Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Инженерная геодезия» В.И.Михайлов ГЕОДЕЗИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТРУБОПРОВОДОВ И ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ Методическое пособие для студентов специальностей 1-70 04 01 – «Водохозяйственное строительство», 1-70 04 02 – «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна», 1-70 04 03 – «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов» Минск 2006 УДК 696.115 (075.8) ББК 39.7 я 7 М 69 Рецензенты: П.И.Дячек, О.И.Киричок Михайлов В.И. М 69 Геодезия при строительстве трубопроводов и водохозяйственных объектов: Методическое пособие для студентов специальностей 1-70 04 01 – «Водохозяйственное строительство», 1-70 04 02 – «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассей- на» и 1-70 04 03 – «Водоснабжение, водоотведение и охрана вод- ных ресурсов» / В.И.Михайлов.– Мн.: БНТУ, 2006.– 94 с. В методическом пособии рассматриваются геодезические работы, выпол- няемые при инженерно-геодезических изысканиях, проектировании, строительст- ве и эксплуатации гидротехнических, гидромелиоративных сооружений и трубо- проводов. Приводятся сведения о вертикальной планировке, геодезических разби- вочных работах и исполнительных съемках при строительстве водохозяйственных объектов и подземных коммуникаций. Дается краткая информация о геодезиче- ских наблюдениях за перемещениями и деформациями инженерных сооружений. УДК 696.115 (075.8) ББК 39.7 я 7 ISBN 985-479-473-3  Михайлов В.И., 2006 © БНТУ, 2006 2 1. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ 1.1. Общие сведения Инженерно-геодезические изыскания должны обеспечить проектирование объектов строительства топографо-геодезическими материалами и данными, а также способствовать выполнению других видов инженерных изысканий (инже- нерно-геологических, гидрографических и т.п.). В состав инженерно-геодезических изысканий входят: сбор и анализ суще- ствующих материалов топографо-геодезической изученности, создание опорных геодезических сетей, топографическая съемка, съемка подземных коммуникаций, геодезическое трассирование инженерных сооружений. Для выполнения инженерно-геодезических изысканий составляется техни- ческое задание, которое должно включать общие сведения о районе изысканий и проектируемых объектах, данные о системе координат и высот, разрешение гос- геонадзора Республики Беларусь или геослужбы соответствующего города на вы- полнение изысканий, данные о границах съемки с учетом проектируемых подзем- ных коммуникаций, масштаб съемки и высоту сечения рельефа. На основе технического задания составляют программу инженерно-геоде- зических изысканий, которая имеет текстовую часть и приложения. В текстовой части излагается топографо-геодезическая изученность района работ, сроки, объ- емы и стоимость проектируемых работ, виды итоговых материалов, методы топо- графической съемки и съемки подземных коммуникаций, материалы по проекти- рованию геодезических сетей, данные технического контроля. В приложениях к программе инженерно-геодезических изысканий приво- дятся схемы опорных геодезических сетей, картограмма размещения участков то- пографической съемки, чертежи геодезических знаков. На территории площадки гидротехнического строительства выполняется топографическая съемка в масштабе 1:2000 с сечением рельефа 1 м, причем на водотоках и водоемах производится промер глубин. Планы масштаба 1:2000 яв- ляются основой для составления генерального плана сооружения. 3 Территория водохранилища должна быть обеспечена топографическими картами масштаба 1:10 000 – 1:25 000. К топографическим картам, используемым при проектировании ороситель- ных и осушительных систем, предъявляются особые требования в части детализа- ции и точности изображения рельефа. Малозаметные детали рельефа – бугры, за- падины, блюдца должны изображаться на топографических планах. Значительно увеличивается количество подписываемых высотных отметок. В зависимости от задач и площади проектирования гидромелиоративных систем, используются то- пографические карты и планы масштаба 1:500 – 1:25 000. В городах при прокладке новых и реконструкции эксплуатируемых трубо- проводов используют топографические планы масштабов 1:500 – 1:5000, которые можно получить в геодезическом фонде города. Для съемки текущих изменений участка строительства делают копию топографического плана (геодезическая подоснова) масштаба 1:500. Геоподоснову необходимо корректировать в полевых условиях по элементам ситуации и высотным отметкам всех характерных точек. В ходе обновления геоподосновы все деревья, которые попадают в зону строитель- ства, наносятся на план. В случае отсутствия топографических материалов вы- полняется топографическая съемка. Поскольку опорные геодезические сети и топографические съемки уже из- ложены в первой части дисциплины «Инженерная геодезия», кратко рассмотрим геодезические работы при эксплуатации подземных трубопроводов и геодезиче- ское трассирование линейных сооружений. 1.2. Геодезические работы при эксплуатации подземных трубопроводов 1.2.1. Съемка подземных трубопроводов Современные городские и промышленные территории характеризуются сложной сетью подземных трубопроводов. Наличие топографических планов под- земных коммуникаций необходимо для решения эксплуатационных задач, капи- тального ремонта, реконструкции и расширения инженерных сооружений. 4 Подземные трубопроводы подразделяются на напорные и самотечные. На- порные трубопроводы – это тепловые сети, газопровод и водопровод. Самотечные – промышленная, бытовая и ливневая канализация, дренаж. При плановой съемке всех видов инженерных коммуникаций точность при- близительно одинаковая. На застроенных территориях средняя квадратическая погрешность в положении отдельных линий между собой и относительно фунда- ментов зданий должна быть не более 0,10–0,15 м. На незастроенных территориях эта погрешность может достигать 0,5 м. Точность высотной съемки подземных коммуникаций зависит от сущест- вующих требований к проектным отметкам и уклонам. Самотечные трубопроводы требуют, чтобы погрешности отметок лотков соседних колодцев были не более 5–10 мм. В этом случае отметки определяются геометрическим нивелированием. В связи с тем, что в напорных трубопроводах уклоны выдерживаются с меньшей точностью (до 2–3 см), чем у самотечных, для высотной съемки можно также использовать тригонометрическое нивелирование. На некоторых заводских и городских территориях отсутствует исполни- тельная документация, поэтому копают поперечные траншеи (шурфы) на некото- ром расстоянии одна от другой. Затем определяют характерные точки подземных коммуникаций: повороты, вводы в здания, отводы и их характеристики. Плано- вую привязку выполняют линейными засечками (от существующих зданий) и промерами между видимыми точками прокладок. Высотная привязка осуществля- ется техническим нивелированием. Индукционный метод поиска инженерных подземных коммуникаций (ИПК) используется для определения их планового положения и глубины заложения при топографических съемках. Искатель трубопроводов ИТ5 состоит из генератора импульсов, головных телефонов, антенны, приемника и штыря заземления (рис.1.1). Прибор ИТ5 весом 7.5 кг упаковывается в компактный футляр. 5 Рис.1.1. Искатель трубопровода ИТ5 В смотровом колодце выходной шнур генератора подключается с помощью магнита к очищенной от ржавчины и грязи поверхности коммуникации. Штырь заземления забивается в грунт на расстоянии 5–10 м в направлении, перпендику- лярном предполагаемому направлению коммуникации. Затем включается прием- ник, и антенну с головными телефонами вносят в электромагнитное поле, где воз- никает ЭДС (рис.1.2, а), которая в приемнике преобразуется в ток звуковой часто- ты, воспринимаемый телефонными наушниками. Местоположение коммуникации определяется по «максимуму» и «миниму- му» сигнала. В режиме «максимум» ось антенны располагают перпендикулярно к оси коммуникации (рис.1.2, б) и плавно перемещают ее вправо и влево до получе- ния наибольшей громкости звукового сигнала. Ширина зоны звучания сигнала может быть до двух метров. Положение проекции коммуникации на дневную по- верхность уточняют по режиму «минимум». Для этого, антенну располагают вер- тикально (рис.1.2, в) и перемещают ее, как в первом случае, добиваясь наимень- шего звучания сигнала. Эту точку фиксируют на местности. Для определения глубины заложения коммуникации антенну располагают под углом 45° к поверхности земли (рис.1.2, г) и перемещают ее перпендикулярно к направлению трассы до первого минимума слышимости сигнала. Расстояние от этой точки до оси и будет равняться глубине заложения коммуникации. Для кон- Приемник Головные телефоны Антенна Генератор Штырь заземления 6 троля повторяют измерения в противоположную от оси сторону и вычисляют среднее из двух значений полученных расстояний. Рис.1.2. Определение местоположения подземной прокладки: а) – схема подключения генератора к коммуникации; б) – по максимуму сигнала; в) – по минимуму сигнала; г) – определение глубины заложения коммуникации Искателем трубопроводов ИТ5 можно обнаружить коммуникации, распо- ложенные на глубине до 10 м, на расстоянии от точки подключения генератора до 1,5 км, и определить их планово-высотное положение с погрешностью ±0,2 м. На застроенных территориях, где проходит в одном направлении несколько коммуникаций, с помощью индукционного метода можно определить только при- близительную полосу их прохождения. Определение положения отдельных ком- муникаций выполняют в колодцах, вводах в здания, шурфованием и другими бо- лее надежными способами поисков. В процессе съемки трубопроводов выполняют следующие виды работ. ШТАНГА АНТЕННА ГЕНЕРАТОР ТРУБОПРОВОД КОЛОДЕЦ ПРИЕМНИК АНТЕННА ГОЛОВНЫЕ ТЕЛЕФОНЫ а) б) ШТАНГА АНТЕННА ТРУБОПРОВОД ШТЫРЬ ТРУБОПРОВОД ТРУБ ОПРОВОД 45 h h1 h2 ШТАНГА АНТЕННА 45 г) в) 7 П о д г о т о в и т е л ь н ы е р а б о т ы направлены на сбор и анализ тех- нической документации – планов и профилей подземных коммуникаций, мате- риалов разбивочных работ и исполнительных съемок, данных технической инвен- таризации и обмера колодцев, планов территории и размещения геодезических пунктов. На основе этих данных составляют схематический план подземных се- тей и схемы, обязательные для эффективного применения искателя трубопровода на строительной площадке. Р е к о г н о с ц и р о в к а с е т е й проводится совместно со специалиста- ми эксплуатационной службы, во время которой уточняют на местности схемы отдельных сетей. По откорректированным схемам определяют способы поиска коммуникаций, места контрольных промеров. Параллельно отыскивают пункты планово-высотного обоснования и разрабатывают проект дальнейшего их разви- тия, составляют план проведения съемки. На основе схемы подземных сетей и плана съемочных работ, на всех углах поворота и ответвлениях, а также через каждые 50 м на прямых участках, выпол- няют поиск трубопроводов индукционным методом, определяют плановое поло- жение и глубину заложения коммуникаций. Во время съемки сетей в неблагопри- ятных условиях (каналы с большим количеством подземных сетей, подходы к подстанциям и т.п.) копают шурфы. На данном этапе геодезических работ необходимо выполнить привязку ана- литическим способом съемочного обоснования к пунктам геодезической сети и к капитальным зданиям всех точек по оси коммуникации, которые выявлены иска- телем трубопровода, а также всех колодцев и других выходов подземных сетей. 1.2.2. Геодезические работы при обследовании подводных переходов газопроводов Газопроводы, пересекающие водные препятствия прокладываются в две нитки: основная и резервная. Для установления глубины залегания, оголенных и провисающих участков периодически, не реже двух раз в год, проводится обсле- дование подземных переходов газопроводов. В тех местах, где обнаружены такие 8 нарушенные переходы газопроводов, выполняются следующие инженерно-геоде- зические работы. По линии, проходящей через опознавательные знаки газопрово- дов, с одного из берегов разбивается пикетаж через реку на другой берег. Выпол- няется топографическая съемка береговых участков в масштабе 1:1000 с целью составления плана. Например, по результатам такой съемки составлен план под- водного перехода газопровода Минск-Гомель через р. Березина (1998 г.) (рис.1.3). Геодезические работы под водой выполняются водолазами. Определение положения промерных точек производится при помощи мерного троса, скорость течения – вертушкой. Промеры глубин осуществляются ручным лотом или эхоло- том. Плановое положение газопроводов и его глубина определяются при помощи подводного трассоискателя ПТИ-1М. В результате проведенных геодезических работ строится продольный про- филь основного и резервного газопроводов. Так, на рис.1.4 представлен аналогич- ный профиль основной нитки газопровода Минск-Гомель через р.Березина, где изображен газопровод, дно реки до и после ремонта. На обнаруженные оголенные участки укладываются мешки со щебнем. После укладки мешков производится послеремонтное обследование под- водного газопровода. 9 Рис. 1.3. План масштаба 1:1000 подводного перехода газопровода Минск-Гомель через р. Березина 100.47 100.47 100.47 100.50 100.51 100.47 100.00 99.95 99.95 99.94 100.00 XII.96 ПК2 ПК1+94 ПК2 ПК1+97.5 100.00 XII.96 ПК1+20 100.03 ПК1+22 100.01 ПК1 101.72 101.73 102.33 ПК1 101.54 100.06 101.95 102.51 102.52 102.55 102.53 103.37 103.35 101.50 100.49 Рп 102  103.59 О с н о в н а я н и т к а Р е з е р в н а я н и т к а р.Березина 10 Рис.1.4. Продольный профиль основной нитки газопровода Минск-Гомель через реку Березина 9 6 , 6 0 1 0 0 , 0 2 Отметки верха трубы Фактические отметки Производство ремонтных работ Фактические отмет- ки после ремонта Пикетаж Расстояние, м Глубина реки, м Правый берег Г. 1:500 В. 1:100 Масштаб: Левый берег Газопровод 99,00 09,96 дно послеремонта Укладка мешков дно до ремонта м 102 101 100 99 98 97 96 95 9 9 , 2 2 1 0 2 , 0 7 9 5 , 9 0 1 0 0 , 1 2 ПК1 12 43,0 1 , 2 2 1 , 6 6 0 , 0 0 9 5 , 6 5 9 9 , 0 0 9 5 , 6 0 2 , 3 0 9 6 , 7 0 9 6 , 7 0 9 6 , 6 5 2 , 7 0 9 6 , 2 0 9 6 , 3 0 0 , 6 0 9 6 , 6 0 9 8 , 4 0 1 , 3 0 9 6 , 7 0 9 7 , 7 0 0 , 0 0 9 6 , 6 0 9 9 , 0 0 1 , 6 0 9 6 , 7 0 9 7 , 4 0 9 6 , 0 0 2 , 4 0 9 5 , 9 0 9 6 , 6 0 9 5 , 7 5 2 , 7 0 9 5 , 7 0 9 6 , 3 0 9 5 , 9 0 2 , 6 0 9 5 , 7 0 9 6 , 4 0 1 , 0 0 9 6 , 7 0 9 8 , 0 0 9 6 , 8 0 1 , 6 0 9 7 , 4 0 9 7 , 4 0 9 6 , 8 0 1 , 5 0 9 7 , 0 0 9 7 , 5 0 9 6 , 7 0 1 , 6 0 9 6 , 5 0 9 7 , 4 0 9 6 , 5 0 1 , 9 0 9 6 , 5 0 9 7 , 1 0 9 6 , 4 0 2 , 0 0 9 6 , 4 0 9 7 , 0 0 9 6 , 3 0 2 , 1 0 9 6 , 3 0 9 6 , 9 0 9 6 , 1 0 2 , 4 0 9 6 , 0 0 9 6 , 6 0 4 4 2 3 5 3 2 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 11 1.2.3. Использование спутниковых систем позиционирования при обнаружении дефектных участков магистральных газопроводов Глобальная система позиционирования (определение координат), GPS (Global Positioning Sуstem) – навигационная система, позволяющая с высокой точ- ностью определять пространственное положение точек с помощью засечек с искус- ственных спутников Земли (ИСЗ). Для GPS не требуется взаимной видимости меж- ду геодезическими пунктами, работа может выполняться при любой погоде. Система GPS состоит из трех блоков: космический, контроля и управления, блок пользователей (приемники спутниковых сигналов). Современный космический блок GPS состоит из 24 спутников, из которых 21 – действующий и три резервных. Они находятся на шести круговых орбитах, расположенных на расстоянии 26560 км от центра масс Земли. Орбиты разверну- ты относительно друг друга в экваториальной плоскости Земли на 60°, имеют на- клон 55° и период обращения вокруг Земли 12 часов. Данная конфигурация обес- печивает круглосуточную видимость необходимого числа ИСЗ с любой точки по- верхности Земли. Наземный блок системы GPS включает главную станцию и пять станций слежения, расположенных вдоль экватора. Станции слежения определяют рас- стояния до спутников и передают информацию на главную станцию контроля. На последней обрабатывают всю поступающую информацию, вычисляют и прогно- зируют эфемериды спутников, т.е. набор координат, которые определяют поло- жение спутников в разные моменты времени. Геодезические приемники выпускаются швейцарской фирмой Wild (ныне Leika). Аппаратура GPS Wild Sуstem-200 компактна, имеет небольшую массу и малое энергопотребление. Переноску станции и работу на ней в полевых условиях может осуществить один оператор. В комплект аппаратуры входят две и более станции. Каждая станция состоит из приемника, процессора для обработки дан- ных с программным обеспечением и контрольно-индикаторного блока (рис.1.5). 