книги из ГПНТБ / Климов О.Д. Основы инженерных изысканий учеб. пособие

б) за переход на плоскость в проекции Гаусса—Крюгера

Введение этих поправок в длины базисов и линий в инженерных сетях приводит к заметному искажению длин и, как следствие этого, к ощутимым погрешностям в разбивочных работах, что совершенно недопустимо. Таким образом, проектирование инженерных сетей на эллипсоид Красовского в проекции Гаусса в большинстве слу­ чаев не требуется.

Проф. Н. Н. Лебедев [27] на основании исследований приводит рекомендации для исключения искажений в инженерных сетях благодаря введению в непосредственные измерения линий поправок

эллипсоида и плоскость Гаусса имеют разные знаки и поэтому ча­ стично компенсируются, можно поставить условие, чтобы остаточная часть поправки не превышала определенной, наперед заданной вели­ чины, и для этого случая определить пределы удаления Y m частей осваиваемой территории от осевого меридиана при заданных высотах

площадки Нср.

Положив, что остаточная величина поправки после компенса­ ции не должна превышать 1 : 50 000 от длины редуцируемой линии, Н. II. Лебедев нашел значения Y m, при которых поправки в линии, при определенной средней высоте площадки Нср, не будут превосхо­ дить указанного предела (табл. 34).

Если территория площадки расположена в высотных и плановых границах, указанных в табл. 34, то при использовании координат пунктов государственной плановой сети для вычисления координат пунктов местной сети нет необходимости вводить в последние по­ правки за переход на эллипсоид и проекцию Гаусса, а нужно непо­ средственно использовать координаты государственных пунктов,

235

взятые из каталога. Если территория площадки не попадает в ука­ занные границы, то поправки получаются больше 1 : 50 000 и в таком случае рекомендуется произвести обратное редуцирование (коорди­ нат) государственной сети на поверхность площадки, чтобы местная сеть могла быть привязана и вычислена в местной (нередуцированной) системе координат.

Результаты измерений в нивелирных ходах и в сетях уравни­ вают методами эквивалентной замены, условных измерений и поли­ гонов; реже применяют метод посредственных измерений и метод узлов.

Отметки точек и реперов, как правило, вычисляют в Балтийской системе высот; только в тех случаях, когда вблизи объекта работ отсутствуют реперы общегосударственной нивелирной сети, прихо­ дится вести работы в условной системе. Знание абсолютных высот особенно необходимо при гидротехническом строительстве, строи­

1 : 2000, 1 : 1000, 1 : 500.

При выборе масштаба съемки руководствуются стадией изыска­ ний, размерами снимаемой территории, сложностью рельефа и насы­ щенностью территории элементами ситуации (застроенностью).

На планах показывают все элементы ситуации, размеры которых позволяют изобразить их в масштабе плана или стандартными условными знаками. Рельеф местности изображают на планах гори­ зонталями, полугоризонталями и вспомогательными горизонталями

2Е6

фотосъемки. Мензульная и тахеометрическая съемки преимуще­ ственно применяют для съемки небольших участков и в масштабах 1 : 1000, 1 : 500, когда применение аэрофотосъемки экономически неоправдано.

Аэротопографические съемки выполняют стереотопографическим и комбинированным методами. Состав аэрофотосъемочных, фото­ грамметрических и геодезических работ освещен в соответствующих инструкциях. Отметим лишь особенности этих методов.

При стереотопографическом методе нанесение на план элементов ситуации и рисовку рельефа выполняют в камеральных условиях на стереоприборах. При комбинированном методе на основе полевой привязки аэроснимков создают фотоплан; рисовку рельефа на фотоплане производят в полевых условиях при помощи мензулы.

Создание крупномасштабных инженерных планов с использо­ ванием материалов аэрофотосъемки имеет некоторую специфику по сравнению с общетопографическими съемками, особенно выра­ женную в условиях сильно застроенных территорий промышленных предприятий, населенных мест и городов. На этих территориях всегда имеется большое число разного рода важных объектов: наземных, надземных и подземных сооружений (коммуникаций), которые, как правило, не опознаются на снимках и для их показа требуется про­ вести большой объем работ по полевому дешифрированию с приме­ нением инструментальных методов привязки.

На таких площадках целесообразно перед аэрофотосъемочным залетом провести маркировку всех геодезических пунктов с тем, чтобы они могли быть легко опознаны на снимках и использованы при обработке и дешифрировании аэроснимков.

