Лекция 10

Способы подготовки проектных данных

_______
На разбивочных чертежах показываются координаты проектных точек сооружения, а также углы и линии, определяющие положение этих точек относительно пунктов геодезической сети.

_______
В качестве проектных точек выбираются точки, определяющие положение главных осей сооружения.

_______
Существует три способа подготовки проектных данных:

• графический,
• графоаналитический,
• аналитический.

_______
При графическом способе все проектные данные (координаты, углы, линии) определяются графически на генплане с помощью циркуля-измерителя, поперечного масштаба и транспортира. Точность полученных данных зависит от масштаба.

_______
К – графическая точность определения длины (принять 0,2 мм);_______М – знаменатель масштаба._______Например, для масштаба 1:1000 ошибка в определении длины линии (∆d) будет равна:

_______
Ошибка измерения угла примерно 0,1º = 6′.
_______Способ простой, но точность его невелика.

_______
При графоаналитическом способе часть проектных данных определяется графически, а часть – аналитически. При этом внутренние габариты определяются точнее.

_______
При аналитическом способем все данные определяются аналитическим путем.

Координаты А и В определяются из результатов привязки.

_______
Необходимые данные для разбивочных работ (чертежей), определяются из решения обратных данных.

.2 Классификация и категория проектируемого газопровода

Согласно , в зависимости от рабочего давления в трубопроводе,
проектируемый газопровод (давление 9.8 МПа) относится к первому классу (класс I).

В зависимости от номинального диаметра труб трубопровода и категории
прокладки (подземный/наземный), проектируемый газопровод относится к III категории (номинальный диаметр 1420
мм, подземный тип прокладки) .

Категории участков газопровода. Переход через водные преграды: на
рассматриваемом участке км 2260 — км 2280 по линейной части газопровода
пересекается 3 водотока — это малые реки и ручьи. Наиболее крупной является
река Пойга, шириной в межень 25 м и глубиной до 1,5 м. Руководствуясь этими
данными делается вывод, что газопровод на участках перехода через водные
преграды относится к I
категории. Переходы через автомобильные дороги: на рассматриваемом участке
проектируемый газопровод пересекает автодорогу Мышкин-Рождествено III категории
на км 2265.4, автодорогу Воскресенское-Углич IV категории на км 2274.1,
автодорогу Рождествено-Богородское III категории на км 2276.2, ряд лесных и
полевых дорог. Согласно , участки перехода через автомобильные дороги такого
типа относятся к I категории.

.3 Климатические условия

Рассматриваемый участок трассы км 2260 — км 2280 отличается умеренно
холодной зимой и умеренно теплым летом. Практически во все сезоны преобладает
ветер южной составляющей.

Снежный покров укрывает землю от 151 до 160 дней. Средняя толщина
снежного покрова, из наблюдаемых ранее, на открытом участке составляет от 44 до
62 см, на защищённом — увеличивается до 73 см. Наблюденный максимум высоты
снежного покрова составляет 100 см. Среднее месячное количество осадков в
зимний период является наименьшим в году и составляет от 30 до 46 мм.

Среднее месячное количество осадков за весенний период незначительно
меняется и составляет от 34 до 50 мм.

Летом, притекающий воздух быстро прогревается. Наиболее теплый месяц лета
— июль, его средняя температура составляет от 17.1°C до 18.0°C. Абсолютный
максимум температуры воздуха достигает 37°С. Среднее месячное количество
осадков в летний период является наибольшим в году и составляет от 68 до 80 мм.

Переход среднесуточной температуры воздуха к отрицательным значениям
наблюдается в начале ноября. В конце ноября устанавливается устойчивый снежный
покров. Среднее месячное количество осадков за осенний период составляет от 49
до 76 мм.

Полевой период для указанного района с 15 апреля по 15 октября.

.5 Геологическое строение

В структурно-тектоническом плане рассматриваемая территория расположена в
центральной части Русской платформы.

