CC BY
102
УДК 528.4
СОЗДАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ПЛАНОВ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ В ГОРНОЙ МЕСТНОСТИ
Георгий Афанасьевич Уставич
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)343-29-55, e-mail: ystavich@mail.ru
Анна Петровна Чахлова
ООО «Росинжиниринг Строительство», 354392, Россия, г. Сочи, Адлерский район, с. Эсто-Садок, ул. Ачипсинская, 16 а, ведущий инженер, тел. (812)331-53-36, e-mail: annachahlova@rambler.ru
Ярослава Георгиевна Пошивайло
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры картографии и геоинформатики, тел. (383)361-06-35, e-mail: yaroslava_po@mail.ru
В статье рассмотрен такой новый вид планов, как инженерные топографические планы. Представлено назначение и понятие данного вида планов. Даны рекомендации о содержании и наполнении планов масштаба 1:200/1:100 для целей проектирования в горной местности в районе залегания скальных пород.
Ключевые слова: инженерный топографический план, содержание, наполнение, скальные породы, вертикальный топографический план.
NEED OF CREATION OF ENGINEERING TOPOGRAPHICAL PLANS FOR CREATION PROJECTS OF MOUNTAIN DISTRICT
Georgy A. Ustavich
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Professor of the Department of Engineering Geodesy and Mine Survey, tel. (383)361-06-35, e-mail: yaroslava_po@mail.ru
Anna P. Chakhlova
Open Company «Rosengineering Stroitelstvo» 354392, Russia, Sochi, Adler area, Esto-Sadok, Achipsim-sky St, 16a, the engineer-geodesist, tel. (812)331-53-36, e-mail: annachahlova@rambler.ru
Yaroslava G. Poshivailo
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Associate Professor of the Department of Cartography and Geoinfor-matics, tel. (383)361-06-35, e-mail: yaroslava_po@mail.ru
In article such type of plans, as engineering topographical plans are considered. Appointment and concept of this type of plans is described. Recommendations about the contents and filling of plans of scale 1 : 200/1 : 100 for design in the mountain district around a bedding of rocky breeds are made.
Key words: engineering topographical plan, contents, filling, rocky breeds, vertical topographical plan.
Для разработки проекта строительства инженерных сооружений используются результаты геодезических изысканий. Как правило, после создания проекта и генплана все объекты наносятся на топографическую основу в виде общего контура расположения сооружений (рис. 1).
ОС 3
Рис. 1. Фрагмент генерального плана тоннельных переходов
При этом зачастую на фрагментах генплана указываются главные оси сооружения и расстояния между ними. Однако, для условий горной местности данной информации зачастую оказаться не достаточно. Это связано с тем, что в предгорных и горных районах зачастую преобладают скальные породы, которые требуют больших затрат при их разработке. Кроме того, такой характер рельефа значительно ограничивает территорию, необходимую для размещения проектируемых сооружений, так как приходиться учитывать и обходить скальные породы, обрывы, откосы и т.д. В связи с этим для целей проектирования и дальнейшего строительства инженерных сооружений в горных условиях нами предлагается создавать инженерные топографические планы. Под инженерным топографическим планом необходимо понимать топографические планы масштабов 1:500, 1:200 и 1:100, на которых нанесены объекты проектирования с указанием линейных размеров не только между главными осями сооружений (рис. 2), но и размеров до основных конструктивных элементов каждого объекта, а также до основных форм рельефа (до обрыва, скалы, расщелины).
Рис. 2. Фрагмент инженерно-топографического плана
Рассмотрим технологическую схему создания инженерных топографических планов, предназначенных для проектирования тоннельных переходов, представленных на рис. 1.
Согласно требованиям [2] грунты подразделяются на песчаные грунты, суглинки и супеси, скальные грунты, глинистые грунты, крупнообломочные грунты, грунты с органическими примесями, насыпные грунты и лёсс.
Из данных типов грунтов наиболее трудоемкими при разработке являются скальные и крупнообломочные грунты. При отсутствии в структуре скального типа грунтов трещин и пустот он может быть использован в качестве основания или опорных частей сооружений. Поэтому в местах залегания скальных пород необходимо тщательно подходить к инженерно-изыскательским работам.
Крупнообломочный тип грунтов при плотном их сложении так же может использоваться в качестве основания при строительстве инженерных сооружений.
Согласно требованиям [3] грунты высокой трудности разработки разрабатываются взрывами на выброс (или сброс) или бульдозерами и экскаваторами после проведения взрывного рыхления.
Для рыхления взрывным способом скальных грунтов рекомендуется применять шнуровые или скважинные заряды, а также котловые шпуры.
