Инженерно-геодезические изыскания

 

Прикладная геодезия

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.

2ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СЕТКА

Строительная сетка создается в основном на промышленных площадках и служит основой для разбивочных работ, монтажа технологического оборудования и производства исполнительных съемок.

Характерной особенностью строительной сетки как инженерно-геодезической сети является расположение пунктов, образующих сетку квадратов или реже прямоугольников, стороны которых параллельны осям проектируемых сооружений или осям расположения технологического оборудования. Таким образом, строительная сетка представляет собой закрепленную на местности систему прямоугольных координат, облегчающую привязку осей сооружений и производство разбивочных работ.

В отличие от других видов опорных сетей точную конфигурацию и расположение пунктов строительной сетки проектируют заранее. Проектирование выполняют на генеральном плане будущего сооружения. При этом места расположения пунктов строительной сетки намечают таким образом, чтобы обеспечить сохранность наибольшего их числа в процессе производства строительных работ на площадке.

В зависимости от назначения строительной сетки и типа строящегося объекта длину стороны квадрата сетки принимают от 100 до 400 м. Наибольшее распространение получила сетка со стороной 200 м. В цеховых условиях для расстановки технологического оборудования сетку проектируют со стороной 10 - 20 м.

При создании строительной сетки используют частную прямоугольную систему координат. Начало этой системы выбирают таким образом, чтобы все пункты строительной сетки имели положительные значения абсцисс и ординат. Координатные оси в большинстве случаев обозначают буквами А и В. Для обозначения номера пункта к буквам добавляют индекс, указывающий число сотен метров по оси абсцисс или ординат. Так, например, номер пункта, обозначенный А 3/ В 5, будет указывать, что этот пункт имеет координаты: X = 300 м, Y = 500 м. Для точек, координаты которых не кратны 100 м, запись их обозначений производят подобно пикетажным; например, запись А 14 + 25,65/ B 8 + 30,50 будет означать, что точка имеет координаты X = 1425,65 м, Y = 830,50 м.

Требования к точности построения строительной сетки определяют исходя из ее назначения. Опыт строительства крупных промышленных комплексов показывает, что в большинстве случаев для выполнения основных разбивочных работ и исполнительных топографических

съемок в масштабе 1:500 ошибки во взаимном положении смежных пунктов строительной сетки в среднем должны составлять 1:10000 или 2 см для расстояний между ними в 200 м. Прямые углы сетки должны быть построены со средней квадратической ошибкой 20’’.

Вынос в натуру строительной сетки с соблюдением (в пределах заданной точности) намеченных мест расположения ее вершин производят в несколько этапов.

Первоначально выносят в натуру исходные направления. На одном из них выбирают две точки А и В (рис. 13.5), координаты которых определяют графически и, используя координаты пунктов плановой основы, как правило имеющихся в районе строительства, решают обратные геодезические задачи и вычисляют полярные координаты S ₁ и S ₂, β₁ и β₂. Для исключения грубых ошибок целесообразно вынести в натуру третью точку С по элементам S ₃, β₃. После закрепления точек А, В и С на местности измеряют угол ВАС, по отклонению которого от 90° можно судить о точности выполненных работ.

Так как координаты точек А, В, С определялись по генплану графически, то точность их выноса в натуру составит около 0,2 - 0,3 мм на плане. Но это не играет существенной роли, так как на эту величину сместится весь комплекс проектируемых сооружений.

Однако таким способом нельзя выносить в натуру строительную сетку при реконструкции или расширении строящегося предприятия. В этом случае новую строительную сетку следует развивать

Рис. 13.5. Схема выноса в натуру исходных направлений строительной сетки

как продолжение существующей. Если знаки построенной (старой) сетки не сохранились, следует восстановить на местности основные оси существующих цехов или установок, с которыми технологически связаны вновь создаваемые сооружения, и уже от них (как от исходных направлений) разбивать новую строительную сетку.

От вынесенного и закрепленного в натуре исходного направления выполняют детальную разбивку строительной сетки осевым способом и способом редуцирования.

При осевом способе разбивки строительную сетку сразу строят на местности с расчетной точностью путем точного отложения проектных элементов. Для этого, опираясь на закрепленные исходные направления, стремятся вынести два взаимно перпендикулярных направления АВ и АС, пересекающихся примерно в середине площадки (рис. 13.6). Так как исходные направления вынесены в натуру с небольшой точностью, то угол ВАС может значительно отличаться от прямого. Измеряют угол β двумя-тремя приемами теодолитом типа 2Т2 и, вычислив величину отклонения его от прямого угла ∆β = 90° - β, исправляют положение точек В и С линейными поправками Δ S_B и Δ S_C, чтобы направления АВ и АС стали строго перпендикулярными. Поправки вычисляют по формулам

(13.30)

причем расстояния АВ ₁ и АС ₁ берут с генплана с точностью до 1 м. Исправленное положение точек B и С закрепляют на местности и вдоль этих осей откладывают в створе по теодолиту отрезки, равные длинам сторон сетки. Измерения выполняют рулетками или лентами с натяжением по кольям с учетом поправок за температуру, наклон, компарирование. Целесообразно применять электронные тахеометры, позволяющие быстро вычислять горизонтальные проложеыия с учетом всех поправок. Закончив разбивку в конечных пунктах F, R, D, Е, строят на них прямые углы и продолжают разбивку по периметру сетки. После этого временные знаки заменяют на постоянные. Затем по створам между соответствующими пунктами основных четырех полигонов разбивают и закрепляют заполняющие пункты сетки.