В основном почва представлена дерново-сильноподзолистые почвами, которые
разделены по механическому составу на тяжелосуглинистые на покровных отложениях
и на легкосуглинистые песчанистые на морене. Почвы болотного и полуболотного
типа — торфяные или торфянисто-подзолистые, они приурочены к пониженным
элементам рельефа. Отмечены прослои песчаников и супесей.

Техногенные грунты слагают насыпи автодорог и состоят, в основном, из
песков разной крупности.

Глубина промерзания грунта достигает значений от 130 см до 190 см.

Подготовка геодезических данных и перенесение проектных точек сооружений на местность

_______
Проектными точками называют точки, определяющие положение главных осей.

_______
Координаты этих точек при подготовке данных должны быть известны.

_______
Существует несколько способов вынесения проектных точек на местность:

• способ прямоугольных координат,
• полярный,
• способ угловых засечек,
• способ линейных засечек,
• способ створных засечек (створов).

_______
Способ выбирается в зависимости от имеющейся на местности геодезической сети и расположения зданий (сооружений).

6.1. Способ прямоугольных координат

_______
Является наиболее удобным и простым способом. Применяется при разбивке здания от строительной сетки или от красной линии застройки.

Например

_______
Вычисляем:
P-m = 440-400=40м;
P-n = 535-400=135м;
n-g = 65м (контроль).

Диагональ

_______
Вычисляем диагонали, устанавливаем и центрируем теодолит в точке Р (оптический отвес m_Ц. ≈ 1 мм ) и трубу наводим на точку q. По направлению визирного луча откладываем Рm и n. Точки m и n закрепляем колышками (если колышек деревянный, то в его центр по теодолиту забивают гвоздь).

_______
Устанавливаем теодолит в точке m и n, построив прямой угол откладываем расстояния mА и mС. Аналогичная работа выполняется в точке n. Для контроля разбивки здания промеряются расстояния AB и CD.

_______
Обязательно промеряются длины диагоналей и сравнивают их с вычисленными значениями.

_______
При разбивке проектных точек способом прямоугольных координат от красной линии застройки работы выполняется аналогично.

6.2. Вынос проектных точек полярным способом

_______
Применяется при вынесении проектных точек от пунктов геодезической сети.
Подготовка геодезических данных для вынесения проектных точек основана на решении обратных геодезических задач.

_______
Для подготовки геодезических данных для вынесения проектных точек А и В необходимо вычислить углы β₁ и β₂ и расстояния d₁ и d₂.

_______
Положение на местности проектных точек А и В находят путем построения проектных углов β₁ и β₂ и проектных расстояний d₁ и d₂ с помощью теодолита и рулетки. После вынесения точек А и В измеряют расстояние АВ и сравнивают с проектным.

_______
В точках А и В теодолитом откладывают прямые углы и, отложив ширину здания а, получают точки С и D.

_______
Для контроля промеряют сторону CD и диагонали AD и CB, которые вычисляют заранее.

6.3. Вынесение проектных точек способом угловой засечки

_______
Применяется в тех случаях, когда линейные измерения от исходных точек до определяемых выполнить нельзя. Способ более трудоемкий.

_______
Аналогичные вычисления выполняют для точки В.
Полученные углы строят в точках 1 и 2 и по направлению визирного луча ставят колышки q, m и n. Натянув между колышками шнуры, в их пересечении находят точку А. Остальное аналогично полярному способу.

6.4. Вычисление проектных точек способом линейной засечки

_______
Способ применяется в тех случаях, когда расстояние от исходных точек до определяемых меньше длины мерного прибора.

_______

Вычисляют

_______
Разбивку легко выполнить двумя лентами (рулетками).
Так как при этом способе расстояния допускаются короткие, разбивку обычно выполняют со вспомогательных точек.

