CC BY
131
Пронина Л.А., Мадиев А. Г., Юсова Ю. С. Современные геодезические технологии съёмки подземных инженерных коммуникаций // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2019. - №2 (17) апрель - июнь. - URL http://e-journal.omgau.ru/images/issues/2019/2/00714.pdf. - ISSN 2413-4066
УДК 528.02: 528.45
Пронина Лилия Анатольевна
канд. техн. наук, доцент кафедры геодезии и дистанционного зондирования ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск
Мадиев Асет Габитович
обучающийся 401 группы землеустроительного факультета ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск
Юсова Юлия Станиславовна
канд. эконом. наук, доцент кафедры землеустройства ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск
Современные геодезические технологии съёмки подземных инженерных коммуникаций
Аннотация. Для благоустройства городов и других населенных пунктов, а прежде всего для обеспечения комфортных условий населению, необходимы инженерные подземные сети, являющиеся их важным элементом. К подземным коммуникациям относятся: сети газификаций, водоснабжения, энергоснабжения, радиовещания, телефонизации, телеграфа, канализации, водостока (ливневая канализация), а также дренажа. В данной статье рассматриваются современные геодезические технологии съемки подземных инженерных коммуникаций, регламентируемые требованиями сокращения сроков работ, повышения эффективности труда, качества производимых работ и получаемой продукции, а также снижением затрат на выполняемый комплекс работ. Установлено, что при выполнении съемки подземных инженерных коммуникаций был налажен технологический процесс производства строительных и разбивочных работ для обеспечения высокой производительности работы.
Ключевые слова: инженерные подземные коммуникации; приборы поиска подземных коммуникаций.
Введение
С появлением в городах все более новых промышленных объектов, а также ростом их самих, неизбежно и увеличение количества подземных инженерных сетей. Эти инженерные сооружения являются непосредственно не только одной из основных частей, входящих в комплекс работ по благоустройству всех населенных пунктов, но и
главным условием бесперебойного функционирования в них хозяйственных, промышленных и других отраслей, необходимых для жизни населения
Инженерные коммуникации — это специализированные для доставки жидкости, газов и передачи энергии сооружения с технологическими устройствами на них, их делят на подземные и наземные коммуникации. К наземных относятся коммуникации, расположенные на земле и на поверхности земли и предназначенные для транспортировки и хранения материалов, жидкостей, газов, энергии. Наземные коммуникации следует размещать на шпалах, уложенных в открытых лодках, на отметках ниже планировочных отметок площадок (территории), но и другие виды наземного размещения (в каналах и тоннелях, укладываемых на поверхность территории или на сплошную подсыпку, в каналах и тоннелях полузаглубленного типа, в открытых траншеях и др.) допускаются. Под многочисленными слоями асфальтовых и грунтовых покрытий располагается значительное количество магистральных и распределительных сетей водо- и теплоснабжения, канализаций, газо- и электросетей. Инженерные подземные коммуникации довольно плотно располагаются относительно друг друга. Такое расположение коммуникационных сетей значительно усложняет работу по их ремонту и эксплуатации, прокладке новых инженерных сетей, а также выполнению геодезических работ, связанных с обслуживанием данных объектов. Подземные коммуникации строят на местности в соответствии с их проектом, а перенесение в натуру трубных прокладок выполняется геодезическими методами с определенной точностью, которая должна удовлетворять требованиям нормативно-правовых документов в области строительства подземных инженерных сетей и обеспечивать их строительство в соответствии с проектом. Кроме того, съемка выполняется для решения затратных не только по времени но и финансово проектных задач, включающих: топографическую сьемку территорий города и предприятий подлежащих реконструкции; государственного картографирования, для целей сдачи объекта недвижимости в эксплуатацию. Для упрощения работы по прокладке и обслуживанию инженерных сетей и сокращению затрачиваемого времени при этом, были разработаны специальные приборы поиска подземных коммуникаций. Рассмотрим применение приборов поиска подземных коммуникаций на объекте производства работ- Новосибирском РНУ, находящемся в населенном пункте Сокур, Мошковского района Новосибирской области.
