Ревякин А.А. Изыскания и проектиров. ж.д. Учеб. пособ. 2017

чают в число связующих точек. Невязки высотных измерений по суще-

ствующей железной дороге допускают в пределах ±50√ , мм, где L – длина хода в одном направлении, км.

Съемка поперечных профилей. Поперечные профили существующей железной дороги снимают с помощью мерной ленты, нивелира, тахеометра

– автомата или теодолита с дальномерными насадками и других геодезических инструментов. Съемку выполняют на всех пикетах и в характерных точках (плюсах), к числу которых относят: переходы из насыпи в выемку (нулевые места); переломы линии земли на продольном профиле; наибольшие высоты насыпей и глубины выемок; начало и конец уширения земляного полотна на подходах к раздельным пунктам; оси водопропускных труб, мостов и задние грани устоев мостов; оси переездов; характерные точки водоотводных канав, резервов, кавальеров. На насыпях (выемках) высотой (глубиной) более 4 м добавляют по одному поперечному профилю между пикетами.

Кроме того, назначают дополнительные поперечники для съемок деформированных мест земляного полотна и на участках с особыми геологическими условиями.

Разбивку поперечных профилей осуществляют перпендикулярно к оси пути с помощью эккера, в кривых – перпендикулярно к хорде, середина которой находится на соответствующем пикете или плюсе. Обычно поперечные профили снимают по обе стороны существующего пути. Профили, назначенные для съемки резервов, кавальеров и водоотводных канав, можно снимать в одну сторону от оси пути. Границы съемки поперечных профилей назначают с таким расчетом, чтобы последняя точка на поперечнике отстояла не ближе 5 м от полевой бровки резерва, кавальера или канавы, но не менее 20 м от подошвы насыпи или бровки выемки со стороны проектируемого дополнительного пути.

За ось поперечного профиля принимают ось существующего пути. От нее ведут промеры до снимаемых точек. Снимают последовательно: бровку балластной призмы, подошву балластной призмы, бровку земляного полотна, точку перелома откоса насыпи или выемки, подошву насыпи, полевую бровку выемки, бровку и дно резерва и водоотводной канавы, подошву и верх кавальера, а также характерные точки по рельефу земли. При пересечении поперечным профилем воздушной линии связи фиксируют место этого пересечения и высоту подвеса проводов.

В условиях интенсивного движения поездов при съемке поперечных профилей тахеометрами инструмент устанавливают над бровкой земляного полотна, отметку которой определяют нивелированием от головки рельса.

Расстояния измеряют с точностью 0,1 м, а отметки определяют с точностью до 0,01 м. В условиях равнинного рельефа, когда с одной стоянки нивелира можно определить отметки на нескольких поперечных профилях, расстояния по поперечникам промеряют горизонтально натянутой мерной лентой.

81

Наряду со съемкой поперечных профилей выполняют работы по обследованию балластной призмы. На поперечниках по оси пути закладывают неглубокие шурфы (закопушки), а на обочинах делают расчистки, углубляемые в грунт основной площадки земляного полотна на 0,2...0,5 м ниже подошвы балластного слоя. Таким образом определяют толщину балластного слоя на данном поперечнике и степень его загрязненности.

По результатам продольного нивелирования и съемки поперечных профилей составляют утрированный продольный профиль.

Съемка плана линии. План существующей линии на прямых участках пути определяется точками, устанавливаемыми при разбивке пикетажа по оси пути. На кривых участках нужна дополнительная съемка, которая позволяет определить параметры кривых, их геометрическое очертание и получить исходные данные для расчета кривых.

Съемку кривых в практике проектирования реконструкции существующих железных дорог и проектирования дополнительных главных путей обычно выполняют теодолитом по способу И.В. Гоникберга. Начало и конец съемки кривой устанавливают так, как это рассмотрено ранее при описании пикетажа в пределах кривых.

На линиях с интенсивным движением поездов способ И.В. Гоникберга используют, применяя съемку кривой теодолитом от базиса. Базисный теодолитный ход прокладывают по обочине земляного полотна, обычно со стороны, противоположной проектируемому дополнительному главному пути. Стоянки теодолита, располагаемые, как правило, на пикетах, выносят на обочину земляного полотна при постоянном расстоянии 2,7...2,8 м от оси существующего пути по направлению радиуса в данной точке (перпендикулярно касательной). Стоянки инструмента закрепляют бетонными столбиками, металлическими трубами или штырями. Стрелы для съемки кривой в этом случае измеряют от головки рельса до базиса. Чтобы получить стрелы прогиба от больших хорд до дуги, из расстояний от головки рельса до базиса вычитают стрелу, измеренную в точке стоянки инструмента (величину 0), рис. 2.3.

