Современные геодезические работы при строительстве дорог



Дорожное строительство неотъемлемо связано с целым комплексом геодезических работ, которые посредством измерений, вычислений и выносу в натуре данных, позволяют обеспечить точность и правильность положения всех объектов инфраструктуры. В данной статье рассказывается о современных геодезических работах при строительстве дорог. Рассмотрены вопросы разбивки оси трассы, пересечений и примыканий прямоугольными координатами от тангенса, продолженными хордами кривыми.

Ключевые слова: строительство, геодезические работы, строительство дорог

Строительство— это возведение зданий и сооружений, а также их капитальный и текущий ремонт, реконструкция, реставрация и реновация. Процесс строительства включает в себя все организационные, изыскательские, проектные, строительно-монтажные и пусконаладочные работы, связанные с созданием, изменением или сносом объекта, а также взаимодействие с компетентными органами по поводу производства таких работ. [1, с. 77]

Строительство дорог — это многоэтапный сложный процесс, который включает в себя в обязательном порядке в соответствии с техзаданием:

‒ выбор материалов и выполнение комплекса замеров;

‒ демонтаж при наличии старого покрытия;

‒ укладку основания в несколько уровней, обеспечивающего высокий уровень амортизации и прочности;

‒ использование современных механизмов и специальной техники;

‒ проверка качества покрытия на соответствие ГОСТу и СНиП.

Геодезические работы при строительстве дорог начинают с детальной разбивки её оси по материалам предыдущего трассирования. [3, с. 130] При этом восстанавливают утраченные пикеты, углы поворота и главные точки круговых кривых. Выполняют детальную разбивку кривых одним из известных способов. Кроме того, производят контрольное нивелирование по пикетажу и плюсовым точкам, разбивают, при необходимости, дополнительные поперечные профили. После выполнения указанных работ трассу окончательно закрепляют на местности знаками, располагаемыми вне зоны земляных работ, и сгущают сеть рабочих реперов из расчета: 1 репер на 4–5 пикетов трассы. В зависимости от условий местности и положения проектной линии трассы выполняют разбивку земляного полотна дороги для различных случаев положения проектного и поперечного профилей трассы. Разбивка земляного полотна производится с учётом обустройства проезжей части, обочин, откосов и кюветов, соблюдением проектных уклонов в продольном и поперечном направлениях. [2,с. 41] Поперечные уклоны необходимы для обеспечения отвода воды в том и другом направлениях от оси дороги либо в одном каком-либо направлении, а также для обеспечения необходимой устойчивости движущегося на закруглениях транспорта. Поперечные уклоны не должны отличаться от проектных не более, чем на 0,030. Исполнительная геодезическая съёмка выполняется после возведения земляного полотна и после окончательного строительства дороги. [10, c.119]Для разбивки под строительство мостовых сооружений создают плановую разбивочную сеть в виде триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также линейно-угловых построений с погрешностью в определении координат пунктов не более 10 мм. Указанные сети уравнивают строгими способами. Разбивочная сеть создается в частной или условной системе координат. Осью абсцисс является ось мостового сооружения. В мостовых триангуляционных сетях углы измеряют с погрешностью не более 1"-2" точностью 2–3 мм измеряют контрольные базисные стороны (не менее двух сторон).

На рис.1. Триангуляция. Сдвоенный геодезический четырёхугольник представлена схема триангуляционной сети в виде сдвоенных геодезических четырёхугольников. Может быть использована схема и в виде одного геодезического четырёхугольника с измерением двух базисов на противоположных берегах, например, АВ и DЕ.

Рис. 1. Триангуляция. Сдвоенный геодезический четырёхугольник

При построении трилатерационных сетей основной фигурой часто является сдвоенный геодезический четырёхугольник или сдвоенные центральные системы (рис 2. Трилатерация. Сдвоенная центральная система)

Рис. 2. Триллатерация. Сдвоенная центральная система

Стороны в указанных построениях и их диагонали измеряют светодальномером высокой точности. Линейно-угловые сети (рис. 3. Линейно-угловые построения) на мостовых сооружениях позволяют обеспечить большую точность, чем триангуляционные или трилатерационные сети, поскольку в них отсутствуют направления вдоль берегов, что создает одинаковые условия для измерений горизонтальных углов (ослабляется влияние боковой рефракции атмосферы)

Рис. 3.Линейно угловые построения

Кроме того, в линейно-угловых сетях появляется большое число избыточных измерений, что обеспечивает надежный контроль в построениях

Трассирование линейных объектов.

