………………482
3.9.1.10.5. Косвенный способ примыкания к отвесам в подземной выработке……………………………484
3.9.1.10.6.Уравнивание соединительного треугольника.485
3.10.ПЕРЕДАЧА ОТМЕТКИ С ПОВЕРХНОСТИ В ПОДЗЕМНЫЕ
ВЫРАБОТКИ …………………………………………………………486
3.11.ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ В ПОДЗЕМНЫХ
ВЫРАБОТКАХ ………………………………………………………490
3.12. ПОДЗЕМНАЯ ПОЛИГОНОМЕТРИЯ ………………………………490
3.13. ЗАКРЕПЛЕНИЕ ЗНАКОВ ПОДЗЕМНОЙ ПОЛИГОНОМЕТРИИ…492
3.14. ИЗМЕРЕНИЯ В ПОДЗЕМНОЙ ПОЛИГОНОМЕТРИИ ……………495
3.15. ВЫНЕСЕНИЕ ОСИ ТРАССЫ В НАТУРУ……………………………498
3.16. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАЗБИВОЧНЫЕ РАБОТЫ ПРИ
УКЛАДКЕ СБОРНОЙ ОБДЕЛКЕ ТОННЕЛЯ ………………………523
3.16.1. Определение эллиптичности колец……………………………523
3.16.2.Определение опережения колец…………………………………524
3.16.3. Определение опережения и укладка колец на кривых…525
Определение правильности положения колец в плане
и в профиле……………………………………………………………527
3.17.ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ УКЛАДКЕ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ В ТОННЕЛЕ ……………………529
3.18.НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ……………532
ВВЕДЕНИЕ
ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ КУРСА «ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ»
Геодезия - это наука, изучающая форму и гравитационное поле Земли, планет солнечной системы, методы и способы определения положения точек в принятой системе координат и занимающаяся точными измерениями на местности, необходимыми для создания карт и планов земной поверхности, решения разнообразных задач народного хозяйства и обороны страны.
В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных дисциплин:
· Высшая геодезия - изучает фигуру, размеры и гравитационное поле Земли и планет Солнечной системы, а также теорию и методы построения геодезической сети в единой системе координат. Высшая геодезия тесно связана с астрономией, гравиметрией, геофизикой и космической геодезией.
· Геодезия (топография) - занимается съемкой сравнительно небольших участков земли и разрабатывает способы их изображения на планах и картах.
· Картография- изучает методы создания и использования различных карт.
· Фотограмметрия - изучает способы определения формы, размеров и положения объектов в пространстве по их фотографическим изображениям.
· Космическая геодезия – изучает методы обработки данных, полученных из космического пространства с помощью искусственных спутников, межпланетных кораблей и орбитальных станций, которые используются для измерений на земле и планетах солнечной системы.
· Инженерная (прикладная) геодезия - изучает методы геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации разнообразных и инженерных сооружений, при разведке, использовании и эксплуатации природных богатств.
В инженерной геодезии используются методы высшей геодезии, топографии и фотограмметрии. В более узком смысле в инженерной геодезии изучаются методы топографических изысканий и вынесения в натуру проектов сооружений.
Связывая инженерную геодезию с главными этапами строительства зданий и сооружений, основные составляющие части инженерной геодезии можно представить в виде схемы:
ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ
Гидрологические изыскания
Геологические изыскания
Геодезические изыскания
Крупномасштабные съемки
Трассирование линейных сооружений
Создание съемочного обоснования
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Проект и его содержание
Геодезическая подготовка проекта для выноса его в натуру в плане и по высоте
Решение задач вертикальной планировки
ППГР
РАЗБИВОЧНЫЕ РАБОТЫ
Разбивочные сети
Основные разбивочные работы
Детальная разбивка сооружений по этапам строительства
ВЫВЕРКА КОНСТРУКЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
в плане
по высоте
по вертикали
НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
оседание оснований и фундаментов
горизонтальное смещение
крен сооружений башенного типа.
Чтобы установить степень пригодности того или иного участка местности для строительства конкретного сооружения необходимо выполнить инженерные изыскания, которые включают большой комплекс работ.