_______
Координаты этих точек (а и в ) предварительно вычисляются.

6.5. Вынесение проектной точки способом створной засечки (створов)

_______
Положение точки определяется пересечением двух створов (осей), закрепленных на местности.

_______
Створы обычно задаются теодолитами или проволоками.

_______В качестве документа для производства разбивочных работ используется разбивочный чертеж. На этом чертеже показывается положение сооружения, точек геодезической сети и приводятся все геодезические данные для переноса сооружения на местность.

Инструкция по прохождению теста

Выберите один из вариантов в каждом из 10 вопросов;
Нажмите на кнопку «Показать результат»;
Скрипт не покажет результат, пока Вы не ответите на все вопросы;
Загляните в окно рядом с номером задания. Если ответ правильный, то там (+). Если Вы ошиблись, там (-).
За каждый правильный ответ начисляется 1 балл;
Оценки: менее 5.5 баллов — НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО, от 5.5 но менее 8.25 — УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО, 8.25 и менее 10 — ХОРОШО, 10 — ОТЛИЧНО;
Чтобы сбросить результат тестирования, нажать кнопку «Сбросить ответы»;

Элементы разбивочных работ

_______
Первые два вида работ выполняются при плановой разбивке сооружений, два других – при разбивке сооружений по высоте и при вертикальной планировке местности.

5.1. Построение на местности проектной линии

_______
При построении проектной линии проектом задается горизонтальное проложение d.

_______D

_______
где Δ – сумма поправок.

5.2. При измерении длинны линии D вводятся следующие поправки:поправка за наклон линии

поправка за компарирование

поправка за температуру

5.3. Построение на местности проектного угла

Порядок выноса проектного угла

• Установить в рабочее положение теодолит в точке M.
• Открепить алидаду и совместить с лимбом на нулевом отсчете, закрепить алидаду.
• Открепить лимб и навести трубу на точку N, закрепить лимб.
• Открепить алидаду и отложить заданный угол, провешивать по направлению, получить точку А₁.
• Поменять круг и выполнить те же действия при другом круге, получить точку А₂.
• Расстояние между точками А₁ и А₂ поделить пополам и поставить точку А.
• Для контроля измерить отложенный угол полным приемом.

5.4. Вынесение на местность проектной отметки

Порядок выноса проектной отметки

• Установить нивелир между репером и предполагаемой точкой В.
• Произвести отсчет «а» по рейке, стоящей на репере.
• Вычислить отсчет «b» по формуле

Вb5.5. Построение на местности линии заданного уклона

Современные приборы для тахеометрической съемки

Благодаря электронным тахеометрам достигается автоматизация ведения тахеометрической съемки. Для этого рейку на пикете заменяет светоотражающая вешка, и при наведении на нее прибор можно использовать для измерения горизонтальных, вертикальных углов и расстояния. Он также интегрирован с микропроцессором и внутренней системой хранения данных.

Микропроцессор позволяет моментально получить нужные данные, а именно плановые координаты наблюдаемых точек, высоту объектов, расстояния между любыми двумя точками и другие. Данные, собранные и обработанные на тахеометре, могут быть загружены в компьютер для дальнейшей обработки.

Для примера рассмотрим компактный тахеометр Японской компании Sokkia, его вес всего 5,8 кг, схема с расположением частей представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема электронного тахеометра Sokkia

1 – ручка для перемещения прибора; 2 – крепежный винт ручки; 3 – терминал ввода/вывода данных; 4 – отметка высоты тахеометра; 5 – аккумулятор; 6 – панель управления; 7 – зажим трегера; 8 – основание трегера; 9, 10 – регулировочные винты; 11 – круглый уровень; 12 – дисплей; 13 – линза объектива; 14 – компас; 15, 16, 17 – устройства оптического отвеса; 18 – винт закрепляющий горизонтальный круг; 19 – микрометренный винт горизонтального круга; 20 – разъем для ввода/вывода данных; 21 – разъем внешнего источника питания; 22 – уровень трегера; 23 – винт регулировки уровня трегера; 24 – микрометренный винт вертикального круга; 25 – винт закрепляющий вертикальный круг; 26 – окуляр зрительной трубы; 27 – кольцо фокусировки зрительной трубы; 28 – визир; 29 – отметка центра устройства.

