Учебники и пособия / Подшивалов В. П. Инженерная геодезия

Окончание табл. 9.2

9.7. Съемки подземных коммуникаций индукционными приборами. Обмеры

Геодезические методы планово-высотной съемки существующих подземных инженерных коммуникаций, названные в п. 9.1, можно реализовать только при доступности смотровых колодцев, камер и др. Часть колодцев может быть скрыта слоем земли или покрытием. В таких местах на поверхности

не выявляются признаки поворотов трассы, мест присоединения ответвлений вне колодцев. Съемки скрытых подземных коммуникаций (с определением глубины их заложения и по-

ложения в плане) выполняются индукционными трубо- и кабелеискателями. Такие устройства содержат генератор переменных электрических колебаний, индукционный приемник электромагнитных волн, приемная антенна которого выполнена в виде индукционной рамки-искателя направления на источник электромагнитного излучения, а также звуковой и электронный индикаторы интенсивности принятых сигналов. С помощью таких приборов плановое положение подземной прокладки определяется с погрешностью 0,05–1 м, высотное – с погрешностью около 10% от глубины залегания.

Для создания вокруг подземной прокладки переменного электромагнитного поля один вывод генератора заземляют, второй – присоединяют к объекту (металлической трубе, ме-

370

таллической защитной оболочке кабеля) или же непосредственно к одному из проводов кабеля, если он не защищен металлической оболочкой. Подключения производят через колодцы или шурфы. Кабели обязательно отключаются от сети по специальному разрешению эксплуатирующей организации. При необходимости поиска положения неметаллических трубопроводов их заполняют токопроводящей жидкостью.

Поисковое устройство трубокабелеискателя (его рамочную антенну) при съемках перемещают на поверхность земли относительно источника электромагнитных колебаний, т.е. подземной прокладки, к которой подключен генератор трубокабелеискателя. Поиск положения объекта можно производить по максимуму или минимуму сигнала. В случае поиска по минимуму сигнала результаты местоопределения получаются более точными, при этом рамку поискового контура располагают горизонтально и перпендикулярно к предполагаемому направлению подземной прокладки и перемещают поперек ее. Одновременно прослушивают звуковой сигнал через телефоны и наблюдают показания стрелочного или цифрового индикатора интенсивности принимаемого излучения. Поисковый контур находится над объектом в точке С (рис. 9.6, а) при минимальном сигнале. Точку С отмечают краской на поверхности асфальта, колышком на поверхности земли. Для отыскания планового положения трассы оператор движется вдоль объекта, находит и отмечает его точки на поверхности через заданные интервалы и промерами привязывает их к ближайшим местным предметам, показанным на копии плана.

Рис. 9.6. Схема индукционного поиска подземной коммуникации:

а – в плане; б – по глубине

371

Для определения глубины залегания подземной прокладки поисковый контур закрепляют на подставке с наклоном 45° (рис. 9.6, б) и перемещают относительно точки С поперек трассы, отмечают точку А, в которой сигнал тоже становится минимальным. Аналогичную точку В находят с противоположной стороны. Расстояние АВ = l = 2h измеряют рулеткой и находят глубину залегания трубы или кабеля.

Для раздельной съемки нескольких кабелей их всех отключают от сети, затем к металлической оболочке каждого из них

поочередно подключают генератор.

Обмеры подземных коммуникаций. Измерения диаметров труб, размеров камер производят через смотровые колодцы подземных коммуникаций. Внешний диаметр трубы, проходящей через камеру, можно измерить диаметромером (рис. 9.7). Шкалы диаметромера рассчитаны по формуле

Если рулеткой измерить длину К окружности по поверхности трубы, то внешний диаметр

Один из способов измерения внутреннего диаметра трубы через смотровой колодец показан на рис. 9.8. Рейку с Г-образ-

372

ным упором ставят на дно трубы, затем упор прижимают к ее верхней точке, каждый раз по шкале рейки берут отсчеты а1 и а2 либо с помощью нивелира, либо относительно края люка и вычисляют внутренний диаметр

где b – высота упора.

