Геодезические работы при изысканиях и строительстве промышленного комплекса

Курсовой проект

Геодезические работы при изысканиях и строительстве промышленного комплекса

Целью работы является создание планово-высотного обоснования при изысканиях и строительстве, при съемке данной территории, а также стройплощадки.

Данная курсовая работа представляет собой комплекс геодезических работ при изысканиях и строительстве промышленной площадки, так как разбивка сооружений является основным видом геодезических работ при вынесении проекта в натуру. Этот вид работ требует высокой точности геодезической основы и тщательных геодезических измерений.

В прикладной геодезии изучают методы топографо-геодезических изысканий и вынесение проекта в натуру и называют её инженерной, подчеркивая тем самым её тесную связь с инженерно-строительным процессом. При этом для проектирования основное внимание в прикладной геодезии обращается на методы создания топографической основы, а для возведения сооружения и монтажа конструкций — на методы геодезического обеспечения и строгого соблюдения расчетных геометрических параметров. Для выполнения инженерно-геодезических работ широко используют новую измерительную и вычислительную технику.

Прикладная геодезия изучает геодезические работы при изысканиях, проектировании, строительстве, реконструкции, монтаже и эксплуатации различных инженерных сооружений и технологического оборудования, при разведке и добыче природных богатств страны и её недр, при создании уникальных объектов и т. п.

Прикладная геодезия решает следующие задачи:

o геодезические изыскания, включающие создание топографических планов и карт, профилей, математических моделей местности;

o инженерно-геодезическое проектирование зданий и сооружений;

o разбивка сооружений, т. е. вынесение на местность основных и дополнительных осей и контуров запроектированных объектов;

o геодезическая выверка конструкций для обеспечения геометрических форм и размеров возводимых сооружений на местности, обеспечение геометрических параметров монтажа оборудования

o исполнительная съемка, определение соответствия построенного сооружения его проекту;

o исследование в процессе эксплуатации деформаций зданий, сооружений и их частей, возникающих под влиянием различных факторов.

Каждая из этих частей связана с определенными этапами инженерно-строительного процесса и отличается решаемыми задачами и точностью измерений.

Топографо-геодезические изыскания — наиболее известный вид работ. Он включает построение на площадке плановых и опорных сетей; крупномасштабную топографическую съемку площадок; трассирование линейных сооружений; геодезическую привязку геологических выработок, гидрологических створов, точек геофизической разведки и др.

Топографо-геодезические изыскания служат основой для проектирования сооружений и проведения других видов изысканий и обследований. Инженерно-геодезическое проектирование входит в комплекс работ по разработке проекта сооружения и состоит из составления топографической основы в виде планов и профилей в необходимых масштабах; разработки генеральных планов сооружений; геодезической подготовки проекта для вынесения его в натуру; решения задач горизонтальной и вертикальной планировки, подсчета площадей и объемов и др.

Разбивка сооружений является основным видом геодезических работ при вынесении проекта в натуру. Как правило, этот вид работ требует более высокой точности геодезической основы и более тщательных геодезических измерений, чем съемочные работы. В состав разбивочных работ входят построение разбивочной основы в виде триангуляции, полигонометрии, строительной сетки, трилатерации; вынесение в натуру от разбивочной основы главных осей сооружения, детальная разбивка для строительства фундаментов, подземных коммуникаций, зданий.

Геодезическая выверка конструкций и технологического оборудования, выполняемая в плане, по высоте и по вертикали, является наиболее точным видом инженерно-геодезических работ, осуществляемых специально разработанными методами и приборами. Это наиболее развивающаяся часть прикладной геодезии, в которой широко внедряются новые методы измерений и автоматизированные приборы.

Наблюдение за деформациями сооружений выполняются высокоточными геодезическими методами и включают измерение осадок оснований и фундаментов, определение плановых смещений сооружений, установление кренов высотных зданий, башен, труб.

Перспективным методом построения главной основы площадки есть светодальномерная полигонометрия, что заменяет триангуляцию, с длинами сторон до 2 км и средней квадратической ошибкой измерения углов .

Высотной опорой на площадке есть нивелирные сети III и IV класса. Основу привязывают к государственным высотным пунктам и сеть уравнивают. Плановой геодезической основой перенесения проекта в натуру служит проект и расчет точности строительной сетки, а так же проект разбивочных работ по материалам генерального плана. На промышленной площадке проходит много коммуникаций: подземных сетей, надземных трубопроводов, дорог, каждая коммуникация должна быть разбита и построена по индивидуально разработанному плану.

1. Общие сведения

1.1 Физико-географическое описание района работ

Магаданская область расположена в северо-восточной части России на берегу Охотского моря. Территория ее площадью 462,4 тыс. км2 протянулась на 930 км с севера на юг и 960 км с запада на восток. Крайние точки, кроме южной находятся в Сусуманском районе в верховьях реки Хинике, а восточная — в Северо-Эвенском районе у источников реки Молонгда.

На западе область граничит с Хабаровским краем. Граница начинается на берегу Охотского моря в 14 км к востоку от мыса Ржавый и идет на север большей частью по речным водоразделам. На северо-западе и севере граница проходит с республикой Саха (Якутией), пересекает реку Колыму в 4 км ниже устья реки Орост и далее уходит на северо-восток по правому водоразделу реки Коркодон до истоков реки Моустак. Здесь начинается граница с Чукотским Автономным Округом, которая походит по реке Омолон и Пен.

На участке работ имеется большое количество населенных пунктов, расположенных по всё территории. Наибольший из них — Снов — расположен на крайнем юго-востоке.

