CC BY
21УДК 528
Т.А. Гура, В.В. Каранова, Д.А. Тхазеплова
ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ В УСЛОВИЯХ Г. КРАСНОДАРА И КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
В данной статье рассматриваются вопросы геодезического обеспечения строительства подземных коммуникаций в г. Краснодаре и Краснодарском крае. Приведены распространенные методы строительства коммуникаций, рассмотрены вопросы, связанные с экологией.
Ключевые слова: геодезия, строительство, подземные коммуникации, просадочность, бестраншейные и траншейные технологии, Краснодар.
В наше время решение транспортных, социальных и экологических проблем большинства городов России требует эффективного освоения подземного пространства. В свою очередь, предусматривающий строительство подземных переходов, тоннелей, развязок, подземных автостоянок, а также многофункциональные подземные сооружения. Данная проблема характерна для крупных городов нашей страны, в том числе и для Краснодара. В настоящее время идет активный рост благоустройства городов и сельских населенных пунктов, также растет уровень технического обеспечения промышленных предприятий по добыче полезных ископаемых, которые в свою очередь имеют различные инженерные коммуникации. В результате проектирования строительства и эксплуатации промышленных и городских объектов необходимы точные данных по размещению инженерных коммуникаций [1].
В коммунальном хозяйстве современного города огромное стратегическое значение имеют подземные коммуникации: водопровод, канализация, газопровод, теплосети, кабели связи, электротранспорта и наружного освещения улиц. Можно сделать вывод, что это очень необходимо для жизнеобеспечения различных населенных пунктов. Но зачастую при строительстве подземных сооружений и ввода различных коммуникаций возникают техногенные аварии,провалы земной поверхности, а также чрезмерные осадки зданий и различных сооружений,и конечно же, ухудшение экологии. Чтобы избежать данных проблем,надо разработать научно обоснованную программу создания подземной инфраструктуры. Благодаря этому, уменьшается нагрузка на улицы и автомобильные дороги, оздоровление городской среды путём уменьшения образования «пробок» и т.д.
В зависимости от технических условий подземные коммуникации закладываются на разную глубину,что в обуславливается геодезическими условиями [2]. Так называемые сети мелкого заложения, к которым относятся телефонные и телеграфные кабели связи, газопроводы, теплосети систем отопления, располагаются в зоне промерзания грунта, а сети глубокого заложения, а это водопровод, канализа-ция,водосток - ниже зоны промерзания. На незастроенных участках инженерные коммуникации представлены отдельными магистральными трубопроводами, подземными и надземными линиями электропередач, а на застроенных территориях городов и сельских поселений размещают преимущественно в пределах поперечных профилей улиц и дорог, под тротуарами. На промышленных предприятиях и узлах инженерные сети размещают в технических полосах, обеспечивая занятие наименьших участков территории и увязку со зданиями и сооружениями. Подземные коммуникации прокладывают преимущественно по улицам и дорогам. Для этого в поперечных профилях улиц и дорог предусматривают места для прокладки сетей: под тротуарами - тепловые сети или проходные коллекторы; на полосе между красной линией и линией застройки - кабельные, сети; на распределительных полосах - водопровод, газопровод и хозяйственно-бытовая канализация [3].
При проектировании подземных сетей принимаются во внимание нормативные требования к минимальному их удалению от зданий и сооружений.
Роль геодезии в строительстве
Строительство ныне тесно связано с геодезией и, шагая в ногу со временем, эти сферы ежедневно дополняют друг друга, позволяя реализовывать на практике сложные архитектурные проекты и идеи. Ни одно строительство не обходится без геодезического обеспечения, которое представляет собой целый комплекс вычислений и измерений. Таким образом, можно точно вычислить размещение любого объекта в соответствии необходимых параметров и размеров сооружения.
В задачу геодезической подготовки проекта входит увязка между собой отдельно расположенных на стройплощадке сооружений и обеспечение их разбивки на местности с заданной точностью, а также
© Гура Т.А., Каранова В.В., Тхазеплова Д.А., 2016.
