Особенности проведения инженерно-геодезические изыскания при строительстве линейных сооружений в горной и высокогорной местности

Особенности проведения инженерно-геодезические изыскания при строительстве линейных сооружений в горной и высокогорной местности

Введение

геодезический топографический съемка

Человека никогда не пугали трудности связанные с проектированием и строительством сооружений, которые впоследствии играют большую роль в его хозяйственной деятельности, тем самым повышая ее эффективность. Еще в XIX веке люди своим трудом достигали таких результатов, как постройка Центральной Тихоокеанской Железной дороги в Северной Америке, Транссибирской железнодорожной магистрали на Евразийском материке и многих других инженерных сооружений, проложенных через такие труднопроходимые места, как горные системы, пустыни и крупные водные артерии. Поэтому не удивительно, что в XXI веке проекты строительства различных сооружений предусматривают пересечение практически любых природных препятствий, будь то горы, леса, болота или моря.

Не секрет, что на первом этапе строительства различных сооружений стоят инженерные изыскания, результаты которых и определяют как будет выглядеть проект того или иного объекта строительства. И чем сложнее природные условия в месте предполагаемого строительства, тем более значимой становится роль инженерных изысканий и тем более трудоемким оказывается их процесс.

Выполнение инженерно-геодезических изысканий в условиях сложно-пересеченной местности также требуют особого подхода и применения специальных методик работы. Именно инженерно-геодезические изыскания являются «пионерскими». А на топографических планах, созданных в процессе их проведения, выполняется производство других видов изысканий и проекта в целом. Отсюда следует, что проектирование объектов, расположенных в сложно-пересеченной местности на топографических планах, не отражающих реальные условия территории и несоответствующим требованиям нормативной документации может привести не только к дополнительным финансовым затратам в процессе строительства, но и невозможности осуществления отдельных проектных решений.

Именно повышенная роль инженерно-геодезических изысканий при проектировании и строительстве линейных объектов в условиях сложно-пересеченной местности и стала причиной выбора темы данной дипломной работы. А актуальность данного вопроса трудно переоценить.

Для того чтобы полностью раскрыть тему данной работы, был выбран наглядный пример объекта выполнения инженерно-геодезических изысканий. Таким объектом послужил участок подъездной автомобильной дороги к Магистральному газопроводу «Голубой поток», изыскания, проектирование и строительство которого проходили в период с 2011 по 2015 годы. Как видно из обзорной схемы (Приложение А), дорога проходит в горной залесенной местность с перепадом высот от 150.97 м до 370.61 м, что составляет разницу почти в 220 метр на участке протяженностью 1750 метров, пересекая при этом временные водотоки и участки с повышенной опасностью развития оползневых процессов.

Цель написания данной работы — на примере реального линейного объекта строительства подробно описать полевой этап производства инженерно-геодезических изысканий и предложить наиболее рациональные методы выполнения инженерно-геодезических работ в условиях сложно-пересеченной местности.

Перед написанием данной работы перед автором были поставлены следующие задачи:

— выявление оптимального метода создания опорной геодезической сети для обеспечения производства изысканий и строительства;

— выбор метода топографической съемки при производстве инженерно-геодезических изысканиях в сложных условиях местности;

— описание технологии выполнения топографической съемки наиболее ответственных участков местности (на примере топографической съемки оползневого участка);

1. Краткая физико-географическая характеристика района работ

Участок инженерных изысканий расположен в европейской части Российской Федерации, в Краснодарском крае, Северском районе, в окрестностях сельского поселения станица Смоленская, ст.Ставропольская, с.Шабановское. Район изысканий расположен в Юго-Западной части Краснодарского края, на северных склонах невысоких гор Северо-Западного Кавказа.

Важным фактором, влияющим на климат района, являются особенности рельефа района и циркуляции атмосферы. Здесь преобладают массы континентального воздуха умеренных широт. Приходящие извне воздушные массы атлантического, арктического и тропического происхождения обычно бывают уже в значительной степени трансформированными и вскоре окончательно перерождаются в континентальный воздух умеренных широт, что и обуславливает умеренно-континентальный климат района. Открытость района для вторжения холодных и тёплых воздушных масс, а также расположение его на границе между теплыми южными морями и холодным континентом, способствуют установлению зимы мягкой, неустойчивой, с длительными оттепелями и значительными понижениями температур воздуха.

Циклоническая деятельность и меридиональный обмен воздушных масс весной и в начале лета обуславливает заметное увеличение числа гроз и ливневых дождей в этот период. Ослабление межширотного обмена в июле-августе и вторжение континентального воздуха степей и пустынь обеспечивает сухую жаркую погоду в летний период. Прорывы западных и южных циклонов редко нарушают такую погоду сильными ливневыми осадками.

Среднегодовая температура воздуха за многолетний период составляет 10,9^оС. Среднемесячная температура самого холодного месяца, января, составляет минус 0,6^оС, самого тёплого, июля — 22,1^оС.

Абсолютный максимум температуры воздуха достигает 41^oС, абсолютный минимум — минус 34^oС. Амплитуда колебания абсолютных температур воздуха 75^oС. Средняя годовая из абсолютных минимумов температура воздуха — минус 20,4^оС.

Первые заморозки отмечаются во второй половине октября. Средняя дата первого заморозка осенью — 20 октября, а последнего заморозка весной — 12 апреля. При возвратах холодов заморозки возможны в первой половине марта и апреля.