Инженерные изыскания - комплекс работ, проводимых для получения сведений, необходимых для выбора экономически целесообразного и технически обоснованного местоположения сооружения, для решения основных вопросов, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией сооружений.
Изыскания экономические выполняют с целью обоснования рентабельности строительства объекта в данном месте. Они включают в себя изучение производственных условий района, транспортных связей, энергетических и сырьевых ресурсов и т.д.
Изыскания технические выполняют с целью определения технических возможностей строительства объекта в данном месте. Они включают в себя топографо-геодезические, инженерно-геологические, гидрологические, почвенные и др. работы. При двух - стадийном проектировании изыскания технические разделяют на предварительные (для составления технического проекта и сметной документации) и окончательные (для составления рабочих чертежей).
В процессе гидрологических изысканий подлежат изучению климат, гидросфера, ее свойства и протекающие в ней процессы и явления во взаимосвязи с атмосферой, литосферой и биосферой. Предметом изучения науки гидрологии являются водные объекты: океан, моря, реки, болота, ледники, почвенные и подземные воды.
Полученные в процессе изучения морфологические характеристики такие, как скорость течения реки, ширина, глубина, рельеф дна, продольные профили, площадь сечения реки, изменение уровня, водной поверхности и т.д., используются при строительстве гидротехнических сооружений, мостов, водохранилищ.
В процессе инженерно-геологических изысканий изучению подлежат физико-механические свойства грунтов залегающих на площадках проектируемых сооружений, наличие и глубина подземных вод, отбор грунта ведется путем бурения скважин по периметру здания глубину фундамента. Полученные данные используют для выбора типа фундаментов, прочностных характеристик проектируемого здания.
В процессе инженерно-геодезических изысканий изучению и съемки подлежат ситуация и рельеф на территории предполагаемого строительства, в результате чего получают крупномасштабные планы, необходимые для проектирования.
В состав топографо-геодезических работ входят:
· построение государственной геодезической сети;
· создание планово-высотного съемочного обоснования;
· топографическая съемка;
· построение крупномасштабных планов для снятого участка.
Линейные изыскания имеют ряд особенностей и отличаются в отдельных случаях большой сложностью. Поэтому изыскания при проектировании и строительстве железных и автомобильных дорог, каналов, трубопроводов, линий электропередачи, линий электросвязи и т.д., выделяют отдельно.
Инженерно-геодезическое проектирование - комплекс работ, проводимый для получения данных, необходимых для размещения сооружения в плане и по высоте. Оно включает:
· размещение объекта строительства по площади и по высоте;
· ориентирование основных осей сооружения;
· проектирование рельефа;
· вычисления объемов земляных работ;
· выполнение расчетов, связанных с составлением проекта сооружений линейного типа (включая расчет горизонтальных и вертикальных кривых и составление продольного профиля будущей трассы);
· выполнение расчетов, необходимых для перенесения проекта в натуру;
· составления разбивочных чертежей, схем и т.д.
Строительство зданий и сооружений производится только по чертежам, разработанным в проекте.
Проект представляет собой комплекс технических документов, содержащих технико-экономическое обоснование, расчеты, чертежи, пояснительные записки и другие материалы, необходимые для строительства.
Топографической основой при проектировании являются крупномасштабные планы 1:5000 - 1:500, выполненные на стадии изысканий.
Указания по составу, точности, методам, объемам, срокам и порядку геодезических работ на строительной площадке приводятся в проекте организаций строительства (ПОС), проекте производства работ (ППР) и проекте производства геодезических работ (ППГР), которые являются составляющими частями общего проекта.
В задачу геодезической подготовки проекта входит увязка между собой отдельно расположенных на стройплощадке сооружений и обеспечение их разбивки на местности с заданной точностью. Геодезические расчеты при подготовке проектов состоят в нахождение координат и отметок точек сооружения, определяющих его положение на местности и разбивочных элементов для выноса сооружения в плане и по высоте.