Материалы и методы
На объекте проведения работ коммуникационные направления проходили между колодцами. Расположение бесколодезных коммуникаций установлено при помощи специальных приборов - трассоискателей и трубокабелеискателей. В местах, где эти приборы применить невозможно использовался метод шурфования [1]. В основе работы этих приборов заложен закон электромагнитной индукции. При этом происходит обнаружение переменного магнитного поля, специально создаваемого вокруг исследуемого проводника [2]. В районе производства работ был использован классический метод определения осей подземных коммуникаций. При этом определялся отбор по минимуму звукового сигнала, примененному для уточнения местоположения оси трассы по его максимуму после определения зоны возможного ее положения. Съемка подземных инженерных коммуникации выполнялась тахеометрическим методом, которая начиналась с исследования геодезической разбивочной основы, включающая в себя нахождение пунктов разбивочной основы и их осмотр на пригодность использования. В ходе исследования было выявлено о
разрушении одного пункта и невозможности воспользоваться еще двумя пунктами геодезической разбивочной основы ввиду того, что параллельно велось строительство нефтепровода, сопровождаемое высокой интенсивностью разработки траншей, находящихся рядом с вышеупомянутыми двумя пунктами разбивочной основы. Вследствие вышесказанных причин, было принято решение о сгущении геодезической разбивочной основы, с целью сокращения времени на установку станции тахеометра и увеличению оперативности работ, используя при этом отражательные марки. Расположение марок было обусловлено одним условием - видимостью с любой точки строительной площадки. Но на действующей строительной площадке данное условие выполнить очень тяжело, выходом из данной ситуации являлось то, что марки расположили на высотных сооружениях (мачты, лестницы и т.д.). Только после сгущения геодезической разбивочной основы и уравнивания выставленных отражательных марок, начались съемочные геодезические работы, которые выполнялись тахеометром Nikon Nivo 5.M+ и оптическим нивелиром CST/Berger SAL 32 ND. При выполнении съемки тахеометр устанавливался на станции и приводился в рабочее положение, для этого сначала его цилиндрический уровень приводился в нуль-пункт, а после подъемными винтами электронный уровень доводился до нуля с точностью не более 1 секунды. Затем в тахеометре создавался рабочий проект, с введением поправок за температуру, давление, рефракцию. Выполнялась определение станции тахеометра методом обратной линейно-угловой засечка, ориентируясь при этом, минимум на три пункта геодезической разбивочной основы. Приведение прибора в рабочее положение заканчивалось, когда ошибки по установке на станции находятся в допуске, далее выполнялась непосредственно съемка подземных инженерных коммуникаций. При этом место установки тахеометра выбиралось таким образом, чтобы оно располагалось ближе к снимаемым подземным коммуникациям и дальше от пунктов геодезической разбивочной сети, такое положение тахеометра выбиралось для уменьшения ошибки его установки на станции. Съемка выполнялась в отражательном режиме, для этого на съемочные точки устанавливали специальные вешки с отражателями. В процессе производства работ был использован тахеометр Nikon Nivo 5MW, показывающий при съемке 4 экрана. При наведении на отражатель и его съемке, на табло тахеометра отражались не только вычисленные горизонтальные, вертикальные углы и горизонтальное проложение до съемочных точек, а также угол наклона и координаты. Отображение на табло тахеометра этих данных особенно удобно во время работ по строительной сетке. Результаты измерений сохранялись в рабочем проекте устройства прибора. С использованием USB-флеш накопителя информация поступала в ЭВМ, где в специальной программе Credo DAT производилась окончательная обработка, а в AutoCAD- обрисовывался план съемки подземных коммуникаций.