Зима устанавливается обычно во второй половине декабря и длится немногим более двух месяцев. Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже 0^oС — 44 дня. Средняя продолжительность безморозного периода 190 дней.

Для данного района в засушливое время года гидрографическая сеть неустойчива.

Лесные ресурсы отличаются максимальной природной целостностью. Кроме дуба скального и бука восточного, основными лесообразующими породами могут быть дуб черешчатый, граб кавказский, ольха клейкая, клён полевой, ясень обыкновенный, осина дрожащая, ивы, боярышник, встречаются и заросли ежевики.

Непосредственно сам участок подъездной дороги к Магистральному газопроводу «Голубой поток» расположен в 15 км к югу от ст. Смоленская и берет свое начало от дороги, позволяющей попасть из ст. Смоленская в с.Тхамаха, и тянется в северо-восточном направлении к трассе магистрального газопровода «Голубой поток». Слева и справа от дороги дубравы, сменяющиеся смешанными лесами и небольшими участками луговой растительности. По всему протяжению дороги трассу пересекают временные водотоки. Встречаются участки с развитыми оползневыми процессами.

На момент начала инженерно-геодезических изысканий участок работ представлял собой гравийную дорогу шириной не более трех метров, практически не оборудованную водоприемниками и в недостаточной степени оборудованную водопропускными трубами.

2. Порядок производства инженерно-геодезических изысканий

Инженерно-геодезические изыскания следует выполнять, как правило, в три этапа: подготовительный, полевой и камеральный [1].

В подготовительном этапе должны быть выполнены:

— оформление соответствующих лицензий на право производства инженерных изысканий для строительства,

— получение технического задания и подготовка договорной (контрактной) документации,

— сбор и обработка материалов инженерных изысканий прошлых лет на район (участок, площадку) изысканий, а также топографо-геодезических, картографических, аэрофотосъемочных и других материалов и данных, находящихся в государственных и ведомственных фондах,

— подготовка программы (предписания) инженерно-геодезических изысканий в соответствии с требованиями технического задания заказчика и пп. 4.14. и 5.6 СНиП 11-02-96, с учетом опасных природных и техногенных условий территории (акватории),

— осуществление в установленном порядке регистрации (получение разрешений) производства инженерно-геодезических изысканий.

В полевом этапе должны быть произведены рекогносцировочные обследования территории (акватории) и комплекс полевых работ в составе инженерно-геодезических изысканий, а также необходимый объем вычислительных и других работ по предварительной обработке полученных материалов и данных для обеспечения контроля их качества, полноты и точности.

В камеральном этапе должны быть выполнены:

— окончательная обработка полевых материалов и данных с оценкой точности полученных результатов, с необходимой для проектирования и строительства информацией об объектах, элементах ситуации и рельефа местности, о подземных и надземных сооружениях с указанием их технических характеристик, а также об опасных природных и техноприродных процессах.

— составление и передача заказчику технического отчета (пояснительной записки) с необходимыми приложениями по результатам выполненных инженерно-геодезических изысканий, передача в установленном порядке отчетных материалов выполненных инженерно-геодезических изысканий в государственные фонды (п. 4.25 СНиП 11-02-96).

При выполнении инженерно-геодезических изысканий необходимо руководствоваться действующими нормативными документами, общероссийскими и ведомственными инструкциями, указаниями, правилами, а также техническим заданием и программой производства работ разработанных для конкретного объекта изысканий.

3. Инженерно-геодезические изыскания в сложно-пересеченной местности

3.1 Топографо-геодезическая изученность района изысканий

Участок производства инженерно-геодезических изысканий (участок подъездной автодороги к Магистральному газопроводу «Голубой поток») обеспечена топографическим планам 1:100000, составленными по материалам съемки 1983г., изданым в 1985г. Главным Управлением Геодезии и Картографии при СМ СССР, а также топографическими картами масштаба 1:10000.

Район изысканий не достаточно обеспечен пунктами государственной геодезической сети, а также много пунктов ГГС попросту утрачены, в связи с чем, были заложены пункты опорной геодезической сети методом спутниковых GPS-измерений, непосредственно в районе изысканий.

Исходными пунктами ГГС для определения пунктов опорной геодезической сети являются: п.т. Герсеванова, п.т. Бойко, п.т. Станичный, п.т. Миллион Балок, п.т. Кладбище.

При работе с пунктами государственной геодезической сети необходимо получить выписку из каталога координат и высот пунктов ГГС и ГНС. Данная информация хранится в Федеральном Картографо-Геодезическом Фонде. На сегодняшний день фондодержателем является РОСРЕЕСТР и его областные, краевые и республиканские управления.

Пункты опорной геодезической сети для этой работы ( сс22, сс21, Рп.080, Рп.081) послужили исходными для создания планово-высотного съемочного обоснования участка изысканий (система координат МСК-23, система высот Балтийская 1977 года).

3.2 Краткое описание участка изысканий

Участок инженерных изысканий расположен в европейской части Российской Федерации, в Краснодарском крае, Северском районе, южнее сельских поселений: станица Смоленская, станица Ставропольская, село Шабановское, станица Крепостная, посёлок Азовский, вдоль существующей грунтовой дороги на участке в районе подъездной автодороги № 3 к 322,0 км газопровода.