12 Рис.1.5. Спутниковая аппаратура GPS Wild Sуstem-200 Приемник портативный двухчастотный с вмонтированной в него антенной, позволяющей отслеживать одновременно до девяти спутников. Он измеряет даль- ности и скорости изменения дальностей до спутников, которые находятся в поле зрения. Объединяя результаты одновременных наблюдений за несколькими спут- никами (необходимо четыре расстояния до спутников), наземный процессор ре- шает обратную пространственную линейную засечку и таким образом определя- ются координаты точки установки приемника. Эксплуатация спутников и все вычисления осуществляются в международ- ной геодезической системе (WGS-84). В этой системе начало координат располо- жено в центре масс Земли, ось Хо лежит в плоскости экватора, ось Zо направлена 13 вдоль оси вращения Земли, ось Уо дополняет прямоугольную систему координат до полной (правой) системы. Точность взаимного положения пунктов (приращений координат), опре- деляемого с помощью GPS-приемников в дифференциальном режиме 0,005–0,010 м, точность превышений составляет от 3 до 9 мм. Для определения приращений координат точек измерения выполняются статическим или кинематическим методами. При статическом методе с двумя или более приемниками сигналов GPS один из приемников всегда располагается в точке с известными координатами, другой приемник или приемники – на точке или точках, координаты которых оп- ределяются. Приемники получают сигналы от одних и тех же спутников в одно и то же время. Для определения трехмерного положения точки должны наблюдать- ся, как минимум, четыре спутника с хорошей геометрией их расположения отно- сительно Земли. Кинематический метод также требует использования, как минимум, двух приемников и измерения синхронных данных. Преимущество этого метода состо- ит в том, что он позволяет одному или двум приемникам передвигаться во время съемки. Сбор данных после начальной стадии съемки занимает 1-2 минуты для каждой определяемой точки. Система GPS нашла широкое применение при выполнении инженерно- геодезических работ. С помощью GPS-измерений можно создать планово- высотное обоснование топографических съемок. При использовании кинематиче- ского метода оперативно определяется плановое положение элементов сооруже- ния и проверяется его вертикальность. В частности, кинематический метод GPS-измерений используется при обна- ружении дефектных участков магистральных газопроводов. По территории Республики Беларусь проходит много газопроводов. За вре- мя эксплуатации они подвергаются коррозии, имеются дефекты сварки стыков и механические повреждения подземных прокладок, металлические трубы истира- 14 ются газопродуктами. Поэтому необходима постоянная проверка состояния газо- проводов в течение их длительной эксплуатации. Для этой цели в трубу вставляется поршень-дефектоскоп (рис.1.6), снаб- женный мини-ЭВМ, который движется под давлением газа со средней скоростью 4–5 м/сек. Магниты поршня намагничивают трубу, его датчики воспринимают магнитное поле и передают информацию о дефектных участках обследуемой тру- бы на компьютер, где она фиксируется на дискете. Поршень может двигаться от одного ГРП до другого на расстоянии до 100 км за 10–12 часов. На образующей трубы через 2 км установлены маркеры, которые воспринимаются диагностиче- ским устройством и фиксируются на ЭВМ. Вычисляются расстояния от повреж- денных участков трубы до ближайших маркеров. Поскольку маркеры установле- ны рядом с опознавательными столбами, роль GPS на данном этапе заключается в определении их координат, необходимых для восстановления опознавательных знаков по трассе в случае их уничтожения. Рис.1.6. Поршень-дефектоскоп для обнаружения дефектных участков газопроводов После прохождения дефектоскопом участка газопровода, дискета с полу- ченной информацией вставляется в ПВЭМ, которая по результатам обработки данных выдает распечатку обнаруженных аномалий и расстояния до них от бли- жайших маркеров. 15 1.3. Геодезическое трассирование трубопроводов Основная задача инженерно-геодезических изысканий сооружений линей- ного типа заключается в определении на местности положения оси трассы в плане и по высоте. Комплекс инженерно-геодезических работ по выбору трассы, которая дол- жна соответствовать требованиям технических условий, минимальным финансо- вым затратам на строительство и эксплуатацию называется трассированием. Оп- тимальная трасса определяется путем технико-экономического сравнения конку- рирующих вариантов. Определение трассы по топографическим картам, планам, аэрокосмическим материалам и цифровым моделям местности называется камеральным трассиро- ванием, а выбор ее непосредственно на местности – полевым. Как правило, каме- ральное трассирование выполняется на предварительной стадии изысканий. На застроенных территориях городов и поселков часто вместо полевого трас- сирования выполняются крупномасштабные (1:500 – 1:2000) топографические съемки полосы по выбранной трассе с последующей окончательной камеральной укладкой её по материалам съемки в принятой системе координат и высот. Для каналов и самотечных трубопроводов важно выдерживать при трасси- ровании продольные уклоны (высотные параметры) при допустимых скоростях течения воды. Для напорных трубопроводов уклоны местности мало влияют на проект трассы и её выбирают наиболее короткой в благоприятных условиях. При трассировании трубопроводов различают плановые (углы поворота, радиусы го- ризонтальных кривых, длины переходных кривых, прямые вставки) и высотные (продольные уклоны, длины элементов в профиле, радиусы вертикальных кри- вых) параметры. На трассах канализации горизонтальные и вертикальные кривые не проектируют и трасса представляет ломаную линию. Независимо от типа ли- нейного сооружения и параметров трассирования все трассы должны вписываться в ландшафт местности и не нарушать природной эстетики. Чаще всего трассы размещают на местности, которая имеет наименьшую ценность для народного хо- зяйства. 16 К а м е р а л ь н ы е и з ы с к а н и я трасс большой протяжённости начи- нают с определения воздушной линии. Это прямая, которая соединяет на карте опорные точки (начало и конец трассы, промежуточные пункты), до которой как наиболее короткой стремятся приблизить проектную трассу. Ориентируясь на воздушную линию, определяют в первом приближении возможные направле- ния трассы между опорными точками. Затем намеченные направления переносят на крупномасштабные топографические карты. В зависимости от сложности местности и технических условий проекти- рования трассы трубопровода камеральное трассирование выполняют с помо- щью способов попыток или построения линии предельно допустимого уклона трубопровода с безнапорным движением жидкости. С п о с о б п о п ы т о к используют для равнинной местности, где между намеченными точками на карте прокладывают кратчайшую трассу, а затем со- ставляют продольный профиль местности с проектной линией трубопровода. По профилю анализируют участки, где трассу необходимо переместить, чтобы зна- чение отметок местности меньше отличалось от проектных. Эти места вновь трас- сируют и создают улучшенный вариант трассы. С п о с о б п о с т р о е н и я л и н и и з а д а н н о г о п р е д е л ь н о г о у к л о н а используют для трубопровода с безнапорным движением жидкости. Необходимо провести кратчайшую линию между точками А и В (рис.1.7) таким образом, чтобы ни один отрезок не имел уклона больше предельного (iпред.). Эта задача может быть решена с помощью масштаба заложения для укло- нов. Измерив по нему раствором циркуля заложение dпред., соответствующее пре- дельному уклону, засекают последовательно точки 1 … 7 от точки А до точки В (рис.1.7). Если раствор циркуля меньше расстояния между горизонталями, линию проводят по кратчайшему направлению. Соединив все точки, получают линию с заданным предельным уклоном. 17 Рис.1.7. Схема построения на карте (плане) линии заданного предельного уклона Для определения необходимого заложения (расстояния между горизонта- лями), можно также использовать известную формулу dпред.= h/(iпред.·М), где М – знаменатель числового масштаба карты (плана). С и с т е м а а в т о м а т и ч е с к о г о п р о е к т и р о в а н и я (САПР) и в ы б о р а т р а с с ы основана на использовании цифровой модели местно- сти как исходной топографической основы, ЭВМ для расчета и проектирования вариантов, графопостроителя для автоматизированного создания проектной до- кументации. В процессе изысканий линейных сооружений на уровне САПР возрастают объемы собираемой информации, что требует применения современных техниче- ских средств: аэрокосмических методов, электронной тахеометрии, наземной фо- тограмметрии, геофизических методов инженерно-геологической разведки. Это позволяет осуществлять основной объем работ по сбору топографо-геодезической и других видов информации в камеральных условиях при широком использова- нии современных автоматизированных систем и вычислительной техники. П о л е в о е т р а с с и р о в а н и е – окончательные изыскания трасс тру- бопроводов. Его проводят по установленным направлениям, которые выбирают с помощью камерального трассирования, например, как на плане трассы газопрово- да масштаба 1:1000 (рис.1.8). h = 1 м A 1 2 3 4 5 6 7 B 145 150 153 18 н а Г Р Э С « Ю ж н а я » ПК342 Рис.1.8. План трассы газопровода масштаба 1:1000 225.72 226.17 225.92 226.10 226.19 226.21 ПК344+14.1 ВУГ=18°00' R = 40 224.28 224.83 224.90 222.27 222.27 223.59 222.24 226.49 225.95 ПК344 225.81 225.32 225.40 225.46 226.53 226.16 226.62 224.93 Бур 416 Бур 417 Бур 418 Бур 419 223.60 223.66 222.71 223.08 224.35 224.89 224.19 224.74 229.30 223.68 220.57 223.58 222.83 223.64 223.93 Бур 421 223.09 Бур 420 ПК 343 224.08 223.37 223.89 223.91 221.95 226.36 228.64 229.50 229.32 225.37 223.86 224.50 223.12 223.00 222.12 222.94 229.38 225.19 222.29 222.05 221.46 223. 83 223.32 223.01 ПК342+38.7 ВУГ=21°36' R = 40 2 2 4 2 2 6 п а ш н я канал п а ш н я 222.86 п а ш н я сосна сосна 3 3 224 222 224.00 223.26 19 До выхода в поле на плане определяют элементы привязки (их координа- ты или расстояния до твердых предметов местности) характерных точек трассы: её начало и конца, вершин углов поворота, середины кривой, точек пересечения с осями различных сооружений. Для выноса на местность узловых точек по трас- се прокладывают теодолитный ход. Затем эти точки переносят на местность и за- крепляют колышками. Между вершинами углов поворота трассы измеряют длины линий и горизонтальные углы. По оси трассы разбивают пикетаж. От начала трас- сы (нулевой пикет) откладывают отрезки на застроенной территории через 50 м, на незастроенной – через 100 м. Концы этих отрезков-пикетов, обозначают ко- лышками, а рядом ставят сторожки, на которых отмечают номера пикетов: ПК0, ПК1, ПК2 и т.д. Номер пикета показывает расстояние в сотнях метров от начала трассы. Точки резкого изменения уклона местности, а также пересечения трассы с дорогами, коммуникациями (плюсовые точки) обозначают колышками и указы- вают расстояние от ближайшего младшего пикета, например, ПК344+14,1 (рис.1.8). Одновременно выполняют способами перпендикуляров и засечками съемку ситуации в притрассовой зоне шириной 40-50 м с каждой стороны трассы. В ходе разбивки пикетажа ведут полевой журнал (пикетажную книжку). В нём трасса обозначается условно прямой линией, на которой в произвольном масштабе наносят все пикеты и плюсовые точки, а углы поворота показывают стрелками. Ситуация местности изображается в условных знаках. При разбивке пикетажа трасс каналов и трубопроводов вблизи углов пово- рота пикеты закрепляют на прямых, а затем переносят на кривую. Для обозначе- ния и закрепления главных точек кривой на трассе выполняют подготовительные расчеты. По измеренному в поле углу поворота  и заданном проектом радиусу R (рис.1.9) вычисляют по формулам (1.1) или выбирают из специальных таблиц основные элементы круговой кривой: тангенс Т, длину кривой К, биссектрису Б и домер Д. Из рис.1.9 видно, что T = R · tq/2 Б = R (sec /2 -1) (1.1) К =  R( /180°) Д = 2T-К. 20 Поскольку пикетажное значение вершины угла поворота известно, то мож- но найти и закрепить на местности главные точки кривой из следующих формул: ПК НК = ПК ВУ - Т ПК СК = ПК НК + (К/2) ПК КК = ПК НК + К ПК КК = ПК ВУ + Т - Д. (1.2) Рис.1.9. Основные элементы круговой кривой СК находят, откладывая расстояние Б по биссектрисе угла 180°-. Все изме- рения производят по тангенсам, а счет пикетажа – по кривой. Поэтому для учета разницы между длиной двух тангенсов и кривой уменьшают пикетажное наимено- вание вершины угла поворота на величину домера, т.е. ПК ВУиспр.= ПК ВУ-Д. От него продолжают разбивку пикетажа по новому направлению. Во избежание аварийности трубопроводов при разбивке их трасс прямые участки сопрягают с круговыми кривыми при помощи переходных кривых. Их ра- диус кривизны меняется от бесконечности до радиуса круговой кривой. Все пикеты, которые находятся на тангенсах, выносят на кривую способом прямоугольных координат. Необходимо на кривую радиуса R вынести ПК N, пре- дыдущий пикет N-1 находится на расстоянии l от начала кривой (рис.1.10). По длине дуги К=100- l и радиусу R координаты Х, У пикета N выбирают из специ- альных таблиц или вычисляют по формулам ХN = R · sin  φ ВУ СК Т - Д Т НК КК B А R R О Б φ C1 С Д 21 УN = R- R cos = 2Rsin2/2 (1.3)  = [180° / R] · К, где К – отрезок кривой от её начала до пикета. Вынос пикета на кривую на втором тангенсе выполняется аналогично, толь- ко уже от ПК КК. Рис.1.10. Вынос пикета на кривую Для построения продольного профиля по пикетажу трассы трубопровода или канала выполняют техническое нивелирование в прямом и обратном направ- лениях. Если ход опирается на реперы государственной геодезической сети, то нивелирование производят одним нивелиром с использованием двухсторонних реек. При этом невязка fh в ходе между реперами с известными отметками не должна превышать fh =  30 L мм, (1.4) где L – длина хода в км. XN l ПК N-1 R УN N R O K φ НК ПК N 22 2. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТРАСС ТРУБОПРОВОДОВ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛАНИРОВКЕ 2.1. Геодезические расчеты при проектировании трасс трубопроводов После выполнения полевого трассирования составляют продольный про- филь, а затем начинают наносить проектную линию трассы по высоте. Проектный профиль линейного сооружения наносят на основе технических условий, экономических требований и особенностей его эксплуатации. Т е п л о в ы е с е т и прокладывают, как правило, под землей в проходных или непроходных каналах (железобетонных коробах). Допускается бесканальная прокладка в теплоизоляции для труб диаметром меньше 400 мм. Минимальное расстояние по вертикали от теплотрассы до других трубопроводов должно быть 0,4 м, до силового кабеля  1,0 м. Для сбора конденсата уклон сетей должен со- ставлять не менее 2‰, независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки. Без уклона теплотрасса прокладывается по мостам, при пере- сечении других коммуникаций и в подвалах. В сетях через 150–200 м устраивают П-образные компенсаторы. Каналы тепловых сетей заглубляют на 1,52,0 м ниже поверхности земли. В местах изменения уклонов устанавливают неподвижные опоры. Элементам сетей присваивают обозначения, которые состоят из марки и порядкового номера, например: узел теплотрассы (УТ1), компенсатор (К1), не- подвижная опора (Н1), угол поворота трассы (УП2) (рис.2.1). Прокладка тепловых сетей при пересечении железных дорог, а также рек, оврагов должна быть надземной. 