Рис 2.3. Съемка кривой от базисного кода

82

Съемка кривых возможна также по материалам аэрофотосъемки, при этом используют плановые крупномасштабные аэроснимки и универсальные стереофотограмметрические приборы или специальный прибор для съемки кривых аэрофотометодами – ПСКА. Процесс обработки материалов съемки состоит в определении по снимкам углов поворота хорд, стягивающих равновеликие 20-метровые отрезки кривой.

При механизированной съемке железнодорожных кривых используют стрелографы, устанавливаемые на путеизмерительных вагонах или путерихтовочных машинах. Стрелограф ведет непрерывную запись стрел изгиба на бумажную или магнитную ленту, что облегчает обработку данных съемки на персональных компьютерах.

В камеральный период завершают обработку полевых материалов, начатую в экспедиционных условиях, дорабатывают топографические планы, выполняют на ЭВМ расчет плана существующего пути и его проектного положения, составляют поперечные профили, трассируют участки обходов, передают в специализированные отделы материалы изысканий, необходимые для проектных работ.

83

3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ИЗЫСКАНИЙ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

3.1 Нормативная база проектирования железных дорог

Федеральный закон № 17 (редакция от 13.07.15) «О железнодорожном транспорте РФ» устанавливает правовые организационные и экономические условия функционирования железнодорожного транспорта общего пользования, основы взаимодействия организации железнодорожного транспорта, выполняющих работы (услуги) на железнодорожном транспорте, и индивидуальных предпринимателей с органами государственной власти и организациями других видов транспорта, а также основы государственного регулирования в области железнодорожного транспорта необщего пользования.

Железнодорожный транспорт в Российской Федерации является составной частью единой транспортной системы РФ. Железнодорожный транспорт РФ состоит из железнодорожного транспорта общего пользования и необщего пользования, а также технологического железнодорожного транспорта организаций, предназначенного для перемещения товаров на территории указанных организаций и выполнения начально-конечных операций с железнодорожным подвижным составом для собственных нужд указанных организаций.

Железнодорожный транспорт общего пользования – это производственный технологический комплекс, включающий в себя инфраструктуру железнодорожного транспорта, железнодорожный подвижной состав и другое имущество, предназначенное для обеспечения потребностей физических лиц, юридических лиц и государства в перевозках железнодорожного транспорта на условиях публичного договора, а также выполнения работ (услуг), связанных с перевозками.

Железнодорожный транспорт необщего пользования – совокупность производственно-технологических комплексов, включающих в себя железнодорожные пути необщего пользования, здания, строения, сооружения, в отдельных случаях подвижной состав, а также другое имущество и предназначенных для потребностей физических и юридических лиц в работах (услугах) в местах необщего пользования на основе договора или собственных нужд.

Земли железнодорожного транспорта должны использоваться в соответствии с земляным, градостроительным, экологическим, санитарным, противопожарным и иным законодательством РФ. Размеры земляных участков, в том числе полосы отвода, определяются проектно-сметной документацией и согласовываются в соответствии с законодательством РФ.

Проектирование, строительство, реконструкция, включая электрификацию и содержание железнодорожного пути общего пользования и

84

расположенных на них сооружений, в том числе мостов, тоннелей, железнодорожных переездов, формирование и поддержка мобилизационного потенциала отрасли системы гражданской обороны, приобретение железнодорожного подвижного состава для перевозок пассажиров в местах дальнего следования, вагонов специального назначения осуществляются за счет собственных средств владельцев инфраструктур, перевозчиков, иных физических и юридических лиц, а также за счет средств федерального бюджета в пределах лимита капитальных вложений и средств, предусмотренных на эти цели в соответствии с законодательством РФ и иных не запрещенных законом источников.

Основные требования к железнодорожным путям общего пользования

Железнодорожные пути общего пользования и расположенные на них сооружения и устройства должны содержаться с соблюдением правил железнодорожного транспорта в техническом состоянии, отвечающем требованиям соответствующих нормам правовых актов, стандартных правил технической эксплуатации.