Климат Климат резко континентальный, суровый. Зима продолжительная (до 8 месяцев), лето прохладное. Средние температуры января от — 19 до -23 градуса на побережье Охотского моря;- 38 градусов во внутренних частях области. Средняя температура июля соответственно +12, +16 градусов. На Охотском побережье +12 градусов. Весна всегда поздняя, холодная, с частыми сильными ветрами и метелями на побережье. Осень начинается со второй половины августа. Осадков выпадает 300−700 мм в год. Географическое положение области в высоких широтах обуславливает малый приток радиации и, следовательно, низкие температуры в летнее время года. Этому способствует большая облачность и значительное количество льда и снега. Непосредственное соседство с областью полюса холода при наличии воздушных течений, направленных зимой из центра материка к периферии, обуславливают очень холодную продолжительную зиму.

Гидрография С юга на северо-восток проходит через весь участок река Андога с притоком — р. Стача. С запада на север пролегает река Соть. Наибольшим озером является Черное на северо-востоке участка.

Густая речная сеть области принадлежит бассейну Северного Ледовитого и Тихого океана. Наиболее крупная река Колыма. Имеются небольшие озера.

К бассейну Северного ледовитого океана относятся многоводные реки: Колыма, Чаун, Бараниха, Пегтымель, Амгуэма, Ванкарим и др.

К бассейну Тихого океана — Анадырь, Великая, Канчалан, Тауй, Ола, Яма, Гижига.

Питание реки получают за счет дождевых, снеговых и частично грунтовых вод. Немалое значение в питании рек принадлежит наледям и снежникам в горах.

Самая крупная река в области — Колыма. Ее длина от места слияния АянЮряха с Кулу — 2129 км., высота истока — 527 м. Пересекает цепи хребта Черского в верхнем течении, Колыма имеет порожистые участки. Наиболее крупные из них — Большие Колымские пороги затопляются водами водохранилища Колымской ГЭС.

Принимая многочисленные потоки, Колыма в нижнем течении становится широкой и многоводной. От устья до Среднекана Колыма судоходна.

Озера Магаданской области и ЧАО распространены в основном на приморских равнинах, но встречаются и в горах внутриматериковой части. По происхождению озера делятся на пойменные, термокарстовые, лагунные, ледниковые и кратерные.

Самым крупным термокарстовым озером является озеро Красное на Анадырской низменности. К моренным горным озерам относятся Момонтай, Малык, Джека Лондона.

Пойменные озера распространены по долинам всех рек.

Лагунные озера расположены в основном на побережье Чукотки.

Ледниковые озера развиты в районах древнего оледенения. Эти озера характерны прозрачной, холодной и чистой водой.

Из кратерных озер своими размерами выделяется озеро Эльгыгытгын.

Диаметр его около 15 км., максимальная глубина до 170 м. Озеро расположено в кратере, образовавшемся при падении метеорита около 4 млн. лет назад.

Большинство озер проточные. Их питание осуществляется за счет талых и дождевых вод. Грунтовое питание совсем незначительное. Зимой они покрываются слоем льда толщиной 1,5 — 2 м.

Почвы Арктическую и субарктическую зоны объединяют тундровые почвы и охватывают большую часть равнинных почв области и округа — около 72% (или 22млн. га при общей площади равнинных почв 30,7млн га).

Типичными почвами тундры являются тундро-углеевые (тундро-болотные, перегнойно-глеевые, торфянои торфянисто-глеевые почвы.

Почвы таежной зоны распространены по всему Охотско-Колымскому водоразделу, долинам р. Колымы, верхнему разделу р. Анадырь и по бассейнам рек Охотского побережья. В континентальной части таежной зоны почвообразование идет по мерзлотно-таежному типу (с недифференцированным на горизонты почвенным профилем), а в океаничеаской Охотской части таежной зоны — по подзолистому типу.

В Колымской провинции равнинных почв преобладают мерзлотно-таежные глеевые почвы, болотно-мерзлотные, старопойменные. Почвенный покров сложный: мерзлотно-таежные почвы (мерзлотно-таежные глеевые), которые широко здесь распространены и развиваются под мохово-лишайниковой лиственничной тайгой, формируясь в автоморфных условиях на глинистых и суглинистых, иногда слоистых суглинисто-песчаных, некаменистых породах.

В океанической части таежной зоны, на юге области, преобладающий, т. е. зональный тип почв, — это подзолистые почвы. Здесь же распространены также подзолистые глеевые мерзлотные почвы, пойменные, болотные и др.

Формирование почв подзолистого типа происходит в условиях холодного, влажного климата, повсеместного распространения длительно-сезонной и островного — многолетней мерзлоты, на кислых щебнисто-мелкоземлистых породах при свободном внутреннем дренаже, под северо-таежными лиственничниками кустарниково-кустарничковыми мохово-лишайниковыми с подлеском из кедрового стланика и березки Миддендорфа. Кустарничковый ярус образуют багульник болотный (средняя высота 0,3−0,4м), брусника, шикша, изредка встречаются голубика, рододендрон золотистый, спирея и др.

Напочвенный покров сплошной.

Пойменные, или аллювиальные дерновые кислые почвы формируются по долинам рек во всех зонах области на различных участках поймы (на положительных элементах прирусловой, центральной частей и высокой поймы) под разнотравно-злаковыми пойменными лесами (чозениево-тополеволиственничными) на аллювиальных отложениях, различных по механическому составу и мощности.

По сравнению с мерзлотно-таежной, болотно-мерзлотной и подзолистой почвами пойменные почвы имеют легкий механический состав, улучшенные для произростания растений водный и температурный режимы, повышенное содержание гумуса; реакция среды обычно слабокислая или кислая. По агрохимическим свойствам пойменные почвы значительно благоприятнее остальных.