23 Рис.2.1. Продольный профиль тепловых сетей Г а з о п р о в о д ы подразделяются на магистральные и распределитель- ные, которые закладываются на глубину 0,8 м от поверхности земли до верха тру- бы. Увеличивают глубину заложения газопровода до 1,0 1,2 м на городских ули- цах с интенсивным движением (рис.2.2). Допускается укладка двух и больше га- зопроводов в одной траншее на одном или разном уровнях. Трубопроводу задает- ся минимальный уклон 2‰ для сбора и удаления конденсированной воды. Реко- мендуется не составлять продольный профиль участка газопровода, который про- кладывается на местности со спокойным рельефом при отсутствии пересечений с природными преградами и инженерными коммуникациями. Номер поперечного разреза Внутренний размер канала Отметки пола канала Развернутый план Уклон,‰ Усиленнаятеплоизоляция 1 59 .25 1 58 .62 15 8.1 6 УТ1 Н1 Н2 К1 УП1 112° УТ2 УТ3 УТ4 Н3 Н4 Н5 1 67 .50 1 66 .50 16 6.0 4 Проектные отметки земли Фактические отметки земли Отметки потолка канала Расстояние (м) Масштабы: горизонтальный 1:1000 вертикальный 1:100 100,0 0,060 32,0 0,037 0 18,0 р уч ей 155.00 165.30 157.20 157.45 157.20 2Т76×3.0 1 – 1 КЛ60×45(620×460h) 1 61 .50 1 60 .50 16 0.0 4 1 59 .60 1 59 .10 1 58 .30 15 7.8 4 1 59 .30 1 58 .40 15 7.9 4 1 59 .00 1 62 .30 60,0 0,007 24 Рис. 2.2. Продольный профиль газопровода М 1:500 по горизонтали М 1:100 по вертикали 1, 46 1 52 ,6 6 15 2, 44 1 53 ,85 1 53 ,0 0 1, 4 0 1 52 ,7 2 1 52 ,3 0 15 3, 90 1 53 ,9 0 Отметки земли проектные (м) Отметки земли фактические (м) Отметки дна траншеи (м) Отметки верха трубы (м) Глубина траншеи (м) Условный горизонт 145.00 УГВ 149.80 15.05.91 Эл ект рок абе ль 1 53 ,0 0 ос ь авт од ор оги Ка бел ь с вяз и 15 3, 12 СК В1 15 3, 60 СК В2 15 3, 60 1, 80 1 52 ,2 2 15 0, 00 15 3, 42 1 50 ,8 0 147,80 147,80 1, 92 1 52 ,3 0 15 2, 08 1 53 ,5 0 15 4, 00 1, 75 1 52 ,47 15 2, 25 15 3, 80 1 54 ,0 0 1, 48 1 52 ,54 1 52 ,32 1 53 ,6 0 15 3, 80 1 54 ,0 0 1, 60 1 52 ,62 1 52 ,40 1 53 ,80 1 54 ,0 0 1 52 ,3 4 15 2, 12 1 53 ,6 0 15 3, 60 1 53 ,0 0 15 3, 80 Обозначение трубы и тип изоляции Труба 219×3.5 В - 10 ГОСТ 10704-76 ГОСТ 10705-80 Изоляция весьма усиленная + 62 ,00 УП-1 Основание Уклон (‰) Длина (м) Расстояние (м) Пикеты Развернутый план Естественное (песчаная подушка) 13,5 3,0 3,5 5,0 2 8,0 2 5,5 12,0 7,5 0,008 62,5 + 16 ,50 + 20 ,00 + 27 ,00 + 35 ,00 + 37 ,00 + 42 ,50 + 54 ,50 125° d = 23,0 Футляр  325×5 . . контроль-ная трубка в ковере . 25 В о д о п р о в о д прокладывается ниже глубины сезонного промерзания на 0,30,5 м с минимальным уклоном 1‰. Колодцы устраивают через 100 м. В низ- ких местах водопровода монтируют выпуски для возможного слива воды. К а н а л и з а ц и я закладывается ниже глубины сезонного промерзания. В местах присоединения труб к основному коллектору, поворота трассы, измене- ния диаметров труб и уклонов устраивают колодцы. На прямых участках канали- зационных коллекторов смотровые колодцы возводят через 50100м. Укладка са- мотечных трубопроводов требует выдерживания проектных уклонов, которые должны соответствовать следующим диаметрам труб: 200 мм0,005 ‰, 250-600 мм – от 0,004 до 0,0016 ‰, 1250 мм и больше  0,0005 ‰. Продольный профиль строят по данным нивелирного и пикетажного жур- налов в следующих масштабах, горизонтальный 1:500 или 1:1000, вертикальный 1:100. На листе миллиметровой бумаги вычерчивают сетку профиля для соответ- ствующей прокладки. Верхнюю горизонтальную линию принимают за условный горизонт, например 143,00 м (рис.2.3), и весь профиль наносят выше этой линии на 710 см. В графе сетки "Расстояния" отмечают пикеты, плюсовые точки и впи- сывают номера пикетов. Из журнала нивелирования выписывают в графу профиля "Отметки поверхности земли" отметки пикетов и плюсовых точек. Затем проводят линию продольного профиля трассы, откладывая от условного горизонта по ор- динатам величины фактических отметок. В отличие от самотечной канализации, которая проектируется в одну сто- рону (рис.2.3), напорные трубопроводы можно проектировать с разносторонними уклонами. Это позволяет прокладывать трубы на одной глубине, то есть парал- лельно рельефу местности. Проектную линию на профиле определяют положением ряда фиксирован- ных точек, отметки которых принимают за исходные. Это высоты начала и конца трассы, отметки подключений к существующим трассам, переходы через водные препятствия, пересечения с дорогами. 26 Условный горизонт трубы керамические d=150 трубы керамические d=200 143.00 1 5 0 . 6 0 1 5 3 . 2 4 Уклоны Расстояния Отметки лотка трубы в м Отметки поверхности земли Расстояния Пикеты Номера колодцев К-1 План трассы 9 к. стр. 0,010 100 100 0,027 2 , 2 0 2 , 6 4 2 , 9 5 2 , 5 6 2 , 3 6 3 , 1 0 1 5 0 . 4 5 1 5 3 . 3 7 1 5 0 . 2 5 1 5 3 . 2 0 1 4 9 . 9 5 1 4 9 . 9 0 1 5 2 . 4 6 1 4 8 . 5 5 1 5 0 . 9 1 1 4 7 . 4 7 1 4 9 . 2 7 1 4 7 . 1 5 1 5 0 . 2 5 1 5 0 . 9 5 1 5 3 . 1 5 35 15 20 30 40 10 К-2 К-3 К-4 К-5 К-6 1 0 2 3 4 90° 90° 90° п а ш н я п а ш н я Рис.2.3. Продольный профиль ливневой канализации 27 Для построения проектного профиля от контрольной точки намечают нача- ло и конец участка с одинаковым проектным уклоном, определяют графически его длину di и вычисляют предварительный уклон iпр. = (Нк - Нн ) / di, где Hн – проектная отметка начальной контрольной точки; Hк – предварительная проектная отметка конечной точки участка. Если полученное значение iпр. удовлетворяет условиям минимального укло- на для напорных трубопроводов или самотечной канализации во избежание больших заглублений, то ее величину округляют до тысячных значений и вписы- вают в графу уклона профиля (рис.2.3). При этом руководствуются зависимостью между диаметрами труб и минимальными уклонами линий. Чтобы вследствие ок- руглений уклона не нарушалась зависимость между i, d и разностью отметок, сле- дует подкорректировать значение )(к idiHH .окрн  и записать его вместо кH . Ввиду малого различия между кH и кH  , корректировку положения про- ектной линии в точке кH графически проводить не нужно. Из формулы iпр.= h/d находят превышение между точками проектного профиля h = iпр. · d. Тогда отметка точки проектного профиля Нпр., которая на- ходится от исходной точки на расстоянии di, будет равна )пр.пр. (н idiHiH  . По этой формуле вычисляют отметки всех точек трассы на прямолинейных участках. Если проектная линия понижается, то уклон имеет знак минус, когда повышается – плюс. Все полученные проектные отметки, уклоны и расстояния записываются в соответствующие графы профиля трубопровода (рис.2.1-2.3). На переломах проектной линии магистральных трубопроводов необходима вставка вертикальных кривых. 28 Рис.2.4. Вертикальная кривая На рис.2.4. R – радиус вертикальной кривой; i1 и i2 – уклоны сопрягаемых участков проектной линии; ν1 и ν2 – соответствующие им углы наклона. Внешний угол треугольника φ = ν1 + ν2. Из-за малости этих углов их можно заменить тан- генсами, т.е. уклонами. Из рис.2.4. следует   221 /iiR T  21 iiR K R./2ТБ 2 Детальную разбивку вертикальных кривых выполняют по способу прямо- угольных координат, задаваясь значениями абсцисс Х и вычисляя ординаты по приближенной формуле У=Х2/2R. Значения биссектрисы и ординат вводят как поправки в проектные отметки профиля со знаком плюс для вогнутых и знаком минус для выпуклых кривых. Значения элементов вертикальных кривых, а также координаты Х и У выбирают из специальных таблиц. φ= ν1+ν2 ν1 R R НК КК О В1 СК А В С ν2 i2 i1 T Б 29 2.2. Геодезические расчеты при вертикальной планировке В е р т и к а л ь н а я п л а н и р о в к а – комплекс работ по преобра- зованию естественного рельефа в проектный. В состав проекта вертикальной планировки входит план организации рельефа и план земляных масс. 2.2.1. Составление плана организации рельефа Основой для разработки плана организации рельефа служат топографи- ческие планы масштаба 1:500 – 1:5000, составленные по результатам нивели- рования строительных площадок по квадратам. Проектный рельеф, образуемый отдельными оформляющими плоскостя- ми, задается проектными горизонталями в сочетании с проектными отметка- ми. Метод проектных горизонталей заключается в том, что на топографиче- ском плане выправляют натурные горизонтали в соответствии с техническими требованиями планировки. При этом по наиболее пониженным отметкам вы- являют направление тальвега, а по наибольшим – направление водораздела. С помощью их составляют схему планировки поверхностей, определяют отмет- ки опорных точек, направление и крутизну скатов. Проектные горизонтали между линиями перегибов скатов изображаются прямыми равно отстоящими друг от друга параллельными линиями (рис.2.5). Сечение h для проектных го- ризонталей в пределах 0,1-0,5 м выбирают в зависимости от характера естест- венного рельефа. Положение проектных горизонталей на плане определяют по проектным отметкам точек пересечения осей проездов и точек перегиба про- ектного рельефа. Расстояние d (заложение) между смежными проектными го- ризонталями на плане подсчитывают по формуле , Mi hd  где i – продольный проектный уклон; М – знаменатель численного масштаба плана. 30 Рис.2.5. Построение проектных горизонталей на фрагменте автодороги На границе двух оформляющих плоскостей проектные горизонтали имеют излом (рис.2.5). По определенным проектным отметкам внутри квартала проводят гори- зонтали с учетом возможности отвода воды на внутриплощадных дорогах в сторону улиц. При этом предусматривается наименьший объем земляных ра- бот и равное соотношение между объемом выемки грунта и его засыпкой. Работа выполняется на топографическом плане в следующей последова- тельности: При проектировании наклонной площадки для обеспечения поверхно- стного водостока обычно задают ее продольный ix и поперечный iу уклоны с ус- ловием обеспечения баланса объема земляных масс в выемке и насыпке. Вычис- ляют среднюю отметку центра тяжести. участка Н0 по формуле , n HHHH 4 442210    где Н1 – сумма отметок вершин, которые принадлежат угловым квадратам; Н2, Н4 – сумма отметок вершин, общих для двух или четырех квадратов; n – количество квадратов. Проектная отметка каждой точки, которая располагается на расстоянии dx и dу от исходной, находится по формуле 20 4 20 7 5 132 . . 207,20 206,54 20 7 31 .ididНH ууxxопр.  Пример построения плана организации рельефа представлен на рис.2.6. Размер квадратов 40 × 40 м. Рис.2.6. План организации рельефа Рабочие отметки вершин квадратов hр вычисляются как разности проектной и фактической отметок .НHh фпрр  Переход проектного рельефа в естественный осуществляется с помощью откосов. Их крутизну (отношение высоты откоса к ширине основания) принимают в зависимости от механического состава грунтов и проектного назначения отко- сов. Так, на рис.2.7 крутизна откоса принята 1:10 и ширина основания 10hi. На- пример, рабочая отметка одной из его вершин составляет 0,19 м, что равно 1,9 м в масштабе плана 1:1000. Откосы изображаются в соответствии с условными обо- значениями, как «спланированные откосы», с чередованием коротких и длинных штрихов через 2 мм и направлены от бровки откоса к его подошве. 2.2.2. Составление плана земляных масс 10 (i 2) 8 0 241,593 241,466 1,466 241,193 241,651 1,651 240,793 241,697 1,697 240,993 240,049 0,049 241,193 240,417 0,417 241,393 240,977 0,977 240,993 241,039 1,039 240,793 240,549 0,549 240,593 240,253 0,253 240,193 240,748 0,748 240,393 240,959 0,959 240,593 241,421 1,421 Н0=240,893 . 40 241,00 20 80 60 40 5 (i1) 120 • 32 План земляных масс – это чертеж (рис.2.7) в виде сетки квадратов со сторо- ной 20 или 40 м в зависимости от масштаба плана. В углу каждого квадрата под- писывают рабочие отметки. По рабочим отметкам и площадям квадратов (с уче- том выемок и насыпей) подсчитывают объемы земляных масс. Рис.2.7. План земляных масс с таблицей баланса По сторонам квадратов, где hр меняет знак на противоположный, находят точки нулевых значений рабочих отметок по следующей формуле , 2 1 рр р x 1 hh h  id где di – расстояние между смежными точками стороны квадрата; 1рh и 2рh – рабочие отметки этих точек. Точки нулевых значений рабочих отметок последовательно соединяют пря- мыми линиями, штриховкой или раскраской разделяют зоны выемки и насыпи (рис.2.7). +0,944 +0,340 -0,555 757 128 571 422 6 771 + - +0,786 +0,416 -0,127 -0,458 -0,046 +0,244 -0,566 -0,828 -0,904 1 27 11 16 12 07 77 + - + 644 + 557 + 113 - 128 - 422 - 694 - 77 + 6 + 14 -1 1334 1321 33 Подсчет объемов земляных масс выполняется на плане земляных масс. Объ- емы насыпи и выемки для полных квадратов вычисляются как для четырехгран- ного призматоида по формуле ,)hhhh(PV 4ррр 4321  р (2.1) где hр – рабочие отметки в углах квадрата; Р – площадь квадрата. Объемы выемок и насыпей в переходных (неполных) квадратах вычисляют- ся по формулам ;нв4 2)( h hiPV   hвB (2.2) ,нв4 2)( h hiPV   hнН где вh – сумма рабочих отметок по выемке; нh – сумма рабочих отметок по насыпке;  вh + нh – сумма всех рабочих отметок в данном квадрате. Подсчитывать значения объемов земляных масс по формулам (2.1 – 2.2) удобнее в ведомости или по специальной программе на ЭВМ. В ряде случаев используется приближенный способ определения объемов призм по формуле ,срhiPV  где Рi – площадь основания фигуры; hср. – средняя рабочая отметка вершин квадрата. Оценкой точности результатов вычисления Vн и Vв служит относительная погрешность   = 100% ( Vн – Vв ) / Vср.  5%. 34 3. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАЗБИВОЧНЫЕ РАБОТЫ 3.1. Общие сведения Комплекс геодезических работ по переносу проекта сооружения в натуру называется р а з б и в к о й с о о р у ж е н и я. Разбивка выполняется в плане и по высоте. Разбивочные работы являются одним из основных видов инженерно- геодезической деятельности. Поэтому для выполнения разбивок необходимо иметь: генеральный план сооружения; рабочие чертежи сооружения в масштабах 1:100–1:500; проект вертикальной планировки; планы и профили подземных ком- муникаций; план геодезической разбивочной сети. На основе этих документов осуществляется геодезическая подготовка про- екта, которая включает создание разбивочных чертежей и разработку проекта производства геодезических работ (ППГР). Проект сооружения составляют на топографических планах крупных мас- штабов, которые определяют общегеодезическую систему координат, задающую положение характерных точек проектируемого сооружения относительно этой системы. Поэтому графическая подготовка для разбивки сооружения заключается в определении углов, расстояний, координат, отметок на планах и чертежах с точ- ностью, определяемой соотношением  =  × M ( – 0,2 мм – графическая точ- ность и М – знаменатель численного масштаба плана). Чаще всего применяют графо-аналитический способ, когда часть данных определяется графически, а дру- гие – вычисляются аналитически. Различают главные, основные, промежуточные или детальные оси. Главны- ми осями линейных сооружений (дорог, каналов, подземных коммуникаций, пло- тин, мостов) служат продольные оси этих сооружений. В промышленном и граж- данском строительстве в качестве главных осей принимают оси симметрии зданий (рис.3.1). Основными являются оси, определяющие форму и габариты зданий и со- оружений. 35 Рис.3.1. Оси здания: 1 – главные; 2 – основные Промежуточные оси служат для детальной разбивки сооружений. Указанные в проекте сооружения координаты, углы, расстояния и превы- шения называются проектными. Высоты плоскостей и отдельных точек проекта задают от условной поверх- ности. В зданиях за условную поверхность (нулевую отметку) принимают уровень «чистого пола» первого этажа. Для каждого сооружения условная поверхность соответствует определенной абсолютной высоте, которая указывается в проекте. На практике допустимая погрешность геодезических разбивочных работ вычисляется по формуле ,3/г стр.Δm где 2с.р.2тстр. mm Δ – строительный допуск; тm – погрешность технологических расчетов; с.