Методы топографической съемки

3 Геодезическое обеспечение топографо-геодезических работ на объекте: «Топографо-геодезические работы при съемке масштаба 1:500 водохранилища реки Кандысу Тарбагатайского района ВКО»

 

 

3.1 Общие сведения  о гидросооружениях и геодезических  работах под их строительство

 

 

Состав сооружений в гидроузле. Гидроузлом называют группу гидротехнических сооружений, объединенных условиями совместной работы и местоположением.

По своему назначению гидроузлы могут быть воднотранспортными, энергетическими, водозаборными, ирригационными, регулирующими, комплексными. В состав гидроузла входят основные и вспомогательные сооружения; их типы определяются назначением гидроузла.

К основным сооружениям относятся плотины, водозаборные, водоспускные и водопроводящие сооружения, здания ГЭС и насосные станции (НС), судоходные шлюзы и судоподъемники, лесо- и рыбопропускные сооружения.

К вспомогательным сооружениям относятся ремонтно-механические мастерские, дороги, линии связи и различные постройки - все то, что обеспечивает нормальную эксплуатацию гидроузла.

Все многообразие компоновок гидротехнических сооружений в гидроузлах можно свести к трем типам:

тип 1 — речные низконапорные гидроузлы;

тип 2 —гидроузлы с приплотинной ГЭС;

тип 3 — деривационные узлы, состоящие из плотины, водозабора, деривационного канала или трубопровода.

Стадии проектирования гидросооружений. По возможности гидроузел используют как мостовой переход, проектируя по нему железную и автомобильную дороги.

Плотина делит реку на две части - верхний и нижний бьефы, образует в верхнем бьефе водохранилище и создает напор Н как разность уровней верхнего и нижнего бьефа. На равнинных реках обычно строят массивные гравитационные плотины прямолинейного типа. На горных реках возводят арочные криволинейные плотины, работающие как система упругих арок, опирающихся на скальные берега [7].

Как и все сложные сооружения, крупные гидротехнические объекты проектируются в две стадии: технический проект и рабочие чертежи, при этом важнейшая роль принадлежит внестадийному этапу - технико-экономическому обоснованию проекта.

Крупные гидротехнические сооружения в значительной степени изменяют сложившийся водный баланс в природе. Так, строительство каскадов гидроузлов на реках и образование небольших водохранилищ нарушают режим речного стока и приводят к обмелению внутренних морей и озер, а также к нарушению естественного нереста рыбы. Затопление водохранилищами сельскохозяйственных и лесных угодий, необходимость строительства берегоукрепительных и защитных сооружений весьма дороги для народного хозяйства и должны быть тщательно и всесторонне исследованы в технико-экономическом обосновании и выбраны такие варианты проекта, которые вносили бы минимальные изменения в сложившееся равновесие в природе.

Проекты по гидромелиорации, как правило, охватывают большие территории и также требуют всестороннего и весьма тщательного изучения.

Проектирование гидротехнических сооружений требует детального изображения рельефа местности с повышенной точностью. Поэтому используемые для этих целей крупномасштабные топографические карты снимаются с сечением рельефа через 0,5 - 1 м. При составлении продольного профиля больших рек, падение на 1 км которых часто достигает 5 - 10 см, требуется проложение вдоль них ходов нивелирования I - II классов.

При вынесении проектов гидротехнических сооружений в натуру требуется строгое соблюдение проектных высот и уклонов объектов, расположенных на значительной территории и связанных между собой и с водотоками гидрологическими расчетами. Это вызывает необходимость построения на местности высокого класса нивелирной основы, уравненной в единой абсолютной системе высот [8].

Геодезические работы на водохранилищах. Определение контура водохранилища по карте.  При возведении на реке плотины бытовой уровень воды поднимается до отметки нормального подпорного уровня (НПУ), образуя в верхнем бьефе водохранилище. Длина водохранилища от плотины до хвостовой части, где выклинивается подпор, может быть подсчитана по приближенной формуле:

 

                                     L=KH/J                                                 (2)

 

где H- высота напора;

J - средний продольный  уклон бытового потока;

K - коэффициент, принимаемый  для плотины с затворами равным.