Участок топографической съемки подъездной автодороги к магистральному газопроводу «Голубой поток» на км 322,0 газопровода начинается от подъездной автодороги №21 к магистральному газопроводу «Голубой поток». Преобладающая часть участка изысканий проходит по грунтовой дороге на Северо-Восток в лесистой горной местности. Слева и справа от дороги дубравы, сменяющиеся смешанными лесами и небольшими участками луговой растительности. По всему протяжению дороги трассу пересекают ручьи.

Перепад высот в границах топографической съемки составляет от 150.97 м в районе пересечения с подъездной автодорогой № 21 до 370.61 м. Перепад высот составляет почти 220 метров на участке протяженостью 1750 метров.

3.3 Создание опорной геодезической сети

Опорная геодезическая сеть (далее-ОГС) — это геодезическая сеть заданного класса (разряда) точности, которая строится в процессе инженерных изысканий и служит геодезической основой для обоснования проектной подготовки строительства, выполнения топографических съемок и аналитических определений положения точек местности и сооружений. Кроме того, для планировки местности, создания разбивочной основы для строительства, обеспечения других видов изысканий, а также выполнения стационарных геодезических работ и исследований [1].

Геодезические сети России принято подразделять на государственную геодезическую сеть, геодезические сети сгущения и съемочные геодезические сети.

РИСУНОК 1 — Скальная геодезическая марка [11]

РИСУНОК 2 — Пункт государственной геодезической сети

Геодезические сети могут создаваться как в результате проведения спутниковых геодезических работ, так и проложением полигонометрических ходов, в которых измеряются углы и расстояния. Отметки пунктов геодезических сетей определяются, как правило, методами геометрического и тригонометрического нивелирования. Оба метода «отталкиваются» от пунктов Государственной геодезической и нивелирной сети (далее по тексту ГГС и ГНС).

На сегодняшний день применение спутниковых геодезических систем (GNNS системы GPS/ГЛОНАСС для создания съемочной геодезической сети наиболее экономически оправдан и занимает намного меньше времени, чем проложение полигонометрических ходов.

При производстве инженерно-геодезических изысканий на участке подъездной автодороги к магистральному газопроводу «Голубой поток» была создана опорная геодезическая сеть с помощью геодезического навигационного спутникового оборудования.

Для получения координат пунктов точностью 2-разряда в плане и IV класса по высоте (при съемке с сечением рельефа через 0.5м) необходимо использовать метод построения сети (проект построения сети представлен в приложении В). При производстве GPS/GLONASS-измерений применялся статический способ, который обеспечивает наивысшую точность измерений. Способ предполагает, что измерения выполняются одновременно между двумя и более неподвижными приемниками продолжительный период времени. За время измерений изменяется геометрическое расположение спутников, которое играет значительную роль в фиксировании неоднозначности. Большой объем измерений позволяет зафиксировать пропуски циклов и правильно их смоделировать.

Работа на станции начиналась с установки антенны. Штатив, на котором устанавливалась антенна, надежно закреплялся для обеспечения неизменности высоты антенны во время измерений. Центрирование и нивелирование антенны выполнялось оптическим центриром с точностью 1 мм. Антенна ориентировалась на север по ориентирным стрелкам (меткам).

Все GPS/GLONASS-измерения относятся к фазовому центру антенны. Ошибка измерения высоты антенны влияет на точность определения всех трех координат пункта. Высота измерялась рулеткой и специальным устройством дважды: до и после наблюдений. Если разность высот антенны в начале и в конце сеанса превышала 2 мм, то этот сеанс из обработки исключался, а до 2 мм — усреднялся. Измерения выполнялись в соответствии с «Руководством пользователя» и записывались в журнале установленного образца.

Включение приемника, процедура измерения и выключение приемника производились в соответствии с «Руководством пользователя».

Измерения начинались согласно утвержденному расписанию. Разрешалось включение приемника за 5 минут до установленного начала измерений. Опоздание не допускалось, так как это уменьшало время совместной работы приемников в сеансе и ухудшало результат.

Перед началом измерений проверялись (устанавливались) рабочие установки приемника, такие как интервал записи, сохранение измерений и объем свободной памяти. Интервал записи был одинаковым для всех совместно работающих приемников и составлял 5 секунд. После включения контролировалось отслеживание приемником необходимого количества спутников и вычисление им своего местоположения.

Во время сеанса в приемники вводились название пункта, высота антенны и другая информация, ввод которой предусмотрен «Руководством пользователя». Параллельно велись записи в полевом журнале установленного образца.

В процессе наблюдений проверялась работа приемников каждые 15 минут. Проверялись: электропитание, сбои в приеме спутниковых сигналов, количество наблюдаемых спутников, значения DOP. При ухудшении этих показателей увеличивалось время наблюдений. Результаты проверки записывались в полевом журнале. [2]

В качестве исходных пунктов, от которых развивается съемочное обоснование, следует использовать все пункты геодезической основы, находящиеся в пределах объекта и ближайшие к объекту за его пределами, но не менее 4 пунктов с известными плановыми координатами и не менее 5 пунктов с известными высотами, так чтобы обеспечить приведение съемочного обоснования в систему координат и высот пунктов геодезической основы. [2]

В условиях создания ОГС в сложно-пересеченной местности необходимо особенно учитывать два фактора:

1. Так в сложно-пересеченной местности, где часто большая часть небесного свода закрыта залесенными склонами, непросто выбрать места закладке пунктов ОГС, отвечающих следующим условиям:

— открытости горизонта для спутниковых измерений (большая часть горизонта вокруг пункта не должна иметь препятствий выше 15є);

— обеспечения удобного подъезда, доступа к пункту в любое время, независимо от погодных условий.