Необходимость трассирования линейных объектов чаще всего возникает при проектировании крупных траcс инженерных сетей: газопровода, водопровода, канализационных систем, линий cвязи. Это очень трудоемкая и сложная работа, которая состоит в предварительном выборе конкурентоспособных вариантов трассы, согласовании ее местонахождения, выносе оси в натуру с закреплением главных точек трассы. Данный вид изысканий подразумевает полный комплекс работ, которые выполняются для выбора самого оптимального положения линейного объекта на определенной местности. При трассировании производится маршрутная аэрофотосъемка, планово- высотная геодезическая привязка, полевое и камеральное дешифрирование аэрофотоснимков. [9, c.58] В местах расположения трассовых объектов, водостоков, оврагов, дорог, подземных коммуникаций и других различных препятствий производится крупномасштабная инженерно-топографическая съемка. В зависимости от природных условий, вида территории и своеобразных характеристик трассы устанавливается ширина полосы съемки, которая обычно составляет около 200–300 м. Результатом топографо-геодезических работ является составление ситуационного плана полосы трассы, инженерно-топографического плана пересечений трассы и ее сложных участков, а также полное описание продольного и поперечного профиля на всех плюсовых и пикетных точках. [4,c.62–64] После того, как происходит согласование и окончательное утверждение варианта трассы, производится вынос оси трассы в натуру с закреплением створных точек, углов поворота, реперов и других основных объектов. При завершении работ производится исполнительная съемка для проверки качества всех выполненных строительных и земляных работ. [15, c.184–185] Спутниковая связь и современное оборудование, а также программное обеспечение позволяет полевым бригадам выполнять работы практически в любых условиях, а также оперативно передавать материалы для обработки в офисы компаний. [6, с.66]

Нивелирные работы при прокладке трассы.

Обработка журнала нивелирования производится в следующем порядке. Вначале вычисляют превышения между связующими точками (пикетами) для всех станций нивелирного хода. Превышение h на каждой станции находят как разность заднего а и переднего b отсчетов по рейкам:

h=а-b

При этом получают два значения превышения: h — из отсчетов по черным сторонам реек; h" — из отсчетов по красным сторонам реек. Из этих значений рассчитывают среднее значение превышения. Вычислив средние превышения на всех станциях и записав результаты, выполняют постраничный контроль. Для этого выполняют следующее: Получить суммы задних отсчетов по рейкам ∑а и по передним рейкам ∑b. Также получить суммы вычисленных ∑hвыч и средних ∑hср превышений: Получить разность сумм отсчета ∑а–∑b по задним и передним рейкам: В результате постраничного контроля должно выполняться условие:

∑а–∑b = ∑hвыч = 2*∑hср 1) ∑а–∑b =9923=2*4962 2) ∑а–∑b =8974=2*4488 3) ∑а–∑b =-3215=2*(-1606)

Если это условие выполняется, то все расчеты верны, в противном случае следует все пересчитать. Управление превышения нивелирного хода. Контролем полевых измерений и вычислений является невязка. Величина фактической невязки по абсолютной величине не должна превышать значения допустимой невязки:

f h ≥ f h доп

При выполнении данного условия измерения, выполненные при прокладке нивелирного хода, считают качественными и пригодными для дальнейшей обработки, в противном случае измерения повторяют. Вычисление уравненных превышений. Следующим этапом камеральной обработки нивелирного хода является уравнивание превышений. Для этого величину фактической невязки распределяют с противоположным знаком поровну на все станции, т. е. рассчитывают поправку в каждое превышение: Значение поправки вычисляют с точностью до 1 мм. Если невязка не делится нацело на количество станций хода, полученный остаток по 1 мм распределяют на любые произвольно выбранные превышения. [12, с.143] Величины поправок записывают со своими знаками над соответствующими им приращениями. Сумма всех поправок должна быть равна невязке с обратным знаком. После определения поправок находят абсолютные отметки всех связующих точек хода. [13, c. 153–161]

Контролем правильности вычислений абсолютных отметок связующих пикетов является совпадение вычисленного и заданного значений абсолютной отметки конечного репера. На последнем этапе вычислений для всех станций нивелирного хода, где есть промежуточные точки, определяют абсолютные отметки этих точек. Для этого вначале на каждой из этих станций находят значения горизонта прибора (ГП), представляющее собой абсолютную отметку горизонтального визирного луча нивелира, которым брались отсчеты по рейкам. [8]

Продольный профиль трассы автомобильной дороги.