Таким образом, суровые и специфические условия почвообразования в области, обусловленные размещением территории в арктическом и субарктическом поясах, приводят к тому, что почвообразовательные процессы протекают медленно и с малоемким биологическим круговоротом.

Основные типы почв арктической, тундровой, таежной зон и почв Охотского побережья обладают низким потенциальным плодородием. Из-за суровости климата и преобладания почв горных территорий (до 75%) не во всех зонах почвы могут быть использованы под выращивание сельскохозяйственных культур.

При земельном дефиците в области и округе помимо пойменных, подзолистых, таежно-мерзлотных почв вынуждены осваивать торфяно-глеевые избыточно увлажненные почвы, которые требуют больших капиталовложений.

Транспортная сеть Основные виды транспорта — морской и автомобильный (Колымский тракт).

Магадан — областной центр, важный промышленный центр и транспортный узел обширной территории Северо-Востока. Здесь сходятся водные, воздушные и автомобильные пути нашего края.

Сусуман — центр крупного горнопромышленного района. Расположенный на крупной автомагистрали — Колымской трассе, Сусуман имеет благоприятные условия для поддержания постоянной связи с Магаданом и окружающими районами.

Участок исполосован различного рода дорогами: с севера на восток и с юго-запада на запад проходит железная дорога; с севера на юг, с ответвлениями в сторону северо-востока и северо-запада проходит шоссе 13(17)А, а с северо-запада на запад — шоссе 8(11)Б. Так же имеется большое количество грунтовых проселочных дорог.

Население Численность населения составляет 182.726 человек. Городское население — 88,5%.

Размещается население крайне неравномерно. Наиболее плотно заселена Южная часть области. В верхнем бассейне Колымы расположены крупные населенные пункты: г. Сусуман, пгт. Ягодное, Синегорье, Сеймчан, Омсукчан, Усть-Омчуг и др. Позже стали осваиваться бассейн Анюя, Северное побережье Чукотки. Крупные насленны пункты — г. Певек, п. Билибино, мыс. Шмидта и др.

Растительность Основной характерной чертой растительности зоны тундры является безлесье, где отсутствуют не только древесные высокоствольные породы, но и относительно крупные кустарники. Низкие температуры (среднегодовая температура ниже 0 гр. С и средняя температура самого теплого месяца не превышает 10 гр. С), короткое лето и небольшое количество осадков, суровая зима с частыми метелями, неглубокий, но сильно уплотненный снеговой покров, близкое залегание многолетней мерзлоты и сравнительно большая заболоченность равнин — вот далеко не полный перечень условий, в которых формируется растительность тундры. Южная граница тундры совпадает с изотермой июля 10 градусов.

В тундре распространены стелющиеся, подушкообразные и кустарничковые формы растений, что и позволяет им выжить в этих суровых условиях.

Растения тундры малорослы и характеризуются небольшим ежегодным приростом. Так, веточка полярной ивы прирастает за вегетационный период на 1−5см, а прирост ягеля («оленьего мха») составляет 3−5мм. Биомасса растений находится в пределах 40−280ц/га, а годовой прирост равен 10−25ц/га.

Среди травянистых растений в тундре очень мало однолетников, а также луковичных растений и растений с подземными корнями-клубнями. Это результат влияния холодных почв.

Растительность арктических и высокогорных тундр расселяется, как правило, фрагментарно среди каменистых россыпей и представлена мелкокустарничниковыми мохово-лишайниковыми фитоценозами. Здесь встречаются в основном такие кустарнички, как ивы, багульник, голубика, толокнянка, шикша, дриада, диапензия и др. Высота кустарничков 3−10см. Среди лишайников хорошо развиты кладониевые, цетрариевые, тамнолиевые и др. Травянистый покров представлен отдельными куртинками остролодочника, астрагала, полыни, горца, осочки.

Таким образом, мелкие, прижатые к земле кустарнички и травы вместе с мхами и лишайниками образуют одноярусный, разорванный покров как горных, так и арктических тундр, общей площадью до 11 840 тыс.га. Они занимают дренированные пространства северных побережий и подгольцовый пояс гор всего региона Северо-Востока России.

1.2 Геолого-геоморфологическое строение участка

Территория области имеет сложное геологическое строение, и в общем для нее характерна значительная насыщенность магматическими образованиями. Вулканические породы распределены крайне неравномерно. Горные породы подвержены процессам физического и химического выветривания в различной степени, в зависимости от состава.

Область занимает разнообразную по строению поверхности часть Северо-Востока России. В рельефе преобладают горные сооружения с очень сложным геологическим строением, и только на окраинах, а также по долинам рек расположены незначительные территории, занятые низменностями. Поверхность суши в пределах области имеет четко выраженный уклон к северному Ледовитому океану, а на востоке — к Тихому океану.

Начиная с палеозоя на территориях, которые в то время были дном геосинклинали, происходило интенсивное накопление осадочных пород. На дне геосинклинали одновременно с накоплением отложений происходит их смятие в складки и внедрение интрузий. Активные магматические процессы приводят к образованию толщ магматических пород.

Развитие рельефа и автономного округа в течение длительного времени связано с вертикальными движениями земной коры и дальнейшим воздействием внешних разрушительных процессов.

Основную роль в окончательном формировании рельефа современной поверхности области отводится работе текучих вод, ледников, а также физическому и химическому выветриванию.

Ведущее место в рельефе Магаданской области принадлежит средневысотным нагорьям и плоскогорьям, над которыми возвышаются горные хребты. Наибольшая высота хребта Черского — пик Победа — 3147 м и пик Абориген — 2586 м.