При наличии на снимаемой территории высоких зданий контур таких сооружений оказывается искаженным, и для правильного изображения здания должны вводиться соответствующие по­ правки.

При тщательной обработке аэрофотосъемочного материала сред­ няя квадратическая ошибка в положении контурной точки на фотоплане относительно пунктов обоснования оказывается близкой к 0,3 мм, что вполне допустимо с точки зрения решения последу­ ющих задач проектирования.

При создании планов масштаба 1 : 5000, 1 : 2000 предпочтение отдается стереотопографическому методу, поскольку он оказывается экономически более выгодным, чем комбинированный, кроме тех случаев, когда стереоскопический метод не обеспечивает требуемой точности рисовки рельефа (плоско-равнинная местность).

Съемочные работы в масштабах 1 : 1000 и 1 : 500 на незастроен­ ных площадях, как правило, выполняют при помощи мензулы, тахеометра или методом нивелирования по квадратам.

237

Мензульную и тахеометрическую съемки ведут с пунктов опорной геодезической сети и пунктов съемочного обоснования, а также с точек мензульных и тахеометрических ходов, с соблюдением регла­ ментированных соответствующими инструкциями расстояний до пикетных точек, длин и невязок ходов и других требований.

В условиях равнинной местности, на незастроенных террито­ риях, для более точного выполнения вертикальной съемки по харак­ терным формам рельефа прокладывают ходы технического нивели­

и инженерные сети снимают аналитическим методом, а второстепен­ ные контуры и временные постройки — при помощи мензулы. При аналитическом методе съемку ведут с точек и линий съемочного обоснования, а также с пунктов полигонометрииПри съемке при­ меняются полярный метод, метод перпендикуляров, линейных и угловых засечек. Ответственные, многоэтажные (опорные) здания координируют, т. е. положение их углов определяют аналитически.

Помимо названных работ производят детальный обмер зданий с показом всех выступающих и вдающихся элементов и промеры расстояний между соседними зданиями. Результаты обмеров заносят в специальный абрисный журнал.

Высотную съемку ведут с опорой на созданную ранее сеть точек нивелирных ходов.

При съемке открытых ровных площадок с однообразной ситуа­ цией широко используют метод квадратов. На снимаемой площади разбивают сетку квадратов 40 х 40 м или 20 х 20 м, а иногда и более мелких; элементы ситуации снимают промерами рулеткой от ближайших вершин квадратов, высоты определяют нивелирова­ нием по квадратам. Наиболее часто метод квадратов применяют при съемке площадей, отводимых под строительство аэропортов, на с/х площадях, отводимых под орошение.

В условиях городской и промышленной застройки, а также на участках с сильно пересеченным рельефом можно успешно вести наземную фототеодолитную съемку. Накоплен достаточный опыт применения фототеодолитной съемки для названных условий, кото­ рый подтвердил ее целесообразность, например документальность, не утрачиваемую со временем (при желании снимки можно вновь подвергнуть обработке); возможность получить дополнительную информацию о местности и застройке (архитектурные элементы застройки).

На застроенных территориях обычно находится густая сеть подземных коммуникаций: трубопроводы, кабельные сети. Эти сооружения должны быть показаны на крупномасштабных планах.

Съемка подземных коммуникаций в процессе их строительства, т. е. пока траншеи не засыпаны землей, достаточно проста и осу­ ществляется привязкой линий в плане и по высоте к пунктам геоде­ зической основы и четким долговременным контурам и сооружениям.

238

Съемка ранее построенных коммуникаций бывает сопряжена с труд­ ностями, так как часто необходимая документация по их привязке отсутствует. В этом случае приходится вскрывать грунт, так как положение колодцев не всегда определяет положение трубопровода или кабеля — они могут располагаться не по прямой. Вскрытие грунта трудоемко и небезопасно.

Положение подземных прокладок может быть выявлено при по­ мощи трубокабелеискателей. Эти приборы хорошо работают в усло­ виях не очень густой сети подземных коммуникаций. Если же сеть коммуникаций многочисленная, то в силу возникающих электри­ ческих помех задача разделения и точного определения положения каждой линии становится затруднительной.

Результаты плановой и высотной привязки вскрытых или обна­ руженных иным путем участков подземных сетей заносят в спе­ циальный абрисный журнал.

§ 64. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ

Для предупреждения травм, несчастных случаев, профессиональ­ ных заболеваний при геодезических работах должны строго соблю­ даться правила по технике безопасности.