— обеспечения долговременной сохранности центра;

— обеспечения нормальных условий наблюдений.

2. Как правило, в горной местности ближайшие расположенные к объекту пункты ГГС также не имеют достаточной открытости горизонта и отметки IV класса точности и выше, а большая часть пунктов ГНС попросту утрачена. Поэтому перед началом создания ОГС необходимо запросить в государственных фондах данные по пунктам ГГС и ГНС района работ, обращая внимание на потенциальную возможность нахождения пунктов в закрытой местности и на класс их точности. Необходимо использовать избыточное количество исходных пунктов, чтобы в процессе уравнивания сети была возможность исключить пункты, дающие большие невязки при уравнивании.

После производства всех необходимых полевых измерений проводится камеральная обработка с помощью специальных программных комплексов, таких как Trimble Business Centr, Leica Geo Office, Pinnacle и другие. Технические характеристики определения координат точек с использованием GPS-приемников от исходных пунктов ГГС и краткие результаты уравнивания спутниковой сети на объекте (подъездная автодорога к магистральному газопроводу «Голубой поток») приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 — Технические характеристики определения координат точек с использованием GPS-приемников от исходных пунктов ГГС и краткие результаты уравнивания спутниковой сети.

При выполнении инженерно-геодезических изысканий участка подъездной дороги к магистральному газопроводу «Голубой поток» использовался тип центра 149 оп. При закладке использовался метод бурения скважины. Глубина закладки составила 1.4 м, что более чем на 0.5 м ниже глубины промерзания грунта. В качестве противокоррозионной защиты металлических элементов геодезического знака использовалось битумное покрытие. Наружное оформление пунктов представляет собой асбестовую трубу, заложенную в грунт на 0.7 м и залитую бетонным раствором с применением армирования. Также выполнена окопка вновь заложенных пунктов опорной геодезической сети.

На все заложенные пункты ОГС составлены карточки закладки геодезических знаков и чертеж заложенных центров. Соблюдение рекомендаций по закладке пунктов ОГС, позволило обеспечить сохранность пунктов до окончания строительно-монтажных работ на объекте.

РИСУНОК 3 — Эскиз геодезического знака (тип 149 оп.знак) [9]

3.4 Создание планово-высотного съемочного обоснования

Топографо-геодезические работы на участке подъездной дороги к магистральному газопроводу «Голубой поток» были выполнены в соответствии с требованиями технического задания, программы производства работ и нормативных документов СНиП11-02-96 и СП 11-104-97, «Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500».

Опорными пунктами для создания планово-высотного съемочного обоснования послужили вновь созданные пункты опорной геодезической сети.

Измерение горизонтальных углов производилось одним полным приемом электронными тахеометрами TOPCON GTS-235N.

Углы измерялись одним полным приемом (при двух положениях вертикального круга). Длины линий измерялись двумя полными приемами (прямо и обратно) вышеуказанными электронными тахеометрами.

Измерение углов и длин производилось с записью в электронный накопитель. Велся журнал теодолитных ходов.

Уравнивание теодолитного хода выполнено на IBM PC с использованием программного комплекса «CREDO».

Уравнивание производится параметрическим способом по критерию минимизации суммы квадратов поправок в измерения. При этом производится полная оценка точности измерений в сети и положения каждого пункта, и создаются соответствующие ведомости.

Допустимая угловая невязка определялась по формуле:

f доп.= 1n, (1),

где n — количество углов в теодолитном ходе.

Допустимая линейная невязка в ходах — 1:2000.

Технические характеристики теодолитного хода проложеного в процессе производства инженерно-геодезических изысканий приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 — Технические характеристики теодолитного хода.

Предельные длины теодолитных ходов и их предельные абсолютные невязки принимались в соответствии с таблицей [1].

Таблица 3.3 — Предельные длины и абсолютные невязки теодолитных ходов.

Примечания к таблице 3.3

1. При использовании для измерения сторон теодолитного хода светодальномеров и электронных тахеометров предельная длина хода может быть увеличена в 1.3 раза, при этом предельные длины сторон хода не устанавливаются, а количество сторон в ходе не должно превышать:

— при съемке в масштабах 1:5000 и 1:2000 в открытой местности — 50 и в закрытой — 100, при съемке в масштабе 1:1000 — 40 и 80 соответственно характеристике местности, а при съемке в масштабе 1:500 — 20.

2. Предельные длины теодолитных ходов и их предельные абсолютные невязки для съемки в масштабе 1:200 устанавливаются в программе изысканий. Предельные длины теодолитных ходов на существующих железнодорожных станциях определяются схемой станций (длиной парков).

В сложно-пересеченной местности, где часто возникают условия ограниченной видимости, необходимо при прокладке теодолитного хода тщательнее выбирать места для закрепления очередной точки планово-высотного съемочного обоснования. Здесь часто на первый план выходит условие не максимальной сохранности точки, а условие максимальной видимости, то есть возможности «набрать» с нее максимальное количество пикетов. Ведь в таких условиях неудачно установленная станция ощутимо замедляет работу и ведет к созданию лишних (необязательных) углов в теодолитном ходе, что в конечном итоге может негативно сказаться при уравнивании ходов. Умение видеть ситуацию и умелое проложение теодолитных ходов по трассе изысканий, является отличительной чертой профессионального геодезиста.

