Геодезическая техника в прикладной геодезии

Состав, объем выполняемых работ и продолжительность подготовительного периода устанавливают в проекте организации строительства. Они зависят от географического положения строящегося объекта (развитый или необжитый район), топографических, климатических, градостроительных (для метрополитенов и коллекторов) и других местных условий, сложности сооружения и объектов основных работ, а также от нормативного срока сдачи объектов в эксплуатацию.

Объемы общеплощадочных работ зависят от условий, в которых проектируют стройку. Инженерную подготовку предусматривают во всех случаях, но при выборе площадки в обжитом месте или на действующем предприятии объемы работ по инженерной подготовке значительно меньше за счет использования существующих сетей водои энергоснабжения, канализации, дорог и т. д.

Наиболее велики объемы работ подготовительного периода на новых площадках в неосвоенных районах. Для таких строек обычно предусматривают предварительный этап подготовительного периода, в течение которого площадку связывают с ближайшими магистралями автомобильных и железных дорог и с высоковольтными линиями электроснабжения; обеспечивают жилье для первых партий рабочих, устраивают временные склады (иногда перевалочные склады на станциях железных дорог и у пристаней), оборудуют первоначальную техническую базу для работ подготовительного периода. Лишь после этого проектируют и разворачивают общеплощадочные работы.

Работы первого этапа подготовительного периода следует планировать с использованием «пионерных отрядов». В функции такого отряда входит создание временного поселка и базы. Для него предусматривают инвентарные временные сооружения передвижного и контейнерного типа производственного, жилищного, бытового и административного назначения.

В состав работ, проектируемых в подготовительный период, входят как выполняемые непосредственно на строительной площадке подземного сооружения (внутриплощадочные работы), так и вне строительной площадки (внеплощадочные работы).

В состав внеплощадочных входят работы по сооружению магистральных линий, протяженность которых превышает 3 км. К ним следует относить также строительство внешних подъездных железнодорожных путей к строительной площадке и прирельсовым базам снабжения, автомобильных дорог, причалов, линий связи и электропередач с трансформаторными подстанциями, водопроводных сетей с заборными сооружениями, канализационных коллекторов с очистными сооружениями.

К внутриплощадочным подготовительным работам относят:

• * создание геодезической разбивочной основы для строительства;
• * расчистку территории строительной площадки и снос не используемых в процессе строительства строений;
• * инженерную подготовку строительной площадки с первоочередными работами по планировке территории и обеспечению временных стоков поверхностных вод, перекладке существующих инженерных коммуникаций, устройству постоянных или временных внутриплощадочных дорог, прокладке сетей водои энергоснабжения, телефонной и радиосвязи;
• * создание общеплощадочного, складского хозяйства и площадок сборки оборудования и конструкций;
• * монтаж инвентарных зданий, механизированных установок и временных сооружений, а при соответствующем обосновании — возведение постоянных зданий и сооружений, используемых временно для нужд строительства;
• * обеспечение строительной площадки противопожарным водоснабжением и инвентарем, средствами связи и сигнализации.

Кроме того, в течение подготовительного периода выполняют работы, связанные с подготовкой к проведению горных работ в зависимости от принятых способов подземного строительства: осушение массива горных пород; отвод поверхностных вод; организацию площадок для монтажа технологического оборудования; проходку устьев стволов или предпортальных выемок; устройство вентиляционных, калориферных и других каналов; оснащение проходки стволов или штолен; работы, связанные со специальными способами проходки (бурение замораживающих, цементационных и водопонижающих скважин, откачку воды, замораживание пород и пр.); строительство путей и дорог для отвала породы.

При использовании постоянных зданий и сооружений для нужд строительства должны быть введены в эксплуатацию к началу проходки стволов, штолен или тоннелей следующие объекты: копры, подъемные машины, котельная, линия электропередачи и отдельно стоящая электроподстанция, часть административно-бытового комбината, компрессорная, железнодорожные пути нормальной колеи, подъездные и общеплощадочные автомобильные дороги, подземные инженерные коммуникации, резервуар противопожарного запаса воды.

При использовании для нужд строительства временных зданий и сооружений к началу проходки горных выработок должны быть введены в эксплуатацию следующие объекты: копры, подъемные машины, компрессорные установки, котельные, электромеханические мастерские, бетонно-растворный завод, склады, передвижные трансформаторные подстанции, административно-бытовой комбинат, теплосеть, сети водоснабжения и канализации, отстойники, вентиляционные установки, автомобильные дороги, комплекс зданий для проходческого оборудования.