На юге хребет Черского сливается с Охотско-Колымским нагорьем, являющимся водоразделом между реками бассейна Охотского моря и Северного Ледовитого океана. Это нагорье занимает территорию на юго-западе области по правобережью Верхней Колымы и простирается до Охотского моря. На севере нагорье переходит в Юкагирское плоскогорье, а на востоке — в Корякское. Основные высоты Охотско-Колымского нагорья колеблются в пределах 600−1500м.

Нагорье в прибрежной части Охотского моря переходит в небольшие низменности с всколмленным рельефом.

Северная часть автономного округа занята двумя нагорьями. От правобережья Колымы до верховий Анюя и Чуанской губы расположено Анюйское нагорье. Вся восточная часть Чукотки занята Чукотским нагорьем.

Анюйское нагорье и Анюйский хребет характеризуются альпийскими формами рельефа с преобладающими высотами 1000−1600м. Максимальная высота этого района — 1853м — гора Двух Цирков.

Свидетельством вулканической деятельности в прошлом является конус давно потухшего Анюйского вулкана.

Поверхность Чукотского нагорья отличается от Анюйского плосковершинными формами рельефа. Наибольшие высоты — 1500−1800м. В прибрежной зоне расположены низменности Ванкаремская, Чаунская, Мечигенская и другие. Вдоль Арктического побережья характерны многочисленные песчаные косы, отделяющие от моря неглубокие лагуны. Наибольшей длины достигает коса Двух Пилотов — 450 км.

Корякское нагорье на территории автономного округа заходит северными хребтами, которые простираются почти до реки Анадырь.

Небольшие низменности есть по долинам рек Тауй. Ола, Армань, Яна, Гижига.

Территория области имеет сложное геологическое строение, и в общем для нее характерна значительная насыщенность магматическими образованиями. Вулканические породы распределены крайне неравномерно. Горные породы подвержены процессам физического и химического выветривания в различной степени, в зависимости от состава.

геологический геодезический строительство топографический

1.3 Топографо-геодезическая обеспеченность участка работ

Исходными данными для проектирования являются два пункта триангуляции третьего класса, которые находятся друг от друга на расстоянии 4,7 км. Один пункт размешен возле населенного пункта Федоровка, и имеет высотную отметку 200,1 м. Недалеко проходит речка Андога, направленная с севера на запад. Вблизи от пункта находится железная дорога и автомобильные дороги. Второй пункт триангуляции третьего класса находится возле горы Бол. Михалинская, высотная отметка которого 211,6 м. Вблизи расположен населенный пункт Михалино, а также лес Северный (сосна, береза). Пункт находится в непосредственной близости от автомобильных дорог, недалеко проходит железная дорога.

Сгущение геодезической основы выполняется построением сети треугольников в виде центральной системы, которые опираются на пункты триангуляции 3 класса с отметками 200,1 м и 211,6 м.

На юго-западной части данного участка протекает река Стача и Андога. На берегу реки Стача расположились три населенных пункта: Зорино, Барахоево и Дровяная. На другом берегу Стача высится лес, основными деревьями есть сосна и береза, высота их достигает 15 метров.

В северо-западной части участка протекает река Андога. На правом берегу реки расположен лес Темный Бор, основными деревьями есть сосна, береза, высота деревьев достигает 16 метров.

Участок работ пронизывает довольно густая дорожная сетка. Возле проектируемого объекта проходит автомобильная трасса 13(17)А. От неё расходятся вспомогательные грунтовые дороги, которые обеспечивают подъезд к проектируемому объекту со всех сторон. Удобное расположение железной дороги вблизи участка обеспечивает его нужными стройматериалами.

1.4 Состав проектируемых работ на район строительства

Исходными данными для проектирования есть два пункта триангуляции третьего класса. Состав проектируемых работ на строительной площадке следующий:

— проектирование сети триангуляции 4 класса, опираясь на исходные пункты триангуляции 3 класса;

— проектирование светодальномерной полигонометрии с двумя узловыми точками, которая опирается на пункты триангуляции;

— проектирование нивелирной сети IV класса.

Прокладывание нивелирного хода выполняется вдоль дорог, опираясь на пункты полигонометрии;

— проектирование строительной сетки, которая левым нижним углом опирается на ряд триангуляции;

— составление проекта разбивочных работ: разбивка главных осей, проектирование и построение обноски, построение на обноске осевой разбивочной системы, закрепление осей, привязка сооружений к пунктам сетки;

— разбивка коммуникаций к заданному комплексу зданий.

При завершении каждого этапа проектирования необходимо выполнять оценку точности проекта. Оценка проекта триангуляции выполняется по приближенным формулам, полигонометрии и нивелирных ходов — методом приближений.

2. Проектирование и оценка проекта планово-высотной геодезической сети

2.1 Назначения и требования к точности построения обоснования при изыскании и строительстве промышленного объекта

Инженерно-геодезические плановые и высотные сети создаются на территориях городов, крупных промышленных, энергетических, горнодобывающих объектов и служат геодезической основой для выполнения комплекса проектно-изыскательских и строительных работ. Плановые инженерно-геодезические сети формируются в виде триангуляционных построений и геодезических строительных сеток.

Триангуляция. Сеть развивают на всей территории площадки (с подходами и резервными участками), как правило, одного порядка (класса), котороый определяется расчетами, с длинами сторон 2−5 км. Лишь на очень больших площадках (100 и более) со строительством в несколько очередей основу создают двух ступеней. На всей территории строят сплошную сеть триангуляции высшего порядка со сторонами 5- 8 км. На районе первоочередной застройки сеть сгущают триангуляцией 4 класса с таким расчетом, чтобы один пункт основы приходился на 3−5 .

Преимущество такого двухступенчатого построения основы состоит в том, что восстановление утраченной части сети в процессе строительства производится путем вставки отдельных пунктов или систем в первую ступень триангуляции без её дополнительных наблюдений и уравнивания.

