Инженерно-геодезические изыскания для проектирования автомобильной дороги, М52 Чуйский тракт

 

 

2 Комплекс геодезических  работ для проектирования автомобильной  дороги М52

 

2.1 Общие сведения об  объекте

2.1.1 Географические и климатические  условия района работ

 

Алтайский край занимает северо-восточную часть Западной Сибири.

Рельеф рассматриваемого  района равнинный, изредка прорезанный речными долинами и локальными понижениями, приуроченными к древним водотокам или результатам оврагообразования.

Общее и незначительное понижение местности в сторону р. Оби.

По дорожной классификации рельеф относится к 1 категории  сложности.

Проектируемый участок пересекается малыми реками – притоками р. Оби, имеющими широкие заболоченные поймы. В верховьях рек имеются искусственно созданные пруды различной емкости с плотинами, как капитального, так и грунтовыми временного типа.

Таким образом, поверхностный сток в бассейне в значительной степени зарегулирован.

Благодаря континентальному положению, особенностям циркуляции атмосферы климат района отличается суровой зимой с сильными ветрами и метелями, весенними и осенними заморозками, жарким летом. Среднегодовая температура воздуха составляет 0,0оС. Наиболее холодным месяцем является январь со средней температурой воздуха минус 19,5оС и абсолютным минимумом минус 51оС. Самый жаркий месяц – июль; средняя температура воздуха 18,8оС, абсолютный максимум 38оС. Безморозный период длится 105 дней. Амплитуда колебаний среднемесячных температур воздуха за год достигает 38,3оС, а абсолютных 90оС.За год выпадает 575 мм осадков, в том числе 389 мм в теплый и 186 мм в холодный периоды года. Снежный покров устанавливается в среднем 5 ноября, а сходит 23 апреля. Высота снежного покрова в конце зимы достигает 64 см. Погода с ветрами бывает более 200 дней в году. Наиболее часты ветры весной и осенью, когда число дней со штилем не превышает 5-10 дней в месяц.

Температура воздуха самой холодной пятидневки минус 40 оС.

Высота снежного покрова 5% вероятности превышения 89 см.

Скорость ветра 5% вероятности превышения - 21,5 м/с.

 

2.1.2 Технические характеристики  объекта

 

Проектируемый участок дороги от км 185до км 195 является одним из напряженных участков дорог общей сети в Алтайском крае, интенсивность в настоящее время на этом участке достигает 6000 – 8000 автомобилей в сутки.

В плане дорога на данном участке имеет приемлемые характеристики и параметры с обеспеченной видимостью.Существующая дорожная одежда на  проектируемой дороге имеет покрытие из асфальтобетона толщиной 5-6 см и цементобетона толщиной 20 см на щебеночном основании толщиной 10-20 см. За прошедший период происходило бурное освоение придорожной полосы. В непосредственной близости от дороги построено большое количество коммуникаций, сооружений, в том числе капитальных, отведены земли под садовые участки, АЗС.

На   км 187+400 ¸ 189+300 слева   в 50 метрах   расположен п. Сибирский.  На км 192+000 ¸ 192+500 с 2-х сторон  расположены дома с. Казачий.

На всем протяжении трассы вдоль существующей дороги на различных расстояниях проходят коммуникации, в том числе газопровод, также пересекается трассой большое количество коммуникаций ЛЭП 110 – 220 кв, шлейфы коммуникаций на пересечениях с железной дорогой, теплотрасса и т.д. Ведомость  пересекаемых  и сближаемых коммуникаций прилагается к проекту. На участке дороги км 185 – км 195 в настоящее время эксплуатируются один путепровод через электрифицированную железную дорогу и два моста через р. Повалиха. Мосты и путепровод железобетонные, построены в период с 1965 года по 1997 год. Железобетонный путепровод через электрифицированный    железнодорожный  путь   на  км 190+876. Схема путепровода  14,06 м + 16,76 м + 14,06 м,  длина  45,19 м,   построен  в  1964 г.    под   нагрузки Н13, НГ-60.   Габарит  путепровода  Г-8+2 0,61 м.