При проектировании водохранилища решаются следующие задачи:

• установление контура водохранилища при заданном НПУ и отбивка при необходимости этого контура в натуре;
• определение площади затопления и объема воды в водохранилище;
• установление подлежащих затоплению населенных пунктов, путей сообщения, ЛЭП и других объектов; подсчет стоимости убытков от затопления; разработка проектов новых населенных пунктов, путей сообщения, ЛЭП и т.д.;
• разработка проектов инженерной защиты от затопления и подтопления городов и других населенных пунктов, предприятий, ценных угодий и др., а также проектов берегоукрепительных работ;
• подсчет площадей лесосводки; выявление мест, требующих проведение санитарных и противомалярийных мероприятий, разработка проектов организации рыбного хозяйства;
• трассирование в чаше водохранилища судовых ходов, выбор мест расположения портов, пристаней, убежищ для судов.

Особенности создания геодезической основы гидросооружений. Содержание и объем геодезических работ зависят от вида гидротехнического сооружения, стадии его проектирования и строительства. При проектировании большинства гидротехнических сооружений геодезические работы выполняют для составления топографических и гидрографических планов, продольных профилей рек, а также для обслуживания геологических, гидрологических и других специальных работ.

Для этих целей развивают исходное и съемочное планово-высотные геодезические обоснования, создающие единую систему плановых координат и высот на всю территорию строительства. Съемки, в том числе и русловые, выполняют в различных масштабах в зависимости от стадии проектирования.

При проектировании искусственных водохранилищ. Помимо топографических съемок на территории будущего водохранилища производят работы по выносу в натуру его контура, т. е. определению границы затопления.

При возведении гидротехнических сооружений выполняют разнообразные по составу и большие по объему геодезические измерения, связанные с выносом в натуру проекта сооружения. Исходными данными для них служат рабочие чертежи проекта. Для выполнения разбивочных работ в качестве основы частично используют пункты осей обоснования, созданных для целей изысканий, а также строят специальные разбивочные сети.

Разбивочные работы выполняют на всех стадиях строительства: при выносе осей сооружений, при выполнении земляных и бетонных работ, при монтаже металлоконструкций и гидроагрегатов и т. д. Кроме того, при выполнении монтажных работ выполняют геодезические измерения, связанные с установкой технологического оборудования в проектное положение.

В процессе строительства гидросооружений ведут наблюдения за их деформациями [28].

Штольневый репер на гидроузлах. Принцип устройства. Штольный репер-нивелирный репер специальной конструкции (основание которого устанавливается на плотные, динамически устойчивые грунты), служащий высотной геодезической основой для выполнения геодезических наблюдений за деформациями зданий, сооружений и земной поверхности. Бывают: незаиляемые трубчатые, свайные и др. Измерение осадок зданий и сооружений производится путем периодического нивелирования высотных знаков, закладываемых согласно проекту, составляемому при организации наблюдений.При измерении осадок сооружений к исходным высотным знакам предъявляются следующие требования:

1) длительное сохранение  неподвижности;

2) надежный контроль за  устойчивостью;

3) возможность передачи  с них отметок на марки, заложенные в сооружения (при помощи одной или двух установок инструмента).

Исходными высотными знаками для наблюдений за осадками наиболее ответственных сооружений могут служить глубинные реперы той или иной конструкции. При этом количество реперов на строительной площадке должно быть достаточным для того, чтобы можно было взаимно контролировать их устойчивость и чтобы возможная ошибка измерения высотного положения осадочных марок не выходила за пределы +-1.0 мм.

Периодическая проверка высотного положения реперов, установленных для измерений осадок сооружений, выполняется в каждом цикле наблюдений сравнением взаимных превышений.

