Проект инженерно-геодезических изысканий при проектировании магистрального нефтепровода Ярославль-Кириши-Приморск

Введение

В данном дипломном проекте предусматривается выполнение инженерно-геодезических изысканий по трассе нефтепровода, проходящего по территории Сандовского района Тверской области и Пестовского района Новгородской области, в соответствии с техзаданием ОАО «Гипротрубопровод».

Инженерно-геодезические изыскания выполняются на основании договора заключённого между ОАО «Гипротрубопровод» и ООО «Центр гидро-экологических исследований».

Балтийская трубопроводная система предназначена для перекачивания нефти Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции к порту Приморск на побережье Финского залива, для дальнейшей транспортировки на экспорт.

Цель работ - получение необходимых материалов изысканий для разработки документации по прокладке второй очереди нефтепроводной системы БТС (Балтийская Трубопроводная Система) на участке Магистрального Нефтепровода (в дальнейшем МН) «Ярославль-Кириши-Приморск» 204-224 км, и на участке МН «Ярославль-Кириши КНОС (Киришский Нефте-Органический Синтез)» 204-224 км. Протяженность участка - 40 км. Проложение трассы будет согласовано со всеми заинтересованными районными организациями, юридически оформлено в землеустроительные дела по выбору трассы и утверждено главой областной администрации.

Cтворы переходов через реки должны быть выбраны на прямолинейных устойчивых участках русел пересекаемых рек. Переходы через автомобильные и железные дороги, пересечения с наземными и подземными коммуникациями необходимо согласовать с владельцами этих коммуникаций для получения от них технических условий пересечения. По трассе проектируемого нефтепровода будет выполнен комплекс топографо-геодезических, инженерно-геологических и гидрологических работ.

Топографо-геодезические работы включают: сгущение планово-высотного обоснования, используя пункты триангуляции и грунтовые реперы существующей Государственной геодезической сети в районе объекта, для дальнейшей инструментальной съемки М 1:5000 по всей трассе (включая съёмку подземных коммуникаций), тахеометрическую съемку участков переходов небольших автодорог и водных преград в М 1:1000, а также съемку М 1:500 на участке перехода через железную дорогу. Камеральную обработку, трассирование и вынос в натуру с закреплением на местности вершин углов поворота и створных знаков проектируемой трассы МН.

Инженерно-геологические работы включают: рекогносцировочные работы по проектируемой трассе; бурение скважин с отбором образцов грунта; лабораторные исследования грунтов и химический анализ воды; геофизические работы на переходах через естественные и искусственные преграды ВЭЗ (вертикальное электрическое зондирование), а также работы по комплексу электрохимической защиты.

Гидрометеорологические исследования включают полевые промерные работы в русле рек, в границах топографической съемки. Камеральные работы состоят из сбора исходных данных, гидрологических расчетов горизонтов воды, исследования русловых деформаций по материалам прошлых лет.

Лабораторные работы предстоит выполнить в лаборатории ЗАО «ЛенТИСИз». Комплексные инженерно-технические изыскания выполнить согласно действующим СНиПам и ГОСТам. Разрешение на производство работ выдано инспекцией Госгеонадзора за №……. от ……. 2004 г.

Реконструируемый участок трассы начинается с 204 км и идет в северо-западном направлении до 224 км (НПС «Быково»). Проектом предусмотрено проектирование двух лупингов: правого по МН «Ярославль-Кириши-Приморск» и левого по МН «Ярославль-Кириши (КНОС)» Правый лупинг проектируется в 10-15 м справа от ВЛ-10 кВ по ходу нефти; левый лупинг проектируется в 14-23 м слева от трубы МН «Ярославль-Кириши-Приморск». Лупингом (от английского слова loop - петля, обвод) называется линейная часть нефтепровода, когда параллельно основной сооружают, на отдельных участках, дополнительно одну, две или три нитки нефтепровода того же или иного диаметра.

На 214 км трасса пересекает железную дорогу Сонково-Пестово и далее идет вдоль нее на расстоянии 0,15-0,5 км. Трассу пересекают две автодороги областного значения Сандово - Тювтово и Быково - Высокое.

1. Физико-географическая и экономическая характеристика района работ

.1 Административная принадлежность

Административный центр - г. Тверь. Территория 84,1 тыс. кв. км (более 0,5% территории Российской Федерации). Численность населения на 1 января 2004 г. составляла 1590,6 тыс. человек (городское - 73,5%, сельское - 26,5%), плотность населения - 17,1 человек на 1 кв. км. Район работ расположен в северной части Тверской области на 58°30’ северной широты и 35°50’ восточной долготы. С севера на юг Тверская область протянулась на 250 км, с запада на восток на 450 км. Область граничит с Новгородской, Вологодской, Ярославской, Московской, Смоленской и Псковской областями.

.2 Рельеф

Район работ расположен в северо-западной части Тверской области, относимой к геоморфологической области пологоволнистых и плоских равнин. Формирование рельефа началось, когда стабилизировались континентальные условия. Участок представляет собой пологоволнистую и плоскую озерно-ледниковую равнину верхневалдайского оледенения. Формирование равнины связано с аккумуляцией маломощных осадков при регрессии обширного озерного бассейна, сформировавшегося здесь после отступления поздневалдайского ледника. Рельеф поверхности однообразно плоский, местами пологоволнистый, изредка наблюдаются невысокие холмы (4-7 м высотой, 0,2-0,4 км шириной у основания). Поверхность слабо наклонена на северо-запад, относительные превышения 2-3 метра, крутизна склонов около 1-3^о. Трасса проходит по участку озерно-ледниковой равнины. Поверхность слабоволнистая, с превышением холмов до 2 метров, равнина состоит из мелкозернистых песков, супесей, суглинков.

.3 Грунты и почвы

Основную роль в формировании инженерно-геологических условий данного региона сыграли многократные оледенения, оставившие после себя мощные толщи ледниковых отложений. В пределах изучаемой территории поверхности имеют наибольшее распространение ледниковые позднеплейстоценовые, озерно-ледниковые, аллювиальные и болотные современные отложения.

·        Болотные отложения представлены торфом буро-коричневым, темно-коричневым, среднего и хорошего разложения. Мощность торфа достигает 4,5 м.

·        Аллювиальные отложения слагают поймы мелких рек и ручьев. Они представлены песками мелкими и пылеватыми, супесями, пластичными и суглинками серого, коричнево-серого цвета.

·        Озерно-ледниковые отложения залегают с поверхности и перекрывают ледниковые отложения. Они представлены, в основном, суглинками легкими пылеватыми и тяжелыми пылеватыми, коричнево-серыми, с тонкими прослоями супесей, песков, с включениями гравия и гальки. Консистенция суглинков от мягко-пластичной до твёрдой. Вскрытая мощность составляет 0,5 - 5,5 м.

·        Ледниковые отложения валдайского времени встречаются и залегают под чехлом озерно-ледниковых отложений. В литологическом отношении они представлены суглинками буро-коричневого и кирпично-красного цвета с прослоями песка, с включениями гравия и гальки, а также песками пылеватыми средней плотности. На контакте с вышележащими отложениями, они имеют тугопластичную консистенцию, а ниже приобретают полутвердую консистенцию.

В исследованном районе осадочная поверхность представлена песчано-глинистыми породами верхнего отдела Юрского периода.

Тверская область обладает значительными запасами полезных ископаемых: песчано-гравийные материалы, пески строительные и силикатные, легкоплавкие и огнеупорные глины, известняки различного назначения, торф, пресные и минерализованные подземные воды, бурый уголь. Наиболее значительны запасы торфа (около 2,5 млрд. тонн). По масштабам добычи область занимает одно из ведущих мест в России. В промышленном масштабе освоено 48 месторождений торфа общей площадью около 320 тыс. га. Регион славится подземными минеральными водами, которые используются в качестве лечебно-столовых, а также для водолечения на курортах области.

геодезический топографическая съёмка трассирование

1.4 Климат

Климат, на территории области района работ, умеренно континентальный, пояс достаточного увлажнения. Температура воздуха: Средняя годовая температура воздуха 4,0 - 4,1ºС

Зима умеренно-холодная длится около 4,5 месяцев, с середины ноября по март месяц. Температура воздуха днем от - 9-13ºС, ночью -12 -14°С. Абсолютный минимум достигает -48ºС.

Весна в области начинается в конце марта в начале апреля. Весна прохладная с неустойчивой погодой и характеризуется частыми холодами, а иногда и устанавливается снежный покров.

Лето наступает в середине мая, когда среднее суточная температура воздуха 10ºС и продолжается около 4 месяцев. Летом нередки похолодания, вызываемые вторжениями холодного воздуха арктического происхождения. Преобладающие температуры воздуха летом: днем 16-19°С, максимальная 34°С, ночью 11 -14°С.

Осень продолжается с середины сентября по середину ноября. В первой половине сравнительно теплая с переменчивой погодой, вторая половина более прохладная с преобладанием пасмурной погоды.

Ветровой режим рассматриваемой территории определяется общей циркуляцией атмосферы, а также характером подстилающей поверхности. Так, например, лес значительно уменьшает скорость ветра и, наоборот, на открытых пространствах при наличии крупных водоёмов скорость ветра увеличивается. На рассматриваемой территории резко выражена сезонная смена полей давления, воздушная циркуляция имеет муссонный характер.

Ветры в течение года преобладают западные, юго-западные, южные со средней скоростью ветра 4-6 м/сек. Повторяемость сильных ветров зимой составляет 6-9%, летом - 1%. В залесённой местности повторяемость слабых ветров даже зимой составляет 85%, а летом превышает 90%. Умеренные ветры здесь редки, зимой повторяемость их не превышает 14%, а летом - 8%.

Влажность воздуха характеризуется, величиной упругости водяного пара и относительной влажностью. Как и температура воздуха эти характеристики имеют отчетливо выраженный годовой и суточной ход и подвержены изменениям под влиянием физико-географических особенностей местности.

В холодный период упругость водяного пара увеличивается в направлении с востока на запад, а в теплый период-с севера на восток. Наименьшие значения упругости водяного пара отмечаются зимой. Начиная с марта, упругость водяного пара быстро увеличивается и достигает максимума в июне-июле.

Вследствие преобладания воздушных морских масс влажность воздуха велика в течение всего года. Число дней, когда влажность воздуха в течение суток выше 80%, составляет в среднем за год 130 - 140. Дни с влажностью 30% и менее довольно редки и составляют в сумме за год 4-12 дней. Наиболее высока влажность воздуха в холодный период, с ноября по январь. В эти месяцы приход солнечного тепла минимальный и испарение очень мало, относительная влажность в течение суток держится выше 85%. Относительная влажность воздуха летом составляет 68-75%, а годовое количество осадков 550 - 600 мм в год.

Холодный период длится с ноября по март, а теплый - с апреля по октябрь. В теплый период выпадает 70% и более от годового количества осадков, в холодный соответственно 30% и менее. За холодный период количество осадков колеблется от 150 до 200 мм, а за теплый период 400 - 500 мм.

Устойчивый снежный покров образуется в начале декабря. В конце февраля снежный покров достигает максимальной высоты и составляет около 46 см, а в районе п. Сандово - 40 см. Продолжительность устойчивого снежного покрова колеблется до 130 - 150 дней.

