ПРОИЗВОДСТВО ИНЖЕНЕРНО–ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ
1.1 Инженерно–геодезические изыскания для обновления топоплана
Инженерные изыскания – комплекс специальных работ, обеспечивающий проектирование и строительство инженерных сооружений. Задачи инженерных изысканий [16, 19]:
изучение природных и экономических условий района строительства;
инженерная защита сооружений и обеспечение безопасности населения;
прогноз взаимодействия объектов строительства с окружающей средой.
Проектирование объектов строительства осуществляют, как правило, в одну или две стадии, в зависимости от технической сложности объекта и необходимости разработки рабочих чертежей со сметами [19]. Инженерные изыскания осуществляют раздельно для каждой стадии проектирования. При этом для сложных объектов могут выполняться дополнительные изыскания в целях доработки проектных решений.
Виды инженерных изысканий [3, 19].
1. По этапам проектирования: а) предварительные – на стадии технико–экономического обоснования или технико–экономического расчёта; б) на стадии составления проекта; в) на стадии разработки рабочей документации.
2. Технико–экономические – цель: определение экономической целесообразности строительства в конкретном месте с учётом наличия сырья, строительных материалов, транспорта, воды, энергии, рабочей силы.
3. Технические – цель: получение сведений о природных условиях района строительства.
4. Инженерно–геодезические – цель: получение информации о рельефе и ситуации местности. Они относятся к основным изысканиям.
На основе инженерно–геодезических изысканий (ИГИ) проводят другие изыскания: инженерно–геологические, гидрогеологические, гидрометеорологические [19]. В состав инженерно–геодезических изысканий входят следующие работы:
1) создание геодезического обоснования [4];
2) топографическая съёмка [6, 9]
3) трассирование (для линейных сооружений) [19];
4) геодезическая привязка геологических выработок, скважин, шурфов, гидрологических створов [6, 18, 19];
5) порядок, методика и точность инженерных изысканий устанавливается строительными нормами и правилами (СНиП и СП) [3, 4, 6, 12, 19].
Изыскания делятся на три периода: подготовительный; полевой; камеральный. Подготовительный этап включает в себя:
заполнение клиентом технического задания, составление договорной документации;
поиск и проведение аналитики данных по ранее проводимым геодезическим работам на данной территории [2];
составление программы изысканий с учётом требований заказчика и поставленных целей и задач [16];
получение разрешений от соответствующих органов на проведение иженерно–геодезических работ.
Техническое задание состоит из трёх разделов:
1. Общие сведения (наименование объекта, его местоположение, вид строительства, стадию проектирования, сроки проектирования, сроки строительства, уровень ответственности зданий и сооружений, имя заказчика и его реквизиты, название проектной организации, главный инженер проектировщик проекта и его данные, вид инженерных изысканий на которые даётся ТЗ, состав и сроки представления отчётных материалов, характеристика воздействия природной среды на объект).
2. Характеристика строительной площадки (площадь с указанием границ, требуемый масштаб съёмки, сечение рельефа горизонталями, система координат и высот, возможность использования материалов прошлых лет, дополнительные требования к топографо–геодезическим работам (индивидуально для объекта) [6].
3. Схема к техническому заданию (план расположения сооружения на местности и граница съёмки).
На этапе аналитики производят сбор информации об изыскиваемом участке, что позволяет определить: 1) изученность территории (проводились ли топографо–геодезические работы ранее и для каких целей, есть ли в государственном реестре картографо–геодезический материал различного назначения на данную территорию); 2) достаточность сведений о пунктах государственной геодезической сети на территории изыскания (выписки из каталогов координат и высот пунктов ГГС, с приложенными к ним кроками) [2].
Формируется бригада, которая будет производить изыскания на участке. В первую очередь бригадой специалистов осуществляется рекогносцировочное обследование территории. Производится предварительный анализ объёма выполняемых работ. Проводится подготовка GPS оборудования к работе [4]. Далее приступают к привязке к местной системе координат по средствам приборов через координаты существующих пунктов полигонометрии, опорной межевой сети и т.д. В случае необходимости, выносится решение о создании опорных геодезических сетей [5]. Затем выполняется непосредственно весь объём полевых работ, включающий в себя топографическую съёмку, съёмку наземных и подземных коммуникаций и всё, что требует техническое задание. При выполнении топографо–геодезических работ в обязательном порядке производится контроль их качества [3].
По завершению полевых работ приступают к камеральным работам. Работы на камеральной стадии – третий этап исследований, проводятся для того, чтобы: составить или изменить проект с целью завершающей обработки полученных материалов и сведений, оценить точность результатов, которые были получены в ходе исследований геодезического характера. Согласуются отражённые в проекте коммуникации с различными организациями, следящими за возведением строительных объектов. Если возникает такая необходимость, вносятся изменения в проекты. На этом этапе выполняется составление отчёта, который затем предоставляется заказчику. В отчётной документации содержатся требуемые приложения на основании результатов проведенных мероприятий и оригиналы проектов (в виде эскизов и на цифровых носителях).
По результатам проведённых изысканий формируют предпроектную документацию. Разработка проектной документации выполняется согласно основным разрешительным документам, поэтому они должны полностью соответствовать требованиям строительных норм и правил и быть согласованными с заданием на проектирование. Разработка проектной документации выполняется в соответствии с учётом документов градостроения и утверждённых инвестиций [12, 16]. Перед началом проектирования стоит выполнить предпроектную подготовку строительства, которая представляет собой оценку соответствия размещаемого объекта предварительно разработанным документам. Только после сбора всех данных, которые будут соответствовать утверждённой градостроительной документацией, начинается строительство. От корректности подготовки проектной документации и будет зависеть уровень качества возводимого объекта, скорость прохождения согласований в госинстанциях и соответствие объекта архитектурно–ландшафтной среде. Проектная документация разрабатывается в два этапа. В начале ведётся объёмно планировочное решение, включающее в себя ОПР, эскизное проектирование и предпроектное предложение. Затем проводится детальная проработка проекта. Предпроектное предложение состоит из:
пояснительной записки, где описаны и обоснованы проектные решения;
генерального и ситуационного плана [9];
мероприятий по подготовке архитектурных решений (разрезы, фасады и планы объектов).