9.8. Требования к точности геодезической основы для изысканий и строительства подземных коммуникаций

Требования к точности высотного положения трубопроводов. Подземные коммуникации строят на местности в соответствии с их проектом, а перенесение в натуру трубных прокладок выполняется геодезическими методами с определенной точностью, которая должна удовлетворять требованиям норма- тивно-правовых документов в области строительства подземных инженерных сетей и обеспечивать их строительство в соответствии с проектом по размещению труб в плане и по высоте. Наиболее высокие требования к точности укладки труб на проектные отметки и уклоны предъявляют к сетям канализа-

ции, действующим в самотечном режиме (см. табл. 9.1).

Геодезические изыскания для проектирования и строительства напорных трубопроводов. На стадии предваритель-

ных изысканий для проектирования напорных трубопроводов их плановое и высотное положение можно запроектировать в камеральных условиях, пользуясь имеющимися крупномасштабными планами и картами или же цифровыми моделями местности (ЦММ) с помощью компьютерной системы автоматического проектирования (САПР). Рассмотрим точность топографических планов применительно к задачам камерального трассирования напорных трубопроводов.

Погрешность измерения расстояний по плану масштаба 1 : М характеризуется в среднем величиной d = lп М (см. п. 2.1), где lп = 0,5 мм – средняя погрешность взаимного положения контуров на плане. С такой же точностью определяется по плану положение оси сооружения относительно четких контуров местности, нанесенных на план.

Погрешность определения отметок точек земной поверхности по плану относительно горизонталей характеризуется

373

согласно формуле (2.7) в среднем величиной mН ≈ hс / 8, где hс – высота сечения рельефа. Максимальное значение погрешности отметки Нп ≈ 2mН ≈ hс / 4.

Уклон отрезка l между точками 1 и 2 трассы, нанесенной на план, вычисляется по формуле

где Н2 и Н1 – отметки точек 1 и 2, найденные по плану относительно горизонталей с погрешностями mН или Нп ≈ 2mН.

Соответствующая погрешность превышения

Погрешность уклона

Например, при hс = 1 м и расстоянии l = 50 м находим наибольшее значение mi = 0,007; среднее mi = 0,0035. При hс =

=0,5 м и расстоянии l = 50 находим наибольшее значение mi =

=0,0035; среднее mi = 0,0018. Следовательно, топографические карты дают возможность определять уклоны земной поверхности с точностью, достаточной для проектирования напор-

ных трубопроводов.

Геодезическая основа для полевых изысканий трасс подземных коммуникаций. На местности вдоль намечаемой

трассы будущего подземного сооружения линейного вида должно существовать необходимое количество плановых и высотных геодезических знаков, предназначенных для проведения планово-высотной съемки притрассовой полосы местности, а в дальнейшем для перенесения инженерной прокладки в натуру в проектное положение в плане и по высоте. Если количество имеющихся опорных пунктов недостаточно или их нет, то создается съемочное геодезическое обоснование, закрепляемое на местности долговременными, а также временными геодезическими знаками, плановые координаты которых х и у и отметку Н определяют различными методами относительно плановых и высотных пунктов государственной или городской геодезической сети.

Координаты пунктов съемочной сети находят, например, линейно-угловыми ходами с помощью электронного тахео-

374

метра, спутниковыми приборами, отметку находят нивелированием соответствующего класса точности. Технические требования к точности плановых и высотных координат пунктов притрассовой геодезической основы определяются назначением этих пунктов:

•на стадии изысканий геодезическая основа должна обеспечивать заданную точность ЦММ и (или) создаваемых топографических планов;

•на стадии строительства пункты геодезической основы должны обеспечивать перенесение на местность коммуникаций в проектное положение с точностью, предусмотренной строительными нормативными документами.

Показатели точности съемочного обоснования следующие:

•погрешность р планового положения пункта съемочной сети, наиболее удаленного от опорных пунктов, не должна превышать 0,2 мм на плане масштаба 1 : М для застроенной территории и 0,3 мм на плане масштаба 1 : М для незастроенной местности, т.е.

• погрешность mН высоты (отметки) реперного пункта сети, наиболее удаленного от исходных реперов более высокого класса, не должна превышать величин, указанных в табл. 9.3.