.5 Гидрография

Уникальность экологической значимости тверской области связана с ее расположением на водоразделе морей: Каспийского, Балтийского и Черного. На территории области находятся истоки Волги, Западной Двины, Мсты, недалеко находится Днепр. Обширные лесные и болотные массивы защищают истоки рек от антропогенного воздействия.

Трассу проектируемого нефтепровода пересекают две речки - Ратыня и Саванка шириной 1 - 1,5 м и глубиной 0,5-0,6 м, а также ручей.

На территории области расположено более 550 крупных озер, в их числе - озеро Селигер, протекает около 1000 больших и малых рек общей протяженностью свыше 20 тыс. км. В области 9 водохранилищ искусственного происхождения.

1.6 Растительность

Леса преимущественно смешанные (сосна, ель, берёза, ольха и др.). Хвойные (сосново-еловые) или лиственные (берёзо-ольховые) леса встречаются небольшими массивами. Высота лиственных деревьев 6 - 20 м, толщина стволов 0,2 - 0,4 м; в хвойных лесах высота деревьев 15 - 25 м, толщина 0,15 - 0,30 м. Вдоль МН есть просека доступная для движения вездеходов и грузового автотранспорта.

.7 Дорожная сеть

В области района работ не очень хорошо развита транспортная сеть. Через ее территорию проходят железная дорога Сонково-Пестово, и автомобильные дороги, связывающие Сандово-Тювтово и Быково-Высокое (асфальтированные дороги шириной 4 метра). Автомобильные дороги с твердым покрытием имеют протяженность 600 км, остальные грунтовые и полевые.

Относительно экономической и физико-географической характеристики района, можно определить категории трудности по видам работ. Эти категории используются в дальнейшем при определении затрат труда, и приведены в организационно-сметной части дипломного проекта. Так как район постепенно прогрессирует и развивается, то производство топографо-геодезических работ ему просто необходимо. Также в процессе производства не должно возникнуть особых проблем с организацией работ, транспортировкой и размещением базы.

.8 Населённые пункты

Центры посёлков городского типа, такие как Сандово и Быково довольно разреженно застроены 1-3 этажными каменными и деревянными домами, улицы прямые и широкие, асфальтированные. Среди сельских и деревенских населённых пунктов, таких как Нивицы, Матвейково, Савано, Харовичи, Березницы, преобладают хутора; сёла небольшие (50-200 жителей), с редкой застройкой. Дома каменные, реже глинобитные с деревянным каркасом, 1-2 этажные. Многие приусадебные участки обнесены живыми изгородями, сильно ограничивающими обзор местности. Все населённые пункты электрифицированы, посёлки обеспечены водопроводом, в деревнях почти в каждом дворе имеется колодец.

2. Топографо-геодезическая изученность района работ

.1 Технология строительства трубопроводов

Строительство магистрального трубопровода требует различных технологий и технологических схем. Важными особенностями при строительстве являются характеристики местности (топографические, ландшафтные, грунтовые, гидрогеологические, гидрологические, климатические) вдоль самой трассы трубопровода. Причём они могут быть настолько существенными, что требует либо полного технического переоснащения строительных подразделений, либо использование специализированных подразделений, выполняющих определённый вид работ.

Природные условия при строительстве МН разделены на группы:

·        равнины

·        пустыни

·        болота

·        вечномёрзлые грунты

·        горы

·        водные преграды

Данный объект работ находится в основном на равнинной местности, а также содержит в меньшей степени болота и водные преграды. Каждая из групп требует применения особой технологии строительства, специальной техники, без применения которой строительство становиться совершенно нетехнологичным. Строительство трубопровода на равнинной местности сложенной плотными грунтами, осуществляется наиболее просто по сравнению со строительством на местности остальных групп.

Подготовка проводится вдоль всей трассы в полосе, ширина которой нормируется строительными нормами СН 452 - 73. При подготовке трассы к работе основных строительных подразделений наиболее важными являются три вида работ: устройство проезда вдоль трассы, создание начального профиля трассы и вырубка леса, если он имеется в полосе отвода. Под начальным профилем трассы понимается поверхность грунта вдоль трассы, спланированная таким образом, что по ней могут безостановочно двигаться основные строительные подразделения.

При укладке трубопровода необходимо сначала выполнить изоляцию стыков, а затем опустить в траншею. Все операции подъёма производятся с помощью мягких полотенец - захватов во избежание повреждения изоляции.

Магистральные нефтепроводы укладывают подземным, наземным и надземным способами. Наиболее широко применяется подземный способ (рис. 1):

Рис. 1. Укладка подземного нефтепровода (диаметр 1020 мм, сталь марки 17Г1С)

Трубопровод укладывают в траншею на заданную глубину (обычно не менее чем на 0,8 м от поверхности земли до верхней образующей трубы), а при переходе через водные преграды - не менее 0,5 м от уровня возможного размыва. Высоту засыпки трубопровода определяют согласно строительным нормам и правилам или техническим условиям с учётом обеспечения упругого радиуса изгиба трубы для конкретного рельефа местности, теплотехнических требований, необходимости использования минерального грунта для балластировки или удержания труб от всплытия на обводнённых участках. Для балластировки труб используются также армобетонные грузы, чугунные грузы, и анкерные устройства.

Подземная прокладка наиболее экономична, даёт возможность более полноценно использовать охранную полосу земли в сельскохозяйственном отношении. Вместе с тем на многолетнемёрзлых грунтах III и IV категорий по просадочности, на участках горных выработок со значительными смещениями грунта, в районах активных оползней и в ряде других случаев при сложных природно-геологических условиях эта прокладка неприемлема [19].

Уклоны трубопровода проектируют преимущественно параллельно рельефу местности, из-за геологических и других факторов.

При изысканиях трассы трубопровода надо иметь в виду, что рядом с ней должна располагаться линия связи и вблизи проходить грунтовая дорога. Полоса отвода вдоль трассы устанавливается шириной 15 - 20 м, в лесу делают просеку шириной 12 м. Если трубопровод укладывают в две нитки, то разрыв между ними устанавливается шириной 10 м и соответственно расширяется полоса отвода.

Для проектирования мест пересечений трубопроводом рек, оврагов, каналов, дорог дополнительно требуется подробная съёмка этих мест в М 1:500 или 1:1 000 и детальная инженерно - геологическая разведка.

Переход выбирают на прямолинейном плесовом участке реки, перпендикулярно к динамической оси потока, в наиболее узком месте русла и поймы с устойчивыми, сложенными из мягких пород берегами. Следует избегать оползневых и заболоченных мест, а также неустойчивых, интенсивно подмывающихся берегов, и берегов сильно крутых, обрывистых.

Пересечение трубопроводом ж/д и а/д магистралей осуществляется под прямым углом, участок перехода снимают в М 1:500. Трубопровод прокладывают в одну нитку, но кожух состоит из стальных труб.

Одновременно с трассированием трубопровода производят изыскания и съёмку площадок головных сооружений и промежуточных станций. Примерное положение площадок задаётся автором проекта по карте. Выбранные площадки снимают в М 1:500. На равнинной местности съёмку проводят нивелированием по квадратам, при сложном рельефе - тахеометрическим методом. Геодезическое обоснование на площадках создают в виде нивелирных и теодолитных ходов (с точностью полигонометрии 1 разряда), которые привязывают к основной трассе. На каждой площадке устанавливают 1 - 2 железобетонных репера.

Перед строительством трубопровода восстанавливают и закрепляют углы поворота, пикетаж трассы, детально разбивают кривые, сгущают сеть рабочих реперов (не реже чем через 1 км), проводят контрольные измерения линий и повторное нивелирование.

Для производства земляных работ необходима детальная разбивка траншеи, причём характер этой разбивки зависит от того, одноковшовым или многоковшовым экскаватором будут выполняться эти работы. Для одноковшового экскаватора примерно через 10 м намечают на местности от закреплённой оси обе бровки траншеи и указывают глубину последней. Для правильной работы многоковшового экскаватора разбивают линию, параллельную оси трубопровода и отстоящую от неё на величину, равную половине расстояния между внутренними гранями гусениц экскаватора. Эта линия закрепляется через 5 - 10 м кольями, которые должны быть хорошо видны водителю. В результате при направлении грани соответствующей гусеницы вдоль линии кольев экскаватора будет двигаться строго по намеченной трассе.

Наиболее быстрые и надёжные результаты укладки подводных трубопроводов даёт способ протаскивания дюкера по дну, но в этом случае необходима на одном из берегов ровная площадка длиной не менее ширины реки. На этой площадке сооружают лоток с уклоном в сторону реки, ось которого совмещают с осью трубопровода. Смонтированный дюкер с деревянными направляющими (или роликами) укладывают в лоток. В головном конце дюкера приваривают скобу с металлическим тросом. Затем по сигналу лебёдкой или трактором начинают медленно протягивать трубопровод через реку. Трубопровод поступает в воду и скользит по дну траншеи до противоположного берега. Наблюдения за положением трубопровода под водой, ведут теодолитом с берега, для чего к головной части приваривают маяк на жёсткой штанге. Кроме того, за трубопроводом наблюдают водолазы [13].

По окончании укладки производят исполнительную съёмку.

Как показывает практика, в трубопроводах больших диаметров, построенных в сложных климатических условиях и слабых грунтах, вследствие изменения внутреннего давления происходит продольное и поперечное смещение труб и их выпучивание, величина которого иногда составляет несколько метров. Поэтому необходимо систематическое наблюдение за деформациями сложных участков трубопроводов, для этой цели создают геодезическое обоснование (полигонометрический и нивелирный ходы), обеспечивающее точность наблюдений порядка 1 - 2 см.

.2 Планово-высотное обоснование

Работы будут проводиться на участке полосы местности шириной всего 500 м, то непосредственно на данном участке работ пункты Государственной геодезической сети отсутствуют, и находятся на некотором расстоянии от него.

Сведения о геодезических работах выполненных на прилегающей к объекту территории содержатся в «Каталоге координат геодезических пунктов на листе карты масштаба 1:100 000 О-37-49 (п. Сандово)», 1983 г. и «Сводном каталоге высот пунктов нивелирования на листе карты масштаба 1:100 000 О-37-49 (п. Сандово)», 1983 г.

Уменьшенный фрагмент листа карты указанной номенклатуры изображен на рис. 2, где видно район проектируемых работ [11].

Рис. 2. Схема района работ

Плановое обоснование

На территории объекта были выполнены следующие работы по развитию плановой Государственной геодезической сети:

Триангуляция 2 класса Сандовского объекта Тверской области проложенная в 1968-1973 г. Предприятием №10 ГУГК.

На листе карты масштаба 1:100 000 О-37-49, в юго-западной её части, расположены 2 пункта триангуляции 2 класса: пункты Семытинка и Аннинское.

Триангуляция 3 класса Сандовского объекта, проложенная в 1973-1978 г. Предприятием №10 ГУГК.

В центральной части листа карты масштаба 1:100 000 О-37-49, вблизи границ объекта расположены следующие пункты данной работы: Бибиково, Рековка, Ладожское, Заручевье, Березовик, Ельничное, Лукино, Кресты, Харовичи, Новое Иванцево, Котинкино, Мухино, и Кониково.

При выполнении работы по настоящему объекту все названные пункты обследуются, так как некоторые из них, наиболее близко расположенные к объекту (пункты триангуляции 3 класса: Бибиково, Березовик, Ельничное, Новое Иванцево, Лукино, Кресты, Харовичи, Мухино и Кониково) планируется использовать для создания планового обоснования методом GPS.