задачи прокладки новых коммуникаций [4, 5, 6]. Так, проект вертикальной планировки обеспечивает преобразование существующего рельефа застраиваемой территории при размещении зданий, сооружений, подземных коммуникаций, высотное решение площадей, улиц, внутриквартальной территории и отвод поверхностных вод при минимальном перемещении земляных масс. Основными документами проекта вертикальной планировки являются план организации рельефа и картограмма земляных работ, которые составляются на основе топографического плана, рабочих чертежей поперечных профилей улиц и проездов.
Исходной базой, на которой разрабатываются на практике принципы проектирования геодезических работ на строительной площадке, является ПОС (проект организации строительства) и ППР (проект производства работ),которые содержат геодезическую часть [7, 8].
Геодезическая съемка подземных коммуникаций также дает возможность правильно подключить построенный объект ко всем инженерным сетям.
Данная съемка по своим функциональным особенностям на два вида: съемка исполнительная (содержит полную высотную информацию об объекте, а также это основной документ, по которому будет рассчитываться смета подключения) и съемка топографическая (выполняются в том случае, когда подземные инженерные сети давно проложены и функционируют [9].
Вопросы, связанные с экологией, при строительстве и вводе в эксплуатацию подземных коммуникаций
Утечки из подземных коммуникаций вызывают техногенное подтопление и вымывание окружающего грунта. И таким образом, происходят процессы, которые негативно действуют на здания и конструкции строящихся сооружений. Для подземных сетей используются железобетонные, бетонные и асбе-стоцементные, керамические и стальные трубопроводы. Но больше всего распространены металлические, которые подвержены к коррозии. К этому относятся, как раз, водоводы, магистральные и промысловые трубопроводы.
Рассмотрим коррозионный процесс. Грунт и почва представляют собой сложную природную среду, особенности которых определяют протекающие процессы коррозии подземных коммуникаций. Особенно опасными зонами в коррозионном отношении считаются зазоры и щели в трубопроводах, где может находится накопление рабочего раствора аэрация, что может привести к местной коррозии.
Так как существуют высокие требования к экологическим нормам, то есть и необходимость создания технических средств, обеспечивающих образование выработок с минимальным воздействием на окружающий массив. И таким условиям подходит технология прокладывания трубопроводов методов прокола. Но при этом существует вероятность просадки грунта, которая может привести к деформации и разрушению трубы.
Просадки относятся к обширной группе природных и техногенных геологических процессов, не представляющих непосредственной угрозы для жизни человека и не приводящие к разрушению абиотической составляющей экосистем, но вызывающих ее изменение. Согласно ГОСТ 25 100-82 и СП11 10597 к просадочным грунтам относятся пылевато -глинистые разновидности дисперсных осадочных минеральных грунтов, дающие при постоянной внешней нагрузке и нагрузки от собственного веса грунта дополнительные деформации - просадки, происходящие в результате уплотнения грунта вследствие изменения его структуры.
В России просадочными породами занято около 3,5 млн км2,что составляет более 20% всей территории страны. В той или иной степени 563 города в стране страдают от таких явлений. На территории Краснодарского края эти процессы приурочены к лёссовидным породам, распространенным на равнинной части края. Просадки разделяются на естественные, происходящие при естественном увлажнении и техногенные, возникающие вследствие хозяйственной деятельности человека. Эти процессы оказывают влияние на его качество, в основном локальное.
Просадочные формы в зоне развития лёссовидных пород: с I типом просадочности встречаются почти повсеместно на Прикубанской равнине; со II типом - в районе г. Усть-Лабинск (пораженность территории 18%), ст-це Новопокровской (15,8%) и в некоторых других районах. Самая высокая пораженность наблюдается в Тимашевском(38%) и Ейском (19,5%) районах [10].На просадку может влиять состояние водонесущих коммуникаций (см. рисунок).