Сеть проектируют с учетом максимального использования ее в последующих разбивочных работах и исполнительных съемках, размещая пункты по возможности вне зон будущих сооружений. Принимаются также во внимание удбства привязки к пунктам существующей триангуляции с целью использования ее сторон в качестве выходных, если они удовлетворяют по точности измерений новую сеть.

На пунктах сети строят простые пирамиды, деревянные или металлические, высоты 6−10 м. При отсутствии видимости с земли воздвигают простые сигналы с поднятием столика на высоту 6 — 8 м.

Для контроля масштаба сети в ней должно быть известно не менее двух базисных сторон, при этом хотя бы одну из них измеряют в натуре точным электрооптическим дальномером или базисным прибором.

Угловые и базисные измерения выполняют по программе и с допусками точности соответствующего класса государственной триангуляции, обращая особое внимание на тщательное определение элементов приведений (средняя квадратическая ошибка ± 2 — 3 мм).

Техническая характеристика сетей триангуляции 2−4 класса:

Таблица 2.1

Если есть возможность, сети триангуляции заменяют равными по точности ходами государственной светодальномерной полигонометрии. Последняя проектируется замкнутыми полигонами с длинами сторон 2−3 км и расстоянием между узловыми пунками порядка 7 — 10 км.

Характеристика сетей полигонометрии 4 класса и ниже:

Предельная длина хода, км

отдельного 10

между исходным пунктом и узловой точкой 7

между узловыми точками 5

Предельный периметр полигона, км наибольшая наименьшая оптимальная Число сторон в ходе, не более 15

Допустимая относительная невязка, не более 1:25 000

Средняя квадратическая ошибка изменения угла (по невязкам) в ходах и полигонах, не более 2″

Допустимая угловая невязка хода или полигона, не более 5″

где n — число углов.

Нивелирование 4 класса выполняется в одном направлении по сточным и грунтовым реперам и центрам опорных геодезических сетей.

На территориях городов выполняют инженерно-геодезические работы различными видами. Самое большое требование к точности основных разбивочных работ по высоте возникает при строительстве метрополитена и крупных самотечных канализационных коллекторов.

Сети нивелирования, которые прокладывают на территориях городов и промышленных участков, характеризуются следующими техническими характеристиками.

Таблица2.2

2.2 Расчет количества стадий развития геодезического обоснования и требования к точности измерения на различных стадиях

Инженерно геодезические сети создаются поэтапно, с построением нескольких классов и разрядов. Если на территории предстоящей сьемки необходимо создать геодезическое обоснование многостадийными построениям, то возникает необходимость в расчете требуемой точности построения на отдельных стадиях развития геодезического обоснования. При этом следует стремиться к тому, чтобы обоснование имело как можно меньше стадий развития.

Обоснование, построенное пунктами триангуляции 4 класса, намечено опустить n стадиями развития, последние из которых будут теодолитные хода.

Коэффициент обеспечения точности подсчитывается по формуле:

где n — число ступеней; T_H — начальная точность; T_K — конечная точность.

Для запроектированного геодезического обоснования (k=2,7):

Таблица 2.3

2.3 Проектирование и оценка проекта сети триангуляции IV класса

Характеристика запроектированной сети

Сеть триангуляции может быть построена в виде отдельного ряда треугольников, и так же в виде сплошной сети треугольников. В треугольниках измеряют все углы и стороны. Элементами сети триангуляции могут служить не только треугольник, но и более сложные фигуры: геодезические четырехугольники и центральные системы.

Суть метода заключается в следующем. На высотах местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих сеть треугольников, четырехугольников или центральных систем. В этой системе определяют координаты исходного пункта, измеряют горизонтальные углы в каждом треугольнике, а также длины и азимуты базисных сторон.

Сеть триангуляции 4 класса построена в виде центральной системы, которая опирается на пункты триангуляции 3 класса с высотными отметками м и м. Сесть состоит из пяти треугольников. Наименьшее значение угла в данной сети-33?, а наибольшее-85?.Длина стороны минимальная в сети -2000м, а максимальная — 4700 м.

Предрасчёт точности сети

1)Исходные данные:

Таблица 2.4

1. Средняя квадратическая ошибка длины конечной стороны ряда (m_s/S):

где — с.к.о. базисной стороны; - с.к.о. измеренния угла.

При длине слабой стороны S = 2775 м m_s=0,06 м.

2) Исходные данные:

Таблица 2.5

1. Средняя квадратическая ошибка длины конечной стороны ряда (m_s/S):

где — с.к.о. базисной стороны; - с.к.о. измеренния угла.

При длине слабой стороны S = 2775 м m_s=0,04 м.

2.Средняя квадратическая погрешность определения дирекционного угла связующей стороны:

3. Средняя квадратическая погрешность продольного и поперечного сдвигов концов диагонали L:

4. Средняя квадратическая погрешность положения конечного пункта ряда Вывод: триангуляционный ряд запроектирован удовлетворительно так как ошибки, вычисленные выше, соответствуют требованиям инструкции:

· относительная ошибка стороны ;

· средняя квадратическая ошибка измерения дирекционного угла — 2,9"<4″.

· СКО положения конечного пункта ряда ;

· ошибка в положении пункта, отнесенная к диагонали, является практически относительной ошибкой диагонали. Она так же соответствует требованию инструкции Из результатов вычислений видно, что запроектированная на карте М 1: 25 000 сеть триангуляции класса удовлетворяет необходимую точность требований инструкции по построению сети триангуляции 4 класса.