При проектировании строительства подземного сооружения в несколько очередей в проектах должна быть предусмотрена возможность нормального ведения строительно-монтажных и горнопроходческих работ второй очереди, для чего необходимо: определить на поверхности резервные места для расположения объектов, возводимых во вторую очередь, и не застраивать их временными объектами; предусмотреть места для складских помещений и разгрузочных площадок; устройство проездов для автомобильного транспорта и площадок для завоза укрупненных элементов и оборудования и снабжение объектов строительства последующих очередей паром, водой, сжатым воздухом и электроэнергией от источников действующего предприятия.

Проектирование и осуществление дорожного строительства, которое ведут в подготовительный период, должно в минимальные сроки обеспечить возможность начала работ на новых строительных площадках. Прогрессивным направлением в решении этого вопроса является заблаговременное строительство и последующее использование для перевозки строительных грузов постоянных подъездных дорог, предусмотренных в проектах. Однако это возможно лишь при условии заблаговременного проектирования постоянных дорог и выделения для их сооружения необходимых средств за 1—2 года до начала строительства на новой площадке или же при небольшой протяженности трассы внешней дороги и благоприятных природных условиях ее сооружения.

Для электроснабжения строительной площадки в подготовительный период предусматривают временные схемы питания и наиболее простые устройства за исключением случаев, когда новое строительство располагают в непосредственной близости от уже действующего или строящегося предприятия, энергетическое хозяйство которого может быть использовано для электроснабжения площадки нового строительства. Питание площадки или нескольких отдельных площадок строительства (например, основной и жилого поселка) осуществляют током высокого напряжения по воздушным линиям передач наиболее простого типа.

Схему питания всех потребителей электроэнергии определяют в соответствии с ПОС и обязательно увязывают с генпланом строящегося подземного сооружения. Временную распределительную сеть на территории основной строительной площадки выполняют воздушной и преимущественно высоковольтной (6 кВ) с устройством временных трансформаторных подстанций простейшего типа (мачтовых или передвижных) в местах сосредоточения строительных нагрузок. Не рекомендована прокладка временных кабельных сетей на территории строительной площадки, так как это приводит к повреждениям кабелей при земляных работах и оставлению их в земле.

Важным направлением удешевления и сокращения сроков подземного строительства является создание комплексов передвижного проходческого оборудования, позволяющего свести оснащение проходки вертикальных стволов и работы подготовительного периода к механизированному монтажу на строительной площадке блоков машин и оборудования полной заводской готовности и подсоединению их к инженерным коммуникациям. В настоящее время созданы следующие наименования и типоразмеры временных зданий и сооружений для строительства вертикальных стволов: передвижные подъемные установки, проходческие лебедки, котельные, вентиляторы, трансформаторные подстанции, высоковольтные распределительные устройства, новая конструкция крупноблочного проходческого копра.

Разработаны передвижные подъемные машины десяти типоразмеров. Каждая машина состоит из двух блоков, которые устанавливают на шести унифицированных фундаментах. Опыт оснащения стволов показал, что трудоемкость установки передвижной машины типа ППУ-2000 в 20 раз меньше, чем в случае стационарной установки ее в здании и на монолитном фундаменте.

Особенно эффективно создание и внедрение в практику оснащения стволов ряда проходческих лебедок в передвижном исполнении на инвентарных фундаментных блоках, так как их число на одной площадке достигает нескольких десятков. Трудоемкость установки передвижной проходческой лебедки ЛПД-25 в 18 раз ниже, чем при стационарном варианте ее установки. Передвижные лебедки грузоподъемностью 18 и 25 т в соответствии с требованиями правил безопасности выполнены закрытыми в металлическом корпусе, а грузоподъемностью 5 и Ют — открытыми. Лебедки оснащены устройством для дистанционного управления.

Разработаны передвижные компрессорные установки производительностью 25 м3/мин. Установка состоит из трех блоков, в одном из которых размещен собственно компрессор, во втором — пульт управления, электрический шкаф и место для обслуживающего персонала, в третьем — воздухосборник и масловодоотделители. Компрессорную станцию требуемой производительности можно создать путем подбора нужного числа установок. Трудоемкость работ по сборке компрессорной станции из 5 компрессорных установок в 23 раза меньше трудоемкости работ по возведению стационарной компрессорной станции такой же производительности.

