Раздел 5. Специальные вопросы по технологии геодезических работ при строительстве и эксплуатации различных видов инженерных сооружений.

УКАЗАНИЕ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕМЫ 5.1.

Как следует из перечня вопросов типовой программы дисциплины «Инженерная геодезия», приведённой выше, рассматриваемая тема призвана обобщить только некоторые особенности строительства и эксплуатации линейных сооружений, которые не в полной мере отражены и усвоены при изучении предыдущих тем.

Подземные трубопроводы подразделяются на напорные и самотечные. Напорные трубопроводы воды – это тепловые сети, газопровод, нефтепровод и водопровод. Самотечные – промышленная, бытовая и ливнёвая канализация, дренаж. В городах районного подчинения и иных населённых пунктах распределительная водопроводная сеть чаще всего является самотечной, где движение воды по трубам обеспечивается за счёт разности уровней воды в водонапорной башне и места её потребления.

При съёмке подземных и наземных линейных объектов должны быть отражены:

– по водопроводу – ось трубопровода, углы поворотов, вводы в дома, выпуски, центры люков колодцев, водозаборные и питьевые колонки, пожарные гидранты и поливочные краны;

– по газопроводу – ось трубопроводов, углы поворотов, места входов в здания, места выходов на поверхность, центры люков колодцев и крышек киверов, газорегуляторные пункты;

– по теплосети – ось трубопроводов, углы поворотов, вводы и выводы в здания, центры люков камер, места выхода на поверхность;

– по канализации – ось коммуникации, безколодезные повороты, центры люков, колодцев и камер, выводы из домов, решётки дождеприёмников, аварийные выпуски.

В колодцах и камерах подлежат нивелированию:

– в самотечных сетях –дно лотка; в перепадных колодцах, кроме того – высота низа входящей трубы, в колодцах-отстойниках – дно колодца, низ входящей и выходящей трубы;

– в каналах и коллекторах – верх и низ каналов (коллекторов).

При детальном обследовании коммуникаций и их съёмке составляются эскизы камер, колодцев и опор. Указываются диаметры труб и их материал.

Самотечные трубы требуют, чтобы погрешности отметок соседних колодцев не превышали 1см, а в напорных – до 3см.

При поиске инженерных подземных коммуникаций, их планового положения и глубины заложения, используется индукционный метод с помощью приборов поиска.

На застроенных территориях, где в одном направлении проходит несколько коммуникаций, индукционным методом можно определить лишь их полосу прохождения. Здесь определение положения отдельных коммуникаций выполняют в камерах, колодцах, вводах и выводах в здания, а также шурфованием.

Газопроводы, пересекающие водные препятствия, прокладываются в две нитки: основная и резервная. Их следует обследовать не реже двух раз в год. Если будут нарушены технические требования по эксплуатации, то их устраняют. При этом выполняются инженерно-геодезические работы.

По лини, через опознавательные знаки газопроводов, с одного из берегов разбивается пикетаж через реку на другой берег. С целью составления плана в масштабе 1:1000 выполняется топографическая съёмка береговых участков с высотой сечения рельефа 0,5м.

Под водой геодезические работы выполняются с помощью водолазов. Определение положения промерных точек в створе водотока производится при помощи мерного троса или угловыми засечками двумя теодолитами, а скорость течения – вертушкой. Промер глубин осуществляется ручным лотом или эхолотом. Плановое положение трубы и её глубина в дне водотока определяется при помощи подводного трассоискателя типа ПТИ–1М.

По материалам выполненных работ строится продольный профиль обеих ниток газопровода. На обнаруженные оголённые участки укладывают мешки со щебнем, с таким расчётом, чтобы верхняя часть трубы была на 0,5м ниже дна водотока.

После укладки мешков производится послеремонтное обследование подводного газопровода.

Протяжённость магистральных газопроводов и нефтепроводов в Республике Беларусь соответственно составляет 6,4 и 2,9 тысяч километров, а площадь республики – 206,7 тыс. км² при средней отметке над уровнем Балтийского моря 160 метров.

За время эксплуатации трубы подвергаются коррозии, имеются дефекты сварки стыков и механические повреждения подземных прокладок, металлические трубы постепенно истираются. Поэтому требуется постоянная проверка не только внешнего, но и внутреннего состояния их.

Для этой цели в трубу вставляется поршень-дефектоскоп (снаряд), снабжённый компьютером, который под давлением жидкости или газа продвигается вдоль трубы. Магниты поршня намагничивают трубу, его датчики воспринимают магнитное поле и передают информацию о дефектных участках в компьютер. На образующей трубы через 2 км установлены маркеры, которые воспринимаются диагностическим устройством и фиксируются компьютером.

