Геодезические работы при строительстве дорог и мостов

Геодезические работы при строительстве дорог и мостов.

Геодезические работы при строительстве дорог проводят в процессе изысканий при выносе трассы в натуру ,во время строительства автомобильных дорог. Во время трассирования магистрального хода или проведения работ по окончательной разбивке  на местности трассы  проводят геодезические работы, измеряются углы поворотов трассы и расстояния между ними.

Между двумя измерениями угла расхождение не должно превышать двух градусов. Направление линии задается начальником партии и фиксируется на местности с помощью постановки по теодолиту вех. Вехи располагают часто таким образом, чтобы было не менее трех вех в каждом створе. А на длинных и прямых участках было видно из каждой промежуточной точки в каждую сторону не меньше двух вех.

Если встречаются участки с препятствиями которые мешают провешиванию трассы, делается ее выноска. Для точной разбивки углов используют теодолит. Ширину рек и водных препятствий а также неприступные расстояния определяются путем вычисления по углам которые измеряются путем разбивания базиса перпендикулярно к трассе.

Для того чтобы закрепить временно трассу на период съемок забивают колья вместо снятых вех. Колья забиваются через одну - две  вехи и делаются высотой до двух метров. Затем забивают колышек в вершинах углов поворота толщиной до пяти сантиметров и длиной до 25 сантиметров. Над этим колышком центрируют инструмент. За группой которая прокладывает трассу следует другая группа пикетажистов,  состоящая из техника и нескольких рабочих.

Они промеряют длину трассы и разбивают на сто метровые участки  называемые пикетами. Также они выявляют промежуточные точки отметки которых должны быть определены при проведении нивелирования в связи с изменениями  рельефа. К числу промежуточных точек относят также урезы воды расположенных вблизи трассы болотах или водотоках.

Геодезические работы при строительстве дорог на изысканиях

Длину трассы измеряют стальными лентами при этом расхождение между основными и контрольными промерами не должно превышать значения 1/500. Точки плюсов и пикеты отмечают с помощью деревянных колышков которые забивают вровень с поверхностью земли. А рядом забивают еще один более высокий колышек на котором обозначают номер пикета и расстояние от него до плюса.

Расстояние округляют до целых метров. В тех местах где рельеф местности меняется пикетажист снимает поперечный профиль рельефа. Такие места которые меняют свой рельеф в поперечном профиле могут быть косогоры, места  находящиеся  вблизи существующих автомобильных дорог или железнодорожных путей, мосты и так далее.

В таких случаях а также когда необходимо проводить съемку местности по труднодоступных склонах целесообразно использовать наземную фототеодолитную съемку. Пикетажистом ведутся все записи и записываются в специальном журнале на миллиметровой бумаге. В журнале указывают пикеты и все точки промежуточные, углы поворота трассы, реперы со схематическим изображением, план расположения трассы и схема закрепления.

Также зарисовывают все необходимые элементы ситуации трассы в плане местности по 50 метров в каждую сторону от трассы. От оси трассы в пределах до 25 метров расстояние до расположения элементов измеряют рулеткой а дальше оценивают визуально. Особенно точно фиксируют в пикетажном журнале места расположения больших одиночных деревьев, мостов и путепроводов, границы камнепадов, болот, оползней и так далее.

Геодезические работы при строительстве дорог перед началом строительства

Между проведением инженерно -геологических исследований  и началом строительства проходит довольно много времени. Большое количество сторожек и колышек пропадают. Поэтому геодезисты стараются закрепить трассу надежно с помощью установки прочных столбов, потайных точек и потайных реперов. Столбы которые выставляются на прямых участках должны устанавливаться в местах где не проводятся сельскохозяйственные работы.

