Мониторинг многоуровневых транспортных развязок города Алматы

Рассмотрены проблемы и результаты исследований по наблюдению за деформациями транспортной развязки в городе Алматы.

Ключевые слова : транспортная развязка, деформации, мониторинг, спутниковое позиционирование, геодезические наблюдения.

The problems and results of research on monitoring deformations of a transport interchange in the city of Almaty are considered.

Keywords: transport interchange, deformations, monitoring, satellite positioning, geodetic observations.

Введение . В последние годы в городе Алматы было построено много транспортных развязок, одним из них является перекресток проспекта Абая — ул. Сайна. Алматы расположен в специфических инженерно-геологических условиях и находится в зоне воздействия сильнейших землетрясений Северного Тянь-Шаня. Особенность строительства метрополитена в городе Алматы в том, что имеет ряд сложных геотехнических факторов, которые представляют из себя:

1. Сейсмичная активность в городе очень высока и достигает 9–10 баллов по шкале MSK-64.
2. Рельеф является наклонным, так как находится в районе межгорной впадины.
3. Наличие тектонических разломов.
4. Глубины заложения станционных тоннелей и перегонных станций разнообразны есть районы мелкого заложения от 11 метров и глубокие составляющие 60 метров.

Несмотря на такие трудные условия, интенсивное развитие города Алматы, выражающееся в изменении его планировки, появлением новых крупных инженерных сооружений, как транспортные развязки и мосты длинной протяженности в городской черте, расширение границ сказываются на величине и нагрузке геологических разломов. Геологическое строение. В геоморфологическом отношении участок обследуемой площадки расположен в пределах предгорной наклонной равнины, простирающейся на север от предгорий Заилийского Алатау.

В геолого-литологическом строении площадки принимают участие аллювиально-пролювиальные верхнечетвертичные отложения. В литологическом отношении представлены галечниковыми грунтами, перекрытыми лессовидными суглинками, редко супесями. Для детализации геолого-литологического разреза на участке пройдено 51 шурфо-скважины, глубиной 10,0–18,0м, каждая. Всего пройдено 806,0 п.м, из них 49,0м — шурфом (по насыпным грунтам). Ниже вскрыты галечниковые грунты с песчаным заполнителем до 20–30 %, маловлажные, с включением валунов до 25–30 %, (в скважинах NN1;4;5;7;8;11;12 до глубины 6,0–6,7м галечниковые грунты с суглинистым заполнителем). Вскрытая мощность галечниковых грунтов 4,9–14,2 м. [1, 2]

Инженерно-сейсмические условия участка строительства. Площадка транспортной развязки расположена в зоне возможного проявления Алматинского тектонического разлома, что подтверждается результатами фондовых материалов КазГИИЗ (рис. 1).

В этих условиях остро встает проблема прогнозирования технического состоянии строящихся и эксплуатируемых сооружений. Ее решение обеспечивается геодезическим мониторингом. В соответствии с этой позицией поставлена цель, обоснована идея, сформулированы задачи исследований.

Основное содержание . Строительство транспортных развязок, мостов, как и строительство любых других сооружений, требует создания опорной геодезической сети. Используя опорные геодезические сети, определяют и закрепляют положение центров мостовых опор и других элементов моста, производят детальную разбивку при возведении опор и монтаже пролетных строений, а также осуществляют наблюдения за деформациями сооружений. Геодезическая сеть при строительстве мостов должна быть создана в единой системе координат и иметь повышенную точность определения координат пунктов. Пункты геодезической сети, обеспечивающие строительство данного объекта как единого сооружения, должны существовать во время строительства объекта. Это требование не является легко выполнимым, поскольку в ходе строительства часть пунктов геодезической сети уничтожается или нарушается [3, 4].

Для проведения мониторинга был составлен проект геодинамического полигона (ГДП) в 2020 году в виде ГНСС сети, где опорные пункты расположены с учетом конфигурации наблюдаемых объектов (рис. 2).

Рис. 2. Транспортная развязка по проспекта Абая — ул.Сайна

Важным моментом в проведении данных работ был использование при мониторинге современных приборов и разработанных средств контроля.