Построение продольного фактического профиля трассы. Профиль продольного нивелирования является одним из главных геодезических документов при вертикальной съемке и служит основой для проектирования по нему трасс автомобильных и железных дорог и других линейных сооружений и коммуникаций. Студенты составляют профиль по результатам своих вычислений абсолютных отметок пикетов и промежуточных точек, выполненных в журнале нивелирования. [7, c.186–191] Составление профиля производят на миллиметровой бумаге формата 55х80 см в данной последовательности. В нижней половине листа строят сетку профиля, состоящую их семи горизонтальных граф и содержащую всю необходимую числовую и графическую информацию. Принимают горизонтальный масштаб равным 1:2000. В графе «Расстояния» вертикальными штрихами наносят в данном масштабе все пикеты и промежуточные точки. Затем указывают длину каждого отрезка между штрихами, т. е. расстояние между каждыми двумя соседними точками нивелирного хода. В графе «номер пикета» указываю номера пикетов хода у соответствующих или вертикальных штрихов. Далее, из журнала нивелирования выписываются в графу «Отметки земли» абсолютные отметки всех пикетов и промежуточных точек. Отметки округляют до 0,01 м и записывают напротив соответствующих им вертикальных штрихов в графе «Расстояния». На расстоянии 1 см выше от сетки профиля проводят линию условного горизонта и подписывают ее отметку. Отметку условного горизонта выбирают так, чтобы самая низкая точка профиля расположилась выше линии условного горизонта на 5–7 см, т. е. отметка линии условного горизонта должна быть на 5–7 м меньше минимальной отметки хода. Вертикальный масштаб принимают равным 1:200. [14, c. 7] Перпендикулярно линии условного горизонта в точке, соответствующее ПК0, строят шкалу вертикального масштаба (шкалу отметок) высотой 8–10 см. Эта шкала имеет ширину 2 мм и вычерчивается в виде черных и белых прямоугольников, раскрашенных в шахматном порядке. Возле шкалы вертикального масштаба подписывают ее отметки. Наносят на профиль все пикеты и промежуточные точки. Для этого проводят вертикальные линии, соответствующие штрихам в графе «Расстояния», и на каждой из них в вертикальном масштабе откладывают отметку данной точки. Все нанесенные по отметкам точки последовательно соединяют отрезками прямых линий и получают линию профиля. [11, c.24] После составления профиля продольного нивелирования необходимо подготовить по данному профилю проект трассы автомобильной дороги. Дорогу проектируют с условием, чтобы отметка ее полотна на пикетах ПК0 и ПК10 совпадала с отметками этих пикетов. Составление проекта трассы автодороги включает в себя следующие этапы: — нанесение проектной линии; — вычисление проектных уклонов на всех участках проектной линии; — определение отметок проектной линии на пикетах и промежуточных точках; — расчет рабочих отметок; — нахождений расстояний до точек нулевых работ и проектных отметок этих точек; проектную линию наносят на существующий профиль продольного нивелирования, руководствуясь следующим; а) объем земляных работ должен быть минимальным; б) объем выемки и насыпи на всем профиле должны быть примерно равными; в) уклон проектной линии оси автодороги не должен превышать величины 0,05; г) проектная линия может состоять из нескольких участков, имеющих различный уклон, но границы этих участков должны совпадать с отвесными линиями, проходящими через пикеты или промежуточные точки; д) между участками проектной линии, имеющими уклоны с противоположными знаками, обязательно должен быть горизонтальный участок длиной не менее 100 м.. Величину уклона i каждого участка проектной линии вычисляют по формуле i=h/d,где h– превышение между концами линии на данном участке (определяется графически по профилю); d– горизонтальное проложение линии.