Расчет высот знаков

На пунктах геодезической сети строят геодезические знаки такой высоты, чтобы визирные лучи при угловых и линейных измерениях проходили по каждому направлению на заданной минимальной высоте над препятствием, не касаясь его. Расчет высот знаков наиболее часто выполняют по формулам В. Н. Шишкина как наиболее простым. Задачу решают в два приближения. Сначала определяют приближенные высоты знаков l₁ и l₂ для каждой пары смежных пунктов, а затем корректируют их и находят окончательные значения l₁ и l₂.

Приближенные высоты знаков l₁' и l₂' (рис. 2.3) вычисляют по формулам:

где h₁и h₂— превышения вершины препятствия в точке С над основаниями первого и второго знаков; а — задаваемая инструкцией наименьшая допустимая высота происхождения визирного луча над препятствием; v₁ и v₂ — поправки за кривизну Земли и рефракцию.

Превышения h₁ и h₂ определяют по формулам:

h₁=H_c-H₁, h₂ = H_c-H₂

где Н_с — высота препятствия; Н₁ и Н₂ — высота земной поверхности в местах установки первого и второго знаков.

Если превышения h₁и h₂ имеют один и тот же знак, а расстояния s₁ и s₂ существенно разные, высоты знаков l₁' и l₂' будут значительно отличаться друг от друга: один знак низкий, а другой чрезмерно высокий. Высокие знаки строить экономически невыгодно. Поэтому высоты знаков необходимо откорректировать так, чтобы сумма квадратов окончательных высот знаков l₁ и l₂ была наименьшей, т. е. Уl²=min. При соблюдении данного требования расходы на постройку данной пары знаков будут, как правило, наименьшими, поскольку стоимость постройки каждого знака при прочих равных условиях почти пропорциональна квадрату его высоты. Откорректированные высоты каждой пары знаков на концах стороны при соблюдении условия Уl² = min и выполнении требования о прохождении визирного луча на заданной высоте, а над препятствием вычисляются по формулам:

где

В практике рекогносцировочных работ неизбежны случаи, когда высота знака на одном пункте, например, втором, задана (или знак уже построен) и равна l₂. Требуется определить высоту знака l₁ на первом пункте. Вычислим по формулам приближенные высоты знаков l₁' и l₂'. Из подобия треугольников получим

.

Отсюда найдем откорректированную высоту знака на пункте 1:

.

Таблица 2.6. Расчет высот знаков

В итоге имеем 2 знака высотой 30 м, 1- высотой 20 м, 1 — высотой — 15 м и два — 3 м. Будут применяться такие типы знаков: простые пирамиды, простой сигнал и сложные сигналы. На пунктах Аи В — простые пирамиды, на пункте Е — простой сигнал и на пунктах С, В, F — сложный сигнал. Описание и структура знаков в пункте 2.7.

2.4 Проектирование и оценка точности светодальномерной полигонометрии

Характеристика запроектированной сети

В данном виде работ была запроектирована полигонометрическая сеть 4 класса с двумя узловыми точками, состоящая из 5 ходов. Сеть опирается на пункты триагуляции 4 класса с отметками 200,1 м и 211,6 м. Длины ходов: S₁=2400м; S₂=1300м; S₃=1750м; S₄=3125м; S₅=2925м. Имеется отдельный полигонометрический ход длинной 3850 м.

Полигонометрия — один из основных методов построения опорной геодезической сети. Этот метод заключается в продолжении на местности малых линий, называемых ходами, измерении всех углов поворота и длин линий. Ходы должны иметь по возможности вытянутую форму, не иметь крутых изломов и должна опираться на 2 исходных пункта высшего класса. Геодезическими пунктами являются вершины ломаных линий. Сторонами полигонометрического хода называют отрезки ломаной линии, а углами поворота — горизонтальные углы между сторонами хода.

Полигонометрические работы необходимы для обоснования крупномасштабных съемок городов и населенных пунктов, для всевозможных геодезических разбивок большой точности при построении крупных инженерных сооружений — высотных зданий заводских корпусов, плотин, гидроэлектростанций, тоннелей, метро и т. д.

Оценка проекта светодальномерной полигонометрии методом приближений

Данный предрасчет проводится исходя из требований, так как ожидаемая ошибка положения пункта М и предельная относительная ошибка находятся во взаимосвязи:

где Т — знаменатель предельной относительной ошибки хода.

Предрасчёт выполняют последовательными приближениями. Ожидаемые ошибки определения положения узловых пунктов вычисляют приближениями как среднее весовое из ошибки ходов, сходящаяся в данном узловом пункте.

В зависимости от типа применяемых приборов и формы ходов вычисляют по каждому ходу ошибку М положения узлового пункта. Для вытянутого хода при измерения длин светодальномерами:

где m_S — с.к.о. измерения длин сторон.

Веса определяются по формуле:

Средняя квадратическая ошибка определения положения узловых пунктов I и II в первом приближении без учета ошибок исходных данных:

где где

Во втором приближении находят веса по формулам Для пункта I:

Для пункта II:

Таблица 2.7. Предрасчет точности отдельного полигонометрического хода

Предрасчет точности полигонометрического хода с 2 узловыми точками Таблица 2.8

Таблица 29. Предрасчет точности полигонометрической сети

Затем по каждому ходу рассчитывают предельную ошибку 2М/[S]. Для этого находят

;

где М_Н и М_К — относительные ошибки положения соответственно начальной и конечной узловых точек хода; М_i — ошибка в ходе с номером i. Вычисляют относительную ошибку и сравнивают с допустимой.