Таблица характеристик точности сети триангуляции 2 и 3 классов

Таблица 1

Высотное обоснование

Нивелирование III класса, выполненное в 1976-77 гг. Предприятием №10 ГУГК на территории вблизи п. Сандово.

Грунтовые реперы: №/№1,2,3,4 и 5, высоты которых получены из нивелирования III класса, послужат исходными для уравнивания ходов нивелирования на данном объекте.

Высоты всех пунктов, включенных в сеть нивелирования III класса, вычислены в Балтийской системе высот 1977 года и приведены в «Каталоге высот пунктов нивелирования III класса п. Сандово».

Выводы

Исходя из уже выполненных работ можно сделать вывод что, исходное плановое обоснование будет состоять из девяти пунктов триангуляции 3 класса, от которых планируется определить координаты десяти временных точек (пять пар) вдоль проектируемого линейного объекта, полученных в результате спутниковых наблюдений, для развития ходов полигонометрии 1 разряда с последующей съёмкой полосы местности в разных масштабах, а также для развития на территории будущих работ ходов нивелирования IV класса будут использованы грунтовые реперы высоты, которых получены из нивелирования III класса.

3. Инженерно-геодезические работы при проектировании магистрального нефтепровода

.1 Программа производства инженерно-геодезических изысканий

Территория для проведения инженерно-геодезических работ находиться в Сандовском районе Тверской области и Пестовском районе Новгородской области. За начало трассы принят 204 км, за конец трассы 224 км по МН Ярославль - Кириши - Приморск. Протяжённость участка работ составляет 20´2=40 км. В данном проекте опорную геодезическую сеть сгущают методами GPS, а потом создают съемочное обоснование в качестве ходов полигонометрии 1 разряда.

Показатели по трассе и ведомость предполагаемых угодий приведена в таблице 2.

Таблица 2

В предполевой период заказчиком, будут определены места пересечек новых ниток с естественными и искусственными препятствиями и проработаны планы работ. Окончательное прохождение трассы будет определено после проведения предварительных трассировочных работ и согласовано с представителями БНП (Балтийского Нефтепровода) и ОАО «Гипротрубопровод». На основании согласования будет проведена окончательная трассировка новых ниток МН с выносом и закреплением углов поворота, створных знаков и временных реперов. Высотное обоснование будет развито ходами нивелирования IV класса от существующих реперов нивелирования III класса, высоты которых будут получены в Госгеонадзоре (система высот - Балтийская 1977 г.). За исходные плановые пункты приняты пункты триангуляции, координаты получены в Госгеонадзоре.

Горизонтальная съёмка поверхности (ситуации) будет проведена электронными тахеометрами «Leica TCR 307» и «Leica TCR 407» в масштабе 1:5 000, ширина технического коридора 500 м., сечение горизонталей через 1.0 м., система координат - Государственная 1963 г.

В процессе изысканий объёмы работ корректируются и согласовываются с заказчиком, так же выделяются более сложные участки по ходу изысканий. Особое внимание обратить на наличие уклонов в сторону жилых посёлков и промышленных предприятий с целью своевременного определения объёмов работ по противопожарным мероприятиям. При прохождении трассы в лесном массиве на плане будет приведена характеристика пород деревьев с указанием диаметра, высоты и густоты деревьев.

Относительно объёмов работ трассы магистрального нефтепровод в них входят: съемка действующих и новых площадок СКЗ (станция катодной защиты) 5×2 га=10 га в масштабе 1:1 000; переходов через реки, ручьи и овраги в том же масштабе 4×2 га=8 га; а так же съемка трассы в пересечении с автомобильными дорогами II, III и IV категорий в том же масштабе 8×4 га=32 га и железными дорогами в масштабе 1: 500 8 га.

На всех площадках снятых на пересечениях с естественными и искусственными препятствиями, сечение рельефа принять через 0,5 м. Планы трассы и площадок оформляются с координатной сеткой и ориентацией на север, все границы съёмок масштаба 1:1 000 и 1:500 наносятся на план 1:5 000.

При пересечении подземных и надземных коммуникаций будут отображены сведения необходимые для разработки рабочей документации (глубины заложения, диаметры, материал, высоты подвеса и провиса проводов, их количество, направление, расстояние до ближайших опор, владельцы коммуникаций и их адрес, километраж и категория дорог и другое). Высоты подвесов проводов определяются инструментально на двух опорах ограничивающих пролёт, а также определяется высота провиса провода над осью трассы.

На всех этапах инженерно - геодезических изысканий заказчику будут выданы все промежуточные материалы по данному проекту.

.2 Сгущение существующей сети методом GPS

Для сгущения плановой сети GPS методом необходимо использование приёмной GPS аппаратуры, соответствующих процедур и программного обеспечения. Глобальная Система Позиционирования (Global Positioning System-GPS) - это спутниковая система определения местоположения, работающая под контролем Министерства Обороны США. GPS позволяет круглосуточно, при любых погодных условиях получать информацию о времени и определять координаты объектов в любой точке Земного шара. Использование GPS имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами создания обоснования:

·        не требуется прямой видимости между пунктами;

·        точность GPS-определений мало зависит от погодных условий (дождя, снега, высокой или низкой температуры, а также влажности);

·        GPS позволяет значительно сократить сроки проведения работ по сравнению с традиционными методами;

·        GPS обеспечивает получение результатов в единой всемирной системе координат;

·        GPS результаты представляются в цифровом виде и могут быть легко экспортированы в картографические или географические информационные (ГИС) системы.

Для создания планового обоснования будут использоваться пункты триангуляции 3 класса: Бибиково, Березовик, Ельничное, Новое Иванцево, Лукино, Кресты, Харовичи, Мухино и Кониково (фрагмент части схемы изображён на рис. 3) с координатами, взятыми в Северо-Западной Территориальной инспекции Госгеонадзора и ОАО «Гипротрубопроводе».

Рис. 3. Фрагмент схемы сети триангуляции и планово-высотного обоснования

Технология определения координат десяти точек планового обоснования с помощью трех приёмников GPS, заключается в том, что они последовательно, по особой технологии, устанавливаются, для наблюдений сигналов спутников, над выбранными пунктами триангуляции и точками, координаты которых мы должны определить (рис. 4)

Рис. 4. Оператор с приёмником серии TRIMBLE 4600 LS

До начала полевых работ необходимо произвести рекогносцировку местности, которая позволит:

·               отыскать и восстановить необходимые пункты для полевой бригады;

·        отметить наличие препятствий, которые могут повлиять на график наблюдений или вызвать необходимость изменения местоположения создаваемых опорных пунктов;

·        получить от владельцев собственности разрешение на проведение работ по проекту на территории принадлежащих им участков;

·        определить наиболее оптимальный путь для проведения работ в любую погоду и в любое время суток;

·        оценить время и отметить наиболее удобные подъезды, требуемые для перемещения между станциями [26].

Рис. 5. Операторы с приёмником серии TRIMBLE 4600 LS

На рис. 5 видно, что приёмник приподнят над точкой обоснования для того чтобы избежать помех из-за окружающих предметов (деревьев, кустов, бетонного столба) и рельефа местности, которые могут повлиять на качество измерений и приём сигналов со спутников.

Проектирование сети методом GPS

Для создания опорной геодезической сети чрезвычайно важно спланировать её с хорошей геометрией засечки, т.е. чтобы один спутник расположился в зените, а остальные вокруг его. При проектировании сети необходимо составить схему станций с учётом как опорных, так и определяемых пунктов, на которых должны выполняться наблюдения. Поскольку расстояние между пунктами является важным фактором, схему следует выполнить в масштабе. Также, необходимо составить график проведения наблюдений с учётом как периода наблюдений для каждой станции, так и времени, которое требуется для перемещения между станциями.

Необходимо создать проект в программном обеспечении GPSurvey. При этом автоматически создаются подкаталоги, которые потребуются для дальнейших операций по проекту, и осуществляется инициализация базы данных нового проекта [26].

Проверка доступности спутников

Съемочное обоснование планируется создать методом одночастотной быстро-статической съемки с использованием приемников серии TRIMBLE 4600 LS. Перед выходом в поле с помощью модуля Quick Plan/Plan (быстрое планирование / планирование) программного обеспечения GPSurvey, который предоставляет следующие возможности, нужно спланировать сессии полевых наблюдений:

·                 создание сессии полевых наблюдений и определение всех станций, на которых необходимо провести наблюдения;

·        ввод информации из диаграмм препятствий, которые были составлены пользователем во время посещения каждой станции съёмки;

·        вычисление периодов полевых наблюдений для определения времени, когда наиболее минимален PDOP (наилучшее время наблюдений) и время перерывов.

Периоды (время) наблюдений при быстро - статической съемке:

Таблица 3

Время наблюдений при длине базисной линии (расстояние от исходных пунктов) 10 км

минут

минут

Точность спутниковых определений приёмником серии TRIMBLE 4600 LS:

Точность определения в плане: 10 мм + 2 p.p.m. (2 мм на 1 км);

Точность определения по высоте: 20 мм + 5 p.p.m. (5 мм на 1 км).

В результате спутниковых наблюдений превышения между точками сети сгущения определяются относительно эллипсоида WGS-84, и для приведения отметок к нормальной системе высот потребуются данные гравиметрических измерений, которые повлекут за собой дополнительные затраты не предусмотренные проектом. Поэтому отметки необходимых точек планируется определить в результате проложения ходов нивелирования IV класса от существующих реперов III класса, где предельная невязка хода составит 20ÖL (L - длина нивелирного хода в километрах), так как реперы III класса находятся в близи района работ (рис. 6).

.3 Геодезическое обеспечение полосы съёмки и требования к нему

Полигонометрия 1 разряда

Для обеспечения полосы съемки на основе пунктов опорной геодезической сети (определённых методом GPS) развивается съёмочная геодезическая сеть. Плановая съёмочная сеть строится в виде разомкнутых ходов по методике полигонометрии 1 разряда (рис. 6). Относительная невязка такого хода не должна превышать 1/10 000, угловая невязка - 10»vn, где n - число углов в ходе. Предельная длина отдельного хода при измерении линий светодальномерами не должна превышать 15 км при числе сторон n = 25. Хода должны опираться на два исходных геодезических пункта с измерением не менее чем двух примычных углов. Существующие геодезические пункты, расположенные по трассе нефтепровода включаются в развиваемую геодезическую сеть. Проложение замкнутых ходов, опирающихся на один исходный пункт, и висячих ходов не допускается [25].

Рис. 6. Схема сети триангуляции и планово-высотного обоснования

Высоты точек ходов полигонометрии должны быть определены из геометрического или тригонометрического нивелирования.

Зенитные расстояния измеряют обязательно по сторонам ходов полигонометрии, если для определения высот всех пунктов не предусмотрено геометрическое нивелирование. При выполнении тригонометрического нивелирования пункты с высотами, полученными геометрическим нивелированием, должны располагаться, в полигонометрии 1 и 2 разрядов, не реже чем через 5 сторон.