Такие места могут быть выгоны, места где располагаются кустарники, границы полей севооборотов. Вершины углов закрепляются потайными колышками  имеющие длину до 50 сантиметров и толщину до 10 сантиметров. Они забиваются вровень с поверхностью земли. Шляпка гвоздя которого забивают в точку  на колышке указывает на вершину угла. Колышек насыпают сверху землей или камнями в виде конуса.

Закрепительные столбы  устраивают за пределами возможных в будущем земляных работах, в местах разбивки углов трассы. Краской надписывают на угловом колышке или столбе название проектной организации, год изыскания и порядковый номер угла поворота. Привязку угла трассы к ближайшим постоянным предметам фиксируют также и в журнале, измеряют румб направления и расстояния.

В высотном отношении трассу закрепляют реперами, используя в качестве реперов предметы, которые не подвергаются вертикальным смещениям или сдвигам.Такими могут быть фундаменты сооружений, скальные выступы или металлические стержни заделанные в бетонном фундаменте. Временные реперы используют в процессе проведения работ по изысканиям и строительству.

Они устраиваются из деревянных и железобетонных столбов, располагаются через 1-3 километра в зависимости от степени сложности рельефа. Для того чтобы получить продольный профиль трассы и в последствии проводить расчет объемов земляных работ и определить отверстия искусственных сооружений, нивелируются все плюсы и пикеты,урезы воды, реперы и  русла тальвегов.

Такие работы ведут обычно два нивелировщика-специалиста. Первый проводит нивелировку  всех точек линии ,а также  привязку к реперам. Второй человек проводит геодезические работы в виде контрольного нивелирования при закрепление трассы.  Для этих целей   он может использовать различные  связующие точки, поперечники, реперы, живые сечения различных по мощности водных преград, ходы по руслам  пересекаемыми  тальвегами  и определения их поперечных  продольных уклонов.

Мосты представляют собой сложные искуственные  инженерные сооружния , возводимые в местах пересечения дорог,водотоков и тех мест,где нельзя обойтись без моста.Несмотря на различное назначение , техпологию строительства, отличия в строении и характере назначения и даже разные названия , все они имеют одинаковое предназначение - транспортное. После того ,как определено месторасположение , согласовано различными государственными инстанциями (архитектурными,экологическими и др) начинаются основные геодезические работы. К основным геодезическим работам,обеспечивающим строительство мостов,относится:

съемка местности и рельефа дна водотока;

построение плановой и высотной гедезических разбивочных сетей;

разбивка центров и осей устоев и русловых опор моста

детальная разбивка тела опор;

контроль возведения опор и исполнительная съемка в процессе их возведения;

разбивка регуляционных и берегоукрепительных сооружений;

разбивка пути на подходах к мосту;

разбивочные работы и исполнительная съемка монтажа пролетных строений;

измерение деформаций пролетных строений во время испытаний моста;

наблюдения за осадками и кренами опор и деформациями пролетных строений в ходе строительства и эксплуатации моста.

Для оценки участка предполагаемого строительства комплексно проводят основные изыскания: — инженерно-геодезические, инженерно-геологические и гидрогеологические; гидрометеорологические, климатологические, метеорологические, почвенно-геоботанические и др. Основные изыскания выполняют в первую очередь на всех типах сооружений.

Инженерно-геодезические изыскания позволяют получить информацию о рельефе и ситуации местности и служат основой не только для проектирования, но и для проведения других видов изысканий и обследований. В процессе инженерно-геодезических изысканий выполняют работы по созданию геодезического обоснования и топографической съемке в разных масштабах на участке строительства, производят трассирование линейных сооружений, геодезическую привязку геологических выработок, гидрологических створов, точек геофизической разведки и многие другие работы.

Инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания дают возможность получить представление о геологическом строении местности, физико-геологических явлениях, прочности грунтов, составе и характере подземных вод и т. п. Эти сведения позволяют сделать правильную оценку условий строительства сооружения.