р.m – погрешность строительных работ. Г е о д е з и ч е с к о е о б о с н о в а н и е р а з б и в о ч н ы х р а б о т. В зависимости от размеров строительной площадки, характера здания и необходи- мой точности геодезические разбивочные сети строятся разными методами. С т р о и т е л ь н а я с е т к а  система точек пересечения координатных линий, которые разбиваются в натуре. Она проектируется и строится на местно- сти в виде квадратов или прямоугольников (рис.3.2), согласованных с проектом Б Б А А 1 1 12 12 I I II II 2 1 36 размещения сооружений. Их вершины служат опорными пунктами для проведе- ния разбивочных работ. Длины сторон сетки колеблются от 50 до 400 м. Рис.3.2. Строительная сетка Направление осей этой системы принимают параллельно направлению главных осей сооружений. Для этого строительную сетку проектируют на генпла- не, где намечают точки основных фигур. Начало системы координат выносится за пределы строительной площадки. Это юго-западный угол площадки, поэтому все значения абсцисс и ординат являются положительными. От этого угла вычис- ляются координаты остальных вершин квадратов или прямоугольников, которые наносятся на план. Проект строительной сетки выносится на местность и закрепляется специ- альными знаками. Точность в размещении двух смежных точек не должна пре- вышать 1–2 см. Строительная сетка разбивается от пунктов плановой сети или от существующей застройки. Прямые углы строятся теодолитом, стороны – сталь- ной лентой с относительной погрешностью 1:2000. Обычно пункты строительной сетки используются как плановые и высот- ные знаки. Высота размещения знаков должна быть согласована с проектом вер- тикальной планировки. Строительной сеткой чаще всего пользуются при строительстве промыш- ленных предприятий. К р а с н а я л и н и я – граница, отделяющая территорию застройки от улиц (проездов). Здания вдоль улиц размещают по линии застройки, отступаю- 37 щей от красной линии в глубь территории на магистральных улицах не менее чем на 6 м, на жилых – не менее чем на 3 м. Часто она служит опорной линией, ориен- тируясь на которую выносят в натуру оси здания. Красную линию переносят на площадку от пунктов полигонометрии и ее положение закрепляют на местности или обозначают краской на стенах существующих зданий. Т е о д о л и т н ы й х о д в качестве разбивочной основы используют, ко- гда вблизи осей сооружения или трубопроводов отсутствуют опорные геодезиче- ские пункты. В ы с о т н а я р а з б и в о ч н а я о с н о в а. Вблизи строительной пло- щадки закрепляют не менее двух временных реперов, отметки которых опреде- ляют с помощью ходов технического нивелирования, проложенных от ближай- ших двух-трех пунктов геодезической сети. Составляется акт о передаче отметок на временные реперы. 3.2. Элементы геодезических разбивочных работ П о с т р о е н и е з а д а н н о г о г о р и з о н т а л ь н о г о у г л а. Для построения проектного угла  теодолит устанавливают в точке А и визируют на точку В (рис.3.3). Затем вращением теодолита откладывают угол  и на местно- сти обозначают точку С1 при КЛ и точку С2 при КП. Отрезок С1С2 делят пополам и фиксируют точку С. Расстояние С1С2 должно быть не более 0,02  0,03 м на каждые 100 м расстояния АС. Рис.3.3. Построение проектного угла Для построения угла с повышенной точностью при КЛ откладывают его на местности и измеряют необходимым количеством приемов n. Число приемов оп- ределяется по приближенной формуле . . β dАВ В А С1 С2 С 38   ,2 2 βm tmn  где tm – точность теодолита; βm – требуемая точность. Вычисляют разность " = изм  пр и длину отрезка CC1 = dAС ("/") (где   отклонение угла в секундах; " = 206265"). Отложив на местности отре- зок CC1 перпендикулярно линии АC, получают точку С. Для контроля угол ВАС измеряют. П о с т р о е н и е п р о е к т н о г о р а с с т о я н и я. Для построения длины линии необходимо от исходной точки отложить в заданном направлении расстояние, горизонтальное проложение которого равно проектному значению. На местности от точки А откладывают и закрепляют приближенное значение про- ектного расстояния в точке В (рис.3.4). Это расстояние с необходимой точностью измеряют компарированными мерными приборами, учитывая все поправки. По- правки за компарирование, температуру, и наклон местности вводят со знаками, обратными тем, которые учитывают при измерении линий. Вычислив длину за- крепленного отрезка, сравнивают его с проектным значением, находят линейную поправку изм.пр. ddd Δ и откладывают ее с соответствующим знаком от конечной точки В, затем для кон- троля построенную линию АВ1 измеряют. Рис.3.4. Схема отложения проектной длины линии Построение линий с высокой точностью выполняют светодальномерами или инварными мерными приборами. П о с т р о е н и е з а д а н н ы х о т м е т о к обычно проводят геометри- ческим нивелированием. При выполнении полевых работ всегда известна про- dпр. dизм. Δd А В В1 39 ектная отметка точки В ( пр.BH ) и высота временного репера А ( АНPп. ). Согласно схеме нивелирования (рис.3.5) отсчет по рейке, установленной в точке В, опреде- ляется по формуле ,пр. пр.ГП ВНb  где .ГП Pп. аА  Н Рис.3.5. Построение заданной проектной отметки В точке В рейку опускают или поднимают для получения расчетного отсче- та bпр. Уровень пятки рейки будет соответствовать проектной отметке пр.BH . Этот уровень фиксируют на местности колышком. Для проверки достоверности выноса проектной отметки выполняют по- вторное нивелирование относительно другого репера. Погрешности построения заданной отметки: погрешность отметки репера ,PпH погрешности отсчетов am и bm , погрешность ф.m фиксации точки В. По- этому .2ф.222рп.п mmmmm bа  П о с т р о е н и е в е р т и к а л ь н о й п л о с к о с т и. Вертикальность конструкций высотой до 50 м можно проверить способом вертикальной плоско- сти с использованием теодолита. На расстоянии 1,5Н от стены здания устанавли- вают теодолит в точке А разбивочной оси и приводят его в рабочее положение (рис.3.6). Затем зрительную трубу при положении КЛ поворачивают в вертикаль- bпр. НВпр.НРп.А а Рп.А Уровенная поверхность В 40 ной плоскости и обозначают в точке С проекцию вертикальной нити сетки. Ана- логичные действия выполняют при другом положении вертикального круга (КП). Несовпадение нитей сетки не должно превышать интервал между штрихами бис- сектора. В этом случае точки В и С находятся в вертикальной плоскости. Рис.3.6. Построение вертикальной плоскости П е р е д а ч а о т м е т о к в к о т л о в а н ы и н а м о н т а ж н ы е г о р и з о н т ы. При решении этих задач используют рейки, стальную рулетку и нивелир. Сначала нивелир устанавливают на земной поверхности и берут отсче- ты при двух горизонтах прибора по рейке, установленной на временном репере арп. и по рулетке d. Затем нивелир устанавливают в котловане или на монтажном горизонте и производят аналогичные отсчеты по рулетке с и по рейке b (рис.3.7, а, б). c d b а B Рп. б) Н0 Н0 Нрп. а) а d c b НB A Рп. B Н С В А 1,5Н 41 Рис.3.7. Передача отметки: а)  в котлован; б)  на монтажный горизонт Отметка временного репера В, закрепленного в котловане, может быть вы- числена по формуле   .рп. bcdаHBH  Отметка репера В на монтажном горизонте, обозначенная на стене краской, будет равна   .рп. bcdаHBH  Для оптимального натяжения рулетки к ней подвешивают груз массой до 10 кг. При неглубоком котловане проектную отметку на его дно можно передать с помощью нивелира и рейки. Отметку на монтажный горизонт очень часто передают по маршевой лест- нице, используя нивелирную рейку и нивелир. П о с т р о е н и е л и н и и и п л о с к о с т и з а д а н н ы х у к л о н о в. При построении линии заданного уклона используют теодолит или нивелир. От ближайшего репера переломные точки проектной линии устанавливают на про- ектные отметки и закрепляют их колышками. Над точкой А устанавливают ниве- лир так, чтобы один из подъемных винтов размещался по заданной линии (рис.3.8, а). Затем рейкой или рулеткой измеряют высоту прибора и в точке В ус- танавливают рейку. С помощью подъемных винтов наклоняют трубу нивелира до тех пор, пока отсчет по рейке не будет равным высоте прибора, т.е. b = I. Переме- щая рейку по линии, в необходимых точках забивают колышки таким образом, чтобы отсчеты по рейке были равны высоте прибора b = I. Уровень, проходящий через пятки реек, фиксирует на местности линию с заданным уклоном. 42 Рис.3.8. Построение линии (а) и плоскости (б) заданных уклонов При использовании теодолита измеряют высоту прибора и на вертикальном круге с учетом места нуля устанавливают отсчет в градусной мере, равный про- ектному уклону. Построение плоскости с заданным уклоном осуществляют при планировке наклонных площадок. Сначала выносят на местность проектные отметки точек А, В, С, D. Нивелир или теодолит устанавливают над точкой А так, чтобы два его подъемных винта были параллельными АВ, а третий  перпендикулярным к АВ (рис.3.8, б). Измеряют высоту прибора I и подъемными винтами 1 и 2 наклоняют зрительную трубу так, чтобы отсчет по рейке в точке В был равен I. Затем враще- нием подъемного винта 3 устанавливают отсчет по рейке в точке D, равный I. Для контроля берут отсчет по рейке, установленной в точке С, который также должен быть равен I. Перемещая рейку между точками А, В, С, D, добива- ются, чтобы отсчеты по рейке были одинаковыми и равными высоте прибора I. Необходимое количество характерных точек закрепляют на местности. Для построения линии или плоскости заданных уклонов можно применять лазерные нивелиры. Приборы с использованием лазера являются наиболее эффек- тивными в связи с тем, что визирная ось становится видимой. a) D С i по пер . б) 1 3 2 А В iпрод. 1 3 2 B A I b 43 3.3. Способы разбивки главных и основных осей сооружений В зависимости от условий местности, вида геодезической основы, размеров и типа сооружений основные оси и проектные точки выносят в натуру различны- ми способами. Проектные точки на местности могут быть построены способами прямо- угольных и полярных координат, засечек от пунктов плановой основы или от су- ществующих зданий и сооружений. С п о с о б п р я м о у г о л ь н ы х к о о р д и н а т применяется, когда на площадке имеется строительная сетка или красные линии застройки. На створе 23 геодезической плановой основы откладывают отрезки 2I и 2II. Для проверки по- строений измеряют расстояние II3. Теодолит устанавливают в точке I, на лимбе фиксируют 90° и по направлению I-I' откладывают отрезки Iа и Ib (рис.3.9, а). Аналогичные построения выполняют и в точке II. Для построения на местности осей АА' и ББ' выполняют подобные геодезические действия, как и на осях I-I', и II- II'. Перпендикуляры не должны превышать длину мерного прибора. После выноса в натуру габаритов здания, проверяют длины сторон построенного прямоугольника. Отклонения от проектных данных не должны превышать 12 см. Рис.3.9. Разбивка осей сооружений способами: а) – прямоугольных координат; б) – полярных координат Источники погрешностей построения, например, проектной точки а спосо- бом прямоугольных координат следующие: . . β dВС В А С1 С2 С кл кп б) а) . . . . I А Б II b с а d 2 3 4 1 I II I' II' А' Б' 44 – погрешности 1dm и 2dm расстояний 1d и 2d ; – погрешности 90m построения прямого угла; – погрешность фm фиксации точки а на местности. Поэтому 2 2 2 2 2ф22 9021    mdmdmdmam . Для подготовки котлована на местности закрепляются точки a, b, c, d, пере- сечения основных осей. Каждая ось фиксируется в натуре двумя осевыми знака- ми с обеих сторон вне зоны строительных работ, как это показано на рис.3.9, а. По возможности оси обозначаются краской на стенах домов, бордюрах, ограждениях. С п о с о б п о л я р н ы х к о о р д и н а т применяют в открытой мест- ности, когда узловые точки (закруглений и пересечений трасс) удалены от строи- тельной сетки. От линии опорного хода в заданном направлении откладываются заранее рассчитанные расстояния и горизонтальные углы, которые определяют положение необходимых точек. На плане определяют координаты проектной точки С, координаты опорных точек А, В и дирекционный угол направления ВА известны. По формулам (3.1) находят дирекционный угол BC, расстояние dBC и угол . ; В ВС BC ХХ УУtgr   С ;BCBCBCBCBCd rr cosΔХsinΔУ  .BABC ααβ  (3.1) Теодолитом строят угол  в точке В. По направлению ВС откладывают рас- стояние dВС и на местности фиксируют точку С (рис.3.9, б). Построение выполня- ют при КЛ и КП. Точка С будет находиться в середине линии С1С2. Для провер- ки правильности выноса в натуру точки С, выполняют аналогичную разбивку от пункта А. При этом допустимое расхождение в положении точки С на местности, построенной с пунктов А и В не должно превышать 45 см. В этом способе погрешности построения точки С следующие: – погрешности построения проектного угла βm ; 45 – погрешность проектного расстояния ;dm – погрешность фиксации точки С на местности фm . Следовательно, 2 2 22ф2 ρ β   mdmmm dc . С п о с о б у г л о в о й з а с е ч к и применяется, когда на местности су- ществуют препятствия (река, овраг) или проектные точки удалены от опорных пунктов. Чаще всего этот способ используют при разбивке мостовых переходов и гидротехнических сооружений. Рассчитываются горизонтальные углы 1 и 2 как разности дирекционных направлений ;1 ααβ ACAB  .BABC ααβ2  Координаты точки С определяют графически на плане. На местности с пунктов опорной сети А и В строят рассчитанные углы 1 и 2. Положение точки С определяется в пересечении визирных лучей АС и ВС (рис.3.10, а). Рис.3.10. Способы разбивки: а) – угловой засечки; б) – линейной засечки; в) – створной засечки; г) – определение проектной точки в створе с помощью струны и отвеса Наибольшая точность построения точки С достигается в том случае, когда в треугольнике угол 3β = 90º и длины АВ и ВС равны между собой. Погрешность построения точки С способом угловой засечки будет . . . . . . . . . . . . . . . А В А В С С I I' II II' d1 d2 β3 1 2 а) б) в) г) d1 d2 46 ,2ф2 2 22 2 2 12 21 mdmdmmc  ρρ ββ где 1βm и 2βm – погрешности построения углов 1β и 2β ; фm – погрешность фиксации точки С на местности. С п о с о б л и н е й н о й з а с е ч к и. Схема построения аналогична угло- вой засечке. По координатам вычисляют длины сторон АС и ВС, затем отклады- вают их на местности мерной лентой и место пересечения двух дуг обозначают и закрепляют колышком (рис.3.10, б). Длины d1 и d2 не должны превышать длины мерного прибора. Точность по- строения проектной точки С колеблется от 1 до 2 см. Погрешность построения на местности точки С определяется формулой , sin 1 22 21 ddc mmm  γ где 1dm и 2dm – средние квадратические погрешности откладывания расстояни- ий 1d и 2d ;  – угол засечки в точке С. С п о с о б с т в о р н о й з а с е ч к и применяется для детальной разбивки зданий относительно створов главных и основных осей. Положение точки на строительной площадке определяется пересечением двух осей, которые закреп- ляются на противоположных концах здания. Наилучшая засечка осуществляется под прямым углом (рис.3.10, в). Местонахождение точки в створе может быть найдено с помощью теодолита, или струны и отвеса (рис.3.10, г). Створ задается при двух положениях вертикального круга теодолита. В створном способе важное значение имеет центрировка теодолита. Главные и основные оси здания разбиваются на местности от пунктов пла- новой основы и закрепляются осевыми знаками. В их створе устанавливают до- полнительные знаки, необходимые для восстановления пунктов в случае их утра- ты. 47 Р а з б и в к а о с н о в н ы х о с е й о т н о с и т е л ь н о с у щ е с т в у- ю щ и х з д а н и й. При вынесении на местность проектных осей новых зданий среди существующей застройки ориентируются на уже построенные объекты, а необходимые данные (углы и расстояния) определяют на проектных чертежах графическим способом. В этом случае положение новых зданий часто определя- ют относительно створов линий существующих сооружений с помощью способа перпендикуляров или линейной засечки (рис.3.11). Рис.3.11. Разбивка осей здания от существующих сооружений З а к р е п л е н и е о с е й с о о р у ж е н и й. Для закрепления осей, а также для удобства использования в процессе строительства, их выносят на об- носку. Обноска представляет собой доску, закрепленную горизонтально на стол- бах на высоте 40-60 см от земли. Оси на деревянной обноске фиксируют гвоздем. Известны два вида обноски: сплошная и створная. Сплошную обноску применя- ют довольно редко из-за громоздкости и сложности ее построения. Более рациональной является створная обноска. Она устанавливается лишь в местах закрепления осей (рис.3.12) на произвольном расстоянии от контура зда- ния. 5 кж 5 кж СТР. d1 d2 d3 d4 d5 d6 48 Рис.3.12. Створная обноска для закрепления осей здания Помимо обноски, вынесенные в натуру оси закрепляют постоянными и вре- менными знаками. Постоянными знаками обычно закрепляют главные и основные оси. Знаки устанавливают вне зоны земляных работ. Эти места должны быть удобными для установки над знаком геодезических приборов и выполнения изме- рений. Для временных знаков используют деревянные колья, костыли, металличе- ские штыри и трубки. Для закрепления створов осей широко применяют цветные окраски на зда- ниях и сооружениях. Окраски представляют собой цветные риски, наносимые яр- кой несмываемой краской. Для быстрого восстановления осей на продолжении их створов закрепляют по два знака с каждой стороны здания. Один из знаков обычно располагают под обноской. Р а з б и в о ч н ы е р а б о т ы п р и с о о р у ж е н и и к о т л о в а н о в. При разбивке контура на местность переносят верхнюю бровку котлована, а после выемки