Трегером называется приспособление на котором закрепляется прибор.

Дальность измерений этого прибора колеблется от 2,8 до 4,2 км, а точность от 5 до 10 мм на километр измерения. Точность измерения углов варьируется от 2 до 6 секунд.

Тахеометр оснащен мощным процессором, который с помощью измеренного вертикального, горизонтального угла и наклонного расстояния вычисляет горизонтальное расстояние и координаты X, Y, Z. Если выставлены значения атмосферного давления и температуры, то при обработке данных не нужно проводить соответствующие коррекции. На дисплее устройства можно отображать расстояния, углы, разницу высот и все три координаты наблюдаемых точек.

Данные по каждой точке могут храниться в электронном журнале, емкость которого составляет от 2000 до 4000 пунктов, информацию можно выгрузить на компьютер и использовать журнал повторно.

Точечные данные, загруженные на компьютер, могут быть обработаны в программах GEOMIX, AutoCad, которые позволяют строить контура на любом заданном интервале и поперечные сечения вдоль указанных линий.

Прибор может успешно применяться в строительстве, маркшейдерском деле, землеустройстве, топографии, проведении изысканий и во многом другом.

Ниже приведены основные преимущества электронного тахеометра по сравнению с обычными геодезическими приборами:

Полевые работы проводятся очень быстро.
Высокая точность измерений.
Устраняются ручные ошибки, связанные с чтением и записью данных.
Расчет координат происходит быстро и точно.
Полученные данные могут использоваться компьютером для создания карт, построения контуров и сечений.

Из недостатков стоит отметить то, что при камеральных работах отсутствует возможность своевременного обнаружения ошибок, допущенных во время съемки. Устранить их можно лишь путем сравнения плана с местностью на которой производились работы.

Положение точек определяется относительно пунктов съёмочного обоснования: плановое положение определяется полярным способом, а высотное — с помощью тригонометрического нивелирования. Длины полярных расстояний и густота пикетных (реечных) точек (максимальное расстояние между ними) регламентируются в инструкции по выполнению топографо-геодезических работ.

При производстве тахеометрической съёмки используются тахеометры — профессиональные геодезические приборы, предназначенные для измерения горизонтальных и вертикальных углов, а также длин линий и превышений. Теодолит, имеющий вертикальный круг, устройство для измерения расстояний и буссоль для ориентирования лимба, относится к теодолитам-тахеометрам. Наиболее удобными для выполнения тахеометрической съёмки являются тахеометры с номограммным определением превышений и горизонтальных проложений линий. В настоящее время широкое распространение получили электронные тахеометры, объединяющие в одном корпусе теодолит, дальномер и счётное устройство и позволяющие выполнять угловые и линейные измерения и проводить совместную обработку результатов измерений.

Цели и виды полигонометрии

Как и два других способа основных геодезических работ триангуляция и трилатерация, метод полигонометрия представляют собой процесс формирования на всей земной поверхности множества сетей в виде геодезических пунктов в определенной системе отсчета, относительно которой производятся все геодезические измерения. На практике метод полигонометрии заключается в прокладывании через пункты, предусмотренные техническим проектом, полигонометрических ходов с выполнением технологических операций по измерению углов и длин сторон. Соединив их между собой, можно получить геодезические сети.

Изначально, первая точка полигонометрического хода должна опираться на исходное направление с известным дирекционным углом (астрономическим азимутом) и известными координатами одного или двух исходных пунктов. Это означает, что первой точкой хода, на которой измеряются углы (осуществляется так называемая привязка), будет служить геодезический пункт высшего по классу точности. Конечными точками ходов в обязательном порядке также служат пункты с уже известными координатами, то есть выполняется так называемое замыкание на твердую точку.

Вычисления координат центров геодезических пунктов проводится по известным алгоритмам вычисления теодолитных ходов.