Принцип устройства обратного отвеса. Обратный отвес также представляет собой проволоку, но закрепленную якорем в нижней части наблюдаемого сооружения. К верхнему концу проволоки с помощью мягкой вставки, прикреплен оголовок, включающий кольцевой поплавок, плавающий в кольцевой ванне, наполненной жидкостью, и штифт, соосный с проволокой. Под действием подъемной силы поплавка (порядка 50-60 кг) проволока натягивается, занимая отвесное положение, и служит той базовой линией, относительно которой производятся все измерения. Над оголовком расположен координатный столик, скрепленный с исследуемым сооружением. Определение координат штифта относительно координатного столика осуществляется с помощью видеокоординатографа. Изменение его положения свидетельствует о деформации верхней части сооружения. Для определения крена измеряют расстояния ∆1в вверху, ∆1и внизу между нитью отвеса и поверяемым сооружением. Изменение разности (∆1в — ∆1и) с течением времени свидетельствует о продолжающемся крене сооружения. Величина крена может быть определена из соотношения: ? = (∆1в — ∆1и)/h,  
где h — расстояние по вертикали между контролируемыми верхней и нижней точками. Для определения сдвига основания нужно определить координаты точки подвеса проволоки, а также координаты в нижней и верхних точках [11].

 

 

3.2 Полевые работы

 

 

После получения технического задания и подписания договора на производство топографо-геодезических работ, был произведен сбор данных ранее выполненных работ на участок работ. Далее осуществлен выезд на площадку, выполнена рекогносцировка местности, отыскание исходных пунктов для создания планово-высотного обоснования.

Создание планово-высотного обоснования. Съемочная геодезическая сеть создается с целью сгущения геодезической плановой и высотной основы до плотности, обеспечивающей выполнение топографической съемки. Плотность и расположение пунктов съемочного обоснования устанавливается техническим проектом в зависимости от выбранной технологии работ. 

Съемочная геодезическая сеть развивается от пунктов государственных геодезических сетей, геодезических сетей сгущения 1 и 2 разрядов и технического нивелирования. Пункты съемочной сети определяются построением съемочных триангуляционных сетей, трилатерации, проложением теодолитных и мензульных ходов, прямым и обратными, комбинированными засечками (электронные тахеометры), на основе использования спутниковой геодезической аппаратуры (GPS). При развитии съемочной сети одновременно определяются положения точек в плане и по высоте. Высоты точек съемочной сети определяются геометрическим или тригонометрическим нивелированием. 

Точки съемочной геодезической сети должны закрепляться, как правило, временными знаками (металлические штыри, костыли, трубки, деревянные столбы и колья и др.) [11].

При создании съёмочного  обоснования  исходными пунктами послужили пункты полигонометрии пирамиды Круглая, Ключ, Новая (приложение А).

Планово-съёмочное обоснование выполнено в виде одиночных теодолитных ходов. Горизонтальные углы и линии на точках теодолитных  ходов измерялись электронным тахеометром Trimble M3 полным приемом. В процессе работы угловыми засечками были определены координаты Центр; координаты пункта бетонный монолит 3 вновь определены в данной работе; пункт закреплен на длительную сохранность по типу 6 г.р., составлены карточки закладки пунктов. Остальные точки съемочной сети закреплены металлическими штырями на временную сохранность.

Совместно с теодолитным ходом производилось проложение хода тригонометрического нивелирования – определение отметок точек съемочного обоснования.

Отметки точек планового съёмочного обоснования определены тригонометрическим нивелированием от пунктов Круглая, Новая и закрепленной точки 3. Тригонометрическое нивелирование выполнено в виде одиночного хода. Нивелирование выполнено при помощи тахеометра           Trimble M3.

Далее с точек планово-высотного обоснования выполнена топографическая съемка тахеометрическим способом.

 

 

 

 

 

3.3 Камеральные работы

 

 

3.3.1 Обработка  результатов наземных измерений  в программе Credo_DAT

 

 

К наземным геодезическим измерениям относят:

- нивелирование;

- триангуляцию;

- трилатерацию;

- полигонометрию;

- теодолитные хода;

- тахеометрическую съемку;

Все виды наземных геодезических измерений можно обработать в программе Credo_DAT, созданной фирмой «Кредо-Диалог».