Гидрометеорологические изыскания дают сведения о водном режиме рек и водоемов, основные характеристики климата района. В процессе гидрометеорологических изысканий определяют характер изменения уровней, уклоны, изучают направление и скорости течений, вычисляют расходы воды, производят промеры глубин ведут учет наносов и т. д.

К инженерным изысканиям для строительства также относятся:

геотехнический контроль, оценка опасности и риска от природных и техногенных процессов; обоснование мероприятий по инженерной защите территорий; локальный мониторинг компонентов окружающей среды, научные исследования в процессе инженерных изысканий, авторский надзор за использованием изыскательской продукции; кадастровые и другие сопутствующие работы и исследования в процессе строительства, эксплуатации и ликвидации объектов.

Содержание и объемы инженерных изысканий определяются типом, видом и размерами проектируемого сооружения, местными условиями и степенью их изученности, а также стадией проектирования. Различные виды сооружений, технология строительства которых имеет много общего и изыскания для которых проводятся по схожей схеме

Порядок, методика и точность инженерных изысканий устанав-1ваются в основном в строительных нормах, например СНиП 11-02-96 и СНиП 11-04-97.

На следующем этапе , непосредственно при строительстве моста основные геодезические работы - это: разбивка центров и осей опор , разбивка пролетных строений , контроль размеров поставляемых с завода монтажных элементов , разбивка и контроль за возведением всех частей сооружения , разбивка вспомогательных и временных сооружений (зданий,дорог , причалов и др.) , исполнительная съемка построенных объектов , наблюдения за деформациями.

Геодезические и разбивочные работы, обеспечивающие проектное положение и размеры как всего сооружения, так и отдельных его частей, ведутся в течение всего периода строительства моста. При этом восстанавливают на местности и выверяют геодезическую плановую и высотную основы, а также переносят на местность (разбивают) ось моста, оси опор, подходов, струенаправляющих дамб и т. д.; систематически контролируют возведение отдельных частей сооружения, обеспечивая проектное их положение; проверяют размеры и форму прибывающих с заводов монтажных элементов; на строительной площадке ведут разбивочные работы по вспомогательным производственным сооружениям и бытовым зданиям,. подъездным дорогам, причалам и т. п.

 Качество возводимых  искусственных сооружений на  всех этапах строительства в значительной мере зависит от хорошей организации и выполнения полного комплекса геодезических, разбивоч-ных и контрольно-измерительных работ. На строительстве малых и средних мостов и  геодезические и разбивочные работы обычно выполняет производитель работ или инженер производственно-технического отдела, а при возведении больших и особенно внеклассных мостов — специальная геодезическая группа в составе производственно-технического отдела строительства. Особо ответственные работы по созданию мостовой триангуляционной сети обычно передают специализированным геодезическим организациям.

Геодезическая служба на строительстве нужна в течение всего периода сооружения моста, начиная с подготовительных работ и кончая сдачей в постоянную эксплуатацию. Используемые геодезические инструменты, мерные ленты, рулетки должны находиться в исправном состоянии и систематически подвергаться контрольным проверкам.

Проектная организация, выполнявшая изыскания и проектирование мостового перехода или дороги, до начала работ передает строителям по акту в присутствии заказчика материалы закрепления оси трассы моста и подходов к нему, продольный профиль перехода, данные об осях регуляционных сооружений, а также сведения о положении и типах центров, закрепляющих продольную ось моста, о грунтовых реперах и стенных марках. Для больших и внеклассных мостов передаются пункты триангуляции или полигоно-метрии. К акту должны быть приложены: детальный план перехода с нанесенными осями сооружений, схема расположения всех центров геодезической основы мостового перехода, выписка из каталога координат и высотных отметок геодезической основы.

Генеральный разбнвочный план с приложенной к нему пояснительной запиской должен содержать: исходные данные, метод и точность измерения базисов и углов, фактические и допустимые невязки и метод, положенный в основу предварительных разбивочных работ при изысканиях и закреплении мостового перехода.