Литература:

1. Пинчук А. П., Шевченко А. А., Голотина Ю. И., Астахова И. А. Основные геодезические работы при строительстве зданий и сооружений // Научные труды Кубанского государственного технологического университета. 2016. № 8. С. 75–84.
2. Гура Т. А., Старцева А. М. О. Особенности применения электронных тахеометров серии Trimblе M3 для выполнения разбивочных работ на строительной площадке //Альманах современной науки и образования. 2016. № 11 (113). С. 39–43.
3. Грибкова И. С., Логинова П. А., Андриянова З. С., Чеботова А. А., Саид А. Н., Раздора Д. А. Геодезические приборы и технологии при строительстве автомобильных дорог // Наука. Техника. Технологии (политехнический вестник). 2016. № 2. С. 128–132.
4. Грибкова Л. А., Морозов А. А. Особенности применения современных геодезических приборов и технологий при строительстве зданий и сооружений // Научные труды Кубанского государственного технологического университета. 2016. № 5. С. 59–69.
5. Pоdkоlzin О., Zhihаrеvа M., Оdintsоv S., Pеrоv А., Khаlin I. Pаsspоrt оf thе еvаluаtеd аrеа аs а bаsis оf thе imprоvеmеnt оf thе stаtе еvаluаtiоn оf аgriculturаl lаnd //ВестникАПКСтаврополья. 2014. № 1S. С. 116–118.
6. Гура Д. А., Шевченко Г. Г., Гура Т. А., Бурдинов Д. Т. Основы спутниковой навигации // Молодой ученый. 2016. № 28 (132). С. 64–70.
7. Гура Д. А., Шевченко Г. Г., Гура Т. А., Муриев Т. А. О прохождении учебной геодезической практики в КубГТУ студентами направлений «Строительство» // Научные труды Кубанского государственного технологического университета. 2016. № 12. С. 180–194.
8. Желтко Ч. Н., Бердзенишвили С. Г., Гура Д. А., Шевченко Г. Г., Пастухов М. А., Олейникова Л. А. Геодезия. Инженерная геодезия Расчетно-графическая работа № 2 «Камеральная обработка результатов нивелирования трассы автомобильной дороги» // методические указания к выполнению лабораторных и самостоятельных работ, практических занятий для студентов всех форм обучения направлений: 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, 21.03.02 Землеустройство и кадастры, 21.03.01 Нефтегазовое дело, 08.03.01 Строительство / Краснодар, 2015. 28 с.
9. Гура Д. А., Верезубов Е. А. Мобильному миру — мобильные сканирующие системы // Сборник трудов конференции: Науки о земле на современном этапе. VIII Международная научно-практическая конференция. 2013. С. 56–58.
10. Рудик Е. А., Гура Д. А. Проведение топографической съемки с применением спутниковых систем и электронных тахеометров // Сборник трудов конференции: Науки о земле на современном этапе. Материалы IV Международной научно-практической конференции. 2012. С. 118–120.
11. Гура Д. А. Разработка методов исследования электронных тахеометров в условиях производства для оценки и повышения точности измерения горизонтальных углов / автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 25.00.32 Геодезия / Московский государственный университет геодезии и картографии. Москва, 2016. — 24с
12. Желтко Ч. Н., Гура Д. А., Пастухов М. А., Шевченко Г. Г. Об исследованиях угломерных погрешностей электронных тахеометров // Монография. Краснодар, 2016, 143 с.
13. Пастухов М. А., Денисенко В. В., Гура Д. А., Шевченко Г. Г. Определение погрешности геодезических приборов за неправильность формы цапф и боковое гнутие зрительной трубы // Научные труды Кубанского государственного технологического университета. 2016. № 11. С. 155–171
14. Гура Д. А., Гура Т. А., Абушенко С. С., Кусова С. И., Флоровская А. С. программа для обработки результатов исследования методики калибровки горизонтальных углов электронных тахеометров NIKОN NPL332 (СВ. 20136122336) // Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. 2013. № 3. С. 7.
15. Гура Т. А., Ивлев М. Г. Сравнение современных геодезических приборов для выполнения деформационного мониторинга // В сборнике: INTЕRNАTIОNАL INNОVАTIОN RЕSЕАRCH сборник статей победителей V Международной научно-практической конференции. Пенза, 2016. С. 182–186.