Координаты всех пунктов геодезических сетей вычисляются в единой системе геодезических координат. Прямоугольные координаты пунктов геодезической сети вычисляют на плоскости проекции Гаусса-Крюгера в шестиградусных зонах. Осевыми меридианами 6˚-х зон являются 21˚, 27˚, …, 177˚. Началом координат в каждой зоне являются точки пересечения осевого меридиана с экватором; значения ординаты на осевом меридиане принимается равным 500 км. В районах съемок масштаба 1: 10 000 − 1: 500 для всех пунктов геодезической сети вычисляют также прямоугольные координаты в 3°-х зонах. Осевыми меридианами 3°-х зон являются 18˚, 21˚, 24°, …, 177˚, 180° [26].

В полигонометрии 1 разряда измерение углов должно выполняться, как правило, с применением трёх штативной системы.

Количество приемов в зависимости от способа измерения:

Таблица 4

Таблица характеристик точности сети полигонометрии:

Таблица 5

Средние погрешности планового положения пунктов (точек) съемочной сети относительно пунктов опорной геодезической сети не должны превышать в масштабе плана: на открытой местности - 0,1 мм; а на местности, закрытой древесной и кустарниковой растительностью - 0,15 мм.

Для проложения ходов полигонометрии планируется использовать электронные тахеометры (Leica TCR 307, Leica TCR 407).

Программа измерений на пункте должна включать измерение: горизонтальных углов тремя приёмами с перестановкой лимба между приёмами; зенитных расстояний; наклонных дальностей и горизонтальных проложений - одним приёмом в прямом и обратном направлениях. Cредняя квадратическая погрешность измерения горизонтального угла не более 5».

Точки съемочной сети, потребность в которых ограничена одним полевым сезоном, закрепляются на местности временными центрами, в качестве которых обычно используются: штыри, обрезки железных труб, металлические костыли, деревянные колья, а также гвозди, вбитые в деревянные столбы.

Предрасчёт точности хода полигонометрии 1 разряда

Учитывая то, что объект работ находиться на краю шестиградусной зоны (с номенклатурой листа карты М 1:100 000 О-37-49) то для приведения (редуцирования) расстояний измеренных в поле, к расстояниям на плоскости проекции Гаусса необходимо воспользоваться формулой перехода:

(3.1)

где:

Y - удалённость от условного осевого меридиана данной зоны (км);

R - радиус Земли, равный 6 370 (км);

S - измеренное расстояние (м);

Результат получиться в метрах.

Посчитав по данной формуле, при удалении от условного осевого меридиана на 150 км, поправка получилась равной 0,28 м на 1 км линии. Поправка оказалась довольно существенной, поэтому при уравнивании ходов полигонометрии 1 разряда, в каждую измеренную линию проектом предусматривается ввести свои значения поправок.

Для предрасчёта точности наиболее удалённой точки хода полигонометрии 1 разряда была использована программа «XYH».

Программа «XYH» составлена на кафедре инженерной геодезии СПГГИ (ТУ) им. Г.В. Плеханова в феврале - марте 1996 года для персональных компьютеров типа IBM любого поколения и предназначена для параметрического уравнивания и предрасчёта точности плановых и высотных маркшейдерско-геодезических сетей.

В плановых сетях измеренными величинами являются направления (ориентирные поправки не исключаются), стороны и гиростороны (дирекционные углы) в любых сочетаниях, а в высотных - превышения. Все измерения, в общем виде, считаются неравноточными.

Программа работает с реальными названиями (номерами), и поэтому не требует специальной вычислительной перенумерации.

Исходные данные набираются по особым правилам (указаны в инструкции), любым текстовым редактором, пишущим в формате ASCII (WD, Lexicon, NCEDIT и др.), что является как достоинством (упрощен набор и редактирование данных), так и недостатком (требуется иметь минимальные знания редактора).

Программа написана на языке GW - basic, в котором оперативная память ограничена 64Кб, для экономии памяти программа разбита на 12 модулей. В процессе работы различные модули записывают на диск некоторые промежуточные файлы, которые считываются следующим модулем для продолжения работы (исходные координаты или высоты, измерения; матрица весов, уравнений поправок, нормальных уравнений; уравненные координаты или высоты определяемых пунктов). Файл уравненных координат определяемых пунктов может быть использован в дальнейшем для коррекции исходных данных, если предварительные координаты заданы очень грубо или обнаружились грубые ошибки (нарушена линеаризация уравнений поправок).

Все 12 модулей компилированы (compile) через среду Turbobasic (созданы непосредственно выполнимые exe - файлы).

Программа позволяет в режиме предрасчёта точности:

а) найти СКО положения всех определяемых пунктов (m_X и m_Y для плановых сетей) и (m_H для высотных);

б) получить сортированные по возрастанию, элементы контролируемости измерений (выявляемости ошибок).

в) найти параметры эллипса ошибок (в том числе m_S и m_a - СКО сторон и дирекционных углов для плановых сетей) и СКО превышений m_h (взаимного положения двух пунктов) для высотных;

В режиме уравнивания программа позволяет:

а) проконтролировать качество сети в целом (обобщенный c²-контроль) (см. [pvv], [pvv]_доп=c²);

б) оценить качество каждого измерения по поправкам (индивидуальный Vi - контроль) (программа выдает на экран или принтер 10 максимальных поправок, сортированных по параметру Vi/Vдоп для направлений, сторон, гиросторон, превышений);

в) в случае грубых искажений (при [pvv]>[pvv] доп), узнать предполагаемые величины ошибок (см. графу - Vi/dii).

Программа, снабженная подробной инструкцией (Help), широко используется в учебном процессе СПГГИ (ТУ) на различных курсах и дисциплинах студентами специальностей ПГ, ГК и ГГ.

Возможности программы «XYH» по числу исходных и измеренных данных, несмотря на ограничения памяти (каждая матриц или массив не может занимать более 64К), вполне достаточны для решения большинства учебных и исследовательских задач.

Предрасчёт точности хода полигонометрии 1 разряда.

Приближенные координаты и СКО

Таблица 6

ET=2.154 (P=0.95) N изм= 77 r= 3

Таблица 7. Анализ контролируемости направлений

Таблица 8. Анализ контролируемости сторон

Из расчётов можно увидеть (таблица 6), что наиболее удалёнными и слабыми точками в ходе полигонометрии 1 разряда от пункта 106 до пункта 109 (рис. 6) являются две точки: точка 69 и точка 70, расположенные в середине хода, с ошибками Mx, 0.023 (м) и My, 0.039 (м) каждая.

Нивелирование IV класса

Высоты пунктов (точек) съёмочной сети определяются нивелированием IV класса от существующих реперов нивелирования более высокого - III класса (см. рис. 6).

Нивелирная сеть IV класса строится в виде отдельных ходов, или в виде систем ходов с узловыми пунктами. Отдельный нивелирный ход должен опираться на два исходных пункта. Проектом предусматривается, при проложении нивелирных ходов, совмещать линии нивелирования с ходами полигонометрии 1 разряда.

Перед началом полевых работ необходимо произвести все исследования, поверки и юстировки нивелиров согласно инструкции [15].

Нивелирование IV класса разрешается выполнять нивелирами типа Н-З и равноточными им по ГОСТ 10528-76. Рейки для нивелирования IV класса следует применять типа РН-З по ГОСТ 11158-83. Случайные погрешности дециметровых делений реек не должны превышать 1 мм. Нивелирование должно производиться из середины при оптимальном расстоянии от реек до 100 м. В случае использования нивелира с 30-кратным и более увеличением трубы при спокойном изображении допускается увеличивать длину визирного луча до 150 м. Отсчёты по рейкам надлежит выполнять по средней и одной из крайних нитей - по чёрной стороне реек и по средней нити - по красной стороне реек.

Неравенство плеч на станции до 5 м, а их накопление в секции до 10 м. Высота визирного луча над поверхностью земли (или над препятствием) должна быть не менее 0,2 м.

Во время наблюдений прибор защищают от солнечных лучей или дождя зонтом. Результаты наблюдений на станциях записывают в журнал установленной формы. Расхождение значений превышений на станции, определённых по чёрной и красной сторонам реек не должно превышать 5 мм [9].

Другие характеристики можно увидеть в таблице 6.

Основные характеристики нивелирных ходов:

Таблица 6

Примечание:

L - длина нивелирного хода (полигона), выраженная в километрах.

.4 Обработка результатов измерений при создании сетей

Обработка результатов полевых измерений при создании планово-высотной сети, должна производиться с применением современных средств вычислительной техники.

Хода полигонометрии 1 разряда допускается уравнивать упрощёнными способами. При этом результаты вычислений значений углов следует округлять до целых секунд, а величины длин линий и координат до 1 мм. С фрагментом окна, при уравнивании в программе CREDO DAT, можно ознакомиться, посмотрев на рис. 7.

Программы для автоматизированной обработки результатов измерений при создании (развитии) планово-высотных геодезических сетей должны предусматривать печать:

- исходной информации;

результатов счёта;

оценки точности измерений.

При обработке результатов измерений в геодезических сетях следует использовать программные средства камеральной обработки, имеющие соответствующие паспорта, в соответствии с Положением о Федеральном фонде программных средств массового применения в строительстве (утверждённым приказом Госстроя России от 18.09.97 г. №17-78) или сертификаты.

Комплекс программных продуктов CREDO (о котором идёт речь), разрабатывается и распространяется научно-производственным объединением «Кредо-диалог» (г. Минск., Республика Беларусь), с 1989 года.

Программа CREDO DAT 3.0 - инженерная геодезия, дата выхода версии ноябрь 2000 года.

Рис. 7. Рабочее окно программы CREDO_DAT

Программы CREDO_DAT предназначена для автоматизация камеральной обработки инженерно-геодезических данных при инженерных изысканиях промышленных и гражданских объектов, разведке недр, геодезическом обеспечении строительства и кадастра.

Исходные данные: файлы электронных регистраторов (тахеометров) и GPS/GNSS систем, рукописные журналы измерения углов, линий и превышений, координаты и высоты исходных точек, рабочие схемы сетей и расчётов, растровые файлы картографических материалов.

Основные функции:

· импорт данных, полученных с электронных регистраторов и тахеометров в форматах Sokkia (SDR2x), Nikon (300, DTM400-710, RDF), Geodimeter (ARE, JOB), Leica (GRE, GSI, IDEX), Topcon (GTS6, GTS7), Zeiss (R4, R5, Rec500, Rec-E), УОМ3 (2Та5, 3Та5);

· импорт координат (Х, У, Z), данных измерений из текстовых файлов в произвольных форматах, настраиваемый пользователем;

· табличное редактирование данных, работа с буфером обмена для станций, ходов и отдельных измерений, работа с блоками данных, использование интерактивных графических операций;

·    предварительная обработка измерений. Учёт различных поправок - атмосферных, за влияние кривизны Земли и рефракции, переход на поверхность относимости, на плоскость в выбираемых и настраиваемых пользователем проекциях;

·        выявление локализации и нейтрализации грубых ошибок в линейных угловых измерениях и нивелировании автоматически (Lp - метрика) и в диалоговом режиме (трассирование);

·        строгое совместное уравнивание по методу наименьших квадратов линейно-угловых сетей геодезической опоры разных форм, классов и методов создания с развёрнутой оценкой точности, включающей эллипсы ошибок;

·        уравнивание систем и ходов геометрического нивелирования;

·        обработка тахеометрической съёмки с формированием топографических объектов и их атрибутов по данным полевого кодирования;

·        проектирование опорных геодезических сетей. Выбор оптимальной схемы сети, необходимых и достаточных измерений, подбор точности измерений;

·        настройка выходных документов под стандарты предприятия пользователя с использованием генератора отчётов;

·        оформление в компоновщике чертежей и печать графических документов и планшетов;

·        расчёт и печать ведомостей обратных геодезических задач в различных видах.