Строительство требует постоянного наблюдения специалистов, которые определяют отклонения от нормы. В итоге, геодезисты могут предложить сделать исполнительную съемку, согласно которой, можно увидеть разницу между полученными и заложенными в проекте значениями и понять причины такого отклонения. С помощью контроля, производимого геодезическими методами, могут быть обнаружены и устранены строительные дефекты [11].
Рис. 1. Состояние водонесущих коммуникаций
Основными факторами просадочности являются минералогический и гранулометрический состав породы, ее химический состав и концентрация воздействующего на породу водного раствора, физико-механические свойства. Данному процессу подвержены практически все лёссовые породы. Но по величине объемных деформаций лёссовидным суглинкам значительно уступают типичные просадочные грунты.
К такому процессу свойственна стадийность. При интенсивном разрушении погодостойких связей, выноса легкорастворимых солей и т.д. происходит быстрая («провальная») стадия просадки. При действии в массиве пород медленных процессов (растворение карбонатов и сульфатов, разрушение водостойких агрегатов и т.д.) в развитии просадки выделяется длительная стадия, переходящая в послепроса-дочную - суффозионную. При этом известны случаи проявления деформаций в течение более 20 лет. Продолжительность процесса определяется режимом увлажнения, химическим составом поровых вод, физической и химической природой исходной породы, зависящей от условий её образования.
Суффозионные провалы типичны для нашего города уже целыми десятилетиями. Они часто образуются на тротуарах, проезжих частей улиц. Все они тесно связаны с положением подземных коммуникаций. Интенсивно развивается суффозия на контакте грунт-трубопровод. Глубина провальных воронок в большинстве случаев не превышает отметок заложения водонесущих коммуникаций. Таким образом, механическая суффозия на территории Краснодара является примером антропогенного процессы, который за собой влечет экологические и экономические вопросы.
Наиболее распространенные методы строительства коммуникаций
Интенсивные темпы строительства, а также плотная городская сеть подземных коммуникаций требует использование дешевых и технологических способов прокладки инженерных сетей.
Существует траншейная и бестраншейная прокладка труб канализации и водоснабжения. Традиционным является траншейный способ, при котором роется траншея нужной глубины, в неё укладывается трубопровод, после чего засыпается. Но такой метод имеет множество недостатков [12, 13]. Например, уничтожение зеленых насаждений, нарушение плодородного слоя почвы.
В настоящее время в России стали чаще применяться бестраншейные технологии. Такой способ прокладки инженерных сетей применяется при решении инженерных задач строительство и реконструкции изношенных трубопроводов, позволяет формирование свай и свайных конструкций,колодцев и скважин. Использование таких технологий в условиях плотной городской застройки требует оценки риска повреждения близкорасположенных существующих зданий, сооружений и подземных коммуникаций, в то же время позволяет замену коммуникаций без нарушения благоустройства и целостности полотна дорог, можно проводить в зимних условиях, не нарушает уже существующие коммуникации и существенно снижает затраты, обеспечивает мобильность и высокую производительность работ, увеличивает срок эксплуатации вновь прокладываемых трубопроводов. В отличие от траншейного способа, характеризуется высоким уровнем механизации, практически стационарным режимом работы. Перед началом работ тщательно изучаются свойства и состав грунта, расположение существующих подземных коммуникаций, оформляются соответствующие разрешения и согласования на производство подземных работ. Далее выбираются траектории и тактики строительства скважины. Особое внимание уделяется оптимальному расположению бурового оборудования и обеспечению безопасных условий [14].
Рассмотрим несколько методов бестраншейных прокладки труб:
1. Реновация- это случай, при котором, старая труба полностью разрушается и одновременно с этим укладывается новая на то же место. Применяют только тогда, когда старый трубопровод или отслужил срок эксплуатации, или имеет недостаточную пропускную способность.