Высотным обоснованием топографической съемки в рассматриваемой работе послужили ходы тригонометрического нивелирования по точкам планового обоснования от пунктов опорной геодезической сети [8].

Тригонометрическое нивелирование производилось электронным тахеометром в прямом и обратном направлении с измерением вертикальных углов вышеуказанными электронными тахеометрами по средней нити одним приемом при двух положениях вертикального круга (при круге лево и круге право).

Предельное расстояние между тахеометром и отражателем не превышало 300 метров.

Высота прибора и отражателя над маркой центра измерялось с точностью 2 мм.

Расхождения между превышениями, измеренными в прямом и обратном направлениях, не превышают величин, вычисленных по формуле:

fh = 50v2l , (2)

где l — длина стороны в км.

Уравнивание ходов тригонометрического нивелирования с узловыми точками производилось на IBM PC с использованием модуля «CREDO_DAT» программного комплекса «CREDO» строго параметрическим способом с полной оценкой точности.

Допустимая невязка в ходах тригонометрического нивелирования определялась по формуле:

f доп.=±50vL,(3)

где L- длина хода в км.

Технические характеристики нивелирных ходов проложенных при производстве изысканий приведены в таблице 3.3

Таблица 3.4 — Технические характеристики нивелирных ходов.

Применение тригонометрического нивелирования (взамен технического нивелирования) в горной местности более рационально, так как при больших перепадах высот выполнение технического нивелирования становится более сложным и долговременным, а вероятность получения большей невязки, чем при тригонометрическом нивелировании возрастает в разы. Предельные длины нивелирных ходов принимались в соответствии с таблицей.[1]

Таблица 3.5 — Предельные длины ходов технического нивелирования

Схема планово-высотного обоснования созданного при выполнении инженерно-геодезических изысканий на участке подъездной дороги к магистральному газопроводу «Голубой поток» представлена в приложении Б.

3.5 Топографическая съемка М 1:500 — М1:5000

При выборе метода топографической съемки в сложно-пересеченной местности руководствуются как правило скоростью производства работ, экономической целесообразностью и возможностью применения того или иного метода съемки.

На сегодняшний день при съемке обширных труднопроходимых участков местности все чаще используют методы лазерного сканирования поверхности, с последующей дешифровкой полученных ортофотопланов. Однако при выполнении работ на небольшой территории такой метод съемки применять экономически не целесообразно.

Топографическая съемка на объекте, рассматриваемом в качестве примера, выполнялась тахеометрическим методом в масштабе 1:1000 с сечением рельефа через 0.5м с помощью электронного тахеометра. В процессе производства тахеометрической съемки исполнителями велись записи (абрис) в журналах установленного образца. В абрисе отображалась вся ситуация и рельеф местности. В дальнейшем записи в абрисе использовались для составления топографических планов.

В результате выполнения тахеометрической съемки плановые координаты и высоты точек местности получают одновременно, при использовании одного и того же прибора. Тахео — означает «быстро». Плановое положение точек местности при тахеометрической съемке получают в полярной системе координат, полюсом которой является точка съемочного обоснования, полярной осью — направление на любую видимую с данной станции точку съемочного обоснования, либо другую точку, координаты которой являются известными. Полярный угол на снимаемую точку отсчитывается по часовой стрелке от исходного направления полярной оси. Расстояние до снимаемой точки (в проекции — горизонтальное проложение) соответствует расстоянию от полюса до искомой точки [5].

Предельное расстояние между пикетами при масштабе съемки 1:1000 с сечением рельефа через 0.5 м составляет 20 метров.[1].

Средние погрешности съемки рельефа и его изображения на топографическом плане относительно ближайших точек съемочного обоснования не превышали 1/3 принятой высоты сечения рельефа.[3].

В отличие от съемки застроенной территории, где большее внимание уделяется корректному отображению твердых контуров местности (зданий, различных сооружений, наземных инженерных сетей и.т.д.) и правильному нанесению на топографические планы подземных инженерных сетей, при топографической съемке в сложно-пересеченной местности большее внимание уделяется корректному отображению рельефа. В горной местности, где практически отсутствуют твердые контура местности, а сеть подземных и наземных коммуникаций довольно разрежена, правильное отображение земной поверхности играет одну из ключевых ролей в принятии в дальнейшем тех или иных проектных решений.

В процессе производства полевых работ на объекте необходимо максимально точно «покрывать» территорию изысканий съемочными пикетами. Фиксировать все перегибы земной поверхности, выделять такие микроформы рельефа как обрыва, откосы, оползни и др., отображать все постоянные и временные водотоки. Временные водотоки на момент производства инженерно-геодезических работ часто можно определить лишь по косвенным признакам (наличие балок, промоин, эрозионных канавок, места аккумуляции делювиальных отложений и.т.д.). Также по косвенным признакам можно определить максимальный уровень подъема воды на конкретном участке водотока. Ведь не секрет, что в горной местности маленькие ручейки в период паводка превращаются в бурные потоки, несущие огромную разрушающую силу.

Выявление и точное нанесение микроформ рельефа на топографический план в совокупности с вышесказанным, дает представление о проектировании защитных сооружений будущего объекта. Например, таких как проектирование водоприемников и лотков водоотведения, перепускных труб, подпорных стен и других. Данные сооружения призваны обеспечить безопасность и целостность инженерного сооружения, поэтому данные по которым они спроектированы должны соответствовать реальному положению дел.