Разработана передвижная котельная установка с котлами типа Е-1/9 производительностью 1 т/ч пара и давлением до 0,9 МПа. В зависимости от количества потребляемого тепла на площадке котельная может состоять из двух, трех блоков котельных установок и более.

Передвижная вентиляторная установка создана на базе шахтных вентиляторов ВЦП-16 с реверсивным устройством. Установка состоит из четырех блоков, которые ставят на инвентарные железобетонные блоки.

Разработаны передвижные трансформаторные электроподстанции шести типоразмеров напряжением 6/0,4 кВ и мощностью от 180 до 630 кВ * А. Электроподстанция состоит из трансформаторного, высоковольтного и низковольтного отсеков. Один блок электроподстанции обеспечивает питание до 20 низковольтных токоприемников. Созданы также передвижные высоковольтные распределительные устройства двух типоразмеров.

В настоящее время разработана новая конструкция проходческого копра, изготовляемого в виде крупных блоков, из которых собирают на земле по обе стороны от ствола две секции. Ноги копра снабжены шарнирными опорами. С помощью проходческих лебедок обе секции поднимают и соединяют в одно целое. Для максимального сокращения продолжительности перехода от проходки ствола к проведению горизонтальных выработок в крупноблочном копре применена двухъярусная подшкивная площадка, несущая все шкивы, необходимые как для проходки ствола, так и для проведения горизонтальных выработок. Кроме того, для этой цели предусмотрены сборно-разборный разгрузочный станок и специальная нулевая рама.

Инженерная подготовка территории. Задачей инженерной подготовки территории является приведение ее в состояние, обеспечивающее производство строительных работ в наиболее благоприятных условиях. Состав процесса инженерной подготовки различен в зависимости от конкретных природных условий каждой территории.

В общем виде инженерная подготовка включает: расчистку территории, вертикальную планировку, отвод поверхностных вод, понижение уровня грунтовых вод, противооползневые мероприятия, защиту береговых линий от разрушения, создание сети геодезической разбивочной основы.

Расчистка территории предусматривает снос мешающих строительству и защиту остающихся деревьев и кустарников, разработку и перемещение имеющихся зданий и сооружений, перенос дорог и подземных коммуникаций.

Создание геодезической разбивочной основы осуществляют после расчистки территории. Она обеспечивает горизонтальный и вертикальный перенос проекта сооружений на местность. Геодезическая основа состоит из строительной сетки, главных продольных и поперечных осей зданий и сооружений и красных линий, определяющих размещение на местности главных зданий.

Строительную сетку наносят на генеральный план сооружения и привязывают к государственной геодезической сети с закреплением горизонтального и вертикального положения ее углов постоянными знаками. Вертикальная планировка состоит в перемещении грунтовых масс для приведения площадки в состояние, обеспечивающее возможность производства дальнейших строительных работ, устройство постоянных и временных дорог и коммуникаций.

В необходимых случаях выполняют замену влажных грунтов (выторфовывание). Отвод поверхностных и понижение уровня грунтовых вод выполняют для защиты строительных площадок и котлованов будущих сооружений от затопления.

Водоснабжение строительства. Для водоснабжения надо стремиться использовать сети постоянного водопровода.

Электроснабжение строительства. Временные источники электроснабжения— передвижные электростанции, энергопоезда — используются в глубинных районах и в начальный период строительства.

Тепло-, парои газоснабжение. Пар и теплота поступают на строительные площадки от передвижных установок, сжатый воздух — от стационарных или передвижных компрессорных установок.

Для обслуживания строительного производства и рабочих на площадке размещают бытовые, административные и производственные временные здания.

Организация строительных площадок. Возведение любого объекта (комплекса) сопряжено с необходимостью устройства на строительной площадке: складов материалов, полуфабрикатов изделий, оборудования и строительных конструкций, помещений административного, производственного, бытового и социально-культурного назначения; дорог и инженерных коммуникаций.

Рациональное расположение и мощность всех временных сооружений дорог и инженерных коммуникаций определяет строительный генеральный план, разрабатываемый в основе ПОС. Качество разработки стройгенплана влияет на уровень организации и технико-экономические показатели всего строительства. Основанием для составления стройгенплана служит генеральный план строящегося здания, сооружения или комплекса.

Различают общеплощадочный стройгенплан, охватывающий территорию всей строительной площадки, и объектный, включающий территорию, необходимую для возведения одного объекта комплекса.