Дополнительно в составе системы могут поставляться следующие задачи:

расчёт и выпуск ведомости площади земельного участка;

формирование каталогов и схем при инвентаризации земель;

трансформации под разными условиями геоцентрических, геодезических, прямоугольных координат в системах WGS-84, ПЗ-90, СК-95, СК-42, СК-63 и местных;

обработка астроопределений по часовому углу и высоте Солнца, часовому углу Полярной.

По результатам мы получим каталоги и ведомости измерений координат и отметок; чертежи и планшеты; файлы форматов DXF, MIF/MID (MapInfo), Shape-file (Arcview); файлы формата CREDO (TOP/ABR); текстовые файлы настраиваемых пользователем форматов.

Характеристика интерфейса: табличный и графический интерфейс соответствует стандарту WINDOWS. Все операции выполняются в интерактивном режиме работы с динамической визуализацией хода выполнения и результатов выполняемых операций.

Достоинства системы:

отсутствие ограничений на объём обрабатываемой информации в сетях и при съёмке;

отсутствие ограничений на формы и методы обрабатываемых сетей геодезической опоры;

русский язык;

графическая иллюстрация процессов обработки;

развитый аппарат поиска и выделения грубых ошибок.

Появление новых геодезических приборов, а также программного обеспечения для обработки полевых измерений, упростило работу геодезиста, как в полевых, так и в камеральных условиях. Кроме того, программно-аппаратные комплексы значительно экономят время и повышают производительность труда.

3.5 Съёмки

Требования к топографической съёмке магистральных нефтепроводов

К съемке под строительство трубопроводов предъявляют следующие требования:

1.       при выполнении топографической съёмки составляют списки пересечений технологических сооружений и коммуникаций с нефтепроводом и собирают уточняющую информацию (места пересечений нефтепровода с подземными, наземными, воздушными коммуникациями и ручьями, начало и конец болот, оголений, мест коррозии, нарушений изоляции). Длина участков оголений, провисов, нарушений изоляции, мест коррозии определяется с точностью до 1 м с указанием характеристик нарушения (по изоляции: плотно или не плотно прилегает, наличие нарушений изоленты, их площадь и протяженность по трубе);

. для выполнения противопожарных мероприятий определить расстояние до населенных пунктов и уклон земной поверхности;

3.       указать землепользователей с разбивкой по угодьям и привязкой к трассе;

4.       получить данные о местонахождении ближайших к трассе существующих карьеров грунта, песка, ПГС и о стоимости 1 м³ у владельцев карьеров;

5.       на каждом берегу реки заложить по два грунтовых репера, на пересечениях нефтепровода с ж/д и автодорогами по одному реперу, также заложить по реперу через два км по ходу трассы МН;

. обратить особое внимание на выявление озер в пределах съемки и дать их урезы и глубины;

7.       при согласовании (совместно с Заказчиком) пересечений трассы с действующими коммуникациями получить технические условия на их пересечения;

. дать описание местоположения перехода, указать ближайшие к переходу населенные пункты и автомобильные дороги с целью оценки возможности подъезда строительной техники.

Уточняющая информация включает следующие сведения:

). при пересечении с автомобильной дорогой:

наименование (начальный и конечный пункты, выходы дороги по рамкам дешифрируемой площади); организация, обслуживающая переход; характеристика покрытия; наличие защитного кожуха, его длина; наличие предупредительных знаков; наличие смотровых колодцев; наличие насыпи и ее высота; характеристика местности; расстояние в километрах до ближайшего населенного пункта;

). при пересечении с железной дорогой:

наименование; владелец; количество рельс; километраж по железной дороге; ближайшая станция; наличие защитного кожуха, его длина; наличие смотровых колодцев; наличие предупредительных знаков; характеристика местности; подъездная дорога; расстояние в километрах до ближайшего населенного пункта;

). при пересечении с электрокабелем или кабелем связи:

- способ пересечения (под, над); глубина залегания в точке пересечения; расстояние между пересекающимися коммуникациями; наличие опознавательных знаков; наличие оборудованного переезда для вдольтрассового проезда; наличие кожухов; владелец; расстояние в километрах до ближайшего населенного пункта; количество проводов; характеристика местности;

4). при пересечении с ЛЭП или линией связи:

владелец; напряжение; количество проводов; расстояние до столба слева (справа); высота до нижнего и верхнего провода; характеристика местности; расстояние в километрах до ближайшего населенного пункта;

). при пересечении с трубопроводом:

наименование трубопровода; способ пересечения (под, над); расстояние между пересекающимися коммуникациями; наличие опознавательных знаков; наличие оборудованного переезда для вдольтрассового проезда; наличие кожухов; владелец; характеристика местности; количество труб в одной траншее;

). при пересечении с реками и ручьями:

ширина, глубина, уровень воды, скорость течения; материал нефтепровода;

). при пересечении с болотами:

начало, конец, глубина, тип болота (категория);

Топографическая съёмка магистральных нефтепроводов

Тахеометрическую съёмку трассы и переходов необходимо провести с точек планово-высотного обоснования электронными тахеометрами: «Leica TCR 307» №685951 и Leica TCR 407» №115854. Высоту инструмента измерить рулеткой, с точностью 2 мм.

В тахеометрах 400-ой серии предусмотрена автоматическая корреляция измерений за коллимационную ошибку, места зенита, кривизну земли и рефракцию. Новый русифицированный графический дисплей, благодаря наличию подогрева, позволяет работать при температуре до -32^oС, а в арктическом исполнении до -42 ^oС. Удобная клавиатура обеспечивает быстрый доступ к любому пункту меню с возможностью ввода как буквенной, так и цифровой информации.

При помощи электронного уровня и лазерного центрира приборы серии 400 легко устанавливаются на станции, причем в центрире предусмотрена возможность настройки интенсивности лазера. Все тахеометры серии 400 оснащены компенсатором.

Электронные тахеометры серии TCR 400 - приборы для измерения расстояний с безотражательным дальномером. Видимый красный лазер имеет малый угол расхождения - размер лазерного пятна на расстоянии 80 м составляет 2×1,5 см. Ось лазерного луча совпадает с визирной осью.

Рис. 7. Электронный тахеометр Leica TCR 407

Особенности:

·               Уникальный дисплей

·        Безотражательный режим работы TCR

·        Бесконечные наводящие винты

·        Лазерный отвес

·        2^Х осевой компенсатор

Съемку планируется выполнить в поперечной равноугольной цилиндрической проекции Гаусса-Крюгера, вычисляемой в трёхградусной зоне в системе координат 1963 г. и Балтийской системе высот 1977 г. с сечением рельефа 0,5 м, в масштабе 1:5 000 по всей длине трассы МН, а на пересечениях трассы с различными линейными объектами участки местности будут засняты в более крупных масштабах, так например:

- при пересечении трассы МН с ж/д снимать в М 1:500 участок местности в границах по 200 м от оси ж/д в обе стороны, и по 100 м от оси проектируемого нефтепровода (итого 8 га);

при пересечении с авто/д снимать в М 1:1 000 участок в границах по 100 м от оси а/д в обе стороны, и по 100 м от оси МН (всего 4 га);

при пересечении с реками и ручьями в М 1:1 000 участок в границах по 200 м от уреза, и по 100 м в обе стороны по ходу течения нефти (итого 8 га);

на пересечениях с ЛЭП и линиями связи в М 1:000 участок в границах по 50 м во все четыре стороны (1 га);

при съёмке задвижек и ПКУ (пункт контрольного управления) в границах 200 X 200 м, М 1:1 000 (2 га);

при съёмке вантузов и СКЗ в границах 100 X 100 м, М 1:1 000 (1 га);

в качестве противопожарных мероприятий снимаются в М 1:2 000 границы близлежащих деревень, хуторов, приусадебных участков и др.

При съемке отображаются все элементы трубопроводов и ЛЭП, (ПКУ, узлы задвижек, одиночные задвижки, вантузы, манометрические вентили, перемычки, СКЗ (смотри рис. 8), КИК (контрольно-измерительная колонка), установленные аншлаги, как на трубе так и на границах охраняемых зон, анодные зоны и ЛЭП к ним и т.п.). Все объекты определяются по их назначению, принадлежности и подписываются. Рельеф местности изображается горизонталями и отметками высот.

Съемка контуров выполняется согласно СП 11-104-97. Контура площадью менее 0.1 см в плане снимают одной точкой. Съемка водотоков проводится по обоим берегам, а полевые и проселочные дороги снимают по оси с указанием ширины, покрытия и направления.

Предметами съемки также являются: наземные сооружения всех видов и назначений, отдельные постройки, подземные коммуникации и все объекты относящиеся к ним, выработки, все виды естественных и искусственных водных объектов, контуры земельных участков, и т.д., отдельно стоящие деревья, кусты, лесные массивы с определением породы, средней высоты, толщины и расстоянием между деревьями и др.

Съёмка подземных коммуникаций

Введение

Современное строительство, проектирование и реконструкция городов, посёлков, промышленных предприятий и нефтепроводов требуют точных данных о размещении в плане и по высоте всего комплекса подземных коммуникаций с указанием их технических характеристик. Это вызывает необходимость проведения большого объёма инженерно-геодезических работ по съёмке и составлению специальных инженерно-топографических планов подземных коммуникаций. Отсутствие таких планов может привести к ошибочным проектным решениям и к большому количеству аварий и повреждений при проведении земляных работ.

Основной задачей съёмки подземных коммуникаций является определение их планово-высотного положения и установление основных технических характеристик [22].

Подготовительные работы

Перед началом полевых работ должны быть собраны, тщательно изучены и проанализированы все имеющиеся материалы технической документации и топографические материалы съёмок прошлых лет. Материалы могут находиться в архивах проектно-изыскательских организаций, занимавшихся изысканиями и проектированием данного объекта, в эксплуатирующей организации, в городских геодезических службах при отделах городских архитектур и в органах Государственного геодезического надзора.

При сборе данных о выполненных ранее съёмках необходимо установить организацию, производившую съёмку, метод съёмки, масштаб съёмки, принятое сечение рельефа, методы создания и точность планово-высотного съёмочного обоснования, номенклатуру планшетов, состояние планов и копий с них. На карту топографо-геодезической изученности района наносят границы съёмок разных лет и масштабов и все закреплённые пункты геодезического обоснования, которые могут быть использованы при последующих работах.

Характеристика собранного материала приводится в пояснительной записке, в которой даётся также заключение о возможности использования существующих материалов. При отсутствии ранее выполненных съёмок или неудовлетворительном их качестве, съёмка производится вновь в соответствии с требованиями «Инструкции по топографической съёмке в масштабах 1:5 000 - 1:500» (ГУГК, 1973 г.) [22].

Рекогносцировка

Полевые работы начинаются с рекогносцировки местности, в процессе которой уточняют общую схему подземных коммуникаций, уточняют объём и характер предстоящих работ по определению планово-высотного положения подземных коммуникаций с помощью трассокабелеискателей, шурфованию, обследованию и съёмке.