После прохождения дефектоскопом участка трубопровода информация распечатывается с указанием мест повреждений и расстояний до них от ближайших маркеров.

Так как маркеры установлены рядом с опознавательными знаками, то геодезические работы будут заключаться в определении координат опознавательных знаков, их восстановлению в случае уничтожения, и координат дефектных мест.

Такие работы следует выполнять с помощью электронных тахеометров или спутниковых систем позицирования. После создания на территории Республики постоянно действующих станций позицирования кинематический метод спутниковых измерений будет преобладающим в геодезии.

Одним из главных требований, предъявляемых при проектировании и выполнении разбивочных работ подземных трубопроводов, является строгое обеспечение нормативных расстояний между их осями и ближайшими зданиями, сооружениями и подземными сетями, как в плане, так и по высоте, а также в соблюдении минимальных уклонов. Например, минимальные горизонтальные расстояния (м) от оси газопровода до соответствующих осей составляют: водопровода, канализации и теплосети – 1м; газопровода 0,5м. В это же время минимальные вертикальные расстояния установлены: водопровод, канализация и газопровод – 0,15; теплосеть –0,2м.

Тепловые сети прокладывают чаще всего под землёй в проходных или непроходных каналах (железобетонных коробах). Допускается безканальная прокладка в теплоизоляции для труб диаметром меньше 400м. Каналы тепловых сетей заглубляют на 1,5–2,0м ниже поверхности земли. В сетях через 150 – 200м устраивают П-образные компенсаторы. Независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки для сбора конденсата уклон сетей должен составлять не менее 2‰.

Без уклона теплотрасса прокладывается по мостам, при пересечении других коммуникаций и в подвалах. При пересечении железных дорог, рек и оврагов прокладка тепловых сетей должна быть надземной.

Водопровод прокладывается ниже глубины сезонного промерзания на 0,3 – 0,5м с минимальным уклоном 1‰. Колодцы проектируют и устраивают через 100м.

Магистральные и распределительные газопроводы закладываются на глубину не менее 0,8м от поверхности земли до верха трубы. Допускается укладка двух и более ниток газопроводов в одной траншеи на одном или разных уровнях с минимальным уклоном 2‰ для сбора и удаления конденсированной воды.

Сети канализации закладываются ниже глубины сезонного промерзания. В местах присоединения труб к основному коллектору, поворота трассы, изменения диаметров труб и уклонов устраивают колодцы. На прямых участках смотровые колодцы устраивают через 50 – 100м. Вертикальных и горизонтальных кривых не проектируют.

Проектирование и монтаж самотечных трубопроводов требует выдерживания уклонов, которые должны соответствовать диаметрам труб: 200мм – 0,005‰, 250 – 600мм – от 0,004 до 0,0016‰, 1250мм и больше – 0005‰.

В отличие от самотечной канализации, а она проектируется в одну сторону, напорные трубопроводы можно проектировать с разносторонними уклонами, что приведёт к сокращению объёмов земляных работ.

На переломах проектной линии магистральных трубопроводов необходима вставка вертикальных кривых большого радиуса.

Значения элементов вертикальных кривых, а также прямоугольные координаты для их разбивки выбирают из таблиц или вычисляют из зависимостей:

Т=R[(i₁+i₂):2]; К=R(i₁+ i₂); Б=Т²:2R; Y=X²:2R,

где R– радиус кривой, i₁и i₂– уклоны сопрягаемых участков проектной линии.

Разбивку вертикальных кривых выполняют по способу прямоугольных координат, задаваясь значениями абсцисс X и вычисляя ординату по приближённой формуле.

Значения биссектрисы и ординат вводят в виде поправки в проектные отметки профиля со знаком плюс для вогнутых и знаком минус для выпуклых вертикальных кривых.

Для выполнения разбивочных работ осуществляется геодезическая подготовка проекта, которая включает создание разбивочных чертежей, а в необходимых случаях и разработку проекта производства геодезических работ.

Для составления разбивочных чертежей необходимо иметь: генеральный план; рабочие чертежи сооружения в масштабах 1:200 – 1:500; проект вертикальной планировки; планы и профили коммуникаций; план основной геодезической сети.

Разбивочный чертёж содержит необходимые угловые и линейные величины, которые откладывают на местности при выполнении разбивок. На чертёж наносят ближайшие пункты геодезической основы, закоординированные точки и углы сооружений в процессе топографических съёмок. На углах поворота трасс указывают координаты, а между колодцами (камерами) – расстояния. Данные для разбивочного чертежа могут быть получены аналитическим, графическим или графоаналитическим способами.

