книги из ГПНТБ / Техническая эксплуатация портовых сооружений

ний, гнездовые центры аналогичной конструкции следует заложить также на участках примыкания со­

седних секций сооружения по обе стороны от указанных швов. Количество гнездовых центров и их взаимное расположение на

участке измерения должны устанавливаться в зависимости от конструкции прибора, который предполагается в дальнейшем ис­ пользовать при измерениях. При составлении проекта размеще-\ ния знаков опорной и наблюдательной сетей на сооружениях сле­ дует принимать во внимание предполагаемые методы определения общих смещений. Кроме того, при составлении проекта опорной и наблюдательной сетей должны учитываться требования, предъяз-1 ляемые к этим сетям при производстве геодезических наблюдений. В частности, места установки знаков следует располагать таким образом, чтобы знаки были доступны в течение всего периода наб­

ния.

Наиболее характерные виды опорных и наблюдательных сетей на сооружениях показаны на рис. 123 и 124. Для сооружений, имеющих прямолинейное очертание в плане (рис. 123), в границах исследуемого участка, по концам створной линии, нельзя установить знаки опорной сети, так как они оказываются в пределах призмы обрушения грунта за сооружением. В этом случае на некото­ ром удалении от створной линии разбивается тыловая линия с ре­ перами на ее концах, от которых методом полигонометрии, угло­ выми и линейными измерениями контролируется положение край­ них наблюдательных марок прикордонного створа, т. е. наблюда­ тельных пунктов. От последних методом створных наблюдений оп­ ределяется положение промежуточных кордонных наблюдатель­ ных марок. Для сооружений типа узких молов и пирсов (рис. 124)

197

наблюдательные пункты, расположенные на концах линии створа,, привязываются методом триангуляции к реперам базисов, разби­ ваемых на устойчивом грунте прибрежной полосы у корня мола. Каждый наблюдательный пункт должен определяться не менее чем по трем треугольникам, в которых измеряются все углы. По­ ложение промежуточных наблюдательных марок устанавливается методом створных наблюдений.

Разбивка мест установки геодезических знаков наблюдатель­ ной и опорной сетей на местности производится на основании про­ екта этих сетей. Работы выполняются под непосредственным руко­ водством инженера-геодезиста, являющегося исполнителем работ по наблюдениям за смещениями сооружений, при участии предста­ вителей отдела гидротехнических и инженерных сооружений пор­ та и соответствующих научно-исследовательской и проектной орга­ низаций. Закладку всех геодезических знаков рекомендуется про­ изводить в весенне-летний период. Использование реперов допу­

блюдательных сетей, на все знаки составляется альбом их привя­ зок к местным предметам и зарисовок, по которым они могут быть разысканы впоследствии. Все заложенные геодезические знаки сда­ ются, для наблюдения за их сохранностью, по актам начальнику соответствующего района порта, в обязанность которого входит

Рис. 124. Разбивка опорной и наблюдательной сетей для геодезических наблюдений за сооружениями типа узких молов и пирсов:

198

также недопущение заваливания мест установки знаков складиру­ емыми грузами.

Инструменты и приборы, применяемые при наблюдениях за об­ щими смещениями портовых гидротехнических сооружений. При исследовании общих смещений сооружений измеряют: горизон­ тальные смещения, вертикальные смещения (осадки), вертикаль­ ные углы наклона верхней грани сооружения или его лицевой гра­ ни в поперечном направлении.

Требуемая точность наблюдений за общими смещениями пор­ товых гидротехнических сооружений (горизонтальными смещени­ ями и осадками), определяемая величиной средней квадратиче­ ской ошибки, зависит от типа конструкции сооружения, а также от степени сжимаемости грунтов в его основании (см. табл. 24).

Для геодезических работ по наблюдениям за горизонтальными смещениями портовых гидротехнических сооружений должны при­ меняться высокоточные оптические теодолиты типа Т1 и точные

горизонтальный и вертикальный круги изготовлены из оптического стекла. Оптические системы микроскопов горизонтального и верти­ кального кругов передают изображения противоположных кру­ гов в поле зрения отсчетного микроскопа, а вместо нескольких мик­ роскопов-микрометров имеется один оптический микрометр. Вы­ сокоточные оптические теодолиты типа Т1 преимущественно при­ меняются при триангуляции и полигонометрии 2-го класса и ха­ рактеризуются средней квадратической ошибкой измерения го­ ризонтальных углов, равной ± Г ',0 .