Рекогносцировка проводится совместно с представителями эксплуатирующих организаций, знающими расположение сетей. В процессе рекогносцировки местоположение коммуникаций определяют по внешним (косвенным) признакам или с помощью специальных приборов поиска - трассокабелеискателей.

Наличие подземных сетей на местности характеризуют следующие признаки:

·        на нефтепроводах - вантузы, задвижки, камеры, наземные выходы, нефтераспределительные пункты;

·        на водопроводных сетях - водозаборные устройства, насосные станции, очистные сооружения, водонапорные башни, колодцы, водоразборные устройства, пожарные гидранты, аварийные выпуски;

·        в канализации - колодцы, ливнеприёмники, выпуски, станции перекачки, очистные сооружения;

·        на газопроводах - колодцы, камеры, коверы, контрольные трубки, наземные выходы, вводы в здания, газораспределительные пункты;

·        на теплосети - камеры, местные котельные, ТЭЦ, отсутствие снежного покрова над трассой в зимнее время;

·        в сетях слабого тока - колодцы, выходы кабеля на поверхность, распределительные шкафы и коробки, следы нарушения покрытия, просадки грунта;

·        на силовых кабелях - электроподстанции, трансформаторные и распределительные пункты, предупредительные специальные наземные знаки, вводы в здания, просадка грунта, кабелеуказатели.

Отрекогносцированные на местности скрытые узлы закрепляют кольями и окапывают. Точки подземных коммуникаций, попавшие под дорожное покрытие, отмечают краской на асфальте, стенах зданий и т.п. При рекогносцировке намечают места, где необходимо будет произвести шурфование, а также направление, где потребуется работа со специальными приборами поиска - трассокабелеискателями для поиска подземных коммуникаций, не имеющих выхода на дневную поверхность [22].

Общие принципы действия приборов поиска

Трассокабелеискатели состоят из трёх основных узлов: генератора звуковой частоты, приёмного устройства с поисковым контуром (антенной) и индикаторной частью (потенциометром или головными телефонами). Они рассчитаны на определение планового положения и глубины залегания металлических трубопроводов и кабельных линий, а также других подземных коммуникаций.

В принципе действия приборов поиска скрытых коммуникаций и сооружений, так же как и приборов, предназначенных для определения мест повреждения кабеля, лежит закон электромагнитной индукции, на основе которого обнаруживают переменное магнитное поле, искусственно создаваемое вокруг исследуемого проводника (трубопровода или кабеля).

Индуктивные методы поиска значительно облегчают съёмки подземных токопроводящих коммуникаций. Однако применение этих методов требует проведения больших подготовительных работ по изучению имеющихся планов и схем подземных коммуникаций, проектной документации и выявлению выходов коммуникаций на местность [11].

Для контроля исполнительную съёмку подземных коммуникаций необходимо выполнять в процессе строительства, в открытых траншеях.

Проверка трассокабелеискателей перед работой

Перед выездом на трассу приборы поиска подземных коммуникаций подлежат предварительному осмотру и проверке. Проверяют наличие блоков, узлов и деталей комплекта по внутренней описи. Осматривают состояние источников питания, соединительных проводов, разъёмов, функциональных блоков и их органов контроля и управления.

Осмотр передающего и приёмного блоков заключается в проверке вводов и клемм для подключения питания и нагрузки, исправности выключателей, тумблеров, кнопок, переключателей, измерительных приборов и контрольных лампочек.

Проверка исправности генератора. Для этого соединяют аккумуляторную батарею с генератором. Подключение производится при выключенном генераторе. Включают генератор тока, при этом индикаторная лампочка должна зажечься, а ампервольтметр, если он имеется, должен показывать напряжение тока на выходе генератора. Если генератор переключается на импульсную работу, то индикаторная лампочка должна ритмично мигать, свидетельствуя, что на выход генератора поступают импульсы тока звуковой частоты.

Проверка работы приёмного устройства. Для этого штекер телефона включают в гнездо усилителя, соединяют усилитель приёмного устройства с поисковым контуром, включают тумблер питания усилителя и вращают регулятор усиления вправо до упора. Если поднести поисковый контур к включённому генератору на расстояние 1-2 м, в телефонах должен быть слышен тон генератора, а стрелка прибора отклонится вправо.

При удалении антенны приёмных устройств от генераторов уровень сигнала будет уменьшаться, а при приближении - увеличиваться.

Следует иметь в виду, что изменение положения антенны относительно направления на генератор также вызывает изменение уровня сигнала.

Работу приёмного устройства можно проверить и без генератора. Поисковый контур следует поднести к шнуру электропроводки, находящемуся под переменным током. При этом в телефоне будет прослушиваться ток промышленной частоты 50 Гц.

Если приёмное устройство не работает или работает слабо, следует заменить источник питания усилителя.

По завершении проверки и настройки, блоки и узлы трассокабелеискателя выключают, разъединяют и укладывают в предназначенные для упаковки места [22].

Планово-высотная съёмка подземных коммуникаций

Съёмку скрытых подземных коммуникаций вдоль трассы проектируемого нефтепровода, предлагаю выполнить индукционным методом с помощью трассокабелеискателя английской фирмы RadioDetection - RD 400, с подключением генератора при необходимости. Сравнительные технические характеристики вместе с наглядными изображениями данного прибора поиска (рис. 9-10) и прибора отечественного производства ИТ-5, можно увидеть на (рис. 11).

Рис. 9. Приемник RD400PDL-2

Приемник RD400PDL-2 снабжен влагозащищенным динамиком, двумя встроенными горизонтальными антеннами для поиска в режиме «максимума» и одной вертикальной антенной для режима «минимума» с функцией согласования отраженного сигнала, сенсорным регулятором усиления чувствительности антенн.

Таблица 7

Многочастотный генератор RD400HCTx-2 - предназначен для подачи в линию коммуникаций испытательных сигналов на различных частотах, включая 2 назначаемых пользователем с выходной мощностью до 5 Вт в трех режимах (прямое подключение, индуктивный сигнал через сигнальные клещи, индуктивный сигнал через грунт). Наличие жидкокристаллического дисплея и удобной панели управления позволяет быстро и качественно произвести поиск трассы пролегания кабеля и мест его повреждения.

Все процессы измерений полностью автоматизированы.

Рис. 10. Многочастотный генератор RD400HCTx-2

Рис. 11. Трассоискатель ИТ-5

Приемник включает антенный контур, который может фиксироваться под углами 0, 45, 90° по отношению к разъемной штанге. Приемник, генератор и антенный корпус заключены в пластмассовые корпусы. Искатель трубопроводов ИТ-5 отличается от аналогичных отечественных и зарубежных приборов более узкой шириной полосы пропускания, меньшей массой, большей продолжительностью непрерывной работы от встроенной батареи.

Технические характеристики:

·           Глубина обнаружения, не более 10 м;

·        Рабочая частота приемника 50 и 1000Гц;

·        Рабочая частота генератора (1000+100) Гц;

·        Ширина полосы пропускания приемника, не более 40Гц

Основные преимущества RD 400 перед трассокабелеискателем ИТ-5:

1)      Намного больший и разнообразный диапазон рабочих частот приёмника и генератора, изменение которых в процессе поиска подземных коммуникаций позволяет быстрее и легче отыскать последнюю;

2)      Отсутствие головных телефонов, провода которых доставляют неудобства и путаются, задевая об ветки деревьев и кустов, при работе на залесённых участках;

)        Удобное меню управления и бóльшая чувствительность встроенной антенны.

Исходя из приведённых преимуществ я остановил выбор на электронном индукционном трассокабелеискателе RD 400.

Различают исполнительную съёмку коммуникаций и съёмку существующих коммуникаций. Съёмка существующих подземных коммуникаций производится, в основном, одновременно с топографической съёмкой участка местности, но бывают случаи специальных выездов на объект, уже после выполнения полевых работ, так-как в их процессе не все прокладки были выявлены в натуре, чтобы этого не допускать необходимо стремиться обнаружить и разобраться в разнообразии подземных сетей, правильно определить их местоположение, направление, назначение, глубину залегания и прочие характеристики прямо в поле.

Съёмке подлежат центры люков, колодцев и камер, выходы на поверхность труб и кабелей у ввода в здания или сооружения или в местах разрытий, коверы, водоразборные колонки, распределительные шкафы, трансформаторные будки и другие сооружения, технологически связанные с существующими подземными коммуникациями. Надо будет заснять углы поворота подземных сетей, точки на прямолинейных участках через 50 - 70 м, главные точки кривых, места изменения уклонов, диаметров труб, места ответвлений, присоединений и др.

Плановое положение подземных коммуникаций определяют от точек съёмочного обоснования или от твёрдых точек зданий и сооружений. Используют методы съёмок: линейных засечек, способ перпендикуляров, полярным способом, способом створов.

При съёмке способом линейных засечек делают не менее трёх линейных промеров от твёрдых контуров (зданий и сооружений) или от точек, выбранных в створе съёмочной линии. Длина засечек не должна превышать длины мерного прибора, а углы засечек не должны быть менее 30° и более 120°.

При съёмке способом перпендикуляров длина перпендикуляра измеряется металлической рулеткой или лентой. Длина перпендикуляра не должна превышать 4 м в масштабе 1:500, и 6 м в масштабе 1:1 000.

Более длинные перпендикуляры подкрепляются линейными засечками, длина которых не должна превышать длины мерного прибора (20-50 м).

При полярном способе снимают, используя тахеометр. Координирование выполняют с точек теодолитных ходов. Расстояние до определяемых точек не должно превышать 50 м.

При съёмке способом створа ленту или рулетку укладывают по линии створа между створными точками, выбранными между пунктами геодезической основы, закоординированными углами кварталов или опорных зданий и точками, намеченными при помощи тахеометра через 20 м при съёмке в масштабе 1:500 и через 40 м при съёмке в масштабе 1:1 000. Створные точки определяются промерами. Расхождения между результатами прямого и обратного измерений не должны превышать 1:2 000.

Высотное положение трубы нефтепровода определяется на пикетах, в местах пересечения нефтепроводов с другими коммуникациями, на четко выраженных перегибах рельефа измерением глубины залегания щупом с определением отметки поверхности земли в месте штыревания с точек хода геометрического или тригонометрического нивелирования. Дополнительно на пикетах берутся отметки окружающей поверхности, а при наличии открытой траншеи-отметки дна. Высоты пикетных точек определяются с точек хода нивелирования со средней погрешностью не более 10 см.

Определение направлений линий ранее уложенных коммуникаций между колодцами, а также без колодезных коммуникаций производится с помощью электронного прибора поиска - трассокабелеискателя, а там где этот прибор применить невозможно - шурфованием. Определить местоположение скрытых подземных сетей приборами поиска можно с использованием генератора или без него [20].

Поиск подземных сетей при использовании генератора выполняется контактным или бесконтактным способом. При контактном способе генератор подключается непосредственно к трубопроводу, и используют заземлители, в случае же бесконтактного способа генератор устанавливается над прослушиваемой коммуникацией параллельно ей.

Контактным способом определяется местоположение:

·        металлических трубопроводов; кабелей связи, когда необходимо выделить один кабель, залегающий в общей траншее;

·        неметаллических трубопроводов путём использования электропроводящих свойств жидкости.