Разбивку поворотных точек трассы и колодцев коммуникаций внутри кварталов производят от красных линий застройки, строительной сетки, углов зданий, центров люков существующих колодцев и каверов. Количество засечек на каждую определяемую точку должно быть не менее трёх.

При отсутствии контуров местности прокладывается планово-высотный ход, точки которого закрепляются. От этих точек откладывают вычисленные горизонтальные проложения и углы.

На прямолинейных участках трассы промежуточные колодцы определяют по ствоу, а узловые колодцы определяют на местности (разбивают) через 400 – 500м.

При разбивки трассы в плане предъявляют больше требований к её прямолинейности, по сравнению с продольным перемещением.

Детальную разбивку колодцев и переходов магистральных трубопроводов осуществляют в соответствии с проектом, но одновременно с восстановлением и закреплением углов поворота, пикетажа трассы и детальной разбивке кривых. Одновременно выполняют нивелирование и контрольные измерения. Точки крепления выносят за пределы зоны земляных работ, примерно 4 – 8м в обе стороны от оси трассы.

Траншеи для укладки труб выполняют с вертикальными стенками или с откосами. Крутизну откоса характеризуют дробью 1:m=h:d, где h– глубина траншеи, а d– горизонтальное проложение между нижней и верхней бровками.. Во втором случае на местности через каждые 10м закрепляют не только ось траншеи, но и грани нижней и верхней бровки.

При рытье траншей контроль выемки грунта по высоте осуществляют с помощью визирок. В начале траншеи перпендикулярно ей устанавливают постоянные визирки. Их высота должна быть равной переносной визирке, когда её верх находится на проектной отметке. Грунт в траншее не добирают на величину 5 –10см до проектных отметок. После этого на пикетах, в местах изменения уклонов и устройства колодцев строят лавочную обноску и способом визирок вынимают грунт до проектных отметок.

На обноски переносят тахеометром ось трубопровода, которая закрепляется гвоздями, а между ними натягивается проволока. Ось трубы проецируется на дно траншеи.

Укладка труб по заданному уклону может выполняться с помощью визирок, по маякам, по уровню, с помощью нивелира и реек, а также с помощью лазерных приборов. Луч лазера позволяет создать на трассе опорную линию заданного направления и уклона, по которой определяют действительную ось траншеи и её глубину, а также производят монтаж труб.

При переходе трубопроводов через реки, овраги и другие препятствия могут устраиваться дюкеры. Дюкер состоит из входной и выходной камер на разных берегах и трубопровода, уложенного в траншею, выкопанную в дно препятствия.

При устройстве дюкера на каждом берегу закрепляют ось дюкера и устанавливают реперы. В масштабах 1:500 –1:2000 составляется план места перехода. При этом определяют отметки уровней воды нивелированием по кольям, установленным на разных створах для определения уклона реки. По каждому створу определяют отметки дна реки. Работа выполняют в полосе 70 – 120м по обе стороны от оси трубопровода.

Завершив подготовительные работы, по дну препятствия копают траншею глубиной до 1,5м. Прямолинейность траншеи обеспечивается с помощью лазерного визира или тахеометра. После этого трубопровод опускается в траншею со льда или понтонов, или протягивается в траншеи механической тягой. В последнем случае для наблюдений за местонахождением трубопровода под водой к его передней части приваривают визирную цель.

Трубу в траншее закрывают грунтом, бутовым камнем или щебнем в мешках до уровня дна реки. После этого выполняют исполнительную съёмку пользуясь помощью водолазов или аквалангистов.

При пересечении трассой автомобильных и железных дорог, других магистральных трасс, а иногда и зданий производится бестраншейная прокладка трубопроводов. Она может выполняться: проколом (до 50м), продавливанием в грунт и щитовой проходкой по типу строительства метро. Контроль планового положения трубопровода в случае прокола производят с помощью светящихся визирных целей.

Разбивка надземных трубопроводов начинается с установки фундаментов под опоны. Центры фундаментов разбивают от геодезической основы, как и колодцы подземных коммуникаций. Возле каждого фундамента строят обноску, куда и выносят продольную и поперечные оси трубопровода. Эти оси используют при сооружении опалубки и установки анкерных болтов.

При строительстве зданий под насосные станции, компрессоры и водонапорные башни разбивочные работы выполняются известными в инженерной геодезии способами, приборами и принадлежностями.

Говоря об эксплуатации зданий и сооружений нельзя забывать об их устойчивости, которая может быть нарушена вследствие смещений и деформаций отдельных узлов. Деформация – это изменение форма и размеров тела под воздействием сил. Если здание равномерно опускается, то такое явление не приведёт к возникновению трещин и сдвигов в нём, но при этом могут быть деформированы вводы и выходы коммуникаций.