грунта – нижнюю его бровку. А А Б Б В В 1 1 6 6 12 12 49 В процессе подготовки разбивочных данных определяют горизонтальное проложение d0 между верхней и нижней бровками котлована (рис.3.13, а) по сле- дующей формуле   .0iiНHd D  M0 Рис.3.13. Разбивка контура котлована: а) – определение расстояний между нижней и верхней бровками; б) – построение границ Определение отметок точек всех осей здания производят по топографиче- ским планам или нивелированием поверхности. Расстояние dk между основной осью здания и нижней бровкой выбирают из рабочих чертежей (рис.3.13, б). Затем от основной оси А-А откладывают на мест- ности проектный отрезок (dk + d0), получают и закрепляют точку О верхней бров- ки котлована по всем продольным и поперечным осям здания и, таким образом получают контур верхней бровки котлована. Его характерные точки закрепляют колышками и между ними натягивают шнур. б) а) М О N d0 d H0 HN HM HD Уровенная поверхность Дно Откос В А М О N d0 dК 15 15 7 1 1 В А 50 Контроль выемки грунта ведут с помощью рейки и нивелира. Берут отсчет а по рейке, установленной на временном репере, и отсчет b по рейке на дне котло- вана. Превышение определяют по формуле h= a – b. Выемку грунта заканчива- ют с недобором грунта на 20-30 см, чтобы зачистить дно и откосов котлована до проектной отметки ручным способом. После зачистки котлована туда переносят основные оси и откладывают от них проектный отрезок dk. 3.4. Геодезические разбивочные работы при строительстве трубопроводов На строительной площадке проходит много коммуникаций, каждая из кото- рых должна быть вынесена в соответствии с проектом. В плане коммуникации разбивают с относительной погрешностью 1:2000. По высоте – напорные трубо- проводы укладываются с точностью 12 см, самотечные  3 - 5 мм. Разбивочный чертеж служит для перенесения трассы подземной коммуни- кации в натуру. Он содержит необходимые угловые и линейные элементы. Его составляют на основе генерального плана и продольного профиля. На чертеж на- носят ближайшие пункты геодезической основы и относительно их указывают местонахождение участка коммуникации, который разбивается с углами поворо- та, пикетами, колодцами. На углах поворота подписывают координаты, между колодцами  расстояния. Разбивку поворотных точек трассы и наблюдательных колодцев подземных коммуникаций производят от местных предметов, теодолитных ходов, красных линий застройки, строительной сетки. Ориентируясь на местные предметы, про- изводят разбивку внутриквартальных трубопроводов. Проектные расстояния оп- ределяют по плану или вычисляют графо-аналитическим способом. Для привязки используют углы зданий, заборов, люки смотровых колодцев. Количество засечек на каждую поворотную точку должно быть не менее трех, как это показано на разбивочном чертеже трассы канализации (рис.3.14, а). При отсутствии контуров местности прокладывают теодолитный ход, точки которого закрепляют в натуре. От этих точек откладывают вычисленные аналитическим способом значения го- 51 ризонтальных углов и расстояний, например, как на разбивочном чертеже трассы газопровода (рис.3.14, б). Рис.3.14. Разбивочный чертеж трасс: а)  канализации; б)  газопровода Углы поворота трассы и узловые колодцы разбивают через 300500 м. Все промежуточные колодцы определяют в створе этих точек с помощью соответст- вующих проектных расстояний на плане. Створ задают теодолитом, расстояния откладывают лентой. При разбивке технологических трубопроводов, идущих многочисленными нитками, которые соприкасаются одна к другой, определяют местонахождение двух крайних ниток. В процессе разбивки коммуникации неизбежны некоторые продольные и поперечные перемещения колодцев. Продольные перемещения меняют расстоя- ние между соседними колодцами и поэтому изменяют проектные уклоны. Если перемещения не превышают 0,3 - 0,5 м, то уклоны остаются без изменений. По- перечные перемещения ломают прямолинейную ось коммуникации, что значи- тельно осложняет нормальную укладку труб. Поэтому к прямолинейности трубо- проводов предъявляются большие требования, чем к продольным перемещениям Бур. 16 ПК42+38,7 УГ.21°30' R – 40,00 а) б) КН Спорт. пл. 5 КЖ 50,40 51,00 4, 20 4, 20 12 ,1 0 12 ,1 0 13 ,1 0 К1 К2 К3 14,70 6,30 . . . V 40°20' 21°13' 23°13' 35°15' VI VII ПК42 Бур. 17 ПК44+14,1 УГ.18°00' R – 40,00 ПК43 ПК44 100.00 30,64 49,31 47,12 29,16 (Буровая) 52 колодцев. Отклонение местонахождения оси траншеи от прямой линии не долж- но превышать 10 см. Перед строительством магистральных трубопроводов восстанавливают и закрепляют углы поворота, пикетаж трассы, детально разбивают кривые, прово- дят контрольные измерения линий и повторное нивелирование. Одновременно в соответствии с проектом, разбивают колодцы и переходы. Точки крепления вы- носят за пределы зоны земляных работ, примерно на 5 м в обе стороны от оси трассы. Разбивка оси трубопровода в плане и по высоте  заключительный этап пе- ренесения трасс подземных коммуникаций в натуру. Траншеи для укладки труб выполняют с откосами и с вертикальными стенками. В первом случае на местно- сти через каждые 5 - 10 м закрепляют ось траншеи и грани верхней и нижней бровки. На (рис.3.15, а) верхние бровки А и В, нижние  а и b. На проектных чертежах по организации работ указывают ширину траншеи по низу d0 и крутиз- ну откоса 1: m. Рис.3.15. Способы подготовки траншеи для укладки труб: а) – траншеи с откосами; б) – траншеи с вертикальными стенками Величину крутизны откоса задают в зависимости от состава горных пород и средней глубины траншеи. Крутизну откоса характеризуют дробью A d0 a1 d2 d1 o1 b1 B a o b h1 h2 a) б) B A 53 ,:1 id hm  где di  горизонтальное проложение от нижней бровки до верхней; h  глубина траншеи. Поскольку в разных местах глубина траншеи изменяется в за- висимости от рельефа и уклона трубопровода, величину di определяют по формуле .ii hmd  При разбивке траншеи с вертикальными стенками на местности аналогич- ным образом закрепляют ось траншеи и грани краев А и В (рис.3.15, б). Контроль разбивки грунта по высоте осуществляют с помощью визирок. В начале контрольного участка устанавливают постоянные визирки. Их высота должна быть равной переносной визирке, когда ее верх находится на проектной отметке. Грунт в траншее не выбирают на величину около 10 см до проектных отметок. Затем на пикетах, в местах устройства колодцев и изменения уклонов строят лавочную обноску (рис.3.16) и способом визирок вынимают грунт до про- ектных отметок. Рис.3.16. Лавочная обноска: 1 – полочка: 2 – отметка лотка: 3 – постоянная визирка На обноски переносят теодолитом ось трубопровода, которая закрепляется гвоздями, между ними натягивается проволока. Ось трубопровода проецируется на дно траншеи с помощью отвесов, прикрепленных к проволоке. У к л а д к а т р у б п о з а д а н н о м у у к л о н у выполняется с по- мощью постоянных и переносных визирок, по маякам, по уровню. В первом слу- 3 1 2 54 чае в местах строительства колодцев на дне траншеи закрепляют точки на проект- ных отметках. Так, если отметка точки А определена с ближайшего репера, тогда отметка точки В будет  .пр. diHH AB  (3.2) При использовании постоянных и переносных визирок для укладки труб требуется, чтобы к обноске были прибиты полочки, на которые переносятся от- метки с ближайших реперов. Затем необходимо определить размеры l1 и l2 посто- янных визирок. Линия, которая касается их верха, должна быть параллельной линии АВ, закрепленной на дне траншеи (рис.3.17). Рис.3.17. Укладка труб с помощью переносной визирки: 1 – переносная визирка Высоты постоянных визирок зависят от высоты ходовой визирки. После ее установки на дно траншеи верх визирки должен возвышаться над поверхностью земли на 1 м. Это значит, что ее длина принимается от 2,5 до 3,5 м. Длины постоянных визирок рассчитываются следующим образом. Если оп- ределить отметки НС и НD верха (точки С и D) визирок: ;lHH AC  то ;1 EC HHl  ;lHH BD  и ,2 FD HHl  где HЕ и HF  отметки полочек; l  длина ходовой визирки. A B HE HF l1 l2 C D 1 l 55 Если верхнюю грань ходовой визирки перемещать по линии СD, тогда ее основание будет перемещаться по линии АВ заданного уклона. Каблучок ходовой визирки устанавливают внутрь трубы, на ее лоток, поскольку диаметры исполь- зуемых труб разные. При малых уклонах трубопроводов такая разбивка является предваритель- ной. В этом случае ходовая визирка изготавливается без каблучка и устанавлива- ется на дно траншеи. На переломах продольного профиля трассы магистральных трубопроводов разбивают вертикальные кривые больших радиусов. Прямая вставка между нача- лом и концом соседних кривых должны быть не менее 10 - 20 м. На участках вер- тикальных кривых проектные отметки по дну траншеи устанавливают с помощью нивелира, так как способ визирок на этих участках не может быть применен. Перед укладкой труб проверяют дно траншеи или верх подготовки визир- ками через 10 м для трубопроводов с уклонами больше 0,003. Если уклоны мень- ше 3‰, укладку труб контролируют нивелиром. Для этого на дне траншеи через 5 - 10 м производят контрольное нивелирование. У к л а д к а т р у б с п о м о щ ь ю м а я к о в более точный способ, чем предыдущий. Маяк – это кол, который забивается на дно траншеи (рис.3.18, а). Отметка на верх кола передается с ближайшего репера и определяется по фор- муле (3.2). В верхний конец кола вкручивается шуруп, который позволяет регулиро- вать местоположение рейки и добиваться расчетной величины отсчета (длины ра- бочей рейки) по формуле b = ГП  НВ, где ГП = Нрп + а. 56 Рис.3.18. Укладка труб с помощью маяков: а) – установка маяков: 1 – кол; 2 – шуруп; б) – укладка трубы: 1 – маяки; 2 – труба; 3 – подготовка; в) – укладка трубы по уровню После установки маяков готовят подготовку на которую укладывают трубы. Маяки ограничивают верхнюю грань подготовки (рис.3.18, б) и лотки труб уста- навливают по линии заданного уклона. У к л а д к а т р у б п о у р о в н ю осуществляется при строительстве на- порных трубопроводов. Между трубой и уровнем ставят вкладыш (рис.3.18, в). Размер деревянного вкладыша определяется длиной d оправы уровня и высотой h вкладыша, равной i×d, где i  величина заданного уклона. Если установить пузы- рек уровня в нуль-пункт, то лоток трубы будет направлен по линии заданного ук- лона. При прокладке трубопроводов в каналах на их стенки с помощью нивелира наносят проектные отметки, по которым устанавливают опоры для труб. П р и м е н е н и е л а з е р н ы х п р и б о р о в способствует созданию на трассе опорной линии заданного уклона, по которой определяют в натуре ось траншеи и ее глубину, а также производят укладку труб. Если в начальную точку А установить лазерный прибор, а в точке В  рейку то, чтобы лазерный луч был параллелен проектной линии А0В0 (рис.3.19), отсчет по лазерному пятну на рейке должен быть определен по формуле а) Н0 Н рп . ГП b Н B B Н0 a 1 2 h d h=i×d вкладыш в) б) 2 1 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 57 ),( AB HHdiab  где a  высота лазерного прибора в точке А; i  проектный уклон трубопровода; d  расстояние между точками А и В; HA , HB  высоты точек А и В; Рис.3.19. Применение лазерного прибора для создания опорной линии Для того, чтобы в промежуточных точках линии АВ пятка рейки соответст- вовала проектной отметке, отсчет по центру лазерного пятна (с) будет равен ),()( 00 BBAA HHHHac  где 00 , BA HH  проектные отметки в точках А и В. Если 0AA HH  и ,0BB HH  то .bac  Для повышения эффективности работ в землеройную машину устанавлива- ют экран на такой высоте, чтобы его центр соответствовал отсчету с. По откло- нению лазерного пятна от центра экрана регулируют управление рабочим орга- ном машины с целью доведения траншеи до проектной глубины. hi a d A i A0 i c b B hi B0 B0 HB-HA ▼ ▼ 58 Для укладки трубопровода контролируют лоток трубы по пятке рейки с по- мощью нивелира или его ось непосредственно по лучу лазера. Поэтому штативы ряда лазерных приборов имеют приспособления для опускания по вертикальной штанге излучателя и отражателя (или экрана) ниже головки штатива до необхо- димого уровня. Это позволяет установить прибор в колодце или траншее и на- править луч лазера по проектной оси трубопровода. В трубу устанавливают са- моцентрирующуюся марку и путем перемещения концов труб совмещают центры марок со следами луча лазера на них. В о з в е д е н и е з д а н и й п о д н а с о с н ы е с т а н ц и и, к о м п р е с- с о р ы. При их строительстве разбивочные работы выполняются известными способами. Геодезические работы при монтаже оборудования начинаются с раз- бивки фундаментов, где согласно разбивочным чертежам, намечают местополо- жение осей оборудования. В процессе монтажа оси на фундаменте могут быть утеряны, поэтому вокруг него устраивают обноску, где закрепляют оси оборудо- вания. С обноски на фундамент оси переносят с помощью отвесов. После проверки местонахождения на фундаменте всех осей устанавливается станина, выверяется ее положение в плане и по высоте. Затем станина затягивает- ся фундаментными болтами и заливается раствором. М о н т а ж в е р т и к а л ь н ы х н а с о с о в. Их соединение с двигате- лем осуществляется с помощью сочлененного вала длиной 20 м. При таком мон- таже установка центров валов по отвесной линии должна быть выполнена с точ- ностью ±0,01 мм. Для этой цели применяются специальные геодезические прибо- ры и приспособления. Р а з б и в к а н а д з е м н ы х т р у б о п р о в о д о в начинается с уста- новки фундаментов под опоры. Центры фундаментов опор разбивают от геодези- ческой основы так же, как и колодцы подземных коммуникаций. Возле каждого фундамента строят небольшую обноску, куда теодолитом выносят продольную ось трубопровода и поперечную ось. С помощью этих осей строят опалубку и ус- танавливают анкерные болты. 59 Если трубопровод идет над землей на высоте 3 - 5 м, то для определения отметки перекладины рейку упирают пяткой в нижнюю плоскость ее (рис.3.20). Нивелир ставят между репером и опорой и берут отсчет по рейке. Отметка верха перекладины будет ,ГП db H где ГП – горизонт прибора; b – отсчет по перевернутой рейке; d – толщина перекладины. Рис.3.20. Определение отметки Рис.3.21. Установка внутренних сис- перекладины тем трубопроводов по высоте. ОЧП –отметка чистого пола В в о д ы п о д з е м н ы х к о м м у н и к а ц и й в з д а н и я разбива- ют от его осей. Сначала на исполнительном чертеже фундамента проверяют на- личие отверстия в соответствующем месте. Место ввода обозначают с внешней стороны здания и от ближайшего колодца разбивают трассу ввода. В самотечных коммуникациях вычисляют проектный уклон как разность отметок лотка колодца и низа отверстия, деленную на расстояние, с учетом толщины трубы. М о н т а ж в н у т р е н н и х с и с т е м трубопроводов производится со- гласно разбивочным схемам, где имеются значения привязок. б) а) ОЧП d 1 d 2 d Н b ГП Н0 Н0 60 Установка оборудования и приборов по высоте внутри здания выполняется от отметки чистого пола (ОЧП) (рис.3.21). Измерения при монтаже внутренних сетей и устройств выполняются при помощи стальной рулетки. П о н я т и е о б у с т р о й с т в е д ю к е р о в. Переход трубопроводов через овраги, реки и другие препятствия осуществляется с помощью дюкера (рис.3.22). Он состоит из входной и выходной камер, которые размещаются на разных берегах, и трубопровода, уложенного на дно реки. Рис.3.22. Устройство дюкера: 1 – места определения отметок; 2 – трубы; МГВ – меженный горизонт воды При устройстве дюкера выполняются следующие геодезические работы. На каждом берегу закрепляют ось дюкера и устанавливают реперы. План места пе- рехода через реку составляют в масштабах 1:200 – 1:2000 в зависимости от шири- ны реки и условий местности. При съемке переходов определяют отметки уров- ней воды, производят нивелирование по кольям, установленным на разных ство- рах для определения уклона реки. По каждому створу определяют отметки дна реки. Работы производят по двум-трем створам в полосе 50–100 м по обе сторо- ны от оси трубопровода. После завершения подготовительных работ, по дну реки копают траншею глубиной 0,8–1,0 м. Прямолинейность траншеи обеспечивается с помощью теодо- лита или лазерного визира. Затем трубопровод протягивается через реку с помо- щью механической тяги. 1 1 Входная камера Выходная камера МГВ 2 61 Для наблюдения за местонахождением трубопровода под водой к его пе- редней части приваривают визирную цель. П о н я т и е о б е с т р а н ш