При бесконтактном способе определяются:

·        положение металлических трубопроводов или кабельной связи, если подсоединение генератора к ним затруднено;

·        наличие трубопроводов и кабелей в местах, связанных с производством земляных работ.

Без генератора определяется местоположение силовых кабелей, кабелей связи и металлических трубопроводов в зоне действия блуждающих токов.

При контактном способе место заземления генератора выбирается примерно в 10 м от места подключения, перпендикулярно к предполагаемому направлению трассы. Заземлителем может быть штырь из комплекта прибора или любое металлическое сооружение, контактирующее с землёй, не имеющее контакта с подземной коммуникацией. Другим проводом генератор соединяется с исследуемой трассой.

Поиск подземной прокладки осуществляется приёмным устройством, которое располагается над предполагаемым местом проложения трассы.

В зависимости от угла поворота антенны относительно оси трассы может прослушиваться:

·        максимальное звучание сигнала при расположении поискового контура перпендикулярно к оси трассы - поиск по максимуму (рис. 12 а);

·        минимальное звучание сигнала при расположении оси антенны поискового контура параллельно к оси трассы - поиск по минимуму (рис. 12 б);

Рис. 12. Методы максимума (а) и минимума (б)

Поиск по минимуму звукового сигнала применяется для уточнения оси трассы после того, как зона возможного положения её, определена по максимуму сигнала.

В районе разветвления прокладок местность прослушивается по кругу радиусом 2-3 м с тем, чтобы выявить направление трассы.

При определении глубины залегания коммуникации (рис. 13) ось антенны поисков контура располагается под углом 45° к поверхности земли, контур устанавливается перпендикулярно к направлению трассы и удаляется до полного исчезновения сигнала. Расстояние от оси трассы до положения минимума звукового сигнала соответствует глубине залегания коммуникации. Определение повторяется с противоположной стороны трассы. За окончательное принимается среднее значение из двух определений [20].

Рис. 13. Определение глубины залегания коммуникации

Сведения о поиске подземных коммуникаций отражаются в отчёте или в формуляре планшета (плана).

Допуски

Средние погрешности в положении выходов на поверхность земли, углов поворота и других точек существующих подземных коммуникаций и сооружений при относительно ближайших пунктов съёмочного обоснования не должны превышать ± 0,5 мм в масштабе плана.

Определение высотного положения трубопроводов в колодцах относительно реперов государственных нивелирных сетей должно производиться со средней квадратической погрешностью:

± 0,04 м для самотёчных сетей с уклонами менее 0,001;

± 0,05 м для самотёчных сетей с уклонами более 0,001 и напорных сетей.

Определение высотного положения существующих коммуникаций, не имеющих выходов на поверхность земли, должно производиться со средней квадратической погрешностью ± 0,20 м при глубине трасс до 2,5 м и ± 0,30 - при бóльших глубинах.

На кабельных прокладках высотные отметки верха кабеля в открытых траншеях определяют с точностью ± 0,04 м относительно реперов государственной сети, а на кабельных прокладках, не имеющих выходов на поверхность земли, с точностью ± 0,10 м[20].

Составление планов и профилей подземных коммуникаций

По результатам съёмок подземных коммуникаций составляют планы в масштабах 1:5 000 - 1:500 для целей проектирования, строительства и эксплуатации сооружений.

К планам подземных коммуникаций относятся топографические планы, основной контурной нагрузкой которых являются подземные коммуникации и сооружения, имеющие непосредственное отношение к ним.

Планы подземных коммуникаций могут создаваться совмещённые и раздельные:

·        при создании совмещённых планов все группы подземных коммуникаций наносятся на оригиналы топо-планов местности. Совмещённые планы могут создаваться только при негустой сети подземных коммуникаций, чтобы обеспечить хорошую читаемость и наглядность всех изображаемых на плане коммуникаций;

·        раздельные планы создаются при большой насыщенности снимаемой территории контурами застройки и подземными коммуникациями на разгруженных дубликатах топо-планов, на которых могут быть нанесены сразу все коммуникации [22].

Планы подземных коммуникаций могут также составляться в виде цифровой модели подземных сетей, например в программном комплексе CREDO TER или AutoCAD. Цифровая модель подземных коммуникаций используется для различных инженерных расчётов, и может быть преобразована в графическое изображение путём вывода на плоттер.

Продольный профиль трубы нефтепровода составляется по наклонным расстояниям, в программе CREDO-DAT. На профиль залегания трубопровода наносятся пикеты замеров, пересечения, арматура нефтепровода, участки оголения и другое.

.6 Создание цифровой модели местности (ЦММ)

Перед проектированием новой трассы МН необходимо сначала отрисовать то, что заснято в поле, то есть - создать цифровую модель местности. В распоряжении полевых бригад будут находиться три ноутбука с установленным программным комплексом CREDO, для камеральной обработки полевых измерений.

Цифровую модель местности (цмм), включающую в себя математическое представление поверхности (модель рельефа) и объектов на местности - зданий, дорог, коммуникаций и т.д. формирует CREDO_TER. ЦММ является основой для проектирования площадных и линейных объектов. Использование цмм обеспечивает многовариантность проектирования и практически исключает необходимость проведения повторных полевых изысканий под новое или уточнённое проектное решение.

Подготовка данных для формирования цмм осуществляется конвертерами, использующими настраиваемый классификатор и открытый обменный формат. При помощи конвертеров производится обмен данными через файлы ASCII обменного формата и формата DXF с любыми системами сбора и использования топографических данных, импорт данных из дигитализации, сканирования, наземной съёмки или из других систем сбора топографической информации, экспорт данных созданной цмм в другие системы.

Цифровая модель рельефа представляет собой сетку треугольников, которые строятся по зонам, выделяющим характерные участки поверхности. Цифровая модель ситуации формируется из площадных, линейных, точечных объектов (рис. 14). Семантическая информация об объектах местности выражается условными знаками и текстовой информацией. Библиотека и классификатор условных знаков открыты для дополнений и изменений в соответствии с запросами пользователя.

Обеспечивается многослойность модели, что даёт возможность совмещать существующую местность и проектные решения, представлять на цмм при помощи изолиний и условных знаков любую не топографическую информацию.

Функции системы обеспечивают расчёт объёмов насыпи и выемки в произвольном контуре, по сетке квадратов или с привязкой к пикетажу трассы, что позволяет определять объёмы выполненных земляных работ по исполнительным съёмкам, рассчитать проектные объёмы и т.д.

Кроме того, система CREDO_TER представляет пользователю возможность создавать (укладывать), импортировать и редактировать любое количество трасс простой конфигурации, состоящих из прямых, круговых и полных переходных кривых. Данные по таким трассам (продольные и поперечные профили) экспортируются в системы автоматизированного проектирования линейных сооружений. Экспорт осуществляется в системы проектирования нефти и газопроводов GAZNET, проектирования автомобильных дорог (CAD_CREDO, проектирования водопровода и канализации (КасКад), а так же в формат DXF для вывода чертежей продольного и поперечных профилей на печать.

Выходные результаты можно представить в виде чертежей (DXF файлов), ведомостей и таблиц и экспортировать в 3D DXF формате или в ASCII кодах.

Дальнейшая обработка цифровой модели местности производиться в системе AutoCAD. В программу введено много новых компонентов, которые без всяких усилий со стороны пользователя значительно ускоряют выполнение множества типовых операций. Помимо внутренних компонентов программы, много функций, напрямую связанных с работой пользователя.

.7 Трассирование линейных сооружений

Понятие трассы

Комплекс инженерно - изыскательских работ по выбору трассы, отвечающий всем требованиям технических условий и требующий наименьших затрат на её возведение и эксплуатацию, называется трассированием. Оптимальную трассу находят путём технико-экономического сравнения конкурирующих вариантов.

Когда трасса определяется по топографическим планам, аэрофотоматериалам и цифровым моделям местности, то трассирование называют камеральным; если она выбирается непосредственно на местности, то - полевым.

Трассой называется ось проектируемого линейного сооружения, обозначенная на местности, нанесённая на топографическую карту или заданная координатами основных точек в цифровой модели местности. Трасса представляет собой сложную пространственную линию. В плане она состоит из прямых участков разного направления, сопрягающихся между собой горизонтальными кривыми постоянного и переменного радиуса кривизны. В продольном профиле трасса состоит из линий различного уклона, соединяющихся между собой вертикальными кривыми.

Так как уклоны трасс обычно небольшие, то для наглядности их изображения вертикальный масштаб продольного профиля обычно делают в 10 раз крупнее, чем горизонтальный (например, горизонтальный масштаб 1: 5 000, вертикальный - 1: 500) [19].

Среди множества трасс, которыми можно соединить две или несколько конечных точек, могут быть лучшие и худшие. В связи с этим качественная характеристика трассы должна опираться на количественные показатели.

Параметры трассирования

Трасса должна удовлетворять определённым требованиям, которые устанавливаются техническими условиями на её проектирование.

Для одних сооружений (самотёчные трубопроводы, каналы) наиболее важно выдержать высотные параметры (продольные уклоны). Для других, например напорные трубопроводы - как в данном случае, уклоны местности мало влияют на проект трассы, и её стремятся выбрать наиболее короткой, расположенной в благоприятных условиях.

Факторы, в какой-либо степени влияющие на положение будущей трассы, можно подразделить на три группы:

) обеспечивающие наилучшие условия для эксплуатационной надёжности трубопровода;

) определяющие условия строительства, наиболее рациональное использование материальных ресурсов;

3) необходимые расходы, связанные с эксплуатацией будущего трубопровода.

При расчёте конкретной оптимальной трассы за исходные данные принимают: кратчайшее расстояние между начальной и конечной его точками; диаметр и толщину стенки труб; число компрессорных или насосных станций; топографические, гидрологические и инженерно-геологические условия; число и размеры препятствий вдоль трассы (реки, болота, озёра, ж/д и автомобильные дороги); наличие транспортных коммуникаций, населённых пунктов и др. В короткий срок необходимо все их рассмотреть и отобрать наиболее важные, чтобы учесть в период проработки генерального направления, а затем при детализации трассы.

В настоящее время разработана и широко применяется в практике методика выбора оптимальных трасс МН, созданная на основе математических методов и средств вычислительной техники. Для выбора трассы строят цифровую модель местности. Конфигурация модели может быть различной формы, она определяется областью поиска, числом дуг как путей возможной прокладки трубопровода в пределах каждого элемента модели местности и оперативной памятью ЭВМ.

Поиск трассы осуществляется как многошаговый процесс прослеживания трассы по цифровой модели местности. Одно из преимуществ описанной выше методики нахождения оптимальной трассы-возможность одновременно сочетать выбор линейной части с нахождением наиболее целесообразных точек размещения площадочных сооружений.

Трассирование в равнинной местности

Положение трассы в равнинных районах определяется контурными препятствиями, т.е. ситуацией. В плане стремятся иметь прямую трассу, ведя трассирование вдоль существующего нефтепровода. Однако встречающиеся препятствия в виде водотоков, болот, больших оврагов и др. заставляют отклонять трассу в ту или иную сторону. Каждый угол поворота даёт некоторое удлинение трассы.

Для получения наиболее короткой трассы придерживаются следующих правил:

). Углы поворота стремятся иметь по возможности не более 20 - 30°, чтобы заметно не удлинять трассу;

). Трассу прокладывают по прямой от одного контурного препятствия к другому. Необходимость отклонения трассы от прямой и назначения угла поворота должна быть обоснована;

). Вершину угла поворота выбирают против середины препятствия с таким расчётом, чтобы трасса огибала это препятствие [13].