Отдельные полигонометрические ходы могут быть замкнутого типа (рис.1, б), то есть начинаться и заканчиваться с одной и той же точки или базисной стороны. Кроме этого могут быть в виде разомкнутых (рис.1,а) ходов, то есть начинаться с одного исходного направления, а заканчиваться другим. Более того полигонометрические ходы могут составлять целые сети ходов и соединяться между собой узловыми точками (рис.1, в), то есть в одной узловой точке могут сходиться как минимум три хода. Бывают случаи, когда в сети находятся и две, и более узловых точек. Отдельные ходы, прокладываемые от одной узловой точки до другой или до жесткого пункта, именуют звеньями сети.

Рис.1. Виды полигонометрических ходов.

Полигонометрию в зависимости от количества исходных данных разделяют на:

свободные сети с одним исходным пунктом и направлением (дирекционным углом);
несвободные сети с большим числом исходных сведений.

Помимо этого полигонометрию различают по методам построения и измерений в виде:

светодальномерной, по одноименному мерному прибору;
траверсной, по подвесному методу измерений;
короткобазисной;
паралактической.

По точности измерений полигонометрия делятся на сети:

I класса;
II класса;
III класса;
IV класса;
1 разряда;
2 разряда.

Метод полигонометрии считается одним из самых экономичных и производительных способов. Однако, стоит отметить наличие меньшего количества связей, и поэтому данный способ является менее точным, чем триангуляция.

.1 Технические данные проектируемого объекта

Магистральный газопровод Ухта-Торжок (I очередь) — трубопровод, который предназначен для
транспортировки природного газа из района добычи на полуострове Ямал к пунктам
потребления.

Прокладывается из стальных труб диаметром 1420 мм и рабочим давлением 9,8
Мпа. Пропускная способность до 40 млрд куб. м газа в год.

Магистральный трубопровод — единый производственно-технологический
комплекс, включающий в себя здания, сооружения, его линейную часть, в том числе
объекты, используемые для обеспечения транспортирования и хранения. Является
основным средством доставки природного газа на значительные расстояния.

Общее генеральное направление проектируемой трассы — с северо-востока на
юго-запад.

Газопровод на всём своём протяжении прокладывается подземно.
Проектируемая трасса магистрального газопровода Ухта-Торжок (I очередь) практически на всем участке
проходит в одном технологическом коридоре с действующими трубопроводами:
газопроводами Северные районы Тюменской области (СРТО)-Торжок, Грязовец-Торжок,
Ухта-Торжок (I, II, III нитки), нефтепроводом Сургут-Полоцк на нормативных
расстояниях, с правой стороны (по ходу газа.

В состав проектируемого магистрального газопровода на рассматриваемом
участке км 2260-км 2280 газопровода Ухта-Торжок (I очередь) входит: проектируемый магистральный газопровод
Ухта-Торжок (I очередь) — наружный диаметр Ду=1420 мм, давление 9.8 МПа, длина
отдельной трубы 16,5 м, толщина стенок 10 мм; переходы через малые водотоки,
переходы через автомобильные дороги, противопожарные переезды; опознавательные
и сигнальные знаки местонахождения газопровода.

Общая протяженность рассматриваемого участка трассы магистрального
газопровода Ухта-Торжок (I очередь) км 2260.0-км 2280.0 составляет 20.0 км.

Проектируемая трасса магистрального газопровода Ухта-Торжок (I очередь)
по заданному участку следует справа по ходу газа на нормативных расстояниях от
действующего газопровода СРТО-Торжок (Ду=1400 мм), вдольтрассовой автодороги,
вдольтрассовой ЛЭП 10 кв.

При этом нормативное расстояние от крайней нитки действующего газопровода
до проектируемого магистрального газопровода Ухта-Торжок (I очередь) составляет
согласно СП 36.13330.2012 — «Магистральные трубопроводы» не менее 18 метров
по лесным землям и 32 метра по землям сельскохозяйственного назначения.