е й н о й п р о к л а д к е т р у б о п р о в о- д о в. При пересечении трассой подземных коммуникаций, железных дорог, зда- ний производится бестраншейная прокладка трубопроводов. Она выполняется следующими способами: продавливанием в грунт (до 50 м), проколом (до 50 м) и щитовой проходкой (как при строительстве метро). При продавливании и проколе в котловане устанавливают гидравлические домкраты, которые продавливают трубу по заданному уклону и направлению до выхода ее в другой котлован. В случае прокола плановое положение трубопроводов непроходимых сече- ний, определяют с помощью светящейся визирной цели (электрическая лампа), устанавливаемой в передней части трубы. Положение по высоте проходных трубопроводов определяют с помощью нивелира и рейки длиной 1 м. При этом рейка может устанавливаться как нулем вниз, так и вверх. Если задняя рейка установлена на репере в котловане нулем вниз, а передняя нулем вверх (рис.3.23), то превышение вычисляют по формуле h = З + П, где З – отсчет по задней рейке; П – отсчет по передней рейке. Когда рей- ки установлены нулями вверх, превышения определяют по формуле h=П – З. Рис.3.23. Нивелирование внутри трубопровода З П 62 4. ГЕОДЕЗИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ 4.1. Геодезические работы в гидротехническом строительстве И н ж е н е р н о – г е о д е з и ч е с к и е и з ы с к а н и я. При изучении гидрологического режима реки выполняются следующие геодезические работы. С о з д а н и е г е о д е з и ч е с к о г о о б о с н о в а н и я. Основным видом работ для получения исходных данных при проектировании гидротехнических сооружений является нивелирование. Поэтому на реках шириной менее 500 м по одному берегу, а на реках шириной более 500 м – по обоим берегам прокладыва- ются магистральные нивелирные ходы с установкой постоянных реперов через 5 - 6 км, временных – через 2 - 3 км. Реперы располагаются как можно ближе к водо- мерным постам, у притоков и речных перепадов. Точность прокладки магист- рального нивелирного хода зависит от точности определения уклона реки для проектировочных расчетов. Так, при падении реки 5 см на 1 км требуется II класс нивелирования, а 60 см – технического нивелирования. Топографическую съемку русла реки ведут до границы уровня высоких вод. При этом основное внимание обращают на полноту и точность промеров глубин и отображение характерных особенностей русла. Обоснование для топосъемок строят в виде рядов триангуляции и полигонометрии 1 разряда, теодолитных ходов. С о с т а в л е н и е п р о д о л ь н о г о п р о ф и л я выполняют по глав- ному руслу реки. Он служит для проектирования каскадов ГЭС или для условий эксплуатации реки (судоходства, водоснабжения). Для этого вровень с поверхно- стью воды забивают колья и отметки их верха определяют нивелиром от ближай- ших реперов. Полученные отметки приводят к одному моменту времени путем введения поправок, называемых срезками. Так, если к моменту времени t0 отмет- ки уровней на соседних водомерных постах ВП2 и ВП3 понизились соответствен- но на h2 и h3, то срезка уровня в промежуточной точке П с отметкой НП может быть вычислена по формуле ,3323 dd hhhh C 63 где d – расстояние между водомерными постами; d3 – расстояние между промежуточной точкой П и водомерным постом 3. Приведенный (срезочный) уровень на момент времени t0 будет равен .П CC hHH  П р о м е р ы г л у б и н – один из видов высотной съемки. Плановым обоснованием для промерных работ являются геодезические сети, прокладывае- мые вдоль берегов. Промеры выполняют по створам, перпендикулярным к на- правлению реки. На реках шириной до 20 м промер производится по маркирован- ному тросу, натянутому с берега на берег между геодезическими точками А и В (рис.4.1, а). Если река шириной до 500 м, то координаты промерных точек 1, 2, …, n, которые лежат в створе линии АВ, определяются с помощью горизонтального уг- ла β, измеряемого теодолитом с геодезического пункта С (рис.4.1, б). Промер и засечки точки должны быть согласованы во времени. Для рек шириной более 500 м положение промерных точек определяется прямой угловой засечкой с помощью двух теодолитов (рис.4.1, в). Рис.4.1. Определение планового положения промерных точек Точность определения плановых координат точек изложенными способами порядка 1 - 3 м. . а) б) А В С 1 2 3 β1 β2 в) А В 1 2 βА βВ . . . . . . А В 64 Простейшим средством для измерения глубины является нивелирная рейка, при глубинах до 5 - 6 м применяется наметка-шест, размеченный на метровые и дециметровые интервалы. При глубине до 20 м применяется ручной лот: конический металлический груз массой 3 - 5 кг на капроновом тросе, размеченный марками на метровые и дециметровые интервалы. Эхолотом можно измерять глубины от нескольких десятков до сотен мет- ров. Значение глубины h может быть вычислено по формуле , 2 Vh  где V – скорость распространения звука в воде; τ – время прохождения ультразвукового сигнала от поверхности воды до дна и обратно. В ы н о с в н а т у р у п р о е к т н о г о к о н т у р а в о д о х р а н и - л и щ а выполняют для определения границы затопления различных земель. Эта работа заключается в обозначении на местности ряда точек, высоты которых со- ответствуют проектной горизонтали контура водохранилища. В район расположения горизонтали от ближайших реперов прокладывают нивелирный ход и от него определяют положение проектной горизонтали сле- дующим образом. На станции А определяют горизонт прибора ГПА по рейке, стоящей на связующей точке I. Вычисляют отсчет b = ГПА - Нпр и переставляют рейку вверх или вниз до тех пор, пока отсчет по ней не будет равен b (рис.4.2). С этой станции определяют положение с 1 по 4 точки, отстоящих друг от друга на 30-50 м, которые закрепляют кольями. Затем со станции B подобным образом на- ходят положение проектной горизонтали в точках 5-8. Предельная длина рабочего хода допускается до 15 км на застроенной территории и до 50 км в залесенных и открытых районах. 65 Рис.4.2. Схема выноса в натуру проектной горизонтали контура водохранилища На крутых склонах применяют метод тригонометрического нивелирования, прокладывая теодолитом высотные тахеометрические ходы. При этом находят положение точек, превышение h которых над тахеометрической станцией с от- меткой Нст равно h = Нпр - Нст. Установив рейку примерно на отметке проект- ной горизонтали, измеряют угол наклона и расстояние. Вычислив превышение сравнивают его с расчетным и определяют, куда и на какую величину следует пе- реместить рейку по склону. В характерных местах через 200-300 м выносимую линию закрепляют дере- вянными столбами, бетонными монолитами. При методе геометрического ниве- лирования по постоянно закрепленным точкам прокладывают теодолитный ход и определяют координаты этих точек. Если на участке контура водохранилища имеются топографические планы или фотопланы с горизонталями, то граница затопления может быть вынесена в натуру промерами от четких контуров. Точность выноса на местность проектных отметок контура водохранилища колеблется от 5 см на застроенной равнинной местности, до 60 см – в залесенной или всхолмленной местности.  Рп.45  Рп.46 ст.А ст.В II I . 1 . 2 . . 4 . . 6 . . 8 3 5 7 66 4.2. Геодезические работы при возведении гидротехнических сооружений С о з д а н и е г е о д е з и ч е с к о г о о б о с н о в а н и я д л я с т р о и – т е л ь с т в а г и д р о у з л о в – это специальная геодезическая сеть, которая используется для всех видов строительных разбивок и обеспечения монтажных работ, а также для наблюдений за деформациями берегов реки и гидротехниче- ских сооружений. Плановую сеть на площадке строительства гидроузла создают в виде триан- гуляции, полигонометрии и линейно угловых построений в две или три ступени. Первая ступень – это сеть I разряда, определяется расчетным путем, исходя из за- данной точности конечных результатов измерений. На рис.4.3 – это пункты A, B, C, D, E, F. Сеть строят как в государственной, так и в строительной системе координат, принимая за ось абсцисс разбивочную ось плотины, а один из пунктов закрепле- ния этой оси – за начальный. Сеть редуцируют на поверхность относимости с вы- сотой Нотн= (Н1+Н2)/2, где Н1 и Н2 – высоты основания и гребня плотины. По- правка в измеренные длины линий D за переход на поверхность относимости вы- числяется по приближенной формуле ,)( m D R DНH отнизмΔ  где Низм – средняя высота измеренной линии; Rm – средний радиус Земли, равный 6371 км. Пункты сети закрепляют вне зоны производства строительных работ в ус- тойчивых грунтах. Для этого используют трубчатые знаки или бетонные тумбы высотой 1,2 м, снабженные приспособлениями для точного центрирования теодо- лита и визирных целей. Для детальной разбивки отдельных сооружений гидроузла основная сеть сгущается сетью пунктов второго порядка (рис.4.3), размещенных вблизи возво- димых сооружений, на бортах котлована и перемычках, по возможности совме- щая их с точками закрепления разбивочных осей. Точность этих сетей характери- 67 зуется средними квадратическими ошибками взаимного положения пунктов – 3-5 мм. Рис.4.3. Разбивочная триангуляционная сеть гидроузла Высотную основу на территории строительства гидроузла создают также в несколько ступеней. Она используется для строительных работ и для наблюдений за осадками возводимых сооружений. Исходное высотное обоснование создается нивелированием II класса, которое сгущается сетями III, IV классов и техниче- ским нивелированием. Опорная сеть первой ступени строится в виде одиночного нивелирного хо- да, связывающих в высотном отношении оба берега реки и опирающихся на ис- ходные реперы А, В и кусты реперов (рис.4.4). Нивелирные ходы второй ступени, равномерно охватывают все объекты гидроузла, образуя небольшие замкнутые полигоны. Пункты высотной сети закрепляются грунтовыми реперами. перемычка река ос ь пл оти ны F A B C E 3 D 1 2 4 5 . . . . . . . . . . . котлован 1-ой очереди строительства 68 Рис.4.4. Высотная опорная сеть для строительства гидроузла Р а з б и в к а о с е й г и д р о т е х н и ч е с к и х с о о р у ж е н и й. Каж- дое гидротехническое сооружение, входящее в гидроузел, имеет свою главную ось, относительно которой компануются все его формы и размеры. Это продоль- ные оси бетонных и земляных плотин, здания ГЭС, оси автомобильных мостов, расположенных на плотине. Строительство гидротехнического сооружения начинают с закрепления на местности главной оси, от которой затем выносят основные, вспомогательные и монтажные оси. После этого откладывают проектные размеры сооружения и его частей. Главную ось плотины выносят в натуру от ближайших пунктов геодезиче- ского обоснования. Координаты начальной и конечной точек этой оси определяют на топографическом плане, где должен быть проект этого сооружения. Эти точки основательно закрепляются на местности и включаются в систему пунктов разби- вочной геодезической сети. При строительстве гидроузла выполняют большой объем земляных работ. Основания сооружений гидроузла возводят в глубоком котловане, контур которо-  Нивелирные ходы второй ступени  Кустреперов     Перемычка Река Опорная сеть первой ступени Куст реперов А В 69 го ограждают перемычками. Характерные точки перемычек (начало, конец, углы поворота) задают координатами и определяют в натуре от геодезических пунктов полярным способом. После намыва перемычек на них выносят точки, закрепляющие положение основных разбивочных осей, например I-I', III-III' (рис.4.5). От них разбивают продольные и поперечные оси котлована А-А', В-В' и т.д. На знаки закрепления осей передают отметки. После подготовки и осушения котлована оси переносят на его дно и производят исполнительную съемку. Рис.4.5. Схема разбивки и закрепления осей плотины При отсыпке грунтовой плотины геодезическое обеспечение состоит в вы- носе в натуру контура отсыпки. Для этого на местность выносят ось плотины и относительно нее линейными промерами по перпендикуляру к оси определяют контуры низовых и верховых граней плотины. Г е о д е з и ч е с к и е р а б о т ы п р и м о н т а ж е г и д р о т е х н и - ч е с к и х а г р е г а т о в. Геодезические работы при монтаже гидротехнических агрегатов включают: вынос в натуру осей агрегатов, разбивку опор для монтажа агрегата, нанесение на опорах монтажных рисок и контроль установки агрегата в проектное положение. О с ь п л о т и н ы II А' В В' С С' D D' III I I' II' III' А 70 Оси гидротехнических агрегатов определяют положение и место механизмов на данном сооружении. Различают продольную и поперечную оси, определяющие положение агрегата и промежуточные оси, предназначенные для установки опор агрегатов. Вынос осей агрегатов осуществляется известными методами. Точность выноса основных осей 1-3 см. Точность установки агрегатов отно- сительно этих осей – 1-3 мм в плане и по высоте. Их работоспособность сохраня- ется при очень малых перекосах и деформациях. Для обеспечения необходимой точности линейные измерения выполняются с помощью инварных подвесных приборов, светодальномеров, угловые – точны- ми теодолитами типа Т2. Для высотного обеспечения монтажа в закрытых поме- щениях используют гидростатические нивелиры, высокоточные (Н-05) и цифро- вые нивелиры. Передачу прямоугольных координат или осей по вертикали осу- ществляют с помощью тяжелых отвесов, а при большой высоте – с помощью при- боров вертикального визирования. Оси закрепляют специальными геодезическими центрами. Они должны быть неподвижны, легко доступны для выполнения точных измерений. В качестве репе- ров используют кронштейны со сферическими головками, заложенных в стенах, фундаментах зданий. Высоты определяют геометрическим нивелированием. При монтаже агрегатов в качестве опорных линий используют не сами оси, а линии им параллельные – монтажные оси, что связано с удобством установки оборудования в проектное положение. Например, при установке нескольких од- нотипных агрегатов, имеющих цилиндрическую форму и значительные габариты удобнее пользоваться монтажной осью, вынесенной на расстояние 0,5d от основ- ной (рис.4.6). В этом случае на монтажной оси натягивается струна, по которой устанавливаются в проектное положение агрегаты. 71 Рис.4.6. Схема установки однотипных агрегатов в проектное положение с помощью монтажной оси 4.3. Геодезические работы при гидромелиоративном строительстве О б щ и е с в е д е н и я о м е л и о р а т и в н ы х с и с т е м а х. Ме- лиорация земель – это комплекс мероприятий по улучшению природных условий эксплуатации земель и методов их использования. Гидромелиорация связана с орошением или осушением земель. Оросительная система может быть открытой или закрытой. Открытая состоит из источника орошения (река, водохранилище) с водозаборным сооружением, подающим воду в магистральный канал. Из него во- да направляется самотеком в распределительные каналы. В закрытой оросительной системе вода для полива подается от водозабора под напором по уложенным в земле трубам. Распределительная сеть состоит из трубопроводов с водовыпусками в каждую поливную борозду. Трубопроводы со- оружают с уклоном не менее 0,001 для выпуска воды на зимний период. Осушительные системы по своей конструкции подразделяются на закрытые и открытые. Закрытая система состоит из дрен осушителей, по которым избыточ- ная вода поступает в коллекторы. Из коллекторов она сбрасывается в магистраль- ный канал, который направляет ее в реку. Трассу магистрального канала распола- гают по самым низким точкам осушаемой территории. Продольная ось Монтажная ось d/2 d 72 В открытой осушительной системе используют канавы осушители, из кото- рых вода поступает в канавы-собиратели (коллекторы), а из них – в магистральный канал. Этот метод применяют главным образом на лесных и луговых участках. Геодезические работы выполняются на всех этапах изысканий, проектиро- вания и строительства гидромелиоративных систем; создают планово-высотное обоснование; производят крупномасштабную съемку; выполняют трассирование каналов, коллекторов, водоприемников, напорных трубопроводов. Строительству гидромелиоративных систем предшествуют основные разби- вочные и планировочные работы. В процессе строительства выполняют деталь- ные разбивки и геодезические измерения, обеспечивающие положение, форму и размеры запроектированных сооружений. На этапе предварительной планировки при применении лазерной системы контроля планировочных работ разбивают сетку квадратов 700×700 м и переме- щают основные объемы грунта. Перед окончательной планировкой на горизон- тальных участках выносят проектные отметки, а на наклонных строят плоскости с заданным уклоном. Качество планировки проверяют нивелированием поверхно- сти по квадратам со сторонами 20×20 м. Отклонение фактических отметок спла- нированной поверхности от проектных допускают до 5 см. В планировочных землеройных и трубоукладочных машинах применяют автоматизированные лазерные системы, позволяющие вести рабочий орган по за- данным направлению и уклону. Г е о д е з и ч е с к и е р а б о т ы п р и с т р о и т е л ь с т в е к а н а л о в. Направление трасс каналов выбирают по планам и картам масштабов 1:5000- 1:10000 в нескольких вариантах. При выполнении камерального трассирования на- мечают уклоны трассы канала, приблизительное местоположение гидротехниче- ских сооружений и насосных станций, рассчитывают габариты канала и вычисляют объемы земляных масс для каждого варианта по формуле , 6 )( 2 2 2121 dmhhSSV      73 где 21,SS – площади поперечных сечений канала; 21,hh – глубина канала на первом и втором поперечных сечениях; d – расстояние между поперечными сечениями канала; m – коэффициент откоса. Площадь поперечного сечения канала определяется по формуле ),( mhbS  где b – ширина канала по дну; h – глубина канала. По определенным графически с карты координатам углов поворота трассы вычисляют длины ее прямых участков с помощью формулы .)