В системе ГУГК действуют «Правила по технике безопасности на топографо-геодезических работах» [38], касающиеся главным образом геодезических работ, проводимых в экспедиционных усло­ виях, в условиях малонаселенной местности. Наряду с этим в ведом­ ственных организациях существуют свои правила учета специфики обстановки, в которой ведутся изыскательские работы. Примером таких правил может быть «Руководство по технике безопасности на инженерно-изыскательских работах для строительства» [41].

С некоторой степенью условности инженерно-геодезические ра­ боты можно разделить на работы, проводимые в условиях естествен­ ного природного ландшафта, и работы, выполняемые в условиях городов, населенных пунктов, станций железных дорог, действую­ щих промышленных предприятий, т. е. при наличии плотной за­ стройки, густой сети коммуникаций и интенсивного движения транс­ порта.

При геодезических изысканиях в условиях степной, лесной, заболоченной, горной, малонаселенной местности причинами не­ счастных случаев часто оказываются естественные природные фак­ торы, такие, как недостаточное количество или полное отсутствие ориентиров, непригодные для передвижения грунты, значительные уклоны местности, непогода, туманы, волнение (шторм) на водных акваториях, грозовые явления, наводнения, отсутствие воды, пожары и т. п. Для предупреждения несчастных случаев и травм в этих условиях правила дают указания по следующим вопросам: порядок передвижения по местности; поиски заблудившихся; пере­ правы через реки и водоемы; правила организации полевого лагеря,

239

подъема на сигналы, пожарной безопасности, заготовки леса для постройки геодезических знаков, рубки просек и визирок; работа в зимнее время; допустимая величина переносимых грузов; профилак­ тические прививки; санитария и гигиена полевых работников; спецодежда и многое другое.

В условиях населенных мест и промышленных предприятий на первый план как источник несчастных случаев выходит новая искус­ ственно созданная человеком обстановка: в частности, возможность поражения электрическим током подземных и воздушных электро­ сетей, отравление газом при обследовании и съемке колодцев и кол­ лекторов подземных сетей, несчастные случаи при работе в тонне­ лях и на действующих железнодорожных мостах, происшествия, связанные с транспортом — автомобильным или железнодорожным.

Опыт показывает, что несчастные случаи на полевых геодези­ ческих работах связаны с незнанием условий производства работ и плохой дисциплиной труда, с игнорированием правил по технике

безопасности.

Все инженерно-технические работники и рабочие изыскатель­ ских подразделений должны твердо знать и соблюдать правила по технике безопасности. Проверку знаний (зачет) по технике безопас­ ности делают при поступлении на работу, а затем ежегодно. Сдача зачета оформляется протоколом. Лица, не сдавшие зачет, к работам не допускаются.

Г л а в а XI

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ПУНКТЫ

ИУСЛОВИЯ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ

§65. ТРЕБОВАНИЯ

К УСТОЙЧИВОСТИ ЦЕНТРОВ И РЕПЕРОВ

вЦНИИГАиК М. С. Успенским [51]. На основе этих исследований

инакопленного большого производственного опыта рекомендованы наивыгоднейшие конструкции грунтовых центров и реперов, методы их закладки и внешнего оформления, сформулированы требования

квыбору мест установки геодезических пунктов.

Результаты исследований учтены ГУГК при составлении дей­ ствующих инструкций по триангуляции, трилатерации и полигонометрии, по нивелированию, а в последнее время и при составлении ведомственных инструкций.

При оценке устойчивости геодезических пунктов следует в пер­ вую очередь установить критерий, по которому тот или иной центр

240

или репер может считаться неподвижным. Наиболее оправданно исходить в этом вопросе из назначения и точности конкретной пла­ новой или высотной геодезической сети. Чтобы дифференциация

При определении критерия устойчивости пунктов государствен­ ной плановой сети разумно исходить из точности сплошных сетей триангуляции II класса, поскольку пункты этого вида обоснования создают основной каркас государственной сети, и точность их прак­ тически оказывается наивысшей. Приняв это положение за основу можно с учетом заданной ошибки слабой стороны и ее средней длины

наши абсолютную ошибку для определения допустимой величины смещения центров в плане.

ошибке та = 5 см. Будем считать положение пункта триангуляции устойчивым, если его смещение не превысит 1/3 та, т. е. 2 см.