Основными элементами предлагаемой геодезической сети являются:

Сеть первого порядка — проектируется в виде опорных пунктов (ОП) постоянно действующих геодезических базовых станций с привязкой к Государственной геодезической сети (ГГС) с устройством принудительного центрирования (ОП 1, ОП 2, ОП 3, ОП 4). Высота пунктов принята не менее 1,5 м, для избежания препятствий прохождения радиосигнала (рис. 3).

Сеть второго порядка — проектируется в виде пунктов спутниковой геодезической сети 1 разряда (СГС) на теле наблюдаемых объектов.

Рис. 3. Схема расположения опорных пунктов сети транспортной развязки

Контрольные точки заложены вдоль улицы на фундаментах зданий и сооружений. На контролируемых объектах закрепляют отражательные и сейсмологические марки, мониторинговые призмы и осадочные марки по которым производят дальнейшие наблюдения за деформациями зданий и сооружений, обеспечивающие необходимую точность согласно требованиям [5].

При мониторинге деформации транспортной развязки и высотных зданий в качестве постоянных опорных было предложено новая конструкция геодезических пунктов принудительного центрирования нами (ГППЦ), отвечающая стандартам нормативной литературы. ГППЦ представляет собой железобетонную сваю, длиной 12 метров, устанавливаемую в выбранном месте [6]. Новое устройство позволяет повысить точность центрирования, а также оперативность измерения при отсутствии штативов в пунктах стояния и наблюдения. Вся работа была выполнена GPS системой и для сравнения результатов был использован электронный тахометр ТСR1201 фирмы «Leica Geosystem», цифровой высокоточный нивелир DNA03 и лазерный сканер. Координаты геодезической основы определены в местной, а высотные — Балтийской системе.

Полученные результаты по итогам оценки технического состояния сооружений по выше изложенной методике сравнивали с допустимыми значениями СНиПа «Обследование и оценка технического состояния зданий и сооружений» [7]. Допустимая величина для прогиба балок покрытий составляет 1/ 300 L, где L, м — длина балки. Допустимая величина отклонения колонн сооружений обогатительной фабрики 15 мм, если высота до 4 метров. Результаты наблюдений за деформациями сооружений геодезическими методами должны удовлетворять предъявляемых к ним требованиям в отношении их полноты, своевременности и точности. Таким образом, создание мониторинговой сети для высокоточных наблюдений за состоянием инженерных сооружений использованием электронных и спутниковых приемников GPS позволило сократить затраты времени на определение координат в перерасчете на одну снимаемую точку в 10–15 раз и повысить точность определения координат не менее, чем в 2 раз.

Выводы . Созданием полигона на территории транспортных развязок заложена надежная основа для организации долговременного мониторинга за техническим состоянием моста в Алматы, вызванных взаимообусловленными влияниями тектонических и техногенных факторов.

Исследование выполнено в рамках ГФ МНиВО РК АР23489269 «Геотехническое мониторирование геодинамического состояния геолого-структурной среды массива горных пород при освоении недр для обеспечение промышленной надежности».

Литература:

1. Нусипов Е. Геоинформационные технологии и комплексный анализ геолого-геофизических данных.- Алматы: Ғылым, 2001. — 306 с.
2. Medeu A., Blagovechshensky., Zhdanov V. Ranova S/ Assessment and mapping of landslide risk ln the territory of Almaty sity// News of the National Academy of Sciences of Kazakhstan. A series of geology and technical sciences, No.1, 2018. — P.34–41.
3. Жуков Б. Н., Карпик А. П. Геодезический контроль инженерных объектов промышленных предприятий и гражданских комплексов.- Новосибирск: СГГА, 2003.- 356 с.
4. Авторское свидетельства на произведение науки РК № 20302 от 17.09.2021 г. «Новый подход к созданию геодинамического полигона» (авторы: Кыргизбаева Г. М., Нурпеисова М. Б. и др).
5. Патент РК № 35798 от 19.08.2022 «Наземный постоянный геодезический пункт принудительного центрирования приборов» (авторы: Нурпеисова М. Б., Рысбеков К. Б., Айтказинова Ш. К., Доненбаева и др.).
6. СН РК 1.04.04–2002 Обследование и оценка технического состояния зданий и сооружений. Астана, 2015.- 67 с.