Указанный тип теодолитов может быть также применен при ис­ следовании горизонтальных смещений сооружений методом на­ правлений. К числу таких теодолитов относятся высокоточные оп­

ких инструментов» для высокоточных оптических теодолитов типа Т1 рекомендуется применять нераздвижные штативы (постоянной длины) типа ШН-200, а для точных оптических теодолитов типа Т2 — раздвижные штативы (переменной длины) типа ШР-160. Ре­ комендуется, чтобы ножки штативов для указанных типов теодо­ литов были деревянные.

Определение осадок портовых гидротехнических сооружений производится в основном путем систематического геометрического нивелирования выбранных на сооружении точек. Геометрическое нивелирование заключается в непосредственном определении пре­ вышения одной точки над другой, близкой к ней точкой, при помо­ щи нивелира, дающего горизонтальный луч визирования, и от­ весно установленных в этих точках реек.

Для геодезических работ по наблюдениям за вертикальными

199

ные параметры. Технические требования». Высокоточные нивели­ ры типа Н1 преимущественно применяются при нивелировании I класса и характеризуются средней квадратической погрешностью на 1 км хода не более 0,5 мм. К ним относятся высокоточные ни­ велиры Н1, НБ-2, НБ-3, НБ-4, а также Ni-Al МОМ (ВНР), Ni-004 «Карл Цейсс» (ГДР).

В соответствии с ГОСТ 11897—66 «Штативы для геодезических инструментов», для высокоточных нивелиров типа Н1 рекомендует­ ся применять нераздвижные штативы (постоянной длины) типа ШН-180, а для высокоточных нивелиров типа Н2 и НС2 — нераз­ движные штативы типов ШН-160 и ШН-140.

При работе с высокоточными нивелирами, в соответствии с ГОСТ 11158—65 «Рейки нивелирные. Типы, основные параметры,, размеры и технические требования», при нивелировании I класса должны применяться односторонние цельные штриховые рейки ти­ па РН1, а при нивелировании II класса—рейки типа РН2 в коли­ честве двух штук в комплекте. Кроме того, в комплект входит од­ на подвесная рейка. Длина шкал реек типов РН1 и РН2 составля­ ет 3000 или 1700 мм. Подвесные рейки со шкалой длиной 1200 мм служат для нивелирования стенных марок. Деления шкалы и точность у этих реек такие же, как и у основных реек. Базисная рейка со шкалой 1500 мм применяется при нивелировании цели­

ков.

При геодезических наблюдениях за осадками гидротехнических сооружений, наряду с геометрическим, начинают применять гидро­ статическое нивелирование, основанное на законе сообщающихся сосудов. Например, прецизионный гидростатический нивелир кон­ струкции Мейсера (ГДР) работает по этому принципу. Прибор хат растеризуется средней квадратической погрешностью на 1 км хо­ да, близкой к аналогичной величине погрешности для высокоточ­

ных нивелиров.

Метод гидростатического нивелирования особенно ценен в свя­ зи с возможностью его автоматизации и дистанционной передачи данных об осадке отдельных частей портовых гидротехнических сооружений на контрольный пункт (например, в диспетчерскую’

района порта).

Для точного центрирования штативов служат специальные съемные лотаппараты, входящие в базисные комплекты, а также оптические центриры. Непосредственное измерение длины линий на местности осуществляется при помощи мерных проволок и лент, которые изготовляются из инвара. Проволоки обычно имеют дли­ ну 24 ж и снабжены по концам восьмисантиметровыми шкалами, разделенными на миллиметры. Диаметр проволок 1,65 мм. Ленты

длиной 6 м снабжены по концам десятисантиметровыми шкалами, разделенными на миллиметры. Поперечное сечение лент 6X0,4 мм. Неподвижные визирные цели служат для установления линии

200

створа. Они снабжены круглыми уровнями с ценой деления 5' на

2 мм.

Для точного измерения горизонтальных смещений точек соору­ жения створным методом применяются специальные геодезические инструменты — ординатометры конструкции Ленморниипроекта. Кроме того, имеются инструменты для измерения малых величин горизонтальных отклонений точек от линии створа, амплитуда ко­

см

динатометра разработан канд. техн. наук Л. Ф. Златоверховнико-

Ординатометры новых конструкций позволяют расширить диа­ пазон измерения горизонтальных отклонений точек от линии ство­ ра для варианта 1 до 100 см, для варианта II — до 50 см при одно­ временном увеличении точности измерений. Ординатометр состоит из рамки 1 с измерительной линейкой 2, скрепленной с осью орди­ натометра; подвижной визирной цели 3, которая может переме­ щаться вдоль измерительной линейки; оптического центрира 6, за­ крепленного на оси ордиінатометра, для установки инструмента над данной точкой; цилиндрического уровня 5 для приведения из­ мерительной линейки в горизонтальное положение; визирной тру­ бы 7 для установки измерительной линейки в плоскости, перпен­ дикулярной линии створа; подвижного противовеса 4, с помощью которого уравновешивается подвижная визирная цель и другие элементы ординатометра, перемещающиеся в процессе изме­ рения.