Таблиця 2.10

Вывод. В результате предрасчета точности получили относительную ошибку отдельного полигонометрического хода, которая удовлетворяет требованию инструкции по построению полигонометрической сети 4 класса; получили наибольшую относительную ошибку сети полигонометрического хода 4 класса с 2 узловыми точками по ходам 3 и 4:

Из результатов вычислений видно, что запроектированная на карте М 1: 25 000 полигонометрическая сеть 4 класса и одиночный полигонометрический ход удовлетворяет необходимую точность требований инструкции по построению полигонометрической сети 4 класса.

2.5 Проектирование и оценка проекта нивелирной сети IV класса

Характеристика запроектированной сети

На карте была запроектирована нивелирная сеть IV класса. Нивелирная сеть состоит из хода с двумя узловыми точками, которые совпадают с узловыми точками полигонометрии, и одиночного хода. Хода опираются на пункты триангуляции 4 класса с отметками 200,1 и 211,6 м. Сеть состоит из отдельного нивелирного хода с длиной L = 4,25 км опирающиеся пункты, А и Е и нивелирной сети IV класса с 2 узловыми точками I и II, проложенных с пунктов А, В, С, Е. Данная сеть состоит из 5 ходов. Их длины: L₁=2,75 км, L₂=1,80 км, L₃=3,375 км, L₄=2,125 км, L₅=3,625 км.

Нивелирные хода были проложены по трассам с наиболее благоприятными для данного района грунтовыми условиями и с наименее сложным рельефом. Каждый ход был закреплен грунтовым репером, с учетом глубины промерзания грунта.

Оценка проекта нивелирной сети

Предрасчет точности выполняется способом приближений, т.к. в запроектированной сети выполняется условие:

где r=N-n=5−2=3 — число условий в сети; N — число ходов в сети, n — число определенных узловых реперов; l — число исходных реперов.

Предрасчет точности велся для узловых пунктов. Ожидаемая с.к.о. узлового і-репера: где, где — веса j линий, сходящихся на i-репере, полученные в результате k-приближения.

Исходные данные: для нивелировании сети IV класса = 10мм/км и = 2мм/км, m_пред = 20.

Предрасчет точности одиночного нивелирного хода:

Длина одиночного запроектированного хода L = 4,25 км.

m_h² = 10²· 4,25 + 2²· 4,25² = 497 мм;

m_h = 22,30 мм;

m_пред = 20 = 41,23 мм;

Полученную величину m_h рассчитали на весь нивелирный ход, следовательно, отсюда можно рассчитать на 1км:

= = 5,25 мм.

Данная величина m_h = 22,30 мм, сравним с допустимым m_пред = 41,23 мм, отсюда видно, что m_h < m_пред (22,30 мм < 41,23мм), а также СКО превышения на 1 км хода равен 5,25 мм, то есть не превышает 10 мм.

Таблиця 2.11

Вывод. В результате предрасчета точности:

o СКО превышения одиночного нивелирного хода m_h < m_пред (21,00 мм < 39,12мм), а также СКО превышения на 1 км хода равен 5,49 мм < 10 мм.

o относительная СКО в нивелирной сети IV класса с 2 узловыми точками на 1 км хода по 1 узлу (I) = 1,78 мм, а по 2 узлу (II) = 1,83 не превышает допуск 6 мм.

Из результатов вычислений видно, что запроектированная на карте М 1:25 000 одиночный нивелирный ход и нивелирования сеть IV класса удовлетворяет необходимую точность требований инструкции по построению нивелирования IV класса.

2.6 Геодезическое планово-высотное съемочное обоснование

Теодолитные и нивелирные ходы

Съемочное обоснование развивается от пунктов плановых и высотных опорных сетей. На участках съемки площадью до 1 км² съемочное обоснование может быть создано в виде самостоятельной геодезической опорной сети.

При построении съемочного обоснования одновременно определяют положение точек в плане и по высоте. Плановое положение точек съемочного обоснования определяют проложением теодолитных, тахеометрических ходов, построение аналитических сетей из треугольников и разного рода засечками. Высоты точек съемочного обоснования чаще всего определяют геометрическими и тригонометрическим нивелированием.

Самый распространенный вид съемочного обоснования — теодолитные ходы, опирающиеся на один или два исходных опирающихся не менее, чем на два исходных пункта. В системе ходов, в местах их пересечений, образуются узловые точки, в которых могут сходится несколько ходов. Длины теодолитных ходов зависят от масштаба съемки и условий снимаемой местности.

Углы поворота на точках ходов измеряют теодолитами со средней квадратической ошибкой 0,5″ одним приёмом. Расхождение значений углов в полуприёмах допускают не более 0,8″. Длину линий в ходах измеряют светодальномерами, мерными лентами или рулетками. Каждую сторону измеряют дважды — в прямом и обратном направлениям. Расхождение в измеренных значениях допускаются в пределах 1:2000 от измеряемой длины линии.

При определении высот точек съемочного обоснования геометрическим нивелированием невязка в ходе не должна превышать 5, тргонометрическим нивелированием — 20, где L — длина хода, км.

Точки съемочного обоснования, как правило, закрепляют на местности временными знаками: деревянными кольями, столбами, металическими штырями, трубами. Если эти точки предполагается использовать в дальнейшем, их закреплять постоянными знаками.

2.7 Центры и знаки

Положение пунктов геодезической сети обозначают на местности при помощи специальных сооружений, состоящих каждое из двух частей: подземной и наружной. Подземная часть является центром геодезического пункта. Каждый центр имеет марку с меткой на ней, к которой относятся координаты пункта. Наружная часть, называемая геодезическим знаком, представляет собой сооружение, предназначаемое для установки визирной цели и подъема измерительных приборов на требуемую высоту над землей.

В геодезических сетях используют знаки разных конструкций: тур, простая пирамида, пирамида со штативом, простой сигнал и сложный сигнал. Выбор типа знака зависит от высоты, на которую надо поднять над землей прибор для выполнения геодезических измерений.