Априорная оценка точности подземной геодезической мониторинговой сети с учетом производства дополнительных линейно-угловых измерений

Под подземной геодезической мониторинговой сетью будем понимать сеть, предназначенную для обеспечения геодезических наблюдений за смещениями контура выработки при производстве горных работ. Такая сеть может быть плановой и высотной.

Рассмотрим плановую мониторинговую сеть. Она должна состоять из пунктов, заложенных в конечную обделку тоннеля, положение которых определено методом полигонометрии. Сеть будет иметь вытянутую форму вследствие ограниченных размеров тоннеля. Окончательное уравнивание такой сети произойдет после сбойки встречных забоев. Ход будет получать развитие по мере увеличения проходки. Ранее было установлено, что длины сторон подземной мониторинговой сети должны быть примерно одинаковы и не должны превышать 100 м, что обусловлено неблагоприятными условиями для производства работ (наличие пылеватых частиц в воздухе, плохая освещенность, отработанные газы при работе тяжелой техники, помехи видимости из-за работающих машин и др.)

Важной особенностью подземной геодезической мониторинговой сети является небольшое количество исходных данных, что при развитии сети может привести к потере точности. Априорная оценка точности положения последней точки свободного полигонометрического хода

Рассмотрим свободный полигонометрический ход (рисунок 3.4.1), проложенный от исходной стороны А-1 до пункта Р через вершины 1, 2…и, при которых равноточно измерены горизонтальные углы 3i со средней квадратической погрешностью mр , а также равноточно измерены длины di сторон хода со средней квадратической погрешностью md. Вопросы априорной оценки точности полигонометрических ходов подробно изучены многими авторами и отражены в работах . В общем случае, погрешность MP положения пункта Р полигонометрического хода выражается формулами где Mx, M — погрешности координат точки Р полигонометрического хода, Mx , My — угловая составляющая погрешностей координат х и у; Mx , My линейная составляющая погрешностей координат х и у. Рассмотрим для удобства вытянутый равносторонний ход, запишем формулы вычисления СКП положения пункта Р для этого случая продольный сдвиг пункта, М„ — поперечный сдвиг пункта полигонометрического хода. Опираясь на выводы, полученные в , запишем формулы для вычисления СКП положения пункта, при условии, что рассматриваемый ход имеет вытянутую форму и равные стороны, а ось х системы координат направлена по ходу:

Ранее определено, что СКП mP наиболее слабого пункта полигонометрии не должна превышать 4 мм. Опираясь на эту величину, определим длину полигонометрического хода.

Выведем формулу для вычисления допустимой длины хода и числа сторон в нем по заданным СКП линейных и угловых измерений. Если ход является свободным, вытянутым и равносторонним, длина L хода из формулы (3.4.7) будет

Рассчитаем возможные длины ходов при СКП положения наиболее слабого пункта, равной 4 мм, и СКП линейных и угловых измерений 1 мм и 1″ соответственно. Результаты вычислений представлены в таблице 3.4.1. Таблица 3.4.1 – Длины и число точек полигонометрических ходов L, км, вычисленнаяпоформуле (3.4.13) 0,5 0,4 0,3 — L, км, вычисленнаяпоформуле (3.4.13) 1,1 0,8 0,6 — Очевидно, что предвычисленная длина хода, при минимальных СКП угловых и линейных измерений, является небольшой величиной. Рассмотрим возможные варианты производства дополнительных измерений при создании сети, которые могут повлиять на повышение точности элементов хода.

Априорная оценка точности положения последнего пункта полигонометрического хода при дополнительных измерениях углов по схеме «через один пункт»

Предложим в качестве возможного варианта сети вытянутый равносторонний ход, в котором измерены дополнительные углы P r-i , образованные направлениями на следующие за смежными пунктами сети вершины хода через одну точку хода (рисунок 3.4.2), и на последнем пункте измерен угол ф .