Таблица 9.3

Допустимые погрешности отметки репера съемочного обоснования и длина нивелирного хода

Допустимая длина ходов съемочного обоснования на стадии изысканий. С помощью электронных тахеометров в

сочетании с приборами спутникового позиционирования работы по созданию съемочного обоснования вдоль трассы и съемкам притрассовой полосы местности производятся в короткие сроки и с высокой точностью. Но в настоящее время

375

плановое съемочное обоснование вдоль трассы сооружения линейного вида допускается создавать полигонометрическими (теодолитными) ходами, при этом высотное обоснование следует строить нивелированием III, IV классов и техническим. Допустимая длина полигонометрического (теодолитного) хода вычисляется по формуле

где р – погрешность полного положения. Например, если относительная точность теодолитного хода 1 / Т = 1/2000, масштаб топографической съемки 1 : М = 1 : 1000, то расчетная длина этого хода на застроенной территории и на открытой от высокой растительности местности будет равна ∑lдоп = 2 × × 0,2 1000 2000 / 106 = 0,8 км. Следовательно, теодолитный ход указанной точности необходимо привязывать к геодезическим опорным пунктам через каждые 0,8–1 км.

Зная расстояние между опорными геодезическими пунктами для привязки хода, можно рассчитать требуемую относительную точность полигонометрического (теодолитного) хода для обеспечения условий, заложенных в формуле (9.9). Из формулы (9.10) получаем выражение для расчета величины 1 / Т:

= 1 : 1000 получаем Т = 25 000. Такую точность обеспечивает полигонометрический ход с относительной погрешностью измерения его сторон 1 / 25 000 (измеряются светодальномером) и со средней квадратической погрешностью измерения углов mβ = ±4″ (см. п. 5.4, табл. 2.1). Для работы наиболее приемлем

электронный тахеометр.

Требования к точности геодезической опоры на стадии строительства подземных сооружений. Как уже отмечалось

наиболее высокие требования к укладке труб на проектные отметки и уклон предъявляются при строительстве самотечной канализации. В графе 5 табл. 9.1 приведены минимальные превышения hmin между колодцами, соответствующие минимальным уклонам imin, а в графе 6 указаны допустимые погрешности hдоп измерения превышений между лотками труб в соседних колодцах самотечной канализации. При

376

hдоп = 7 мм и расстояниях между колодцами l = 50 м превышение следует определять техническим нивелированием. Но при расстояниях между колодцами свыше 150 м погрешность hдоп = 5 мм и требования к точности технического нивелирования соответственно возрастают. Для обеспечения рассмотренной высотной точности проектирования и последующего строительства самотечной канализации необходима соответствующая высотная геодезическая подготовка строительных работ. Для этого на стадии изысканий вдоль трассы объекта закладывают реперы приблизительно через 150–200 м с расчетом, чтобы с одной установки нивелира можно было отсчитывать по рейкам, установленным на двух соседних реперах и на точках трубопровода, при расстояниях визирования не больше 100 м. На незастроенной территории закладывают грунтовые реперы, на застроенной территории применяют, как правило, стенные реперы, которые практически всегда доступны для использования и редко уничтожаются.

Высотные координаты притрассовых реперов при малых уклонах трубопровода (i ≤ 0,005) определяются геометрическим нивелированием III класса; при уклонах больших минимально допустимых – геометрическим нивелированием IV класса, а также ходами технического нивелирования длиной не больше 1 км с привязкой к реперам нивелирования более высоких классов. Нивелирование III и IV классов выполняют специалисты геодезических учреждений или геодезических

отделов проектно-изыскательских учреждений.

Высотное обеспечение строительства напорных трубопроводов и газопроводов состоит в определении отметок притрассовых реперов техническим нивелированием, допустимую длину нивелирного хода между исходными реперами III

и IV классов принимают до 4 км.

Закрепление пунктов трассы. В процессе полевых работ по перенесению проекта трассы на местность ось трассы закрепляют пикетными знаками: на незастроенной территории – деревянными колышками; на поверхности, покрытой асфальтом, – кованными гвоздями, на поверхности бетона – метками. Вершины углов поворота и ряд пикетных точек закрепляют выносками за пределами зоны предстоящих земляных работ, так называемыми створными знаками грунтового типа или настенными. Перед началом строительства на местности восстанавливают утраченные пикетные точки трассы промерами их

377

расстояний от створных знаков. В процессе строительства пикетные знаки трассы уничтожаются, поэтому плановое положение оси трассы проверяется промерами от створных знаков.