Проектирование и строительство железнодорожных путей общего пользования осуществляется в порядке, определенном федеральным органом исполнительной власти в области железнодорожного транспорта (ФАЖТ).

Открытие для постоянной эксплуатации железнодорожных путей общего пользования осуществляется по решению федерального органа исполнительной власти в области железнодорожного транспорта на основе предложений владельцев инфраструктур, которым принадлежат эти пути.

Всоответствии с Градостроительным кодексом РФ, градостроительная деятельность – это деятельность по развитию территории, в том числе городов и поселений, осуществляемая в виде территориального планирования, градостроительного зонирования, планировки территории, архитек- турно-строительного проектирования, строительства, капитального ремонта, реконструкции, сноса, благоустройства объектов капитального строительства, эксплуатации зданий, сооружений.

Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ определяет правовые, экономические и социальные основы обеспечения безопасной эксплуатации опасных производственных объектов и направлен на предупреждение аварий на опасных производственных объектах и обеспечение готовности эксплуатирующих опасные производственные объекты юридических лиц и индивидуальных предпринимателей к локализации и ликвидации последствий указанных аварий.

Впостановлении Правительства РФ № 87 от 16.02.2008 г. «О составе разделов проектно-сметной документации и требования к их содержанию» установлен состав разделов проектной документации и приведены требования к их содержанию:

85

1)при подготовке документации на различные виды объектов капитального строительства;

2)при подготовке проектной документации в отношении отдельных этапов строительства, реконструкции и капитального ремонта объектов капитального строительства.

В соответствии с данным положением объекты капитального строительства в зависимости от функционированного назначения и характерных признаков подразделяются на следующие виды:

1)объекты производственного назначения (здания, строения, сооружения производственного назначения, в том числе объекты обороны и безопасности) за исключением линейных объектов;

2)объекты непроизводственного назначения (здания, строения, сооружения жилищного фонда, социально-культурного и коммунальнобытового назначения, а также иные объекты капитального строительства непроизводственного назначения);

3)линейные объекты (трубопроводы, автомобильные и железные дорог, линии электропередачи и др.).

Проектная документация состоит из текстовых и графических частей. Текстовая часть содержит требования в отношении капитального строительства, описание принятых технических и иных решений, пояснения, ссылки на нормативные или технические документы, используемые при подготовке проектной документации, и результаты расчетов, обосновывающие принятые решения.

Графическая часть отображает принятые технические и иные решения и выполняется в виде чертежей, схем, планов.

В случае, если при разработке проектной документации на объект капитального строительства недостаточно требований к надежности и безопасности, установленных нормативными техническими документами, или такие требования не установлены, разработке документации должны предшествовать разработка и утверждение в установленном порядке специальных технических условий.

Состав разделов проектной документации на объекты капитального строительства производственного и непроизводственного назначения:

1 Пояснительная записка.

2 Схема планировочной организации земельного участка.

3 Архитектурные решения.

4 Конструктивные и объектно-планировочные решения.

5 Сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженернотехнического обеспечения, перечень инженерно-технических мероприятий, содержание технологических решений:

– подраздел систем электроснабжения;

– подраздел систем водоснабжения;

– подраздел систем водоотведения;

– подраздел отопления, вентиляции, сети;

– подраздел сети связи;

86

–подраздел систем газоснабжения;

–подраздел технологических решений. 6 Проектная организация строительства.

7 Проектная организация работ по сносу или демонтажу.

8 Перечень мероприятий по охране окружающей среды.

9 Перечень мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.

10 Перечень мероприятий по обеспечению доступа инвалидов.

11 Смета на строительство объектов капитального строительства.

12 Иная документация в случаях, предусмотренных Федеральным

законом № 116-ФЗ.

Состав разделов проектной документации на линейные объекты капитального строительства:

1Пояснительная записка.

2Проект полосы отвода.

3Технологические и конструктивные решения линейного объекта. Искусственные сооружения.

4Здания, строения и сооружения, входящие в инфраструктуру линейного объекта.

5Проект организации строительства.

6Проект организации работ по сносу (демонтажу) линейного объекта или части линейного объекта.

7Мероприятия по охране окружающей среды.

8Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности.

9Смета на строительство.

10Иная документация в случаях, предусмотренных Федеральным законом № 116-ФЗ.