2. Прокладка трубопроводов методом прокола - применятся для монтирования трубопроводов в глинистом и суглинистом грунтах. И при таком способе грунт уплотняется вокруг трубы в радиальном направлении. Но недостаток прокола заключается в следующем: возможно отклонение от оси прокладки и необходимы дополнительные расходы на организацию отводы пульты.
3. Прокладка трубопроводов методом продавливания - применяется для укладки изделий из стали, диаметр которых не более 2000 мм (см. рисунок).
4. Метод ГНБ (горизонтально-направленное бурение) - прокладывание подземных коммуникаций с применением специальных буровых установок. Состоит из трёх этапов: прокладка скважин, расширения скважин, протягивание труб. Преимущество данного метода - длина прокладки может достигать несколько километров, а диаметр трубопровода может быть около 1400 мм.
Рассмотрим строительство подземных коммуникаций на примере ливневой канализации в г.Краснодаре. Одна из самых главных проблем подземных коммуникаций г. Краснодара - это ливневая канализация. Как и во многих городах России «ливневки» не справляются с нагрузкой, которая ложится на коммуникации во время обильных осадков. Плохо спланированная ливневая канализация может привести к нежелательным последствиям и ситуациям. Такую проблему могут решить дренажные системы. Через них осуществляется строительное водопонижение. Существует дренажные системы глубинного типа, поверхностного типа и точеный дренаж. Протяженность этих сетей составляет 1730 км, а ливневой канализации выше 700 км. Но, к сожалению, строительство «ливневок» не успевает за темпами построек различных зданий и сооружений. И естественно, это приводит к подтапливанию многих улиц в Краснодаре. Важно отметить, что прочистка 153,5 км сетей ливневой канализации поможет восстановить их работу. Например, внутриквартальных сетей таких улиц, как Красная, Садовая, им. Чкалова, Кузнечная, Кубанская Набережная, Гимназическая, им. Орджоникидзе, Карасунская, Коммунаров, им. Кутузова. А предлагаемый департаментом строительства комплекс мероприятий по строительству ливневых коллекторов снимет проблему подтапливаемых улиц.
Современная система ливневой канализации состоит из ряда взаимосвязанных и взаимодополняющих элементов и включает в себя ливневые лотки (каналы, желоба), дождеприемники (дождеприемные колодцы), канализационные трубы, коллектора, смотровые колодцы. Дождевую канализацию необходимо проектировать как комплексную систему инженерных сетей и от качества ее устройства напрямую зависит организация полного и быстрого отвода поверхностного стока.
Чтобы не было проблем с ливневой канализаций надо:
1. Составить схему расположения ливневой канализации, т е создаётся гидропроект, при котором учитывается особенности климата определенного участка местности (имеется ввиду среднее количество осадков), характер почвы и тип её покрытия;
2.Взять во внимание показатели максимальной интенсивности осадков в данной местности, коэффициент поглощения, площадь поверхности, которая будет обслуживаться системой;
3. Необходимо учитывать уклон местности;
А также гидролог и геодезист должны учитывать состояние подземных вод, и выполнять проекты, таким образом, чтобы вода шла на очистку, а не в подземные воды. При поверхностной системе водоотвода вдоль крайней полосы проезжей части улицы или тротуара, подъездов к зданию, с нагорной стороны озеленяемых участков устраивают водоотводные лотки для ливневой канализации. А в пониженных местах, у перекрестков, возле зданий под водосточными трубами размещаются точечные водосборники -дождеприемники.
Из вышесказанного следует, геодезия играет огромную роль в строительстве подземных коммуникаций. Без геодезического обеспечения невозможно положить различные трубопроводы, канализации или построить любое сооружение. И благодаря знаниям в этой области, можно грамотно создать проект, по которому будет вестись строительство объекта.
Библиографический список
1. Гура Д.А., Карслян А.М. Особенности съемки подземных коммуникаций для составления технического плана на примере города Рязани // Научные труды Кубанского государственного технологического университета. -2016. - № 3. - С. 99-109.