Железобетонный  мост  на  км  191+928  через  р. Повалиха  расположен  на прямой в  плане.  Схема  моста  3 16,76 м,  длина  моста  50,80 м, построен  в  1965 г.   под  нагрузки   Н30, НК-80,    отремонтирован  в  1997 г.  Габарит     моста  Г-7+2 0,75 м.  Параллельно  на  км  191 + 928  находится  второй  мост  через  р. Повалиха. В  плане  мост  расположен  на  кривой.  Схема  моста  15 м + 18 м + 15 м,  длина  53,2 м,  построен в 1997 г. под нагрузки А11, НК-80. Габарит моста Г-8,3+2 0,75 м.

Железобетонные трубы в количестве 9 штук построены более 40 лет назад. Трубы круглые диаметром от 1,0 м. Длины труб от 10 м до 28 м. Водопропускные трубы находятся в неудовлетворительном состоянии, требуется их замена. С учетом сложившейся интенсивности и параметров проезжей части уровень удобства движения и безопасности следует считать крайне низким. В весеннее - летние периоды в отдельные дни недели на дорогах возникают многокилометровые пробки, и скорости потока падают до 5-10 км/час. И практически круглогодично на участке отмечается большое количество ДТП. Инженерное обустройство сводится в основном к расстановке дорожных знаков, разметке и ограждению на высоких насыпях. Их состояние не соответствует существующим требованиям ГОСТ и СНиП и требует безусловного переустройства и замены при реконструкции.

Большой проблемой является невозможность в существующих условиях пропустить  пешеходные потоки в районе п. Казачий, п. Сибирский.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технические параметры автомобильной дороги

параметры	Ед.изм.	III техническая категория
Тип дорожной одежды		капитальный
Расчетные скорости	Км/ч	100
Ширина зем. полотна	м	12
Шарина проезжей части	м	7,0
Ширина полосы движения	м	3,5
Число полос движения	шт	2
Ширина обочин	м	2,5
Поперечный уклон проезжей части	‰	20
Поперечный уклон обочены	‰	40
Максимальный продольный уклон	‰	50
минимальный радиус вертикальных выпуклых кривых	м	3000
Минимальный радиус кривых в плане	м	600
Крутизна откосов насыпи До 3м От 3 до 6м Более 6м		1:4 1:1,5 1:1,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Современное геодезическое оборудование

 

2.2.1 Электронные тахеометры

Электронный тахеометр объединяет теодолит, светодальномер и микроЭВМ, позволяет выполнять угловые и линейные измерения и осуществлять совместную обработку результатов этих измерений.

Тахеометры, в которых все устройства (угломерные, дальномерные, зрительная труба, клавиатура, процессор) объединены в один механизм, называют интегрированными тахеометрами.

Тахеометры, которые состоят из отдельно сконструированного теодолита (электронного или оптического) и светодальномера, называют модульными тахеометрами.

В электронных тахеометрах расстояния измеряются по разности фаз испускаемого и отраженного луча (фазовый метод), иногда (в некоторых современных моделях) по времени прохождения луча лазера до отражателя и обратно (импульсный метод). Точность измерения зависит от технических возможностей модели тахеометра, а также от многих внешних параметров: температуры воздуха, давления, влажности и т. п. Диапазон измерения расстояний зависит также от режима работы тахеометра (отражательный или безотражательный). Дальность измерений при безотражательном режиме напрямую зависит от отражающих свойств поверхности, на которую производится измерение. Дальность измерений на светлую гладкую поверхность (штукатурка, кафельная плитка и пр.) в несколько раз превышает максимально возможное расстояние, измеренное на темную поверхность. Максимальная дальность линейных измерений: для режима с отражателем (призмой) – до пяти километров (при нескольких призмах еще дальше); для безотражательного режима – до одного километра. Модели тахеометров, которые имеют безотражательный режим могут измерять расстояния практически до любой поверхности, однако следует с осторожностью относиться к результатам измерений, проводимым сквозь ветки, листья, потому как неизвестно, от чего отразится луч, и, соответственно, расстояние до чего он промеряет. Существуют модели тахеометров, обладающие дальномером, совмещенным с системой фокусировки зрительной трубы. Преимущества таких приборов заключается в том, что измерение расстояний производится именно на тот объект, по которому в данный момент выставлена зрительная труба прибора.