Туры (рис. 2.4) строят в тех случаях, если видимость по всем направлениям открывается с земли, а скальный грунт расположен на глубине не более 1,5 м (размеры на рисунках в см). Над туром устанавливают простую пирамиду с визирным цилиндром. Если построить пирамиду невозможно, то визирный цилиндр устанавливают непосредственно на тур.

Простые пирамиды (рис. 2.5, а) строят тогда, когда наблюдения по всем направлениям можно вести с тура или штатива. Если для обеспечения видимости на соседние пункты прибор требуется поднять над землей на 2−3 м, используют пирамиду с изолированным от нее штативом для установки приборов (рис. 2.5, б). Площадку для наблюдателя крепят к столбам пирамиды, изолируя ее от штатива. Пирамиды строят как деревянные, так и металлические высотой 5−8 м. Ширина треугольного основания внешней пирамиды, сложного сигнала равна ¼ его высоты до площадки наблюдателя плюс 2 м.

Простой сигнал (рис. 2.6) строят в тех случаях, когда для производства наблюдений измерительный прибор необходимо поднять над землей на высоту от 4 до 10 м. Состоит из двух изолированных друг от друга пирамид: внешней, несущей визирный цилиндр и площадку для наблюдателя, и внутренней со столиком для установки приборов. Внутренняя пирамида имеет трехгранную форму, а внешняя — трехгранную или четырехгранную. Расстояние между основными столбами в основании внешней пирамиды принимают на 2 м больше высоты до площадки наблюдателя.

Сложный сигнал (рис. 2,7) по конструкции отличается от простого тем, что внутренняя пирамида, несущая столик для установки приборов, опирается не на землю, а на основные столбы сигнала (на 6 м ниже площадки для наблюдателя). Промежуточные столбы знака улучшают качество постройки сигнала. Сложные сигналы строят тогда, когда геодезический прибор нужно поднять над землей на высоту от 11 до 40 м. Они имеют трехгранную конструкцию, их собирают на земле (в горизонтальном положении), а затем устанавливают вертикально в полностью завершенном виде. В этом случае не возникает необходимости в выполнении опасных верхолазных работ, а также повышается производительность труда при постройке знаков.

Геодезические сигналы (простые и сложные) должны способствовать достижению высокой точности измерений и обеспечивать безопасное ведение работ. Геодезический сигнал должен быть прочным, устойчивым и жестким.

Под прочностью сигнала понимают его способность сопротивляться действующим на него постоянным (масса деталей сигнала) и временным нагрузкам (напор ветра, масса приборов и людей, находящихся на сигнале, и т. п.), под воздействием которых могут деформироваться отдельные детали и узлы сигнала. Сигнал считается прочным, если он не разрушается и в нем не возникают практически значимые остаточные деформации.

Устойчивость сигнала — это его способность сохранять свое положение неизменным при действии на сигнал ветровой нагрузки. Ветер может опрокинуть сигнал, если его конструкция неудачна, а основание плохо закреплено в грунте. Устойчивость сигнала обеспечивается необходимой шириной его основания и глубиной заложения якорей основных столбов сигнала.

Под жесткостью сигнала понимают его способность сопротивляться возможным деформациям, возникающим в результате воздействия внешних факторов, и восстанавливать свое первоначальное положение после прекращения действия этих сил. Ветровая нагрузка на сигнал вызывает не только опрокидывание сигнала, но еще и его изгиб и колебание. Жесткость сигнала характеризуется величиной изгиба и частотой его колебаний. Изгиб обусловливает линейное перемещение и небольшой поворот верхней части сигнала в плоскости горизонта, а вибрация увеличивает амплитуду колебаний изображений визирных целей в поле зрения трубы теодолита. Жестким считается сигнал, возможное смещение столика которого в плоскости горизонта не превышает 1 см и угловые измерения возможны при скорости ветра до 5 м/с.

Положение каждого пункта геодезической сети закрепляют на местности при помощи специального центра, закладываемого в грунт на глубину, как правило, не менее 1,5−2 м, а в отдельных районах — не менее 6 м.

В верхней части центра устанавливают на цементном растворе или приваривают к металлической трубе чугунную марку, на сферической поверхности которой имеется метка в виде отверстия диаметром 2 мм. К этой метке относят координаты пункта и результаты выполненных на нем измерений. Поскольку подземные центры являются носителями координат и высот пунктов, они должны быть надежно закреплены на местности. Сохранность центра и неизменность его положения в грунте в плане и по высоте в течение возможно более длительного времени является важнейшим требованием, предъявляемым к центрам геодезических пунктов государственной геодезической сети, причем независимо от ее класса.

Для обеспечения долговременной сохранности центров их делают из высокопрочных строительных материалов: железобетонных пилонов и свай, асбоцементных и металлических труб, покрываемых антикоррозийными средствами; основание центра закрепляют якорным устройством и закладывают ниже границы промерзания грунтов (в средней полосе страны) или ниже границы оттаивания грунтов (в зоне многолетней мерзлоты).

Устойчивость центра в грунте зависит от многих факторов: от состава и свойств грунта (скала, суглинок, меловые отложения и т. п.), глубины промерзания и оттаивания грунта, изменения влажности грунта, изменения уровня грунтовых вод и др. Важнейшим является промерзание и оттаивание грунта. Основание центра всегда следует закладывать ниже границы промерзания или границы протаивания грунта.

Центры типа 2 предназначены для всей области сезонного промерзания грунтов. Центры представляют собой железобетонную сваю сечением 20X20 см и длиной 3−4 м. Сваю забивают целиком в грунт так, чтобы марка, заделываемая в верхнюю часть сваи, располагалась на уровне земной поверхности.