К особенностям съемки в пересеченной, залесенной местности так же можно отнести наличие большого количества висячих теодолитных ходов и визирных просек. Это обусловлено минимальной обзорностью территории в лесных массивах (особенно в теплое время года). Как правило, визирные просеки прокладываются с помощью топора или мачеты.

Максимальна длина проложения висячих теодолитных ходов, длины (в метрах) которых не должны превышать величин, указанных в таблице: [3]

Таблица 3.6 — Максимальная длина висячих теодолитных ходов

Число сторон в висячих теодолитных ходах на незастроенной территории должно быть не более трех, а на застроенной — не более четырех.

Необходимо учитывать что согласно СП 11-104-97 предельные длины полярных направлений, измеряемые светодальномерами или электронными тахеометрами, не должны превышать 1000 м.

Еще одним важным аспектом топографической съемки в пересеченной местности является процесс съемки древесной растительности. Согласно правилам начертания условных знаков на топографических планах М 1:500 — 1:5000 при нанесении на топографические планы лесных массивом необходимо давать их характеристику: породу деревьев, средний диаметр ствола, среднюю высоту древостоя и среднее расстояние между деревьями [4]

Наибольшие затруднения может вызвать определение пород деревьев. А именно эта информация наряду с другими характеристиками леса будет очень важна при получении разрешения на рубку деревьев, попадающих в полосу проектирования бедующего объекта строительства. В приложении Г приведены основные породы деревьев, встречающиеся в предгорной и горной местности Краснодарского края. Этот довольно не важный на первый взгляд аспект работы в определенных случаях может сыграть решающую роль в принятии проектных решений (например, невозможность прокладки трасс проектируемых объектов через лесные массивы, состоящие из пород деревьев занесенных в Красную книгу или находящихся на особом контроле).

Также при попадании в процессе выполнения инженерно-геодезических изысканий необходимо выполнить таксацию леса. Таксация леса (от лат. taxatio — оценка), комплекс технических мероприятий, цель которых — выявление, учёт, оценка качественных и количественных характеристик лесных ресурсов [6].

В нашем случае таксация леса выполняется в границах полосы проектирования объекта. Данная информация помогает сделать заявку на получение порубочных билетов в объеме достаточном для реализации проекта строительства.

Если говорить о линейных инженерных сооружениях в общем, то при их съемке на планах необходимо указать наименование объекта, а также:

а) на железных и автомобильных дорогах:

— отметки бровки, полотна проезжей части, головки рельса;

— закоординировать пикетаж дороги и ближайшего километрового столба, расстояние до ближайшего постоянного сооружения (здание, труба, мост и т.п.), если оно расположено не далее 150м от границы съемки;

— название соседних населенных пунктов и покрытие для автодороги.

б) при съемке подземных сооружений:

— технические характеристики (назначение, глубину заложения, диаметр, давление для газопроводов, напряжение для кабелей).

в) при съемке ВЛ, линий связи:

— высоты нижнего и верхнего проводов и тросов в серединах смежных пролетов, высоты точек подвески их на опорах, указать температуру воздуха при которой производились измерения высот проводов и тросов; за точку подвески провода на промежуточных опорах принимается низ гирлянды изоляторов, а на анкерных опорах — точка крепления гирлянды к траверсе;

— напряжение ВЛ и назначение и значимость (принадлежность) линии связи, количество проводов и тросов, номер, эскиз и материал опор.

В отличие от плотно застроенной территории, где наблюдается большая плотность подземных и наземных инженерных сетей, в горной сложно-пересеченной местности плотность инженерных сетей минимальная. В основном сети проходят вдоль дорог и по специально отведенным для них лесным просекам, поэтому на прохождение подземных коммуникаций в данной местности указывает ряд косвенных факторов. Также при поиске подземных коммуникаций следует применять специальное оборудование. На рассматриваемом объекте изысканий применялся трассопоисковоый комплекта RD 2000 Super CAT бесконтактным методом, который основан на принципе фиксации переменного электромагнитного поля, возбуждаемого задающим контуром, а также с помощью генератора, используя метод индукции. Фиксация местоположения подземных коммуникаций осуществлялось тем же методом, что и съемка твердых контуров. Средняя погрешность определения местоположения подземных коммуникаций на превышает 1 мм плана, а погрешность определения глубины залегания менее 15% от действительной.

Полноту съемки подземных коммуникаций согласовать с эксплуатирующими организациями (с указанием наименования организации, контактных телефонов, Ф.И.О. и должностей ответственных лиц (с их подписями), даты согласований). Материалы согласований должны быть заверены печатями эксплуатирующих организаций. Обязательно подлежат согласованию в пределах границ топографической съемки характеристики всех наземных и надземных коммуникаций с их владельцами (на топографических планах).

Топографический план участка подъездной дороги к магистральному газопроводу «Голубой поток», составленный по результатам проведенных инженерно-геодезических изысканий представлен в приложении Д.

3.6 Топографическая съемка оползневых участков

В сложно-пересеченной горной местности, как правило, большое развития имеют склоновые процессы. Именно к ним можно отнести и оползневые процессы.

При проектировании линейных инженерных сооружений, проходящих по оползневым участкам, необходимо учесть в проекте необходимый и достаточный комплекс мер по защите будущего объекта от повреждений или разрушений в результате развития оползневых процессов.