В практике проектно-изыскательских работ наивысшим классом планового обоснования является полигонометрия IV класса, кото­ рая, согласно табл. 21, характеризуется средней относительной невязкой хода 1 : 50 000 и ошибкой измеренного угла 2". Если при­ нять, что средняя длина хода равна 7 км, а средняя длина сторон в ходе равна 500 м, то в таком ходе будет 14 сторон; тогда средняя относительная ошибка одной стороны будет равна

Примем, как и ранее (для триангуляции II класса), что пункт

полигонометрии не испытал смещения, если его сдвиг не превысил 1/3 ms, что составит 1,3 см.

При оценке устойчивости реперов, казалось бы, следует исходить из точности нивелирования в ходе I класса. Такой подход приводит к необоснованно высокому требованию: устойчивость реперов должна сохраняться в пределах долей миллиметра (0,4—0,5 мм), что совер­ шенно неоправданно, если учесть, что эндогенные процессы могут вызвать смещения точек по высоте на 2—5 мм в год. Поэтому более обоснованно считать реперы устойчивыми, если их смещения не превышают 2 мм для I класса, 4 мм для II класса, 8 мм для

IIIкласса, 16 мм для IV класса.

Вусловиях городской застройки и промышленных площадок чаще приходится заботиться не столько об устойчивости геодезиче­ ских знаков, сколько об их сохранности. К сожалению, геодезические

знаки на названных территориях часто уничтожаются в ходе благо­ устройства территории, строительства или ремонта дорог, про­ кладки коммуникаций и т. п.

Утрата знаков наносит большой ущерб геодезической службе, задерживает строительство инженерных сооружений. По этой при­ чине в последнее время в геодезической практике наметилась тенден­ ция к переходу (на городских территориях и промышленных объек­ тах) от грунтовых центров и реперов к стенным знакам.

Конструкция и устойчивость специальных центров, применяе­ мых на уникальных сооружениях, рассматриваются в курсах по инженерной геодезии.

§ 66. ПРИЧИНЫ НАРУШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ПУНКТОВ

К основным причинам смещения геодезических пунктов можно отнести экзогенные, эндогенные и техногенные процессы.

Как известно (§ 16), под экзогенными понимают процессы, свя­ занные с воздействием таких внешних факторов, как температура и влажность. Эндогенные процессы обусловлены внутренними силами земли и выражены в медленных опусканиях или поднятиях земной коры или быстрых сейсмических нарушениях. Техногенные процессы обусловлены деятельностью человека.

Наиболее важными, повсеместными, непрерывно происходящими являются экзогенные процессы. Их воздействие на геодезические пункты, заложенные в мягкие грунты, существенно и поэтому должно быть изучено и учтено при закладке пунктов.

Э к з о г е н н ы е п р о ц е с с ы изменяют гидротермический режим грунта, что в свою очередь ведет к нарушению устойчивости таких легких конструкций, как геодезические центры и реперы.

Наиболее существенно влияет на геодезические центры процесс пучения. Рассмотрим его динамику.

Предположим, что в мягкий грунт заложен стандартный центр — монолит с трубой (рис. 118). Монолит заложен на небольшую глу­ бину, в промерзающую толщу грунта. Под влиянием отрицательных температур воздуха грунт постепенно начинает промерзать. Увели­ чиваясь в объеме, промерзающий грунт несколько приподнимается (пучится), а так как труба центра смерзается с грунтом, то под дей­ ствием этих касательных сил, приложенных к боковым стенкам, начинается процесс поднятия центра. Однако развиваемое в первое время усилие по подъему центра еще недостаточно, чтобы преодо­ леть вес знака и противодействие окружающего грунта, поэтому знак сохраняет свое первоначальное положение, а имевшийся кон­ такт, благодаря смерзанию грунта с трубой, нарушается — труба проскальзывает по грунту. Но постепенно все большая и большая часть конструкции знака оказывается смерзшейся с грунтом; силы пучения нарастают и в какой-то момент они оказываются приложен­ ными не только к боковым стенкам, но и к основанию монолита,

242

тогда начинают действовать нормальные силы, которые в десятки раз превышают удельную величину касательных сил. С этого момента процесс пучения идет особенно интенсивно. В итоге вся конструкция знака приподнимается.