Разбивка в плане. Разбивку осей любого объекта, т. е. закрепление на местности его положения, начинают с выноса в натуру двух крайних точек, определяющих положение его наиболее длинной продольной оси. Точки выносят от ближайших пунктов геодезической основы способом прямоугольных или полярных координат, угловых или линейных засечек.

Способ прямоугольных координат () применяют, если на площадке есть строительная геодезическая сетка. В зависимости от размера и сложности конфигурации разбиваемых зданий обноска бывает сплошная и в виде отдельных инвентарных скамеек, которые устанавливают по углам здания.

Вертикальная разбивка. Для вертикальной разбивки недалеко от строящегося здания устанавливают рабочий репер, отметку которого определяют от ближайших реперов государственной нивелирной сети. В строительстве часто ведут отсчет высоты от условной нулевой отметки — уровня пола первого этажа, при этом в проекте указывают абсолютную отметку (т. е. от уровня моря) нулевой отметки. При вертикальной разбивке зданий от нулевой отметки ведут, все отсчеты вниз и вверх. Отметки выше условного уровня имеют знак плюс, ниже — минус.

Разметка (перенесение) осей надземной части. До начала кладки или монтажа надземной части размечают оси на цоколе и перекрытии над подвалом.

Перенесение отметок. Перенос отметок на вышележащие этажи необходим для определения и разметки положения перемычек, лестничных площадок, перекрытий и т. д. Чтобы обеспечить точность положения и горизонтальность перекрытия, пользуясь условным горизонтом, определяют «монтажный горизонт», т. е. отметку низа перекрытия.

Геодезические приборы и инструменты. Простые геодезические измерения на стройках выполняют нивелирами, теодолитами, стальными мерными лентами, рулетками.

Цилиндрический уровень представляет собой стеклянную ампулу, заполненную жидкостью (спирт, эфир). Часть пространства с парами этой жидкости называется пузырьком уровня. Внутренняя верхняя поверхность ампулы отшлифована по дуге определенного радиуса. На верхней наружной ее поверхности нанесены двухмиллиметровые деления. Средняя точка шкалы 0 называется нуль-пунктом. Пузырек уровня всегда стремится занять наивысшее положение. Это происходит лишь тогда, когда визирная ось нивелира находится в горизонтальном положении. Поэтому отсчеты проводят только при положении пузырька уровня в нуль-пункте.

Круглый уровень отличается от цилиндрического тем, что его ампула отшлифована по сферической поверхности. Деления на внешней стороне представляют собой концентрические окружности, а осью уровня является радиус сферы, проходящей через нуль-пункт. Этот уровень служит для предварительной установки нивелиров в рабочее положение.

Нивелирные рейки, раздвижная и раскладная, представляют собой деревянный брус двутаврового сечения шириной 10… 12 и толщиной 2…3 см. С двух сторон рейки нанесены шашечные сантиметровые деления /: на одной стороне черные на белом фоне, на другой — красные.

Металлические рулетки длиной 2; 5; 10 и 20. м служат для измерения небольших отрезков, длиной 20; 30 и 50 м — для разбивки осей зданий и сооружений.

Спутниковая система навигации (Global Navigation Satellite System — GNSS) — комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

· Основные элементы спутниковой системы навигации:

Орбитальная группировка, состоящая из нескольких (от 2 до 30) спутников, излучающих специальные радиосигналы;

• · Наземная система управления и контроля, включающая блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации об орбитах;
• · Приёмное клиентское оборудование («GPS приемники»), используемые для определения координат;
• · Опционально: информационная радиосистема для передачи пользователям поправок, позволяющих значительно повысить точность определения координат.

Полевой контроллер — один из самых молодых аксессуаров, применяемый в геодезической съемке, достаточно быстро завоевавший популярность и стремительно выросший из дополнительного приспособления до полноценного автономного инструмента. Современный полевой контроллер — это мультифункциональный портативный компьютер с широкими возможностями, позволяющий максимально упростить проведение геодезических работ. Наиболее распространены две разновидности полевых контроллеров — съемная панель управления и автономный блок. Если первый тип контроллеров наиболее распространен при работе с электронными тахеометрами, то второй, зачастую, называется GPS-контроллер, так как чаще всего применяется со спутниковым оборудованием.