Проект вертикальной планировки обеспечивает преобразование существующего рельефа застраиваемой территории при размещении зданий, сооружений, подземных коммуникаций, высотное решение площадей, улиц, внутриквартальной территории и отвод поверхностных вод при минимальном перемещении земляных масс.
Основными документами проекта вертикальной планировки являются план организации рельефа и картограмма земляных работ, которые составляются на основе топографического плана, рабочих чертежей поперечных профилей улиц и проездов.
Исходной базой, на которой разрабатываются на практике принципы проектирования геодезических работ на строительной площадке, является ПОС (проект организации строительства) и ППР (проект производства работ). Как ПОС, так и ППР содержит геодезическую часть. В этой части рассматриваются:
· Состав, объем, сроки и последовательность выполнения работ по созданию разбивочной и высотной основы;
· Состав, объем, сроки и последовательность выполнения разбивочных работ на период строительства;
· Необходимая точность, приборы и методы выполнения работ.
ППГР (проект производства геодезических работ) содержит следующие разделы:
1. Организация геодезических работ на строительной площадке.
В этом разделе рассматриваются вопросы согласования схемы производства геодезических работ и календарные планы выполнения измерений, производимые геодезическими группами.
2. Основные геодезические работы.
Раздел содержит схемы построения плановой и высотной геодезической основы на строительной площадке, расчеты необходимой точности геодезических измерений, схемы и способы построения разбивочной сети, типы знаков, реперов и марок, разбивка главных и основных осей.
3. Схема переноса главных и основных осей зданий и сооружений от исходной планово-высотной основы с расчетом точности выноса и методики выполнения работ, схемой размещения осевых знаков, а также детальные разбивочные геодезические работы.
4. Геодезическое обеспечение подземной части сооружения при устройстве фундаментов, разрабатывается методика детальной разбивки под монтаж конструкций, выполнение исполнительной съемки.
5. Геодезическое обеспечение при возведении надземной части сооружений.
Включает методику создания и расчеты необходимой точности измерений элементов плановой и высотной геодезической основы на исходном горизонте, выбор и обоснование методов передачи осей и высотных отметок на монтажные горизонты, исполнительная съемка.
6. Проект измерения деформаций сооружений геодезическими методами.
Рассматривают необходимую точность измерений, перечень приборов и методики измерений, периодичность измерений и методы обработки результатов.
Геодезические разбивочные работы являются составной частью строительно-монтажного производства. Различают плановую и высотную разбивки сооружений, в которые входят основные и детальные разбивочные работы.
Основные разбивочные работы заключаются в определении на местности положения главных осей и строительного поля инженерного сооружения. Они переносятся в натуру от пунктов плановой и высотной геодезической основы, построенной в районе возводимого сооружения.
Детальные разбивочные работы состоят в определении планового и высотного положения тех или иных частей инженерного сооружения, которые задают его геометрические контуры. Детальные разбивочные работы выполняются, как правило, от ранее перенесенных в натуру главных осей сооружения путем разбивки основных и вспомогательных осей, а также характерных точек и контурных линий, определяющих положение всех деталей сооружения.
Работы, связанные с разбивкой сооружений, представляют собой действия, обратные съемке и характеризуются более высокой точностью их выполнения. Если при съемке контура здания допущена ошибка 10 см, то при нанесении контура на план масштаба 1:2000 она уменьшается до 0.05 мм, что невозможно выразить в таком масштабе.
Если же при снятии длины отрезка с проекта, составленного в масштабе 1:2000 будет допущена ошибка 0.1 мм (предел графической точности масштаба), то на местности размер ошибки выразится в 200 мм, что часто может быть недопустимо при выполнении разбивочных работ.
Следует при этом сказать, что строительные допуски на смещение осей, отклонений от проектных отметок составляют в основном 2-5мм. Поэтому, размеры и положение точки на плане получают аналитическим путем, а для снятия координат используют планы масштаба 1:500.
В состав разбивочных работ входит:
1. Построение разбивочной основы в виде триангуляции, полигонометрии, трилатерации, строительной сетки, линейно-угловых построений. Геодезическая разбивочная основа служит для построения внешней разбивочной сети и производства исполнительной съемки.