Также, съемка подземных коммуникаций осуществлялась аналитическим и графоаналитическим методами такими, как: створов; линейных засечек и перпендикуляров. Для этих целей был использован теодолит 4Т30П и мерная лента. Составление абрисов было выполнено непосредственно в поле, а плана - в камеральных условиях.
В процессе выполнения съемки инженерных коммуникаций способом перпендикуляров, длина перпендикуляра измерялась металлической рулеткой. Она не должна превышать 4 метров в масштабе 1:500 и 6 метров в масштабе 1:1000, при больших значениях перпендикуляры дополняются линейными засечками [1].
Полярный способ применялся при дальних расстояниях коммуникации от пунктов съемочного обоснования, до 120 м при съемке в масштабе 1:500 и до 180м -
1:1000. Направление на все снимаемые точки были измерены при одном положении вертикального круга. При этом теодолит был ориентирован на пункт съемочного обоснования, находящийся от инструмента не менее, чем на 50 м. [1].
При выполнении съемки способом линейных засечек от твердых контуров (зданий и сооружений) выполнялось не менее трех линейных измерений. Длина засечки не превышала длины мерного прибора, а направление засечек пересекались под углами не менее 30 градусов и не более 120. При выполнении съемки способов створа створные точки определялись линейными измерениями, в прямом и обратном направлениях, расхождения при этом не превышали 1:2000.
Наряду с традиционными методами выполнения крупномасштабных топографических съемок, также были использованы современные спутниковые технологии. Применять GPS систему для топографической съемки считается малоэффективным, однако пренебрегать возможностями спутниковых технологий, особенно при дефиците или отсутствии в производственной организации полного парка съемочной аппаратуры, не стоит. Сущность топографической съемки спутниковыми приемниками состоит в том, что с их помощью в реальном времени с погрешностью 23 см определяют плановые координаты и высоты точек местности, описывающих ее топографию. При производстве GPS/ГЛОНАСС - измерений применялся статистический способ, который позволяет обеспечить наивысшую точность измерений. Привязка производилась не менее, чем к 4 пунктам с исходными плановыми координатами и не менее, чем к 5 пунктам (реперам) с исходными отметками. Исходные пункты (реперы) должны быть выше по классу (разряду) определяемых пунктов. Исходными пунктами являлись пункты геодезической разбивочной основы. При передаче координат и отметок с исходных пунктов (реперов) на определяемые, устанавливалось время оккупации при длине вектора до 5 км- 30 минут, от 5 км до 10 км- 1 час, свыше 10км - 1 час +10 минут на каждый дополнительный километр. Каждый вновь заложенный пункт определялся не менее чем от 3 векторов. Интервал записи составлял 10 секунд, маска восхождения - 15 Для определения нормальных высот использовалась модель квазигеоида, вычисленная по параметрам планетарной модели ГП3 класса EGM-2008. Измерения выполнялись многочастотными GPS/ГЛОНАСС приемниками статическим методом. В работе использовалось не менее трех приемников. Точность определения координат в статическом режиме - 3мм +0,5 ppm, отметок - 3,5 мм + 0,4 ppm. Комплект оборудования на базе приемников, используемый в работе был поверен и признан годным к эксплуатации. Центрирование и нивелирование антенны выполнено оптическим центриром с точностью 1 мм. Антенну ориентировали на север по ориентирным стрелкам (меткам). Высоты антенн измерялись рулеткой и специальным устройством дважды: до и после наблюдений. Измерения выполнялись в соответствии с «Руководством пользователя» и записывались в журнале установленного образца. В процессе наблюдений проверялась работа приемников каждые 15 минут. Проверяют: электропитание, сбои в приеме спутниковых сигналов, количество наблюдаемых спутников, значение PDOP. При ухудшении этих показателей увеличивается время наблюдений. Результаты проверки записывались в полевой журнал. Данные полевых измерений из приемников переписывались в персональный компьютер. Процессирование выполнялось с использованием бортовых (broadcast) эфемерид. В результате предварительной обработки получили величины измеренных векторов сети. Предварительное уравнивание спутниковой сети данного объекта выполнено в системе координат WGS-84 с контролем геометрических характеристик сети по внутренней