Тахеометры. Большинство современных тахеометров оборудованы вычислительным и запоминающим устройствами, позволяющими сохранять измеренные или проектные данные, вычислять координаты точек, недоступных для прямых измерений, по косвенным наблюдениям, и т. д. Некоторые современные модели дополнительно оснащены системой GPS. Тахеометры, собираемые из отдельных модулей, позволяют выбрать компоненты именно под конкретные прикладные задачи, полностью исключив лишнюю функциональность.

Автоматизированные тахеометры хорошо зарекомендовали себя при сканировании в заданном секторе большого количества точек (фасадного сканирования, а также при мониторинге деформации).

Мозгом тахеометра является микропроцессорный чип, позволяющий тахеометру самостоятельно решать различные задачи, например, вычислять определять площади объектов, осуществлять вынос в натуру и разбивку, определять недоступные расстояния и высоты, и многие другие. Все полученные во время съемки данные могут записываться в память прибора, и впоследствии передаваться на компьютер и другие устройства Теодолиты. Прибор для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических, геодезических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т. п. Основной рабочей мерой в теодолите являются лимбы с градусными и минутными делениями (горизонтальный и вертикальный).

Теодолит сегодня используется во многих отраслях, например в различных изыскательских работах, при топографической съемке, в землеустройстве и сельском хозяйстве. Однако наиболее стабильным и устойчивым спросом эти приборы пользуются в первую очередь в строительной отрасли. Это объясняется тем, что для большинства геодезических работ на строительной площадке не требуется многофункциональное дорогостоящее оборудование, оснащенное современными технологиями связи и передачи данных.

Нивелиры оптические. Одним из самых распространенных видов работ, выполняемых в геодезии, является геометрическое нивелирование. Оптические нивелиры представляют сегодня один из самых массовых секторов геодезической техники. Сам по себе процесс нивелирования подразумевает расчет разницы между высотами точек на поверхности.

По точности измерений оптические нивелиры можно разделить на приборы высокой точности, точные технические нивелиры:

• — Высокоточные — предназначены для нивелирования I и II классов и позволяют получить средние квадратические погрешности не более 0,5 мм на один километр двойного хода.
• — Точные — предназначены для инженерно-технических работ, строительства. Средние квадратические ошибки определения превышений не превышают 3 мм на 1 километр двойного хода.
• — Технические — предназначены для инженерно-технических изысканий и строительных работ, позволяющие определять превышения с точностью не более 10 мм на 1 км двойного хода.

Нивелиры лазерные. Лазерные нивелиры действительно произвели революционный переворот в технологии строительства и в инженерно-геодезических работах. Данные геодезические приборы позволяют существенно упростить и расширить спектр контрольно-измерительных работ.

Некоторые преимущества:

• — Лазерными нивелирами можно пользоваться, не имея специальной подготовки.
• — Все измерения автоматизированы: достаточно установить прибор на почти горизонтальную плоскость, и он готов к работе.
• — Лазерные нивелиры задают вещественную, осязаемую линию, соответсвующую визирной оси обычных геодезических приборов. Для работы с измерительным инструментом, в принципе, достаточно одного человека.
• — Современные лазерные нивелиры способны производить измерения с точностью до 0,1 мм/м.

Нивелиры цифровые. Цифровые нивелиры обычно используют при прокладке нивелирных ходов всех классов. Этот прибор нашёл широкое применение в работах, при наблюдениях за осадками зданий. При работе с цифровыми нивелирами затраченное время на измерение сводится к минимуму. Эти приборы оснащены ЖК дисплеем, куда отображаются все выполненные измерения. Оптимальная комплектации — это сам цифровой нивелир, штатив и две рейки (с BAR-кодом.).

Лазерные дальномеры. В устройстве и принципе работы лазерного дальномера, при всей своей гениальности, нет ничего сложного. Объясняясь простыми словами, данный геодезический прибор имеет импульсный излучатель, который генерирует пучок лазера и приемник (детектор) излучения. Таким образом, измеряя время, которое затрачивает луч на путь до объекта и обратно и зная значение скорости света, лазерный дальномер автоматически рассчитывает расстояние до необходимого объекта.

И весь этот процесс в современных геодезических приборах происходит за доли-секунд и нажатием всего одной кнопки. Наука и промышленность дошли до такого уровня развития, что современные лазерные дальномеры способны определять расстояния до 200 м, с точностью ± 1,5 мм, а по своим размерам не превышают средних размеров мобильного телефона. Итак, одни из характерных особенностей этих измерительных инструментов — ТОЧНОСТЬ и БЫСТРОТА!