9.9. Камеральное трассирование на плане. Продольный профиль трассы

На предварительной стадии изысканий будущее положение

проектируемой подземной коммуникации на местности намечается ее камеральным трассированием по топографической

карте (плану) или по аэрофотоснимкам или же посредством САПР по ЦММ. В процессе камерального трассирования по плану (карте) на него наносят проектную линию трассы, а затем по данным такой топографической основы составляют продольный профиль земной поверхности вдоль трассы. На чертеже-профиле проектируют глубину заложения трубопровода и его профиль. В зависимости от ситуации и рельефа местности, показанных на плане, а также технических условий проектирования данного вида трубопровода, его камеральное трассирование выполняют либо через фиксированные точки, либо способом попыток, либо построением профиля критического (минимального) уклона трубопровода с безнапорным движением стоков. Уклон самотечного канализационного трубопровода назначают в пределах, обеспечивающих скорости жидкости: самоочищающие (при ровном рельефе) или допустимо максимальные (при крутом рельефе).

Способ попыток состоит в том, что между заданными точками на плане намечают трассу с заданными уклоном и глубиной заложения и составляют для нее продольный профиль земной поверхности с нанесением проектного профиля трубопровода. Если глубина заложения не на всех участках соответствует заданной, то трассу на плане смещают по участкам или намечают заново, добиваясь лучшего варианта соответствия профиля трубопровода поверхности земли. Для каждого варианта составляется продольный профиль.

Способ критического (минимального) уклона рассматривается здесь в качестве примера, характерного для крутой местности, где канализационный трубопровод проектируется при допустимо максимальной скорости движения жидких стоков. На топографическом плане (карте) между заданными точками

378

определяют положение ломаной линии заданного уклона (задача рассмотрена в п. 2.4), которую затем спрямляют по участкам прямыми отрезками, нанесенными как можно ближе к ломаной линии. В местах, где рельеф не дает возможности обеспечить проектирование минимально допустимого уклона трубопровода с соблюдением требований к глубине его закладки, трассу смещают для выполнения технических условий ее проектирования. Затем по данным плана составляется продольный профиль по линии земли с нанесением на него проектного профиля трубопровода.

Пример камерального трассирования трубопровода с заданным критическим уклоном iкрит = 0,005 показан на рис. 9.9, в условиях, когда застройка и благоустройство участка препятствуют проложению трассы по кратчайшему маршруту АЕ. На плане между горизонталями проведена ломаная линия А–1–2– …–16–Е′, отрезки которой отвечают критическому уклону. Ее точки на плане получены засечками горизонталей с помощью циркуля-измерителя, раствор которого ап = 10,0 мм вычислен по формуле (2.10) для плана масштаба 1 : 10 000 при hс = 0,5 м и уклоне iкрит = 0,005. Ломаная линия служит ориентиром для проектного размещения трубопровода на плане спрямляющими линиями АВСDЕ.

Задание. На рис. 9.9 вынужденное трассирование трубопровода по критическому уклону приводит к значительному удлинению трассы. Скопируйте рисунок на восковку или сканируйте. Рассмотрите прямолинейный вариант трассы АЕ с определением уклонов его участков, соответствующих изменениям уклонов поверхности земли; дайте оценку допустимости таких уклонов применительно к участкам профиля трубопровода самотечной канализации по показателям минимального критического уклона и максимально допустимого уклона согласно п. 9.4.

Полученную линию трассы АВСDЕ размечают на плане пикетными точками через отрезки lп = 10,0 мм, которые в масштабе 1 : 10 000 соответствуют пикетному расстоянию l = 100 м в горизонтальном проложении. Горизонтальный масштаб продольного профиля может быть иным, чем масштаб плана.

При составлении продольного профиля (рис. 9.10) измеряют пикетные расстояния на топографическом плане для характерных точек перегибов рельефа и отмечают эти расстояния в строке «Расстояние» профиля. Отметки пикетов и характерных точек определяют по топографическому плану относи-

379