В передаваемых строителям материалах закрепления оси трассы мостового перехода и реперной сети должна быть указана привязка к центрам и маркам государственной плановой и высотной геодезической основы . Положение закрепительных центров продольной оси моста даются в пикетаже трассы, а высотные отметки— в системе отметок, принятых в проекте строящейся дороги. Передаваемые материалы по геодезическим знакам (центрам и реперам) и масштабам плана должны удовлетворять установленным требованиям              (табл1).

При геодезическом обеспечении строительства мостовых и тоннельных переходов наиболее широко применяются нивелиры Н-3 , Н-05 применяемые при строительстве мостовых переходов , для построения высотных сетей , производства разбивочных работ , исследования деформации опор и строений и также передачи отметок на опоры . применяются также теодолиты 2Т2, 2Т5 и их модификации. На стадии инженерно-геодезических изысканий и при производстве некоторых разбивочных работ используют теодолиты 2ТЗО. При необходимости выполнения высокоточных угловых измерений, например, при построении разбивочных сетей на мостах длиной более 1 км, используют теодолит Т1. В настоящее время во многих странах (США, Швейцария, ФРГ, Япония, Швеция, ГДР и др.) разработаны и серийно выпускаются автоматические электронные тахеометры с микро-ЭВМ и системой геодезических вычислительных программ. Через пульт управления этими приборами можно ввести следующие величины:

поправки за атмосферные условия, отметку высоты точки стояния прибора, вертикальный и горизонтальный углы, а также информацию, включающую кодовые числа — номера точек стояния и визирования, топографические предметы и т. п. определяют горизонтальные расстояния и превышения с учетом кривизны Земли. Информация индицируется дисплее

В тахеометре при измерении расстояний автоматически регулируется интенсивность сигнала, возможна работа в режиме слежения, установка отсчета по горизонтальному кругу на нуль или на заданное направление. В приборе предусмотрено введение информации во внешнюю память, для чего он оборудован регистрирующим устройством и блоком обработки и передачи информации.

Электронные тахеометры последних моделей могут работать в режиме слежения, т. е. непрерывного определения положения перемещающегося отражателя при непрерывном визировании. В этом случае на индикацию периодически выдаются новые значения горизонтального направления и расстояния. Использование таких приборов особенно перспективно на разбивке русловых опор при выведении плавсредств в проектное положение.  Предусмотрен выход данных на накопители (запоминающие устройства) или устройства для обработки информации.

Эти приборы непосредственно в поле по данным измерений дают возможность определять пространственное положение съемочных пунктов методом свободного выбора точек стояния. Благодаря ряду специальных функций» таких как автоматическое вычисление полярных координат, координат х и у, а также разбивочным данным с индикацией элементов редукций, можно эффективно использовать данные приборы для разбивочных работ в строительстве. Помимо вышеуказаных применяются также отдельные светодальномеры ,

Следует отметить, что программы для обработки сетей и оценки их точности на ЭВМ составлены по наиболее общим алгоритмам, и они могут с равным успехом быть использованы при анализе точности сети любого вида — триангуляции, линейно-угловой, полигонометрии, трилатерации. Конечно, подобные вычисления могут быть выполнены и вручную, при помощи настольных вычислительных средств, однако при современной оснащенности электронной вычислительной техникой это было бы нецелесообразно.

При разных уровнях и высотной исполнительной съемке, когда требуется получить информацию о большом числе точек в сложных условиях, возможно применение лазерных универсальных приборов. Эти приборы позволяют задавать в пространстве последовательно вертикальную и горизонтальную плоскости.прибор располагают на опоре и ориентируют вертикальную лазерную плоскость по линии, параллельной оси моста. Отсчеты по рейке берут по следу лазерной плоскости, при расстоянии 100—150 м ширина светового штриха составляет, 15—20 мм, а он хорошо виден в пасмурную погоду. Применение вертикальной развертки лазерного луча обеспечивает одновременно и съемку верхних и нижних поясов.