Рис. 13.6. Схема разбивки строительной сетки осевым способом

Если площадка небольшая, а разбивку вершин сетки производят с высокой точностью, то полученные координаты вершин сетки будут незначительно отличаться от проектных. Однако при разбивке сеток больших размеров трудно с высокой степенью точности выполнить разбивку и учесть все поправки при откладывании длин линий. В результате этого фактические результаты могут существенно отличаться от проектных, что вызовет определенные затруднения при разбивке сооружений. Поэтому применять осевой способ целесообразно на небольших площадках или там, где точность разбивочных работ невелика и отклонением координат пунктов сетки от них проектных значений в пределах 3 - 5 см можно пренебречь.

Для проектирования разбивочных работ удобнее иметь такую сетку, координаты пунктов которой практически не отличаются от проектных. Это можно получить при построении сетки способом редуцирования.

При способе редуцирования сетку сначала строят с точностью 1:1000 - 1:2000 согласно проекту на всей площадке и закрепляют временными знаками. Затем создают на площадке плановые сети и определяют точные координаты всех закрепленных временными знаками пунктов сетки.

На больших площадках плановые сети строят в несколько этапов. В качестве главной основы могут служить сети триангуляции, трилатерации, светодальномерной полигонометрии или линейно-угловые сети.

Пункты главной основы стремятся расположить по углам площадки; между ними по периметру прокладывают ходы первого порядка, между которыми развивают ходы второго порядка.

Наиболее эффективным методом определения координат пунктов строительной сетки первого порядка является светодальномерная полигонометрия.

Координаты пунктов в заполняющих сетях могут определяться различными методами: ходами полигонометрии (светодальномерной, траверсной, короткобазисной), триангуляцией, бездиагональными четырехугольниками, линейными засечками, угловыми двух-фигурными засечками проф. А.И. Дурнева и др.

Для создания сетей второго порядка особенно эффективным является метод четырехугольников без диагоналей.

Положение заполняющих пунктов строительной сетки может быть получено на местности также способом створов с пунктов основных полигонов.

Так как предварительная разбивка строительной сетки производится с точностью порядка 1:1000 - 1:2000, то после уравнивания координаты пунктов сетки будут существенно отличаться от их проектных значений. Чтобы найти на местности проектное положение пунктов, выполняют редуцирование. По фактическим и проектным координатам путем решения обратных геодезических задач

Рис. 13.7. Схемы редуцирования пунктов строительной сетки (а) и закрепления пункта постоянным знаком (б)

определяют угловые β и линейные l элементы редукций (рис. 13.7) и откладывают их от временных знаков. Для редуцирования составляют разбивочный чертеж, на который выписывают дирекционные углы всех направлений и элементы редукций.

Редуцирование выполняется следующим образом. Над временным знаком, например А’, устанавливается и приводится в рабочее положение теодолит. От направления А’В’ откладывается угловой элемент редукции β _B и фиксируется направление А’А. Вдоль этого направления при помощи рулетки откладывается линейный элемент редукции l_А. Таким образом, на местности будет определено положение точки А, координаты которой соответствуют проектным значениям. Аналогичным образом редуцируют все пункты строительной сетки.

Отредуцированные пункты сетки закрепляют постоянными знаками, представляющими собой железобетонные монолиты или забетонированные отрезки рельсов, металлических труб и т. п. с приваренными сверху марками или металлическими пластинами размером 200×200 мм. Чтобы при закладке постоянного знака не утратить положение отредуцированного пункта, поступают следующим образом. Перед установкой знака положение пункта фиксируют двумя створами 1 и 2 на кольях. После установки знака по меткам на верхних торцах кольев натягивают струны (леску) и восстанавливают на знаке положение вершины сетки.

После закрепления сетки постоянными знаками необходимо выполнить контрольные измерения. Линейные измерения производят

выборочно. Обычно проверяют длину отдельных сторон сетки в наиболее слабых местах (между ходами второго порядка). Контрольные угловые измерения выполняют на пунктах, расположенных в шахматном порядке, с таким расчетом, чтобы охватить все стороны сетки.

Под влиянием неизбежных ошибок измерений контрольные промеры будут отличаться от теоретических. Эти отклонения не должны превышать 20 мм в длинах сторон, 40’’ - в прямых углах.

Если в результатах контрольных промеров промахов не обнаружено, то в дальнейшем при разбивке сооружений принимают координаты пунктов сетки, равными проектным, а углы между сторонами - прямыми.

По пунктам строительной сетки прокладывают ходы нивелирования III - IV классов. В этом случае строительная сетка служит высотной основой.