2. Вынос в натуру главных или основных осей зданий (создание внешней разбивочной основы) и проектных отметок. Внешняя разбивочная основа является базисом для выполнения детальных разбивочных работ.
3. Детальные разбивочные работы на стадии отрывки котлована, разбивки коммуникаций, устройства фундаментов, передачи отметок и осей на дно котлована, возведении надземной части здания.
Основными элементами разбивочных работ являются вынос в натуру проектного угла, проектного расстояния, проектного уклона и проектной отметки.
В зависимости от вида сооружения, условий измерений и требований к точности его построения разбивочные работы могут выполняться полярным или способом прямоугольных координат, угловой, линейной или створной засечками и другими методами.
Геодезическая выверка конструкций и технологического оборудования. Наиболее важными геодезическими характеристиками, подлежащими определению при монтаже технологического оборудования, являются прямолинейность, горизонтальность, вертикальность, параллельность, наклонность и т.д. Сочетание этих характеристик позволяет определить плановое и высотное положение элементов и узлов машин и установок, а также технологического оборудования.
По мере возведения зданий для определения планового и высотного положения окончательно установленных конструкций выполняют комплекс геодезических работ, который называют исполнительной съемкой.
Исполнительной съемке подлежат те элементы и части зданий, от правильного положения которых зависит прочность и устойчивость всего сооружения. Точность, принятая при исполнительной съемке, должна быть не ниже точности разбивочных работ.
Наблюдение за деформациями зданий и сооружений. Деформацией сооружений называют изменение относительного положения всего сооружения или отдельных его частей, связанное с пространственным перемещением или изменением его формы.
Деформации сооружений проявляются в виде прогибов, кручения, крена, сдвига, перекосов и т.д.
В общем случае деформацию сооружений можно свести к двум наиболее простым смещениям сооружения - сдвигу в горизонтальной и осадке в вертикальной плоскостях.
Деформации сооружений часто возникают из-за неравномерной осадки сооружения, вызванной усадкой грунта, а также недостаточной прочностью конструкций. В процессе инженерных изысканий и проектирования причины возможного смещения сооружений учитывают путем тщательных исследований свойств грунтов и прочности конструкции сооружений.
Для своевременного предупреждения аварий и для более детального изучения причин нарушения эксплуатационных качеств сооружений, проводят систематические наблюдения за деформациями их конструкций. С этой целью в конструкции сооружений закладывают специальные осадочные марки и периодически высокоточными геодезическими методами определяют их отметки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Левчук Г.П. Новак В.Е. Прикладная геодезия, М.:Недра,1977
2. Левчук Г.П. Новак В.Е. Прикладная геодезия, ч2, М.:Недра,1988
3. СНиП 3.01.84.Геодезические работы при изысканиях. Стройиздат, 1984.
4. Леонтович В.В. Вертикальная планировка городских территорий., М.:Высшая школа, 1985.
5. Войтенко С.П., Литвин Г.М. и др. Справочник по геодезическим работам в строительно-монтажном производстве., М.:Недра, 1990
6. Новак В.Е. Курс инженерной геодезии., М.:Недра, 1989
7. Левчук Г.П. и др. Прикладная геодезия .Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ., М.:Недра, 1981
8. Лебедев Н.Н. Прикладная геодезия. Геодезические работы при изысканиях и строительстве инженерных сооружений., М.:Недра, 1983
9. СНиП 1.02.07-87 Инженерные изыскания при строительстве
10. СНИП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве, 1985
11. Пособие по производству работ в строительстве. М.Стройиздат,1985
12. Сундаков Я.А. Геодезические работы при возведении крупных промышленных сооружений и высотных зданий. М.: Недра, 1972
13. Иванушкин И.С. Разбивочные работы при строительстве жилых и промышленных зданий. М.: Гостройиздат, 1958
14. Полищук Ю.В. Справочник по геодезическим работам в строительно- монтажном производстве. М.: Недра, 1990
15. Болгов И.Ф. Геодезические работы при строительстве и испытаниях крупны сооружений. М.: Недра, 1984