Вариант I ординатометра (рис. 125, а) имеет измерительную линейку с двусторонней миллиметровой шкалой, вылет которой равен 50 см. Линейка уравновешена неподвижным противовесом. Каретка 8 с подвижной визирной целью и визирной трубой при измерениях уравновешивается подвижным противовесом. Вариант II ординатометра (рис. 125, б) также снабжен измерительной ли­ нейкой с двусторонней миллиметровой шкалой; длина линейки 25 см. Измерительная линейка вместе с подвижной визирной целью и визирной трубой уравновешивается подвижным противовесом:

Рамка ординатометров вместе с измерительной линейкой может вращаться вокруг вертикальной оси на 360° и закрепляться в за­ данном положении зажимным винтом 9. Поворот рамки ордина­ тометров вокруг вертикальной оси на 180° позволяет измерять створным методом ординаты точек, расположенных по обе сторо­ ны от створной линии. Ординатометры снабжены цилиндрическими уровнями с ценой деления 20" на 2 мм. Ординатометры имеют две

201

шивание подвижной визирной цели в процессе измерений позволя­ ет избежать появления дополнительного момента относительно оси инструмента и способствует сохранению вертикального поло­ жения этой оси. Таким образом, исключаются погрешности в от­ счетах, которые могут быть вызваны наклоном линейки относи­ тельно горизонтальной плоскости. Кроме того, с целью повыше­ ния установки линейки в направлении, перпендикулярном линии створа, подвижная визирная цель снабжена визирной трубой, ус­ тановленной шарнирно в плоскости, перпендикулярной линейке и способной поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 180°.

Ординатометры позволяют повысить точность наблюдения так­ же за счет того, что их конструкция допускает применение при измерениях метод полуствора, когда после завершения наблюде­ ний на одной половине створа теодолит и неподвижная визирная цель меняются местами и наблюдения продолжаются на другой половине створа.

Угол наклона верхней грани сооружения в плоскости его попе­ речного сечения измеряют кренометрами разных типов, штангенщелемерами и т. п. Кренометр С. Ф. Городецкого и Ю. И. Василь­ евского представляет собой переносное измерительное устройство (рис. 126). Он состоит из высокочувствительного уровня, располо-

Р и с . 126. К рен ом етр С . Ф . Гор одец кого и Ю . И . В аси льевского :

а — вид сбоку; б — план; I — продольная планка; 2— цилиндрический уровень; 3 — ползунок; 4 — винт; 5 — подвижная опора с микрометричес­

ким винтом; 6 — цилиндрическая косозубая передача; 7 — втулка с внутренней резьбой, закрепленная в продольной планке; 8 — неподвиж­ ные опоры; 9 — поперечная планка

203

женного на продольной планке, которая имеет две неподвижные опоры на одном конце и подвижную опору с микрометрическим вин­ том — на другом. Для того чтобы измерить угол наклона верхней грани сооружения, необходимо предварительно заложить по три гнездовых центра на каждом участке измерений, причем расстоя­ ния между ними должны точно соответствовать расстояниям меж­ ду опорами.

Штангенщелемер В. П. Бомчинского— переносное измеритель­ ное устройство, которое выполнено по типу штангенциркуля (рис. 127). Измерительная линейка штангенщелемера снабжена уровнем и имеет две опоры: неподвижную — на одном конце линейки и под­ вижную — укрепленную на движке с микрометрическим винтом. Для измерения угла наклона верхней грани сооружения штангенщелемером В. П. Бомчинского требуется закладка только двух гнездовых центров на каждом участке измерений, причем расстоя­ ния между этими центрами фактически могут быть произвольными, что значительно облегчает работу по закладке таких центров.

В связи с большой трудоемкостью непосредственных измере­

нообразных принципах (дальномеры двойного изображения, светодальномеры и т. п.). Один из способов измерения расстояний меж­ ду двумя пунктами с помощью дальномеров заключается в том,

7 — движок

204

что в одном из пунктов устанавливают рейку, а в другом — даль­ номер. В подобных дальномерах измеряемое расстояние находят из решения треугольника, образованного вершиной угла у даль­ номера и точками рейки.

К числу дальномеров, работа которых основана на указанном способе измерения расстояний, принадлежит дальномер повышен­ ной точности Д-54. Этот дальномер соответствует требованиям, предъявляемым к инструментам для наблюдений за горизонталь­ ными смещениями портовых гидротехнических сооружений.