Для бурения шпуров и скважин применяются бурильные молотки (пневматические перфораторы) и станки, действующие от передвижной компрессорной установки. Взрывные работы осуществляют тремя способами [3]:
- рыхлением скальной породы на куски определенного габарита с последующей уборкой их механизированным способом (взрывание на рыхление грунта);
- полным или частичным удалением породы силой взрыва за пределы выемки (на выброс) или с образованием полувыемок (на сброс);
- взрыванием контуров на блоки правильной формы при массивных слаботрещиноватых и плотных породах горизонтальной слоистости и раздельности.
Разработка выемок в скальных грунтах производится сразу с небольшим перебором во избежание последующей трудной и дорогостоящей работы по снятию оставшегося тонкого слоя скальных грунтов.
При взрывных методах разработки и рыхлении недоборы по основанию выемок не допускаются. Недоборы по поверхности откосов не должны превышать 0,2 м при условии обеспечения их устойчивости [3]. Величина переборов породы после окончательной зачистки дна и откосов выемок не должна быть больше значений, указанных в табл. 1.
Таблица 1
Допустимые значения переборов при взрывных работах
Скальные грунты Допустимые величины переборов при разработке, см
взрывным способом, методом шпуровых зарядов отбойными молотками
Малопрочные, средней прочно- 20 10
сти и прочные трещиноватые
Прочные и очень прочные 10 5
нетрещиноватые
Из табл. 1 следует, что при составлении топографических планов с целью более достоверного определения объемов выработки скальных пород масштаб отображения необходимо увеличивать. Кроме того, в местах наличия отвесных скал необходимо также указывать расстояния с ошибкой не более 1 см до границ выработки. Это обусловлено тем, что графическая точность топографических планов масштаба 1:500 в условиях предгорной и горной местности составляет 10 см, планов масштаба 1:200 - 4 см и планов масштаба 1:100 - 2 см. Согласно требованиям [4] средние ошибки отображения рельефа для условий горной местности не могут превышать 0,7 мм в выбранном масштабе плана. На местности это составляет 35 см для масштаба 1:500, 14 см для масштаба 1:200 и 7 см для масштаба 1:100. Соответственно, ошибка создания топографического плана масштаба 1:500 в условиях предгорной и горной местности не соответствует требованиям определения допустимой величины переборов породы. В связи с этим затраты и объемы работ по окончательной подготовке скальной породы к дальнейшему строительству будут определены со значительными ошибками. В связи с этим для повышения достоверности отображения горных форм рельефа нами рекомендуется создавать топографические планы масштаба 1:200 или 1:100. Также для повышения достоверности отображения в местах с резким изменением форм рельефа (обрыв скалы, наличие глубокой расщелины) нами рекомендуется на топографическом плане указывать и расстояние до выбранной точки.
Согласно требованиям [3] исходные инженерно-геологические данные для расчета контурных взрывов должны содержать: названия горных пород, указания строительных групп по трудности разработки, а также характеристику массивов пород по строению и выветриванию (расположение пластов и систем трещин относительно оси выемки, мощность отдельных пластов, их трещино-ватость). В связи с этим требованием возникает необходимость отображать трещины, карстовые образования, расщелины на топографических планах [4] путем подписи самого наименования карстового образования и указания в виде дроби средней ширины и глубины карстовых образований (в числителе и знаменателе соответственно) в метрах (рис. 3).
Расщелины рекомендуется обозначать по подобию вымоин. При невозможности определить глубину расщелины, в знаменателе дроби необходимо писать сокращенное неопред. Данный факт может говорить о том, что расщелины могут переходить в пещеры либо другие подземные карстовые образования, которые при последующем строительстве могут привести не только к удорожанию, но и к невозможности последующего строительства и эксплуатации объекта. Перед дробью необходимо делать подпись расщ., что будет говорить о природе и характере формы рельефа [5].
Кроме отображения рельефа местности в крупном масштабе инженерный топографический план будет отличаться от топографического плана содержанием и наполнением. Под содержанием, в данном контексте, необходимо понимать все объекты, которые будут отображены на топографическом плане, а
Рис. 3. Обозначение карр на топографическом плане
под наполнением - дополнительная информация по данным объектам, представленная в различных форматах.
Для пояснения данных определений в табл. 2 приведен сравнительный анализ планов различных масштабов.