В силу обратимости процесса пучения казалось бы, что после оттаивания грунта центр должен вернуться в свое первоначальное положение. Однако этого не происходит. При обратном процессе — оттаивании — под основание монолита частично попадает (подте­ кает) грунт с боков монолита. В итоге, после того как грунт прини­ мает положительную температуру, монолит не встает на прежнее место. Поскольку этот процесс ежегодно повторяется, то знак с ка­ ждым годом поднимается все выше и выше. В практике геодезиче­ ских работ были случаи, когда монолит центра в результате вы­ пучивания оказывался поднятым до поверхности земли.

Процесс пучения геодезиче­ ских знаков — наиболее распро­ страненный, однако возможно, что в мягких, сильно увлажненных грунтах тяжелые бетонные знаки (пилоны) могут давать заметную осадку.

Под действием морозного пуче­ ния геодезические центры испыты­ вают главным образом вертикаль­ ные смещения, однако при этом

возможны и плановые сдвиги. Чаще такие сдвиги являются след­ ствием неравномерной осадки или подъема якоря знака. Неравномер­ ная осадка может быть следствием неодинакового уплотнения грунта под основанием знака непосредственно после его закладки; неравно­ мерный подъем может произойти от неоднородного пучения разно­ родных по минеральному составу и степени увлажнения грунтов.

Исследования, выполненные ЦНИИГАиК в различных грунто­ вых условиях, показали, что плановые смещения бетонных геодези­ ческих центров могут достигать 5—10 мм, и тенденция к такому смещению больше у знаков, расположенных в северных областях страны, и меньше на юге.

Э н д о г е н н ы е п р о ц е с с ы обычно распространяются на значительные территории, вызывают либо медленные, либо резкие (сейсмические) нарушения в положении земной поверхности. Медлен­ ные проявления эндогенных сил практически безвредны для инже­ нерных сооружений.Но система геодезических и особенно высотных пунктов, расположенных на активных участках земной поверхности, при этом изменяет свои отметки. И если такие изменения можно считать несущественными для высотной сети низшего класса, исполь­ зуемой для нужд строительства, то отметки реперов высших классов должны периодически исправляться. Для выявления вертикальных

смещений и контроля за устойчивостью реперов I и II классов реко­ мендуется через 20—25 лет производить повторное нивелирование. Повторное нивелирование необходимо после сильных землетрясе­ ний, особенно в районах, расположенных вблизи эпицентра. Кон­ трольное нивелирование в районе Ашхабадского землетрясения показало изменения в отметках реперов на 20—30 см.

(высотных) сооружений, сотрясения сооружений и грунтов от ра­ боты машин и механизмов, а также от движения транспорта — вот неполный перечень причин, приводящих к нарушению устойчивости геодезических пунктов.

Регулярные интенсивные откачки подземных вод, необходимые для водоснабжения населенных мест, особенно больших городов, откачки для понижения уровня подземных вод в местах (шахтах) добычи полезных ископаемых, ведут к опусканию земной поверх­ ности, причем область опускания распространяется далеко за пре­ делы города или места разработки. Известно, например, что цен­ тральная часть г. Москвы за период 1936—1950 г. вследствие регу­ лярного изъятия подземной воды опустилась на 1—2 см, а отдельные районы столицы Мексики (за 75 лет) опустились на 6 м. При этом замечено, что с понижением уровня грунтовых вод на 1 м поверх­ ность земли опускается на 3—5 см.

На 5—10 см могут давать осадку здания, расположенные в зоне строительства тоннелей. Постоянные сотрясения от движущихся автомашин и железнодорожных составов также способствуют осадке реперов. Поэтому ранее распространенная система закладки репе­ ров в устоях железнодорожных мостов, в фундаментах водонапор­ ных башен и станционных зданиях, расположенных вблизи полотна дороги, не может считаться удачной и отвечающей требованиям устойчивости высотных геодезических точек.

§ 67. ВЫБОР МЕСТА II ГЛУБИНЫ ЗАКЛАДКИ ЗНАКОВ

При разработке конструкции геодезического центра или репера стремятся сделать его достаточно простым, дешевым и легким в из­ готовлении, чтобы он хорошо сопротивлялся воздействию экзоген­ ных сил и в первую очередь выпучиванию.

Практика и специальные исследования показали, что долговре­ менная устойчивость геодезических пунктов обеспечивается в слу­ чае, если правильно выбраны место и глубина закладки знака, применена наиболее правильная для конкретных условий конструк­ ция центра (репера) и использована правильная методика закладки.

При выборе места установки знака нужно обеспечивать не только выгоднейшие условия прохождения визирного луча, выдерживать

244