Производственные испытания опытного образца дальномера Д-54 показали, что расстояния до 400 м могут быть измерены со средней относительной ошибкой 1:10 000 и выше.

Совершенно другой принцип положен в основу измерения рас­ стояний светодальномерами. Определение расстояний светодальномерами основано на измерении времени распространения света вдоль измеряемой линии. В связи с тем, что в существующих кон­ струкциях светодальномеров передатчик и приемник света обычно совмещены и расположены в одной точке, свет проходит измеряе­

ний за положением портовых гидротехнических сооружений в пла­ не и наблюдений за их горизонтальными смещениями, в связи с постоянной ошибкой, имеющей один и тот же порядок как для значительных, так и для коротких расстояний. Однако в послед­ ние годы была осуществлена попытка создания светодальномеров, которые можно будет в дальнейшем использовать для таких наб­ людений.

В настоящее время при геодезических работах по измерению расстояний начинают применяться также и радиодальномеры. Это — устройства, состоящие из двух приемо-передающих радио­ станций и снабженные приборами для измерения времени прохож­ дения радиосигналов при распространении их от одного пункта до другого, в которых эти радиостанции помещаются, и расстояний между указанными пунктами.

До последнего времени невысокая точность измерений и слож­ ность применяемой аппаратуры тормозили использование радио­ дальномеров при геодезических работах по измерению расстояний. Однако есть основание полагать, что в ближайшее время будут созданы радиодальномеры более совершенных конструкций, кото­ рые можно будет использовать для измерения смещений и дефор­ маций сооружений с Необходимой точностью. Широкое применение светодальномеров и радиодальномеров при линейных измерениях в недалеком будущем сможет, по-івидимому, резко сократить об­ щий объем работ по осуществлению наблюдений за плановым по­ ложением сооружений и одновременно повысить точность самих измерений.

В будущем при измерениях смещений и деформаций портовых

205

гидротехнических сооружений весьма перспективным может ока­ заться также применение оптических квантовых генераторов, или, так называемых, лазеров. Опыт применения оптических квантовых генераторов в подобных работах уже имеется. Так, они применя­ ются для создания опорного направления при строительных рабо­ тах, при проходке горизонтальных и вертикальных тоннелей, при проверке положения крановых путей и т. п. Основным недостат­ ком работы современных газовых оптических квантовых генерато­ ров является отсутствие необходимой, с точки зрения наблюдений за смещениями и деформациями сооружений, точности измерений. Вызван этот недостаток тем, что в настоящий момент еще не раз­ работана достаточно надежная конструкция лазерного визира, ус­ танавливающегося на штативе и имеющего автономное питание.

В самое ближайшее время усовершенствованные газовые опти­ ческие квантовые генераторы найдут широкое применение при ком­ плексной плановой и высотной съемке положения сооружений, ко­ торая заменит собой выполняемые раздельно работы по створ­ ным наблюдениям и нивелированию.

Однако в общем комплексе геодезических работ по наблю­ дениям за смещениями сооружений имеются и некоторые другие трудоемкие операции, например многократно повторяемое в про­ цессе линейных и угловых измерений, а также при створных на­ блюдениях, центрирование инструментов над геодезическими зна­ ками.

Центрирование инструментов над планово-высотными геодези­ ческими знаками скрытого типа, которые обычно закладываются на портовой территории, очень трудоемко. На каждое центрирова­ ние инструмента расходуется до 10—15 мин и более. Если учесть, что при геодезических наблюдениях за смещениями сооружений в плане инструмент центрируется десятки раз в день, становится очевидной необходимость усовершенствования указанного вида работ. Такое усовершенствование может быть осуществлено путем расчленения необходимых операций на две самостоятельные: при­ ведение трегера к горизонту и центрирование его над знаком. Для выполнения поставленной задачи должен служить трегер специаль­ ной конструкции, который позволит центрирование расчленить на две независимые операции: приведение трегера к горизонту и цен­ трирование его над знаком.

Применение специальных трегеров сможет значительно облег­ чить работы по центрированию инструментов над геодезическими знаками и повысить точность этих работ, входящих в общий ком­ плекс геодезических работ по определению положения сооруже­ ний в плане и установлению их горизонтальных смещений в про­ цессе эксплуатации.

Рассмотренные типы геодезических инструментов и приборов служат, в основном, для периодических наблюдений за плановым и высотным положением портовых гидротехнических сооружений. Вместе с тем, в практике технической эксплуатации таких соору­ жений бывают случаи, когда необходимо вести постоянные на­

206