Полевое трассирование

Рекогносцировочные (трассировочные) работы заключаются в исследовании местности, определении вершин углов поворотов трассы, мест пересечения с ЛЭП, автодорогами, ручьями, реками, оврагами и подземными коммуникациями. В ходе рекогносцировочных работ надо установить соответствие проектируемых трасс лупингов существующему «МН Ярославль-Кириши-Приморск». По наиболее сложным пересечениям предварительные материалы необходимо согласовать с представителями ОАО «Гипротрубопровод».

Полевое трассирование включает следующие виды работ:

). Вынесение проекта трассы в натуру;

Проект трассы, разработанный в камеральных условиях, выносится в натуру электронным тахеометром по координатам вычисленным камерально или по данным привязки углов поворота к пунктам геодезической основы, к чётким ближайшим контурам.

). Разбивка главных точек кривых;

На углах поворота трасс трубопроводов производят вставки кривых и пересчёт по ним пикетажа. В качестве таких кривых обычно применяют дуги окружностей больших радиусов (круговые кривые).

Угол поворота Q, определяемый в натуре; радиус кривой R, назначаемый в зависимости от условий местности и категории линии; длина касательных АС - ВС - Т, называемая тангенсом; длина кривой АFВ = К; длина биссектрисы CF = Б; величина домера Д.

Так как в точках начала А и конца В круговой кривой касательные АС и ВС перпендикулярны к направлению радиуса R, то, следовательно, центральный угол АОВ равен углу поворота Q трассы и линия СО является биссектрисой этого угла. Из прямоугольного треугольника АОС имеем:

Формулы:

; (3.7.3.1.)

;        (3.7.3.2.)

где угол Q выражен в градусах;

;  (3.7.3.3.)

или

;    (3.7.3.4.)

Точки начала, конца и середины кривой называются главными точками кривой. На местности разбивку пикетажа ведут по тангенсу до вершины угла поворота. Пикетное значение (ПК) начала НК, конца КК и середины СК кривой находят из выражений:

ПК НК = ПК ВУ - Т

ПК КК = ПК НК + К          (3.7.3.5.)

ПК СК = ПК НК + К/2

где ПК ВУ - пикетажное значение вершины угла поворота.

Контрольными формулами являются

ПК КК = ПК ВУ + Т - Д     (3.7.3.6.)

ПК СК = ПК КК - К/2

Начало кривой НК в натуре находят путём откладывания от ближайшего закреплённого пикета расстояния, вычисленного по пикетажному значению. Эту же точку получим, если отложить от вершины угла в обратном направлении величину тангенса Т (см. рис. 16).

Для дальнейшей разбивки пикетажа по новому направлению трассы откладывают от вершины угла ВУ величину домера Д, считая, что его конец имеет тот же пикетаж, что и вершина угла. От конца домера отмеряют расстояние, являющееся дополнением пикетажного значения вершины угла до ближайшего числа, кратного длине мерного прибора, и от полученной точки обычным путём продолжают разбивать пикеты и плюсовые точки, в том числе и конец кривой КК по его пикетажному значению.

Для нахождения на местности середины кривой СК угол хода делят пополам и по этому направлению откладывают длину биссектрисы Б.

Определяем с какой точностью необходимо знать углы поворота трассы, чтобы основные элементы кривой были получены со средней квадратической относительной ошибкой порядка 1:2 000. Из формулы тангенса согласно теории ошибок:

Формулы:

;         (3.7.3.7.)

или

;       (3.7.3.8.)

откуда

    (3.7.3.9.)

Одновременно с разбивкой пикетажа ведётся пикетажный журнал. В нём показывают ось трассы в виде прямой линии посередине страницы, на которой в некотором масштабе (обычно одна клетка равна 20 м) наносят все пикетные и плюсовые точки, углы поворота, поперечные профили, границы препятствий и ситуацию примерно на 50 м в обе стороны от оси.

Запись в пикетажном журнале ведётся снизу вверх, чтобы правая и левая стороны страницы соответствовали правой и левой сторонам трассы по ходу пикетажа. Углы поворота в журнале показывают в виде стрелок, направленных вправо или влево от средней осевой линии в зависимости от того, в какую сторону поворачивает трасса. Около углов поворота выписывают принятые элементы кривых: угол поворота с указанием правый или левый; радиус; тангенс; кривая; биссектриса; домер; здесь же подсчитывают пикетажные наименования начала и конца кривой.

Трасса должна быть надёжно закреплена, чтобы её легко можно было найти и восстановить перед строительством. Пикеты и плюсовые точки закрепляют кольями (точкой и сторожком) и окапывают канавой. Все опорные пункты трассы, фиксированные точки, вершины углов поворота и створные точки, места переходов через крупные препятствия и примыкания дополнительно закрепляют деревянными или железобетонными столбами и составляют абрис привязки их к местным предметам.

Переход через реку закрепляют двумя столбами по оси на каждом берегу, один из столбов устанавливают у русла, второй - на границе затопления высоких вод.

Точку примыкания трассы и пересечения закрепляют створной плоскостью, т.е. двумя столбами, установленными в створе с этой точкой и расположенными по одну или по разные стороны от примыкания с измерением расстояния между ними.

На углах поворота столбы обычно ставят с внешней стороны угла по направлению биссектрисы на расстоянии около 1 м от закреплённой вершины. На переходах и пересечениях знаки крепления устанавливают по оси рядом с теми точками или вместо тех точек, которые они закрепляют. Положение оси на столбе фиксируется гвоздём.

Знаки маркируют спиртовым маркером или масляной краской. При этом на угловых столбах надписи делают на стороне, обращённой к вершине угла; на створных точках - на стороне, обращённой к меньшему пикету.

К пикетажу трассы привязывают все инженерно - геологические выработки, точки геофизической разведки, створы гидрометрических измерений.

). Основными документами полевого трассирования являются:

· пояснительная записка с обоснованием выноса проекта в натуру и согласованием трассы;

· крупномасштабные планы переходов, пересечений, станций и других площадок и участков;

· ведомости искусственных сооружений, пересекаемых трассой линейных сооружений, сноса сооружений и др.;

· каталоги высот реперов, координат углов поворота, схемы геодезических сетей, чертежи центров и знаков;

· план и продольный профиль трассы; поперечные профили;

· схематические планы отвода земель;

· ведомости закрепления трассы, прямых и кривых, уравнивания ходов, вычислений координат [13].

Предварительные наблюдения наносятся на план М 1:5 000, где будут прорисованы новые нитки лупингов МН. На основании этого плана трасса выносится в натуру с закреплением на местности деревянными столбами и вешками. Вершины углов и створные знаки привязывают к местным предметам, находящимся вне зоны строительных работ, т.е. на расстоянии не менее 15 м от проектируемой трассы нефтепровода. После завершения всех изысканий, трассу сдают заказчику, в подтверждение чего составляется АКТ сдачи - приемки трассы.

.8 Схема согласования

Перед проектированием заказчику необходимо пройти сложную, многоступенчатую систему предварительного согласования места размещения объекта строительства с органами управления, надзора и службами местной администрации.

Заключение

В дипломном проекте были рассмотрены геодезические работы, планируемые на территории Садовского района Тверской области и Пестовского района Новгородской области.

Целью этих работ является развитие плановых и высотных сетей для топографических съёмок в разных масштабах, обработка и вынос в натуру проекта трассы нефтепровода.

В дальнейшем материалы по данным видам работ могут служить основой для выполнения различных инженерно-геодезических работ на данной территории.

Применение электронных тахеометров, безусловно, облегчит и ускорит процесс производства топографо-геодезических работ.

Весь объём проектируемых работ, согласно выше приведённых расчётов, предполагается выполнить в течение 2-х месяцев комплексной бригадой из 4-х ИТР и 8-и рабочих. В проекте рассчитана сметная стоимость, предусмотрены мероприятия по охране труда и технике безопасности на геодезических работах.

Библиографический список

1. «Единые нормы времени и расценки на изыскательские работы. Инженерно-геодезические изыскания. Ч. 1.» М., «Стройиздат», 1980 г. - 344 с.

. «Единые нормы выработки (времени) на геодезические и топографические работы» Ч1, полевые работы. М., «Экономика», 1989 г. - 317 с.

. «Инструкция по топографической съёмке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500» М., «Недра», 1985 г. - 152 с..

. «Нормы расхода материалов». М., «МосЦТИСИЗ», 1988 г. - 106 с

. Прокофьев Ф.И. «Охрана труда в геодезии» М., «Недра» 1981 г.

. «Правила по технике безопасности на топографо-геодезических работах» М., «Недра», 1991 г. - 303 с.

. «Правила закладки центров и реперов на пунктах геодезической и нивелирной сетей». М., «Картгеоцентр - Геоиздат». 1993 г. - 104 с.

. «Сборник цен на изыскательские работы для капитального строительства». М., «Стройиздат». 1982 г. - 568 с.

. «СНиП 1.02.07-87 (свод норм и правил), инженерные изыскания для строительства». М., 1988 г. - 104 с.

. Сибаров Ю.Г. и др. «Охрана труда в вычислительных центрах: Учеб. пособие для сред. спец. учеб. заведений». - М., 1985 г. - 190 с.

11. Справочное руководство по инженерно-геодезическим работам (под ред. Большакова В.Д. и Левчука Г.П.). М., Недра, 1980 г.

12. Субботин И.Е., Мазницкий А.С. Справочник по инженерно-геодезическим изысканиям для линейного строительства. Киев. Будiвельник. 1984 г.

13. «Сооружение магистральных трубопроводов», П.П. Бородавкин, В.Л. Березин. М., Недра, 1987 г.

14. Прикладная геодезия: основные методы и принципы инженерно-геодезических работ (под редакцией Г.П. Левчука) М. Недра, 1981 г.

.     Инструкция по нивелированию I, II, III, IV классов. М. «Недра» 1990 г.

16.     Гражданская оборона на железнодорожном транспорте. М., «Транспорт», 1987 г.

.        Охрана окружающей среды (под редакцией С.В. Белова), М. Высшая школа, 1991 г.

.        Конституция Российской Федерации (официальный текст), С-Пб 2001 г.

.        Фриман Р.Э., Иванов С.А., Бородавкин П.П. Магистральные трубопроводы. М. «Недра» 1976 г. 160 с.

.        Инструкция по съёмке и составлению планов подземных коммуникаций. М. «Недра» 1978 г. 44 с.

.        Руководство по съёмке и составлению планов подземных коммуникаций и сооружений. М. «Стройиздат» 1979 г. 76 с.

22. Руководство по по топографическим съёмкам в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500». М., «Недра», 1975 г. - 150 с.

23.     Инструкция по полигонометрии и трилатерации. М. «Недра», 1976 г. - 104 с.

.        Справочник укрупнённых базовых цен на инженерно-геодезические изыскания для строительства. «Минстрой России». 1997 г. 44 с.

.        Инструкция о построении государственной геодезической сети СССР. М. «Недра», 1966 г. - 341 с.

26. Серапинас Б.Б. Спутниковые системы позиционирования. Москва. ИКФ «Каталог», 2002 г. 106 с.