2. Астахова И.А. Геодезия: учебно-методическое пособие. - Майкоп: Майкопский гос. технологический ун-т,
2009.
3. Рудик Е.А., Гура Д.А. Проведение топографической съемки с применением спутниковых систем и электронных тахеометров // Науки о земле на современном этапе: материалы IV Международной научно-практической конференции. - 2012. - С. 118-120.
4. http: // 1igp.ru/info/rol-geodezii.php (дата обращения 21.10.2016)
5. Гура Д.А., Доценко А.Е. О необходимости выполнения геодезической съемки // Актуальные вопросы науки: материалы IX Международной научно-практической конференции. - 2013. - С. 204-205.
6. Антоненко М.В., Зименко Д.Н., Погорелов А.В. Применение данных воздушного лазерного сканирования при проведении инженерных изысканий // Нефтяное хозяйство. - 2014. - № 11. - С. 6-11.
7. Грибкова И.С., Логинова П.А., Андриянова З.С., Чеботова А.А., Саид А.Н., Раздора Д.А. Геодезические приборы и технологии при строительстве автомобильных дорог // Наука. Техника. Технологии (политехнический вестник). - 2016. - № 2. - С. 128-132.
8. Бердзенишвили С.Г., Гура Д.А., Желтко Ч.Н., Кравченко Э.В. Картография. - ООО «Издательский Дом-Юг». - Краснодар, 2014. - 66 с.
9. Zheltko Ch.N., Gura D.A., Shevchenko G.G., Berdzenishvili S.G. Experimental investigations of the errors of measurements of horizontal angles by means of electronic tacheometers // Measurement Techniques. - 2014. - Т. 57. - № 3. - С. 277-279.
10. Востриков Н.Г. Просадочные процессы и их формы рельефа на территории Прикубанской равнины: особенности и распространение.
11. Гура Д.А., Рыжкова А.А., Болобан Т.И., Болгова А.С., Черепанов А.С., Кашаев Б.Р. Основные геодезические работы в строительстве // Наука. Техника. Технологии (политехнический вестник). - 2016. - № 2. - С. 133-137.
12. Желтко Ч.Н., Шевченко Г.Г., Бердзенишвили С.Г., Гура Д.А., Олейникова Л.А. Учебная геодезическая практика: справочное пособие по организации и контролю учебной практики для студентов всех форм обучения направлений: 120700 - Землеустройство и кадастры, 270800 - Строительство, 130500 - Нефтегазовое дело, 271101 -Строительство уникальных зданий сооружений. - Издательский Дом-Юг. - Краснодар, 2014.
13. Желтко Ч.Н., Бердзенишвили С.Г., Корелов С.Н., Гура Д.А., Шевченко Г.Г., Пастухов М.А. Учебная геодезическая практика: методические указания по организации и контролю учебной практики для студентов всех форм обучения направлений 120700 Землеустройство и кадастры, 130500 Нефтегазовое дело, 270800 Строительство, 271101 Строительство уникальных зданий и сооружений. - Краснодар, 2013. Том Часть 3 Решение геодезических задач.
14. Абушенко С.С., Амиров Э.К., Гура Д.А., Аветисян Г.Г. Проблемы, возникающие при выполнении контрольно-исполнительной съемки // Науки о земле на современном этапе: материалы IV Международной научно-практической конференции. - 2012. - С. 107-109.
ГУРА ТАТЬЯНА АНДРЕЕВНА - инженер-исследователь, кафедра кадастра и геоинженерии, Кубанский государственный технологический университет, Россия.
КАРАНОВА ВЛАДА ВЛАДИМИРОВНА - студент, Кубанский государственный технологический университет, Россия.
ТХАЗЕПЛОВА ДАНА АЛЕКСАНДРОВНА - студент, Кубанский государственный технологический университет, Россия.