Высотное положение точек получают относительно горизонтальной лазерной плоскости. Для уменьшения инструментальных ошибок и повышения точности нивелирования установку лазерной плоскости в горизонтальное положение следует выполнять по отсчетам на рейках, установленных на реперах с известными отметками, имеющимися на опорах. Благодаря такому способу можно съемку выполнять в разных местах пролетного строения с использованием нескольких реек.

Изменение температуры воздуха и особенно неодинаковый солнечный нагрев металлических конструкций значительно изменяют отметки высот узловых точек и искажают общую картину продольного профиля. Поэтому нивелировать пролетное строение желательно вечером или в пасмурную погоду, когда температурные изменения всех элементов конструкций можно считать равномерными. В этих условиях очевидны преимущества лазерного прибора, позволяющего выполнять наблюдения в темное время суток.

Экспериментальные исследования точности исполнительной съемки лазерными приборами показали, что погрешность определения планово-высотного положения элементов конструкций при расстояниях до 150 м составляет 2—4 мм и зависит в основном от влияния метеорологических факторов внешней среды.

Также перспективно применение фотоэлектронных устройств для регистрации положения лазерной плоскости при исполнительной съемке, так как обеспечивает повышение точности и частично автоматизирует процесс измерений. Так, в Чехословакии  при строительстве железнодорожного моста применялась лазерно-телевизионная система (Lastelmodt) для исполнительной съемки пролетных строений. Эта система состоит из лазера, неподвижной марки для ориентирования луча, подвижной марки и дисплея для автоматической регистрации положения луча на марке. Контроль положения конструкций осуществлялся при помощи подвижной марки относительно лазерного луча, ориентированного по направлению оси моста с заданным уклоном. По исследованиям (на расстоянии до 340 м) точность регистрации положения лазерного луча составила 1—5 мм

Наряду с основным, строгим способом оценки точности проекта сети, ориентированным на использование ЭВМ, существуют и приближенные способы, позволяющие, сравнивая различные варианты построения сети, особенно в полевых условиях, оперативно принимать достаточно обоснованные решения. Такие приближенные способы уже не являются универсальными, а ориентированы на конкретные виды сетей.

При строительстве мостового перехода на местности определяют и закрепляют положение центров мостовых опор и других элементов моста, а также производят детальную разбивку при возведении опор и монтаже пролетных строений.

Для этих целей строят специальную геодезическую разбивочную сеть, обеспечивающую выполнение разбивочных работ на всех стадиях строительства мостового перехода. Кроме того, рационально расположенная и надежно закрепленная разбивочная сеть может служить основой и для наблюдений за деформациями моста в процессе его строительства и эксплуатации.

Для разбивки под строительство мостовых сооружений создают плановую разбивочную сеть в виде триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также линейно-угловых построений с погрешностью в определении координат пунктов не более 10 мм. Указанные сети уравнивают строгими способами. Разбивочная сеть создается в частной или условной системе координат. Осью абсцисс является ось мостового сооружения.

 Триангуляция. Сдвоенный геодезический четырехугольник

Трилатерация. Сдвоенная центральная система

 Линейно-угловые  построения

 Система  полигонометрических ходов

В мостовых триангуляционных сетях углы измеряют с погрешностью не более 1"-2", с точностью 2-3 мм измеряют контрольные базисные стороны (не менее двух сторон). Может быть использована схема и в виде одного геодезического четырехугольника с измерением двух базисов на противоположных берегах, например, АВ и DE.

При построении трилатерационных сетей основной фигурой часто является сдвоенный геодезический четырехугольник или сдвоенные центральные системы. Стороны в указанных построениях и их диагонали измеряют светодальномером высокой точности.