сходимости. Окончательное уравнивание спутниковой сети выполнено в местной системе координат. Для предобработки, процессирования и уравнивания результатов спутниковых измерений использовался программный комплекс ПО ТБЦ
Так же на объекте производства работ были использованы трассоискатель и трубокабелеискатель. С помощью трассоискателя определены маршруты подземных коммуникации, а также глубина их заложения в пределах 6 метров [3]. Его принцип работы основан на эффекте электромагнитной индукций, который позволяет обнаруживать линии электропередачи, телефонные кабели, трубопроводы и прочее, с помощью электротока. Трубокабелеискатели предназначены для поиска и обнаружения протяжных подземных коммуникаций. Такие приборы дают возможность убедиться в отсутствии иных подземных сетей на участке работ. В районе изысканий поиск коммуникаций, на которых нет электромагнитного поля (обесточенные кабели, трубопроводы и т.п.), осуществлялся с использованием генераторов. Мощный генератор при прямом подсоединении к коммуникации позволяет пользователю удаляться от места подключения на дистанцию до 2х км.
В местах, где использование современных приборов для определения местоположения подземных кабелей было невозможно, использовался метод шурфования. Территория закладки шурфов намечалась только после досконального исследования данных на имеющиеся подземные коммуникации. Количество и выбор мест закладки шурфов являлись такими, чтобы имелась полная возможность определения местоположения подземных коммуникаций. Проходка шурфов выполнялась только эксплуатирующими организациями. Вскрытие подземных коммуникаций шурфами велись так, чтобы исключить задержки движения транспорта. Контур шурфа закреплялся колышками, между которыми натянут шнур, определяющий место разработки шурфа. После производства съемок шурфы были немедленно засыпаны. При съемке подземных коммуникаций в шурфах их оси или края были промерены и привязаны линейными промерами к углам зданий, а в незастроенной территории - к пунктам геодезического обоснования. В шурфах, открытых сплошной траншеей, производился двойной промер мерной лентой по прямой линий между отмеченными точками на фасадах зданий или точками на линиях геодезического обоснования, с фиксированием пересекаемых линий подземных коммуникаций при помощи отвеса [2].
В результате обследования шурфа выявлены повороты, вводы, пересечения подземных сетей и их основные технические характеристики. Назначение и вид вскрытых подземных коммуникаций обязательно устанавливаются представителями эксплуатирующих организаций.
Результаты исследований
Точность определения проложения коммуникаций зависит от типа применяемого устройства и случайных погрешностей установки наблюдателем антенны в заданное положение [4]. Ожидаемые погрешности ориентирования антенны при определении планового Мп и высотного М?, местоположения подземных коммуникаций рассчитаны согласно [4]. В нашем случае ожидаемые погрешности ориентирования антенны при определении планового положения равны: Мп = 0,75 * ^ = 0,0075 при
определении высотного положения Мп = 2 * 0,75 * ^ = 0,015 м, при глубине
заложения равной 0,75м. ошибки фиксации минимума напряженности магнитного поля также рассчитаны согласно [4] и равны тп = 0,03.мм; тг = 0,08.им. Также точности зависит от условий: благоприятных и неблагоприятных. К благоприятным относятся
следующие факторы: прилегающие инженерные коммуникации расположены от требуемой трассы на расстоянии не менее двойной глубины; откапываемая коммуникация не имеет гальванической связи с соседними через общие металлические механизмы в станциях, котельныъ и т.п.; уровень помех не больше уровня полезного сигнала. если же данные факторы отсутствуют, то условия считают неблагоприятным. Так как подземные коммуникации, рассматриваемые в данной статье, относятся к расположенным в благоприятых условиях, то точность их поиска, рассчитанная согласно [2], равна в плане тг=0,056м; по высоте тй= 0,098м, при глубине заложения подземных коммуникаций, равной 0,75м.фактор Качество выполненной съемки инженерных коммуникаций и ее полнота определяются непосредственно в поле. Главным фактором при этом служит присутствие необходимых вводов и выводов в здания и сооружения, совмещение с видимым следом коммуникации, отсутствие необоснованных изгибов у коммуникации. Несоответствие определенных точек, с ранее нанесенными, при проведение контрольных измерений и для точек, координаты которых определенны аналитически, не должны превышать 0,4 мм в масштабе создаваемого плана.