Для выполнения съёмки электронный тахеометр устанавливают на станции и настраивают его в соответствии с условиями измерений. На пикетах ставят специальные вешки с отражателями, при наведении на которые автоматически определяются расстояние, горизонтальные и вертикальные углы. Если тахеометр имеет безотражательный режим, то можно производить измерения на реечные точки, в которых нет возможности установить вешку с отражателем. МикроЭВМ тахеометра по результатам измерений вычисляет приращения координат и превышение h с учетом всех поправок. Все данные, полученные в ходе измерений, сохраняются в специальном запоминающем устройстве (накопителе информации). Они могут быть переданы с помощью интерфейсного кабеля на ПЭВМ, где с использованием специальной программы выполняется окончательная обработка результатов измерений для построения цифровой модели местности или топографического плана. Совместное использование электронного тахеометра с ПЭВМ позволяет полностью автоматизировать процесс построения модели местности.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили электронные тахеометры зарубежных фирм Sokkia (рис. 76), Topcon, Nicon, Pentax, Leica, Trimble. Они имеют встроенное программное обеспечение для производства практически всего спектра геодезических работ: развитие геодезических сетей; съемка и вынос в натуру; решение задач координатной геометрии (прямая и обратная геодезическая задача, расчет площадей, вычисление засечек). Угловая точность у таких приборов может быть от 1" до 5" в зависимости от класса точности.

 

Рис. 76. Электронный тахеометр Sokkia SET 530RK3

К новейшим электронным тахеометрам относятся роботизированные тахеометры, оснащенные сервоприводом. Эти приборы могут самостоятельно наводиться на специальный активный отражатель и производить измерения. В дополнение прибор с сервоприводом может оснащаться специальной системой управления по радио, при этом съемку может производить только один человек, находясь непосредственно на измеряемой точке. Подобная схема съемки увеличивает производительность проведения съемочных работ примерно на 80% процентов. Если прибор с сервоприводом имеет безотражательный дальномер, то получаете систему для съемок при проведении туннельных работ, съемки фасадов зданий, съемки карьеров, съемки поверхности дорог и других площадных объектов для построения ЦММ с высокой степенью точностью. Также роботизированные системы могут быть использованы для слежения за деформациями объектов, съемки движущихся объектов и т.д.

 

 

2.2.2 Оптические нивелиры

 

Оптические нивелиры – это геодезическое оборудование, которое используется при строительстве различных сооружений и объектов для изучения форм рельефа. Сам прибор предназначен для определения разницы высот между определенными точками и вычисления их высоты относительно заданного уровня.  
Оптический нивелир состоит из следующих частей:

-из зрительной трубы, которая предназначена для визирования (проведения наблюдений). Ось трубы называют визирной осью;

-для установки в горизонтальное положение прибор оснащен круглым, цилиндрическим уровнем;

-трегер (подставка), которая необходима для размещения самого прибора на штативе и приведения его в горизонтальное положение путем подкручивания подъемных винтов;

-практически все современные оптические нивелиры оснащены автоматическим компенсатором положения угла, с помощью которого визирная ось приходит в горизонтальное положение при грубой установке прибора.