Первичная информация о наличии оползневых участков в полосе строительства линейных инженерных сооружений поступает в процессе рекогносцировки местности. Возможность же прокладки линейных сооружений на выявленных участках определяется по результатам проводимых инженерных изысканий на данных участках местности.

При производстве топографической съемки оползневых участков местности, исполнителю данного вида работ необходимо иметь представления о том, по каким косвенным признакам на местности можно определить развитие оползневых процессов, что такое оползень, какие основные элементы оползня необходимо отразить на топографическом плане. От корректного отображения оползня на топографическом плане напрямую зависит правильность расположения проектировщиком тех или иных защитных сооружений призванных обеспечить защиту проектируемого инженерного сооружения.

Под оползнями понимают крупные смещения различных горных пород по склону, распространяющиеся в отдельных районах на большие пространства и глубину. Простейший случай оползня представлен на рисунке4 , где пунктиром показано первоначальное положение склона и его строение после одноактного оползня. Поверхность, по которой происходит отрыв и оползание, называется поверхностью скольжения, сместившиеся породы — оползневым телом, которое часто отличается значительной неровностью. Место сопряжения оползневого тела с надоползневым коренным уступом называется тыловым швом оползня, а место выхода поверхности скольжения в низовой части склона — подошвой оползня [7].

РИСУНОК 4 — Схема оползневого склона: 1- первоначальное положение склона; 2 — ненарушенный склон; 3 — оползневое тело; 4 — поверхность скольжения; 5 — тыловой шов; 6 — надоползневой уступ (бровка срыва); 7 — подошва оползня [7]

Определив на местности оползневой участок по таким признакам как наклон деревьев растущих на теле оползня, наличие трещин, стенок срыва, начинается непосредственно процесс топографической съемки. Топографическую съемку оползневого участка местности целесообразнее выполнять в масштабе 1:500 или 1:200. Данный масштаб съемки позволяет более детально отразить на топографическом плане основные элементы и пространственно-высотные характеристики оползня. При выполнении топографической съемки необходимо «покрывать» оползневой участок съемочными пикетами так, чтобы в результате на топографическом плане были отображены бровки и стенки срыва оползня, участки застоя воды в нижней части оползня, трещины в теле оползня.

В комплексе факторов, способствующих оползневым процессам, существенная, а иногда и решающая роль принадлежит подземным водам. Поэтому необходимо на топографическом плене отразить все постоянные и временные водотоки, при необходимости дополнительно указать направление стока или крутизну склонов на отдельных (имеющих определяющее значение) участках. На основе этой информации принимаются проектные решения по урегулированию поверхностного стока. Данные меры призваны снизить нагрузку на оползневой склон.

Еще одним аспектом, на который необходимо обратить внимание при производстве инженерно-геодезических работ на оползневых участках, это съемка существующих защитных сооружений (при их наличии) на оползневом участке. Необходимо максимально точно отразить на топографических планах высотное и плановое положение ранее созданных защитных сооружений (подпорных стен, водопропускных труб, водоприемных лотков). Если сравнить полученные данные с проектным материалом на данные сооружения, то можно увидеть какое влияние оказали оползневые процессы на защитные сооружения и насколько данные сооружения справились с возложенной на них задачей. Параллельно съемки ранее созданных защитных сооружений необходимо выполнить описание их состояния, которое отражается в техническом отчете по инженерно-геодезическим изысканиям.

Топографическая съемка оползневых участков на объекте, рассматриваемом в качестве примера, выполнялась тахеометрическим методом в масштабе 1:500 с сечением рельефа через 0.5м с помощью электронного тахеометра. На топографическом плане (приложение Е) отражены основные элементы оползня, что в совокупности с информацией, полученной в ходе других видов инженерных изысканий, позволяет выполнить проектные работы по защите проектируемой подъездной автодороги к магистральному газопроводу «Голубой поток» в полном объеме.

Во всех случаях при решении вопросов строительства тех или иных сооружений вблизи склонов детально изучается их устойчивость, и вырабатываются меры по борьбе с оползнями в каждом конкретном случае. В ряде мест работают специальные противооползневые станции.

3.7 Камеральная обработка результатов полевых работ

Первичная обработка данных производится в полевых условиях:

— уравнивание ходов планово-высотного съемочного обоснования в программном модуле CREDO_DAT;

— создание цифровой модели местности с отображением рельефа и ситуации в программном модуле CREDO_TER или ПАНОРАМА.

В камеральных условиях производится:

— проверка исходных данных и полевого уравнивания тахеометрических ходов в программном модуле CREDO_DAT;

— контроль отображения площадных, линейных и точечных объектов в программном модуле CREDO_TER или ПАНОРАМА.

В дальнейшем выполняется импорт данных цифровой модели в САПР AutoCAD, посредством Drawing eXchange Format (DXF) формата, где и производится окончательная доработка и получение чертежей топографических планов М 1:1000 в электронном виде. Бумажные копии получают печатью на плоттере (принтере).

Содержание отображаемой на инженерно-топографических планах информации о предметах и контурах местности рельефе гидрографии растительном покрове подземных и надземных сооружениях должно соответствовать требованиям СП 11-104-97.

3.8 Технический контроль и приемка работ

Технический контроль и приемка работ осуществляется в соответствии с инструкцией ГКИНП(ГНТА)-17-004-99.