Заключение
Инженерные подземные сети — это важнейший элемент благоустройства городов. С быстрым ростом городов неизбежно растет и количество подземных инженерных сетей, поэтому их точное нанесение на специализированные планы и карты не только необходимо для бесперебойного функционирования инженерных сетей, но и дальнейшего строительства и ремонта. Развитие современных технологий съемки подземных коммуникаций способствует поддержанию высокого уровня благоустройства территорий. Применение современных геодезических технологий позволяет повысить точность определения параметров трасс коммуникаций, сократить продолжительность полевых и камеральных работ, автоматически осуществлять регистрацию и накопление результатов измерений. Все это позволит снизить затраты на поиск имеющихся и прокладку необходимых инженерных сетей. Данная статья выполнена на основе объекта работ - Новосибирское РНУ, в ходе которого решены следующие задачи: изучены общие сведения об инженерных коммуникациях, подробно рассмотрена и изучена технология работ при съемке подземных инженерных коммуникаций, изучен принцип действия приборов поиска подземных коммуникаций. Конечной продукцией любой съемки является исполнительная съемка, оформленная в соответствии с общепринятыми условными знаками и проставленными печатями градостроительных органов. В ходе контроля и проверки работ отклонений от норм и инструкций не выявлено. Таким образом, технология работ не была нарушена [5].
Ссылки на источники:
1. Инструкция по съемке и составлению планов подземных коммуникаций [Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР]. -М.: «Недра», 1978.-58 с.
2. Юров С.И. Руководство по топографическим съемкам в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500/ С.И. Юров, И.Н. Мещерский, А.И. Спиридонов и др. -М.: «Недра», 1977.-214 с.
3. Электронный ресурс: http//www.ndtcomplekt.ru [Дата обращения 27.09.18]
4. Фельдман В.Д. МДС 11-21.2009. Методика определения точного местоположения и глубины залегания, а также разрывов подземных коммуникаций
(силовых, сигнальных кабелей трубопроводов газо-, водоснабжения и др.) предотвращающих их повреждения при проведении земляных работ/ В.Д. Фельдман, Л.М. Мережко и др. - М.:ОАО «ЦПП», 2009. -44с.
5. СП 126.13330.2012 Геодезические работы в строительстве. Актуализированная редакция СНиП 3.01.03-84
Liliya Pronina
FSBEI HE Omsk SAU, Omsk
Aset Madiev
FSBEI HE Omsk SAU, Omsk
Yuliya Yusova
FSBEI HE Omsk SAU, Omsk
Modern Geophysical Imaging Technology of Underground Engineering
Communications
Abstract. For the improvement of cities and other settlements, and above all to ensure comfortable conditions for the population, engineering underground networks are necessary, which are their important element. Underground utilities include: networks of gasification, water supply, power supply, radio broadcasting, telephone, Telegraph, Sewerage, drainage (storm sewer), and drainage. This article discusses modern technologies of geodetic shooting of underground utilities, regulated by the requirements of reducing time of work, increasing the efficiency of work, quality of work and the products obtained, and also the reduction of costs for the performed works. It is established that during the survey of underground utilities was established technological process of production of construction and layout works to ensure high productivity.
Keywords: underground utilities; instruments of utility.