3.2Топографо-геодезические работы при изысканиях новых

иреконструкции существующих железных дорог

В состав полевых топографо-геодезических изыскательских работ входят: прокладка магистральных ходов по предварительно камерально протрассированным конкурентоспособным вариантам, образующих опорную планово-высотную съемочную геодезическую сеть, съемка полосы местности вдоль магистральных ходов, нивелирование, вынос и закрепление окончательной трассы на местности.

Прокладка магистральных ходов. Магистральный ход представляет собой замкнутый полигон или висячий ход, являющиеся геодезической основой всех крупномасштабных съемок (трассы, площадок раздельных пунктов, искусственных сооружений). Магистральный ход прокладывается на местности близко к положению трассы, определившейся при камеральном трассировании по картам и планам, как правило, на расстоянии не более 300 м от трассы. В тех случаях, когда трасса проектируется у подножия

87

скальных прижимов, магистральный ход прокладывают на противоположном берегу реки.

К основным работам при прокладке магистрального хода относятся: вешение магистрали, измерение углов поворота и длин линий между стоянками теодолита, определение отметок характерных точек, привязочные теодолитные и нивелирные ходы к пунктам и реперам государственной геодезической сети. В прежние годы при редкой сети таких пунктов, а иногда даже полном ее отсутствии, периодическое определение истинного азимута, которым контролируется точность прокладки магистрального хода, приходилось выполнять по Солнцу или звездам с помощью обычных геодезических приборов.

Вначале последнего десятилетия прошедшего века для прокладки магистральных ходов стали использовать космические навигационные системы. В 1980-х гг. в США была создана система Navstar GPS (Global Positioning System), а в России примерно в то же время – система ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система). В 1990-х годах обе эти системы были открыты для гражданского применения.

Ввышеуказанных навигационных системах используются 24 искусственных спутника Земли, обращающихся на трех (в системе ГЛОНАСС) или шести (в GPS) орбитах высотой около 20 тыс. км. В любой точке Земли в любое время обеспечивается радиоконтакт не менее чем с четырьмя спутниками. Основа спутникового метода позиционирования (определения положения точек на земле) состоит в измерении расстояния между спутниками и приемником, которое определяется по времени прохождения радиосигнала между ними. Положение пункта нахождения приемника определяется плановыми координатами с точностью 10…20 мм плюс 1 мм на 1 км расстояния между опорным и определяемым пунктами. Одновременно, хотя и с несколько меньшей точностью, определяется отметка пункта, что позволяет в ряде случаев отказаться от традиционного нивелирования.

При прокладке на местности магистрального хода традиционным способом горизонтальные углы измеряют теодолитом, расстояния – светодальномерами или (в настоящее время все реже) мерной стальной лентой. Превышения для определения отметок определяют двойным геометрическим нивелированием (второй нивелир служит для контроля) или посредством измерения теодолитом вертикального угла (такое измерение выполняется дважды – вперед и назад).

Удобны в полевых условиях компактные облегченные светодальномеры. Японским электронным дальномером REDmini3 массой всего 520 г можно определять наклонные расстояния, горизонтальные проложения и превышения между точками. Измерения возможны на расстояниях до 900 м при однопризменном отражателе и до 1200 м при трехпризменном. Дальномер может быть установлен на теодолиты российского производства, что позволяет определять как углы, так и расстояния.

Одновременно с прокладкой магистрального хода в пикетажном журнале зарисовывают ситуацию полосы местности вдоль трассы, отме-

88

чают пересечения дорог, линий электропередачи и связи (дают их характеристику), «привязывают» реперы.

В результате измерений устанавливают и распределяют угловую и линейную невязки и вычисляют координаты стоянок магистрального хода. Затем стоянки магистрального хода наносят на план (планшеты) и указывают отметки каждой из них.

Весьма эффективно при прокладке магистральных ходов могут быть использованы электронные тахеометры, соединившие в себе электронный теодолит, светодальномер и микроЭВМ. Этими приборами измеряют горизонтальный и вертикальный углы, наклонное расстояние и горизонтальное проложение, превышения и высоты, приращения координат и сами координаты. Результаты измерений могут быть записаны в модуль оперативной памяти. В японских электронных тахеометрах SET 300 или SET 500 результаты измерений высвечиваются на дисплее, к инструменту может быть подключен персональный компьютер или принтер.