 
 
Оптический нивелир, согласно стандарту, подразделяются на три группы: технические, точные и высокоточные. Основная характеристика приборов – это точность измерения. Для первой и второй групп оптических нивелиров показатель погрешности измерения может колебаться от 5,0 до 3,0 на 1 км двойного хода, для третьей группы – высокоточных – от 0,3 до 0,5 (зависит от наличия компенсатора или уровня). Точность измерения является важнейшим критерием при выборе такого геодезического оборудования.  
         Корпуса современных оптических нивелиров обладают пыле- и влагозащитными свойствами, что позволяет работать с ними при любых погодных условиях. Многие производители заполняют зрительные трубы приборов инертным газом, который делает невозможным попадание вовнутрь влаги или грязи. Благодаря наличию в составе оптических нивелиров автоматических компенсаторов, повышается производительность приборов и ускоряется процесс измерения. Быстрое затухание колебаний компенсатора и его установка в рабочее положение обеспечиваются прикрепленным к нему жидкостным, магнитным или воздушным демпфером.  
            Принцип измерения оптическим нивелиром довольно прост: прибор приводится в горизонтальное положение подъемными винтами трегера, после чего наблюдатель по инварной рейке с сантиметровыми делениями, устанавливаемой на наблюдаемых точках, поочередно снимает отсчеты. Разница в отсчетах и показывает превышение между точками.

 

2.2.3 Система автоматизированного  проектирования  AutoCAD

 

AutoCAD – самая популярная в мире система автоматизированного проектирования и выпуска рабочей конструкторской и проектной документации. С его помощью создаются двумерные и трехмерные проекты различной степени сложности в области архитектуры и строительства, машиностроения, генплана, геодезии. Формат хранения данных AutoCAD де-факто признан международным стандартом хранения и передачи проектной документации.

Ранние версии AutoCAD оперировали небольшим числом элементарных объектов, такими как круги, линии, дуги и текст, из которых составлялись более сложные. В этом качестве AutoCAD заслужил репутацию «электронного кульмана», которая остаётся за ним и поныне. Однако на современном этапе возможности AutoCAD весьма широки и намного превосходят возможности «электронного кульмана».

В области двумерного проектирования AutoCAD по-прежнему позволяет использовать элементарные графические примитивы для получения более сложных объектов. Кроме того, программа предоставляет весьма обширные возможности работы со слоями и аннотативными объектами (размерами, текстом, обозначениями). Использование механизма внешних ссылок (XRef) позволяет разбивать чертеж на составные файлы, за которые ответственны различные разработчики, а динамические блоки расширяют возможности автоматизации 2D-проектирования обычным пользователем без использования программирования. Начиная с версии 2010 в AutoCAD реализована поддержка двумерного параметрического черчения. В версии 2014 появилась возможность динамической связи чертежа с реальными картографическими данными (GeoLocation API).

Текущая версия программы (AutoCAD 2014) включает в себя полный набор инструментов для комплексного трёхмерного моделирования (поддерживается твердотельное,поверхностное и полигональное моделирование). AutoCAD позволяет получить высококачественную визуализацию моделей с помощью системы рендеринга mentalray. Также в программе реализовано управление трёхмерной печатью (результат моделирования можно отправить на 3D-принтер) и поддержка облаков точек (позволяет работать с результатами3D-сканирования). Тем не менее следует отметить, что отсутствие трёхмерной параметризации не позволяет AutoCAD напрямую конкурировать с машиностроительными САПР среднего класса, такими как Inventor, SolidWorks и другими. В состав AutoCAD 2012 включена программа InventorFusion, реализующая технологию прямого моделирования.

 

2.3 Создание геодезического обоснования на территории райлна работ

 

2.3.1 Классификация и характеристика  геодезической сети сгущения

 

В настоящее время наиболее эффективным методом создания геодезической сети, включая и геодезические сети сгущения, является метод, связанный со спутниковыми технологиями (ГЛ0НАСС, GPS). Однако этот метод требует наличия приемной аппаратуры, высокая стоимость которой препятствует широкому ее использованию. Поэтому наряду с высокоэффективными спутниковыми технологиями используют и традиционные методы. Следует заметить, что при выполнении геодезических работ в закрытых помещениях и в стесненных условиях, когда наблюдение созвездия спутников невозможно или затруднительно, традиционные методы являются единственно возможными для решения многих задач.