Линейно-угловые сети на мостовых сооружениях позволяют обеспечить большую точность, чем триангуляционные или трилатерацион-ные сети, поскольку в них отсутствуют направления вдоль берегов, что создает одинаковые условия для измерений горизонтальных углов (ослабляется влияние боковой рефракции атмосферы). Кроме того, в линейно-угловых сетях появляется большое число избыточных измерений, что обеспечивает надежный контроль в построениях. Вообще говоря, и при построениях сетей триангуляции и трилатерации, если имеется возможность измерения хотя бы части сторон или углов, то такие измерения целесообразно выполнять.

Полигонометрические сети строят в виде системы ходов в продольном по оси моста направлении. Углы в такой сети измеряют с погрешностью 2"-3", а стороны - с погрешностью 5 мм. Полигонометрические сети чаще всего строят на суходольных реках в меженный период, когда береговые линии мксимально приближаются друг к другу. В систему полигонометрического хода включают точки А и В оси моста. В результате образуется замкнутый полигонометрический ход, состоящий из разомкнутого основного хода А-1-2-3-4-5-В и контрольного В-6-7-8-9-А. В таком построении измеряют горизонтальные углы в узловых точках А и В между линиями полигонометрического хода и осью моста. Кроме того, рекомендуется измерить светодальномером и расстояние АВ и сравнить его с вычисленным по координатам точек А и В расстоянием.

Возможны и другие геодезические построения в виде сдвоенных центральных систем, а также сочетания линейно-угловых построений с полигонометрическими ходами. Вид построения зависит как от необходимой точности разбивочных работ, так и от условий работ.

При строительстве мостовых сооружений и виадуков через ущелья и коньоны, когда опоры на берегах устанавливают уступами, строят линейноугловые сети в вертикальной плоскости. При этом расстояния измеряют светодальномером, а вертикальные углы - теодолитом, либо используют для этих целей электронный тахеометр. Здесь следует иметь в виду, что вертикальные углы измеряются с несколько меньшей точностью, чем горизонтальные, поэтому число измерений следует увеличивать до достижения необходимой точности.

Высотная геодезическая сеть представляет собой систему реперов, высоты которых определяют с погрешностью 3-5 мм нивелированием III класса.Применяют точное геометрическое и тригонометрическое нивелирование. В зимнее время нивелирование выполняют по льду по заранее вмороженным пикетам. На двух станциях необходимо обеспечить строгую симметрию неравных плеч: L1 = L3, L2 = L4.

Створ оси моста при разбивке задают теодолитом или лазерным визиром и выносят по нему центры опор с помощью компарированных рулеток или светодальномером. На больших суходольных реках центры опор выносят способами прямой или обратной угловой засечки с пунктов разбивочной сети. Прямую угловую засечку выполняют с трех пунктов, причем одно из направлений обязательно должно совпадать с осью моста. При обратной угловой засечке решение задачи выполняют по четырем исходным пунктам сети. Центр мостовой опоры может быть смещен относительно оси не более, чем на 20 мм.

Детальная разбивка опоры осуществляется от ее центра относительно оси опор и перпендикулярного к ней направления - оси опоры.

По окончании строительства опор, а затем - после монтажа пролетных строений, производят исполнительную съемку.

Передача высот через водное препятствие

Список литературы.

1. Большаков В. Д., Маркузе  Ю. И. Практикум по теории математической  обработки геодезических измерений.—  М.: Недра, 1983.

2. Геодезические работы  при строительстве мостов / В. А. Коугия, В. В. Грузинов, О. Н. Малковский и др.— М.: Недра, 1986.

3. Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве. / Большаков В. Д., Васютинский И. Ю., Клюшин Е.Б. и др.— М.: Недра, 1976.

4. Практикум по прикладной  геодезии. Геодезическое обеспечение  строительства и эксплуатации  инженерных сооружений.— М.: Недра, 1993.

5. Тревого И. С., Шевчук П. М. Городская полигонометрия.— М.: Недра, 1986.