У()( 212212 Уd  XX В ходе полевого трассирования от устья канала по трассе прокладывают тео- долитный ход, разбивают пикетаж и кривые. Вне зоны земляных работ, через 5 км, закладывают грунтовые реперы. Все вершины углов поворота и пикеты через каждые 500 м закрепляют створными знаками на расстоянии 25-50 м от трассы (рис.4.7). На каждом пикете и в характерных местах рельефа разбивают поперечники. Рис.4.7. Полевое трассирование канала Оси гидротехнических сооружений выносят на местность также от точек, ле- жащих на оси канала. Например, на рис.4.8 приведены данные разбивки створных знаков, закрепляющих оси камер дюкера и точки его излома в профиле. ПК10 ПК11 ПК12 ПК13 ПК14 ПК15 ПК16 ПК 17 Уг.3 Уг.4 74 Рис.4.8. Разбивка оси дюкера Все точки закрепленной на местности трассы нивелируют по программе IV класса. По результатам нивелирования составляют профиль в масштабе: горизон- тальный 1:5000-1:10 000, вертикальный – 1:100. На профиле намечают проектные линии дна канала и нормального горизонта воды, дамбы, места и вид гидротехни- ческих сооружений, указывают типовое сечение канала и приводят результаты под- счета объемов земляных масс. Разбивочные работы при сооружении каналов сводятся к перенесению на ме- стность границ выемок, закреплению их временными знаками и определению на- правления откосов с помощью специальных шаблонов. Так, при разбивке выемки на ровной местности (рис.4.9) от оси канала откладывают по перпендикуляру рас- стояния до бровок, вычисленные по формуле . 2 mhbd  Рис.4.9. Разбивка выемки на Рис.4.10. Разбивка выемки на косогоре ровной местности На закрепленных деревянными кольями бровках устанавливают шаблоны, задающие крутизну откоса, и указывают глубину выемки. . . Камера Камера Ось канала Ось дюкера -1.34 b d β d2 d1 h b/2 75 При разбивке выемки на косогоре (рис.4.10) расстояния до бровок d1 и d2 определяют из соотношений     mh b mn nd 21 , 22     mh b mn nd где ctgβn – величина, обратная поперечному уклону участка трассы. В этом случае установка откосного шаблона производится по уровню. Проекты оросительных и осушительных систем можно составлять по круп- номасштабным аэроснимкам. После фотограмметрической обработки по снимкам строят продольные и поперечные профили каналов и вычисляют объемы земля- ных масс. Полевое трассирование осуществляют по данным, взятым с фотопла- нов. Это способствует значительному сокращению объемов полевых работ. 5. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СЪЕМКИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВОДО- ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ И ТРУБОПРОВОДОВ 5.1. Назначение и особенности исполнительных съемок Исполнительные съемки проводятся в пределах объектов, которые строятся или построены с целью определения фактических координат и размеров отдель- ных частей сооружений и линий коммуникаций. Основное их назначение – установить точность вынесения проекта соору- жения в натуру и выявить все отклонения от проекта, допущенные в процессе строительства. В пределах застроенных территорий исполнительная съемка подземных коммуникаций в комплексе инженерно-геодезических работ занимает особое ме- сто. Это объясняется тем, что своевременное получение точной информации об инженерных сетях способствует их эффективной эксплуатации, ремонту и рекон- струкции, а также дает возможность избежать их повреждения при глубинных земляных работах. 76 Исполнительные съемки выполняются теми же методами и в одинаковых масштабах, что и топографические съемки в период изысканий, но имеют также свои специфические особенности, которые заключаются в следующем. Пространственное положение характерных точек (углов зданий, колодцев) определяют аналитически и их координаты (Х, У, Н) заносят в проектную доку- ментацию. Подземные коммуникации снимаются раздельно, по видам прокладок. Измерение характерных параметров прокладок выполняют с помощью диаметро- метров, реек-угольников и других специальных приборов. Точность измерений при исполнительных съемках должна быть не ниже точности разбивочных работ. Для исполнительных съемок объектов, которые строятся и подземных ком- муникаций, исполнитель должен изучать их в натуре. Производитель работ пока- зывает исполнителю подготовленный к съемке участок, где строительство уже закончено. Это дает возможность обнаружить при съемке отклонения от требова- ний СНБ и технических условий, которые были допущены строителями при про- кладке трубопроводов. Геодезист изучает вопросы, связанные с укладкой в траншеи труб, опреде- ляет места врезания и подключения к существующим городским сетям. Он дол- жен иметь копию с плана масштаба 1:500, которая необходима для внесения воз- можных изменений, выявленных при съемке. В абрисе он отмечает технические характеристики трубопроводов, дюкеров, колодцев. В зависимости от этапов строительства исполнительная съемка подразделя- ется на текущую и окончательную. 5.2. Текущая исполнительная съемка Текущая исполнительная съемка производится при строительстве отдельно- го здания или трубопровода, начиная с момента зачистки котлована или траншеи, а затем продолжается при возведении надземной части объекта, при прокладке труб и установке технологического оборудования промышленных зданий. Исходной геодезической основой для текущей исполнительной съемки слу- жат пункты разбивочной сети, знаки и створы закрепления осей, установочные 77 риски на конструкциях. В качестве высотной основы используют реперы строи- тельной площадки и отметки, фиксированные на строительных конструкциях. При строительстве промышленных зданий и сооружений, кроме съемки строительных конструкций, выполняют съемку положения различного рода опор- ных и анкерных устройств, закладных деталей под установку технологического оборудования. Результаты текущей исполнительной съемки наносят на схемы, где показы- вают все проектные размеры конструкций, фактические размеры и отметки, вели- чины и направления отклонений отдельных узлов и их элементов от проектного положения. Эти отклонения регламентируются СНБ и не должны превышать со- ответствующих допусков. Средняя квадратическая ошибка контрольных измере- ний должна быть не более 0,2 величины отклонений δ, допускаемых нормативны- ми документами или проектом, т.е. m  0,2 δ. 5.3. Исполнительная съемка водохозяйственных объектов и трубопроводов Это окончательная исполнительная съемка для всего объекта в целом. Она выполняется в масштабах 1:200-1:5000 от пунктов планово-высотного обоснова- ния или четких контуров зданий, каменных ограждений, опор известными мето- дами инженерно-топографической съемки. Исполнительные съемки, выполненные в городских условиях и на промыш- ленных площадках в масштабе 1:500  сложная инженерно-геодезическая работа. Обязательно снимаются все построенные или реконструированные подземные трубопроводы, коллекторы, дрены и открытые проводящие каналы. Съемка должна охватывать полосу шириной 20 м по обе стороны от оси трассы. Снима- ются также центры камер, колодцев, лотков, углы поворота и точки переломов по высоте инженерных коммуникаций, на прямолинейных участках створных точек через 50 м, места вводов и выпусков с внешними гранями зданий, точки пересе- чений с другими прокладками. 78 При съемке колодцев и камер, которые имеют крышки, определяют поло- жения их центров, а в люках и решетках прямоугольной формы снимаются два угла с обмером по периметру. В каждом колодце или камере выполняют обмер внутреннего габарита сооружений, его конструктивных элементов, устанавливают размещение труб и фасонных частей с привязкой к отвесной линии, которая про- ходит через центр люка колодца. Высотная съемка выполняется до засыпки траншей методом геометрическо- го нивелирования от ближайших реперов. При нивелировании коллекторов, дрен и открытых проводящих каналов, отклонение фактических отметок концов труб от проектных должно находиться в пределах ±15 мм для дрен и ±30 мм для кол- лекторов. По двум сторонам рейки определяют отметки кольца (обечайки) крыш- ки люка и дна колодца (камеры), верха труб в колодцах газовых и тепловых сетей, пола канала теплотрассы (рис.5.1). При строительстве магистральных водопрово- дов дополнительно определяются отметки земли, бровки траншей, верха труб на прямых участках через 100 м и в точках излома профиля. Через 50 м нивелируют все точки изменения глубины прокладок и профиля трассы. Рис.5.1. Нивелирование трубопровода При нивелировании смотровых колодцев используют четырехметровую рей- ку. По рейке можно определить разность отсчетов кольца люка и верха трубы, лот- ка или дна колодца. Отметки земли или покрытия рядом с колодцем определяют Hлотка d Δd ГП b a H0 H0 d – диаметр трубы Δd – толщина трубы Hлотка = ГП-b-(d+ Δd) Hрп. Репер 79 после засыпки траншеи и пазух земли и окончания работ по благоустройству. Если в ходе исполнительной съемки допущены какие-либо отклонения от технических норм и правил по прокладке внутриквартальных подземных прокладок, то ее при- останавливают до ликвидации всех нарушений строительной организацией. В процессе исполнительной съемки отдельных участков подземных трубо- проводов исполнитель ведет абрис, который должен быть единым для съемки всех коммуникаций. 5.4. Составление исполнительной геодезической документации Перечень исполнительной геодезической документации (ИГД) на строи- тельном объекте устанавливается в соответствии с требованиями стандартов и другой нормативно-технической документации. ИГД создается в виде исполнительных схем (чертежей) с нанесением на них геометрических параметров направлений и величин отклонений от проектных по- ложений установленных (смонтированных) строительных конструкций. Обычно в числителе пишется проектный, в знаменателе – действительный размеры. Перед величиной отклонений ставятся знаки «+» или «-» в случае занижения или завы- шения поверхностей от проектной отметки. Отклонения осей или граней от разбивочных осей показываются стрелками, направленными в сторону отклонения и расположенными рядом числами – значе- ниями отклонений в миллиметрах. В состав ИГД по трубопроводам входит: схема геодезического обоснования с привязкой знаков и центров; план подземных коммуникаций масштаба 1:500  1:2000 с приложенными обмерными чертежами; продольный профиль горизон- тального масштаба 1:500 и вертикального 1:100; исполнительный генеральный план масштаба 1:500. Исполнительный план и продольный профиль отдельной коммуникации часто составляется на одном чертеже, как это показано на рис.5.2 исполнительной съемке канализации. На плане изображены привязки узловых точек, колодцев, диаметр и материал труб, расстояния. 80 81 Отметки поверхности земли Отметки люков колодцев Отметки лотков труб Углы поворота Расстояния Уклоны (‰) Диаметр и материал труб Номера колодцев Покрытие, основание грунт, щебень Продольный профиль канализации Масштаб: горизонтальный 1:500 вертикальный 1:100 141.00 План масштаба 1:500 5 кж (№ 9) 4 кж кн у л . М и р а d-100 l-30.45 d-150 l-18.55 d-150 l-12.10 0.00 +2.00 11.40 . /. . /. . / . 3.70 2 2 . 0 8 1 6 . 3 8 0.00 9.80 8.00 К3 К2 К1 Ксущ 14.80 16.10 16.00 8.75 11.00 10.60 30.60 31.00 11.50 п е р е п а д в ы п у с к 1 4 5 9 6 5 Л э л . к а б е л ь н / в 1 4 7 . 0 8 т е л . к а б е л ь 1 4 6 - 8 0 в ы п у с к 1 4 6 - 1 4 4 Л ф а к т . п р о е к т 1 4 7 . 7 0 1 4 7 . 7 0 ф а к т . п р о е к т 1 4 7 . 7 7 1 4 7 . 7 0 ф а к т . п р о е к т 1 4 4 . 7 0 4 1 4 4 . 7 0 0 факт проект 12.10 12.00 12.35 12.30 30.48 30.30 0.008 0.010 факт проект 0.025 0.020 0.006 0.008 d-150 кер d-100 кер К с у щ К 1 К 2 К 3 1 4 8 . 0 3 1 4 7 . 9 4 1 4 7 . 6 2 1 4 7 . 6 0 1 4 7 . 5 5 1 4 7 . 5 0 1 4 7 . 5 2 1 4 7 . 3 0 1 4 7 . 6 4 1 4 7 . 6 0 1 4 7 . 9 7 1 4 4 . 8 4 1 4 5 . 5 3 7 1 4 5 . 4 5 5 1 4 5 . 6 9 3 1 4 5 . 7 5 0 1 4 4 . 9 7 0 1 4 4 . 9 4 0 1 4 5 . 6 3 0 1 4 5 . 6 3 0 Рис.5.2. Исполнительная съемка канализации от Ксущ. до дома №9 82 Продольный профиль строят по результатам измерений в натуре и техниче- ского нивелирования. На исполнительном профиле показывают фактические и проектные отметки земли и трубопроводов, углы поворота, глубины заложения, все колодцы и камеры, вводы, выпуски, газовые коверы, диаметры труб и их про- тяженность, отметки дна колодцев, уклоны труб, расстояния между колодцами, углами поворота сооружения и другими характерными точками, высотное поло- жение всех прокладок, которые пересекают трассу сооружения, в том числе тех, что не действуют, с указанием назначения, наличия футляров и полной характе- ристики. Исполнительный генеральный план составляют по результатам исполни- тельных съемок построенных зданий, сооружений и линий коммуникаций на жи- лой массив, предприятие или отдельный объект в соответствии с условными зна- ками и инструкциями. На плане должны быть все возведенные здания согласно с их исполнительными координатами, пункты планово-высотного обоснования, спланированный рельеф, дорожная сеть, зеленая зона, скверы, площадки и другие элементы ситуации. По материалам нивелирования наносят отметки, горизонтали проводят че- рез 0,25 - 0,5 м в зависимости от уклонов местности и масштаба плана. Подземные трубопроводы разного назначения изображают на исполнитель- ных планах цветными условными знаками, как это, например, показано на планах г.Минска (рис.5.3). На план наносят: оси подземных коммуникаций, колодцев и камер, углы поворота, протяженность пролетов, диаметр, количество и материал труб, отметки крышки люка колодца, верха трубы, лотка колодца, отметки верха трубы и земли на вводах в здания и углах поворота трассы. Исполнительный генеральный план составляют на стандартных планшетах, на которые наклеивают чертежную бумагу высокого качества, разбивают на ней координатную сетку и подписывают абсциссы и ординаты в местной или строи- тельной системе координат. 83 Название сети УСЛОВНЫЙ ЗНАК Цвет Водопровод темно-синий Канализация фекальная коричневый Канализация ливневая оранжевый Дренаж оранжевый Тепловые сети темно-зеленый Газопровод оранжевый Рис.5.3. Условные знаки подземных трубопроводов В последнее время ряд организаций (ОАО «Гродно Азот») перевели все су- ществующие планшеты исполнительного генплана масштаба 1:500 на магнитные носители и их обновление или дополнение выполняется с помощью ЭВМ, что да- ет определенные преимущества. Представляется возможность более оперативного и эффективного ведения текущего генплана, по которому можно получить под- робную информацию об интересующем объекте в цветном изображении и в лю- бом масштабе. Исполнительный генеральный план является основным документом, с по- мощью которого решаются все инженерные задачи по эксплуатации зданий, ин- женерных коммуникаций, по их реконструкции и расширению. Поэтому его со- ставляют на твердой геодезической основе с наибольшей точностью и полнотой. 205.00 203.20 В d – 200 чуг 217.50 215.10 К d – 150 кер 218.43 216.01 Л d – 800 ДР Т 215.00 211.40 d – 250×2 d – 100Н.Д 213.05 84 6. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ СООРУЖЕНИЙ 6.1. Наблюдения за осадками сооружений Изменение положения сооружения или некоторых его частей в вертикаль- ном направлении называется осадкой. Она возникает по причине давления соору- жения на грунты, строительства метро, изменения уровня грунтовых вод, разра- ботки соляных и других подземных ископаемых, движения транспорта, карстовых и оползневых, сейсмических и геодинамических явлений. Если перемещения раз- ных точек сооружения равны по величине и направлению, то они называются равномерными, если нет  осадка имеет неравномерный характер. Она может привести к изменению формы и величины конструкций. Деформации плотин, шлюзов, зданий ГЭС могут со временем вывести из строя весь гидроузел. Для оценки устойчивости сооружения и проведения профилактических мер с целью его нормальной эксплуатации проводятся систематические наблюдения за перемещениями (деформациями) конструкций. Точность определения осадок или горизонтальных перемещений характеризуется средней квадратической по- грешностью (СКП): 3 мм  для зданий и сооружений, возводимых на песчаных, глинистых и других сжимаемых грунтах; 10 мм  для зданий и сооружений, воз- водимых на насыпных, просадочных и других сильно сжимаемых грунтах; 15 мм – для земляных сооружений. Наиболее распространенный метод геодезических наблюдений  периоди- ческое геометрическое нивелирование II класса. Для промышленных и граждан- ских зданий средняя квадратическая погрешность превышения на станции состав- ляет 0.4 мм. Для наблюдений за осадками на гидроузлах используют системы гидростати- ческого нивелирования. Их преимущество: непрерывность ведения измерений, воз- можность их автоматизации и определения осадок точек в труднодоступных местах. Способ тригонометрического нивелирования позволяет определять осадки то- чек, расположенных на существенно разных высотах, в труднодоступных местах. 85 Точность порядка 0,3-0,5 мм обеспечивается при коротких (до 100 м) лучах визиро- вания с применением теодолита типа Т2 и специальной методики измерений. Высотные деформации (осадки) определяют геометрическим нивелирова- нием контрольных (осадочных) марок, закладываемых в характерных для дефор- маций местах: в зонах осадочных и температурных швов, по углам секций, вдоль продольных и поперечных осей фундаментов, на опорах. Марки закладывают в стены на высоте визирного луча, что позволяет применять небольшие шкаловые реечки. На гидроузлах опорными знаками служат кусты из трех фундаментальных реперов, расположенных на каждом берегу на 1–1,5 км ниже створа плотины (рис.4.4). Для обычных зданий и сооружений – это 2-3 фундаментальных репера, установленных вне зоны деформаций. При высокоточном геометрическом нивелировании осадочных марок ис- пользуют нивелиры Н-05, Н1, Ni007 и штриховые инварные рейки. В ходе строительства гидротехнических сооружений количество циклов на- блюдений зависит от роста нагрузки на основание. Первый цикл нивелирования выполняют после возведения фундамента. Последующие циклы нивелирования производят при достижении нагрузки в 40, 50, 60, 75 и 100%. В период наполне- ния водохранилища 3-4 раза, после наполнения до НПУ – 2-3 раза в год, пока осадки не стабилизируются до 1-2 мм в год. На крупных гидротехнических со- оружениях наблюдения за осадками ведутся непрерывно. Нивелирование производят при одном горизонте в прямом и обратном на- правлениях. Нивелирный ход по маркам начинают с исходного репера и заканчи- вают там же, или на другом репере. Нивелир устанавливают строго посередине между наблюдаемыми точками, отсчеты берут по основной и дополнительной шкалам реек. Длина визирного луча не должна превышать 30 м. Предельная не- вязка в замкнутом полигоне подсчитывается по формуле ,0,1мм)( nfh  где n  количество станций. 86 После уравнивания и оценки точности повторного цикла измерений вычис- ляют отметки Н осадочных марок и составляют ведомости хода осадок. При этом определяют: – величину осадки S между двумя последними циклами j-1 и j ;1)1(   jjjj HHS – суммарную осадку с начала наблюдений ;0HHS jj  – неравномерную осадку фундаментов в текущем цикле j .)( 122,1 jSSS Δ По результатам высокоточного геометрического нивелирования составляют графики осадок марок, их профили по продольным и поперечным осям, план кри- вых равных суммарных осадок. За последнее время в учебной литературе деформациям подземных трубо- проводов вообще не уделяют внимания. Однако с увеличением техногенной на- грузки на геологическую среду проблема стабильности линейных сооружений становится весьма актуальной. Нарушение экологического равновесия в верхней части литосферы по причине хозяйственной деятельности человека, связанной с добычей полезных ископаемых, строительством метро, забором грунтовых вод, мелиорацией, может приводить к перераспределению энергии упругих деформа- ций и напряженному положению в массивах горных пород. Это создает условия для возникновения техногенных землетрясений, обвалов, просадок. Наиболее ин- тенсивно эти явления протекают в зонах повышенной активности новейших тек- тонических движений, что имеет место в ряде районов Республики Беларусь. Так, в Солигорском промрайоне, территория которого до недавнего времени считалась вообще асейсмичной, в 1978 и 1983 годах произошли два землетрясения силой до четырех баллов. Кроме этого выявлены местные сейсмические явления (до три- дцати в год), вызванные техногенной деятельностью. Они оказывают существен- ное влияние на изменение геодинамического режима территории и на устойчи- вость подземных коммуникаций. В результате разработки Старобинского место- рождения калийных солей на площади 120130 км2 наблюдается оседание земной поверхности, которая создает в рельефе замкнутые отрицательные формы (муль- 87 ды сдвижения) глубиной до 45 м. Все водо- и газонесущие прокладки, постро- енные в этих районах, могут оказаться в аварийном положении. Магистральные и распределительные газопроводы, которые проложены по заболоченным территориям, дают значительную осадку (до одного метра) в ре- зультате проведения мелиоративных мероприятий, что вызывает резкое пониже- ние уровня грунтовых вод. Методика геодезических наблюдений за положением подземных трубопро- водов в таких районах  периодическое техническое нивелирование обследуемых участков трасс. В нивелирную сеть должны быть включены колодцы (камеры), коверы, осадочные грунтовые марки через 100-200 м и реперы на расстоянии 1-2 км вдоль коммуникации. В больших городах эффективна тепловая инфракрасная аэросъемка. Напри- мер, выполненная в г. Минске такая аэросъемка на площади 50 км2 позволила вы- явить 300 участков максимальной утечки тепла с тепломагистралей (разрывы, на- личие свища и т.п.). Сопоставление данных съемки разных лет поможет наблю- дать динамику положения теплосетей и других подземных коммуникаций и вы- явить места, которые характеризуются наиболее быстрыми геодинамическими изменениями. 6.2. Наблюдения за горизонтальными смещениями сооружений Смещение сооружений в горизонтальной плоскости обуславливается боко- вым давлением грунта, воды, ветра, снега. Поэтому, сооружения, особенно гидро- технические, могут иметь такие смещения. Горизонтальные смещения сооружений измеряют методами створных на- блюдений, триангуляции, полигонометрии, созданием линейно-угловой сети, ме- тодом угловых засечек, с помощью прямых и обратных отвесов. Створные наблюдения применяются для определения деформаций соору- жений прямолинейной формы, когда необходимо определить перемещение в на- правлении, перпендикулярном к оси сооружения. Для этого через точку В, кото- рая находится в теле сооружения, проводится линия, на концах которой закреп- 88 ляются геодезические пункты А и С, расположенные вне зоны деформаций. Линия АВС есть створ (рис.6.1). Створные наблюдения выполняются способом измере- ния створных углов или с помощью подвижной марки. В первом случае измеряют угол " несколькими приемами и по величине угла вычисляются горизонтальные смещения сооружения по формуле (рис.6.2) .  d Рис.6.1. Створный способ определения Рис.6.2. Определение линейной величи- горизонтальных смещений плотины ны горизонтального перемещения пло- тины В другом случае измеряют величину смещения . Для этого подвижная мар- ка устанавливается в точке В (рис.6.1). Она обеспечена микрометренным винтом, отсчет по шкале которого дает величину горизонтального смещения точки В. На- блюдения ведутся высокоточным теодолитом с геодезического пункта А. Применение триангуляции, трилатерации и линейно-угловых сетей для оп- ределения горизонтальных смещений целесообразно, когда нет условий для соз- дания створа, например, на арочных плотинах. Там же используют метод полиго- нометрии, в галерее плотины и прилегающих штольнях, где прокладываются по- лигонометрические ходы. Метод прямых угловых засечек эффективен при определении смещений большого количества точек, расположенных в труднодоступных местах: в нижней части плотины, на крутых обвалоопасных склонах. Прямые и обратные отвесы используются для определения смещения осно- вания и крена плотины. Обратные отвесы закрепляют на значительной глубине в коренных породах и они служат точками отсчета для измерения абсолютных смещений сооружений. . . . . В А С С А В В1   d 89 6.3. Наблюдения за кренами сооружений По причине неравномерной осадки, одностороннего ветрового давления и неравномерного нагревания сооружение башенного типа может иметь крен. Он характеризуется углом между вертикальным направлением LM и фактическим (наклонным) LM1 и проекцией линии LМ1 на горизонтальную плоскость, прохо- дящую через ММ1 (рис.6.3). Полную информацию о кренах и изгибах можно по- лучить лишь по результатам совместных наблюдений за положением фундамента и корпуса башенного сооружения. Крены вытяжных труб, мачт, башен измеряются с точностью, зависящей от высоты Н сооружения, и характеризуются предельной величиной 0,005Н (Н<100 м ) и 1/2H (H100 м). Наиболее просто крен определяется с помощью отвеса или прибора верти- кального проецирования. Рис.6.3. Определение величины крена Рис.6.4. Схема определения крена соору- жения с помощью теодолита и рейки Отвесную линию можно построить с помощью теодолита, который после- довательно устанавливают вдоль одной из осей Х или У (рис.6.4). По горизон- тально установленной рейке определяют отклонения Х и У, вычисляют вели- чину крена и его направление. L1 L M M1 l   ΔУ У Х рейка 90 Крен сооружения можно приблизительно определить высокоточным ниве- лированием осадочных марок, установленных на противоположных частях со- оружения. Способ горизонтальных углов применяют для высотных сооружений, когда его основание закрыто для наблюдений. С опорных пунктов, расположенных на взаимно перпендикулярных осях, периодически измеряют углы между направле- нием на определяемую верхнюю точку и опорным направлением. По величине изменения наблюдаемых углов и горизонтальному проложению до наблюдаемой точки находят составляющие крена по осям, полную величину крена, и его на- правление. Суть способа координат заключается в создании замкнутого полигономет- рического хода вокруг сооружения. С пунктов этого хода с помощью точного теодолита выполняют прямую угловую засечку и определяют периодически коор- динаты постоянной точки, которая находится на вершине сооружения. По разно- стям координат Хi = Хi  Х0; Уi = Уi  У0 определяют крен 2ΔУΔ ii  2ХКi и его направление ,Х У i ii Δ Δtgα  где Х0, У0  координаты точки, соответствую- щие вертикальному положению оси сооружения. 91 Литература 1. Булгаков Н.П., Рывина Е.М., Федотов Г.А. Прикладная геодезия. М.:Недра, 1990. 2. Григоренко А.Г., Киселев М.И. Инженерная геодезия. М.:Высшая шко- ла, 1988. 3. Ивкина А.Г. Краткий курс лекций по инженерной геодезии. Воронеж: ВГУ, 1984. 4. Инженерная геодезия / Под ред.Д.Ш.Михелева. М.:Высшая школа, 2000. 5. Инженерная геодезия / под ред. П.С.Закатова. – М.: Недра, 1976. 6. Ковалев А.А., Нестеренок М.С., Позняк А.С. Спутниковые системы пози- ционирования, электронные тахеометры и их применение в инженерной геоде- зии.–Мн., 2002. 7. Кулешов Ф.Е. и др. Инженерная геодезия. М.:Высшая школа, 1996. 8. Курс инженерной геодезии / Под ред.В.Е.Новака. М.:Недра, 1989. 9. Левчук Г.П., Новак В.Е., Конусов В.Г. Прикладная геодезия. М.: Недра, 1981. 10. Михайлов В.И. Геодезические расчеты при проектировании трасс тепло- вых сетей и газопроводов: Методические указания. Мн.:БПИ, 1992. 11. Михайлов В.И., Мархвида В.Г., Сарайкин Н.И. Методические указания к выполнению инженерно-геодезических работ в строительстве.Мн.:БПИ, 1986. 12. Михайлов В.И., Тяшкевич И.А., Бобарыкин А.М. Изучение местных сейсмических явлений по картам и аэрокосмическим снимкам //Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1991.  №5. с.111-118. 13. Нестеренок М.С. Инженерная геодезия. Мн.: Высшая школа, 1986. 14. Нестеренок М.С., Нестеренок В.Ф., Позняк А.С. Геодезия.–Мн.: Высшая школа, 2001. 92 15. О порядке проведения исполнительных геодезических съемок инженер- ных коммуникаций, зданий, сооружений и элементов благоустройства, строящих- ся на территории г.Минска и в пригородной зоне. Мн.:БелНИИТИ, 1987. 16. Позняк А.С. Вертикальная планировка незастроенного участка и высот- ная привязка здания: Методические указания. Мн.:БГПА, 1995. 17. Попова Е.В., Нестеренок М.С., Мархвида В.Г. Нивелирование и состав- ление продольного профиля трасс подземных коммуникаций: Методические ука- зания. Мн.:БПИ, 1988. 18. Пискунов М.Е., Крылов В.Н. Геодезия при строительстве газовых, водо- проводных и канализационных сетей и сооружений. М.:Стройиздат, 1989. 19. Рондель Р.М. Инженерно-геодезические изыскания: Методические ука- зания. Мн.:БПИ, 1988. 20. Руководство по определению кренов инженерных сооружений башенно- го типа геодезическими методами. М.: Стройиздат, 1981. 21. Руководство по наблюдениям за осадками и смещениями инженерных сооружений.–М.: Недра, 1979. 22. Сироткин М.П., Сытник В.С. Справочник по геодезии для строителей. М.: Недра, 1985. 23. Справочник по геодезическим работам в строительно-монтажном произ- водстве / Под ред.Ю.Г.Полищука. М.: Недра, 1990. 24. СНиП:2.04.08-07. Газоснабжение. М.: Госстройком СССР, 1989. 25. СНиП:III-2-75. Геодезические работы в строительстве. М.:Стройиздат, 1976. 26. Строительные нормы Беларуси (СНБ 5.01.01-99), Мн., 1999. 27. Тяшкевич И.А., Михайлов В.И. Задачи картографирования экологиче- ской геодинамики в условиях урбанизированных территорий. // Физико-геогра- фические аспекты изучения урбанизированных территорий: Тез. докл. конф.– Ярославль, 1992. 93 Содержание 1. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ 3 1.1. Общие сведения 3 1.2. Геодезические работы при эксплуатации трубопроводов 4 1.2.1. Съемка подземных трубопроводов 4 1.2.2. Геодезические работы при обследовании подводных переходов газопроводов 8 1.2.3. Использование спутниковых систем позиционирования при обнаружении дефектных участков магистральных газопроводов 12 1.3. Геодезическое трассирование трубопроводов 16 2. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТРАСС ТРУБОПРОВОДОВ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛАНИРОВКЕ 23 2.1. Геодезические расчеты при проектировании трасс трубопроводов 23 2.2. Геодезические расчеты при вертикальной планировке 30 3. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАЗБИВОЧНЫЕ РАБОТЫ 35 3.1. Общие сведения 35 3.2 .Элементы геодезических разбивочных работ 38 3.3. Способы разбивки главных и основных осей сооружений 44 3.4. Геодезические разбивочные работы при строительстве трубопроводов 51 4. ГЕОДЕЗИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ 4.1. Геодезические работы в гидротехническом строительстве 63 4.2. Геодезические работы при возведении гидротехнических сооружений 67 4.3. Геодезические работы при гидромелиоративном строительстве 72 5. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СЪЕМКИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВОДОХОЗЯЙ- СТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ И ТРУБОПРОВОДОВ 76 5.1. Назначение и особенности исполнительных съемок 76 5.2. Текущая исполнительная съемка 77 5.3. Исполнительная съемка водохозяйственных объектов и трубопроводов 78 5.4. Составление исполнительной геодезической документации 80 94 6 ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ СООРУЖЕНИЙ 6.1. Наблюдения за осадками сооружений 83 6.2. Наблюдения за горизонтальными смещениями сооружений 87 6.3. Наблюдения за кренами сооружений 89 Литература 91 95