Съемка полосы местности вдоль магистрального хода. Планово-

высотная съемка с магистрального хода должна охватывать полосу, в которой пройдет будущая трасса, шириной, достаточной для варьирования (обычно до 100…200 м в каждую сторону от намечаемого положения трассы). В зависимости от протяженности и условий прокладки проектируемой трассы применяются тахеометрическая съемка, нивелирование поверхности, наземный фототопографический, стереотопографический, аэрофотосъемочный и другие методы вплоть до использования спутниковой геодезической аппаратуры. При этом съемку таких линейных объектов большой протяженности, как магистральные железные дороги, рекомендуется, как правило, вести аэрофототопографическим методом, а наземную топосъемку производить в тех случаях, когда применение аэрофотосъемки экономически нецелесообразно, по каким-либо причинам невозможно или она не обеспечивает достаточную для трассирования точность плановых материалов.

Наиболее распространенный вид наземной съемки планов на железнодорожных изысканиях – тахеометрическая съемка. Тахеометрическую съемку выполняют со стоянок магистрального хода и при необходимости – с коротких теодолитных ходов, опирающихся на магистральный ход. Съемку можно осуществлять с пунктов (точек) съемочного обоснования – стоянок инструмента, пикетов и плюсовых точек магистрального хода как «поперечниками», так и методом обычной площадной съемки. Густота реечных точек зависит от масштаба съемки, сложности рельефа и контуров местности. В обычных условиях расстояния между точками не должны превышать 2 см на плане.

Для равнинной местности обычно принимается масштаб 1:5000. В сложных топографических условиях масштаб более крупный – 1:2000 и 1:1000. Рельеф и ситуацию целесообразно снимать современными тахео- метрами-автоматами или электронными тахеометрами. Отечественный

89

электронно-оптический тахеометр Та5 представляет собой шкаловый теодолит с самоустанавливающимся индексом вертикального круга, снабженный светодальномером и вычислителем на микропроцессорах. Показания с лимбов снимаются визуально и вносятся в вычислитель с помощью клавиатуры наборного поля. Результат измерения расстояния вводится в вычислитель автоматически. В соответствии с заданной программой вычислитель решает задачу и выдает на цифровом табло результаты измерения горизонтального проложения, превышения, приращений прямоугольных координат и зенитного расстояния с учетом поправки за место зенита. Результаты измерений и вычислений могут быть автоматически переданы на внешнее регистрирующее устройство – накопитель информации для последующей обработки на ЭВМ.

В горных условиях на участках труднодоступных скальных прижимов и крутых косогоров при большой относительной разности высот и в местности, незначительно залесенной, эффективна стереофототеодолитная съемка фототеодолитом (комбинация специального фотоаппарата с теодолитом). Она выполняется со стоянок магистрального хода или с базиса, разбиваемого вдоль снимаемого прижима (косогора) и опирающегося на магистральный ход. Последующая обработка стереофотоснимков на стереоизмерительных приборах позволяет определить координаты любой точки местности, высотные отметки и получить стереоскопическую модель местности или топографический план.

Результаты тахеометрической съемки (реечные точки) наносят на планшеты, где уже изображен магистральный ход. По отметкам реечных точек на планшетах вычерчивают горизонтали, наносят элементы ситуации на основе данных пикетажных журналов и по полученным крупномасштабным планам выполняют камеральное трассирование одного или нескольких вариантов с подвариантами. После сравнения вариантов, рассмотрения и утверждения выбранного варианта его трассу укладывают на местности и закрепляют соответствующими геодезическими знаками для последующей передачи заказчику и строителям.

Вынос и закрепление трассы на местности. Для выноса на мест-

ность трассы, проложенной на планшетах, производят расчет плана с вычислением координат вершин углов поворота трассы и привязкой к пунктам государственной (опорной) геодезической сети. Основой для полевой разбивки трассы являются закрепленные на местности стоянки магистрального хода. Наметив на планшете исходную точку трассы (как правило, вершину угла поворота), фиксируют ее положение на плане относительно ближайшей стоянки магистрального хода: определяют угол и расстояние, которое нужно отложить на местности, чтобы получить исходную точку уже в натуре. Одновременно вычисляют угол, определяющий положение первого прямолинейного отрезка трассы, конец которого становится вершиной следующего угла поворота, и т.д. Эти данные позволяют осуществить прокладку окончательной трассы в поле. Периодические привязки

90