Таблица 2
Сравнительные характеристики топографических планов различного масштаба
Критерии Масштаб плана
1:5000 1:2000 1:1000 1:500 1:200/1:100
Назначе- Разработка Разработка Составление Составление Проектирова-
ние генеральных генеральных технических исполнитель- ние объектов в
планов и планов ма- проектов и ного, гене- условиях со
проектов раз- лых городов, рабочих чер- рального пла- сложным рель-
мещения поселков го- тежей зас- на участка ефом, в райо-
стро- родского ти- тройки на строительства нах густой го-
ительства па и сель- не- и рабочих чер- родской зас-
крупных, ских на- застроенной тежей многоэ- тройки, веде-
больших и селенных территории тажной капи- ния исполни-
средних го- пунктов или терри- тальной зас- тельного гене-
родов тории с од- тройки с гус- рального плана
ноэтажной той сетью участка, раз-
застройкой подземных работки ра-
коммуника- бочих чертежей
ций, и др.[6]
Наполне- Топографический план Топографи- Горизонталь-
ние ческий план, ный/вертикаль-
снимки инте- ный топографи-
ресующих ческие планы,
объектов снимки объек-
местности [7] тов и склонов
местности,
снимки с мет-
рическими
данными, стро-
ительные чер-
тежи и т.п.
Остановимся подробнее на наполнении планов масштаба 1:200 и 1:100. Одним из видов наполнения являются цифровые снимки поверхностей склонов (рис. 4).
Из представленного снимка видно, что склон имеет достаточно неоднородную поверхность, различимо большое количество выступов и трещин. Для оценки возможности проведения разработки данного откоса необходимо дать характеристику существующих трещин. Это возможно выполнить двумя способами. Первый способ заключается в выполнении цифровой камерой снимков расщелин (всех или по отдельности каждой) с установленной поверх них метрической шкалой (линейкой/рейкой с четкими делениями). Для небольших
расщелин и трещин можно производить снимки и измерение в наиболее широком месте, либо посередине. Для протяженных расщелин снимки необходимо делать в нескольких местах. Второй способ заключается в создании вертикального топографического плана склона в масштабе 1:200 или 1:100 [6, 7]. Плоскость проецирования для вертикальных топографических планов необходимо задавать параллельно оси проектируемого сооружения. В результате этого данные виды наполнения (снимки трещин, вертикальный топографический план) позволят получить достоверную информацию о склоне.
Рис. 4. Снимок поверхности склона в районе проектирования
тоннельных переходов.
Для получения дополнительной топографической информации в месте проектирования на топографический план масштаба 1:200 или 1:100 необходимо наносить строительные чертежи. Целесообразность данного решения обу-
словлена возможностью уменьшения работ при разработке скальных грунтов, так как скальные породы достаточно прочны и могут служить опорной частью сооружения взамен затрат на применение железобетонных конструкций.
Кроме данных видов наполнения важную роль играет и мониторинг состояния скальных поверхностей в районе выполнения строительства. Если скальные поверхности до начала производства строительных работ уже имели трещины или они образовались уже после разработка грунта, то может проявиться динамический процесс их развития вследствие выветривания, возможных землетрясений, техногенных воздействий и других факторов. Поэтому перед началом выполнения строительно-монтажных работ нами рекомендуется повторно выполнять обследование склона в местах с большим количеством трещин и расщелин.
Таким образом, применение инженерных топографических планов позволит повысить достоверность топографо-геодезической информации в условиях горной местности и как следствие этого выполнять оптимальное проектирование по расположению объектов строительства на данном участке местности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500 // Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР. - М.: Недра, 1989. - 286 с: ил.
2. Типы исследуемых грунтов // http://buroviki.ru/tipy_issleduemyh_ gruntov.html
3. Руководство по сооружению земляного полотна автомобильных дорог // Министерство транспортного строительства государственной всесоюзной дорожной научно-исследовательский институт (СОЮЗДОРНИИ). - М.: Транспорт, 1982. - 130 с.
4. Пошивайло Я. Г., Чахлова А. П., Уставич Г. А. Создание топографо-информационной системы для целей проектирования инженерных сооружений в горных условиях // Геодезия и картография. - 2013. - № 3. - С. 17-21.
5. Карпик А. П. Новый этап развития геодезии - переход к изучению деформаций блоков земной коры в районах освоения угольных месторождений // Вестник СГГА. - 2013. -Вып. 3 (23). - С. 3-5.
6. Чахлова А. П. Методика создания вертикальных топографических планов для горной местности // Геодезия и аэрофотосъемка. - 2015. - № 1. - С. 29-33.
7. Хасенов К. Б., Гольцев А. Г., Салпышев О. Д. Выверка строительных конструкций с использованием лазерных приборов // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 3 (19). - С. 6-8.
© Г. А. Уставич, А. П. Чахлова, Я. Г. Пошивайло, 2015