При полевом контроле проверяется:

— соответствие процессов, а также результатов выполненных работ и их оформления требованиям технического задания (технических требований) и действующих нормативных актов;

— степень завершенности работ;

— состояние приборов и вспомогательных принадлежностей, правильность их эксплуатации и хранения.

По результатам полевого контроля составляется акт контроля и приемки работ установленного образца.

В процессе камеральных работ используются следующие методы контроля:

— входной контроль поступающих данных;

— проверка согласованности с материалами ранее выполненных работ;

— непосредственные наблюдения за ходом работ с целью контроля за соблюдением технологического процесса и требованиям нормативной документации;

— исполнение работ во вторую руку.

Результаты контроля фиксируются подписью на разрабатываемых и проверяемых отчетных документах (текстовых и графических приложениях, чертежах и пояснительной записке).

Завершенные работы представляются исполнителем для приемки руководителю камеральной группы, корректору, главному специалисту, которые в процессе приемки работ устанавливают соответствие предъявляемых материалов требованиям задания Заказчика и действующей нормативной документации.

3.9 Охрана труда

Так как производство инженерно-геодезических изысканий в сложно-пересеченной местности связано с определенным риском для здоровья, необходимо четко выполнять меры по технике безопасности при выполнении работ. Правильное обращение с орудием труда, наличие специальной одежды и средств индивидуальной защиты (защита глаз, открыты частей тела) повышают безопасность труда, а пренебрежение элементарными правилами безопасности может привести к плачевным последствиям. Особенно это касается работы выполняемой в пересеченной местности (в горах, в болотистой местности, в лесных массивах).

Требования к охране труда повышенные.

Начальникам полевых подразделений (партий, бригад) перед началом работ выявлять возможные на объекте опасности и риски и определять необходимые меры безопасности.

До начала работ весь, задействованный в работе полевой персонал, должен пройти медицинский осмотр, прививки.

Всем членам полевых подразделений в период полевых работ запрещается употребление алкоголя.

Вся транспортная техника и механизмы до выезда в поле должны пройти внеочередной технический осмотр, результаты которого должны быть закреплены соответствующим актом.

Все работы должны выполняться в строгом соответствии с действующими нормативными документами в области ОТ и ПБ и инструкцией по охране труда [10].

Руководители полевых бригад должны в установленные сроки связываться с начальником партии или штабом и докладывать о местонахождении бригады, здоровье сотрудников и выполненной работе.

Полевые подразделения обеспечиваются:

*полевым снаряжением, средствами связи и сигнализации, коллективными и индивидуальными средствами защиты, спецодеждой, репеллентами, спасательными средствами и медикаментами согласно перечню, утверждаемому руководителем предприятия, с учетом состава и условий работы;

*топографическими картами и средствами ориентирования на местности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной дипломной работе автор выполнил описание производства инженерно-геодезических изысканий в сложно-пересеченной местности на примере конкретного объекта изысканий (подъездной автомобильной дороги к Магистральному газопроводу «Голубой поток»). Автором также выполнено описание особенностей выполнения работ на полевом этапе производства инженерно-геодезических изысканий. Применение приемов при выполнении топографической съемки, описанных в данной работе, позволяют рационализировать процесс производства изысканий и получить материалы и данные соответствующие действующей нормативной документации и способные обеспечить другие виды изысканий и работы по проектированию объекта строительства достоверной и максимально точной информацией.

На сегодняшний день проект на строительство подъездной автодороги, в состав которого входили и инженерно-геодезические изыскания прошел ГлавГосЭкспертизу, что подтверждает высокий уровень проведенной работы.

Основываясь на вышесказанном можно утверждать, что методы выполнения инженерно-геодезических изысканий и их особенности, приведенные в данной работе, можно и следует применять при выполнении инженерно-геодезических изысканиях и на других линейных объектах, проходящих в сложно-пересеченной местности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. СП11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства (Принят и введен в действие с 1 января 1998г.).

2. ГКИНП (OНТА) -02-262-02 Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS (Введена в действие с 1марта 2002года).

3. ГКИНП-02-033-82. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500. Москва. «Недра». 1982;

4. Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500. Москва. ФГУП «Картгеоцентр» 2004.

5. Геодезия В.Н. Попов С.И. Чекалин Учебник для вузов. — М.: «Горная книга», 2007.

6. Лесная энциклопедия: В 2-х т., т.2/Гл.ред. Воробьев Г.И.; Ред.кол.: Анучин Н.А., Атрохин В.Г., Виноградов В.Н. и др. — М.: Сов. энциклопедия, 1986.-631 с., ил.

7. Короновский Н.В., Якушова А.Ф. Основы геологии Учебник. Москва Высшая школа 1991.]

8. Письмо Федеральной службы геодезии и картографии России № 6-02-3469 от 27 ноября 2001 года «Об использовании тахеометров при крупномасштабной съемке».

9. Альбом типов центров и реперов, 1965 и дополнение к альбому центров. М., 1978.

10. Правила по технике безопасности на топографо-геодезических работах ПТБ-88. Москва. «Недра». 1991г.

11. ГКИНП(ГНТА)-17-004-99. Инструкция о порядке контроля и приемки топографических, геодезических и картографических работ.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Схема планово-высотного съемочного обоснования:

«Участок подъездной автодороги к магистральному

газопроводу «Голубой поток»

(М 1:5000)

Проект планово-высотных геодезических построений

Породы деревьев встречающиеся в предгорных и горных районах Краснодарского края