Предпроектная документация вместе с предварительными техническими условиями являются основой, согласно которой ведётся разработка проектной документации. Чтобы получить предварительные технические условия, требуется произвести разработку расчёта инженерных нагрузок, основываясь на предпроектной документации [19]. Предпроектная документация утверждается заказчиком и проходит согласование в Комитет государственной экспертизы (КГЭ), а также у районного и потом у главного архитектора. Техническое задание на проектирование формируется, согласовывается с заказчиком и на основе его разрабатывается проектная документация. В проектную документацию включены:
пояснительная записка;
схемы планировочной организации участка;
архитектурные решения;
объёмно–планировочные и конструктивные решения;
сведенья об оборудовании и сетях инженерно–технического обеспечения;
перечень инженерно–технических мероприятий;
перечень мероприятий, направленных на охрану окружающей среды;
мероприятия по обеспечению пожарной безопасности;
мероприятия по реализации программы «Доступная среда»;
смета на строительство объектов;
прочая документация в случаях, которые предусмотрены законами.
Особенности разработки проектных решений при рекультивации земель. Рекультивация земель — это комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народно–хозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды в соответствии с интересами общества. Рекультивация земель проводится согласно требованиям Постановления Правительства РФ от 23.02.1994 №140 «О рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы» и Основных положений о рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы, утвержденных Приказом Минприроды России и Роскомзема от 22.12.1995 №525/67.
Под рекультивацией закрытых полигонов понимается – комплекс работ, направленный на восстановление продуктивности и хозяйственной ценности восстанавливаемых территорий, а также улучшение окружающей среды. В состав проекта полигона входят разделы в соответствии со СНиП, среди которых:
общая пояснительная записка;
гидрогеологическая записка с обоснованием выбора площадки;
технологический раздел: расчёт ёмкости, технологическая схема с учётом очередности строительства, продольный и поперечный технологические разрезы, режим эксплуатации, расчёт потребности в эксплуатационном персонале, машинах и механизмах, рекомендации по рекультивации участка после закрытия полигона для приёма отходов;
генеральный план участка: вертикальная планировка, благоустройство, специальные природоохранные сооружения (водоотводные нагорные канавы, плотины, водоупорные основания и т.п.) [9];
раздел «Оценка воздействия на окружающую среду»;
санитарно–защитная зона и система мониторинга;
архитектурно–строительный раздел;
санитарно–технический раздел;
электротехнический раздел;
основные технико–экономические показатели;
сметы на проведение работ.
Основными исходными данными для проведения рекультивации являются:
год открытия и закрытия полигона;
вид вывозимых отходов (бытовые, промышленные, строительные);
расстояние от полигона до ближайших градостроительных объектов, в километрах;
общая площадь отчуждения, в гектарах;
площадь, занятая непосредственно отходами, в гектарах;
общий объём накопления отходов, в тысячах кубических метров;
объём поступления отходов по годам эксплуатации, в тысячах кубических метров;
высота слоя отходов, в т.ч. над уровнем земли, в метрах;
верхний слой изолирующего материала (грунт, шлак, строительные отходы и т.д.);
толщина верхнего слоя изоляции, в метрах;
местность, на которой расположен полигон (лес, болото, поле, овраг, карьер, селитебная зона, район новостройки и т.д.);
ведомственная принадлежность прилежащих земель;
предполагаемое использование данной территории в дальнейшем;
расстояние от места погрузки растительного грунта до закрытого полигона, в километрах;
самозарастание полигона, в процентах;
вид растений;
густота травостоя, в процентах;
возраст деревьев, в годах.
Обновление топографических планов. Инженерно–топографические и кадастровые планы, созданные в графической, цифровой и иных формах, должны обновляться с целью приведения их содержания (отображаемой на них информации) в соответствие с современным состоянием элементов ситуации и рельефа местности, существующих зданий и сооружений (подземных, наземных и надземных) с их техническими характеристиками. При обновлении инженерно–топографических (цифровых инженерно–топографических) и кадастровых планов должна выполняться топографическая съёмка вновь появившихся контуров, элементов ситуации, зданий и сооружений (подземных, наземных и надземных) и рельефа местности в местах их изменений. На участках местности, где общие изменения ситуации и рельефа составляют более 35%, топографическая съёмка должна производиться заново.
Обновление инженерно–топографических (цифровых инженерно–топографических) планов и банков инженерно–геодезических данных должно осуществляться на основе использования:
государственных фондов Роскартографии, государственных территориальных фондов материалов инженерных изысканий органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации или местного самоуправления, государственного ведомственного фонда материалов комплексных инженерных изысканий Госстроя России, а также фондов материалов других министерств и ведомств;
материалов и данных геоинформационных систем (ГИС) поселений и предприятий;
материалов и данных государственных кадастров;
топографо–геодезических материалов предприятий и организаций – аэрофотоснимки, оригиналы и копии планов, их формуляры, каталоги координат и высот закрепленных на местности пунктов (постоянных точек) геодезической основы, исполнительные чертежи и планы законченных строительством объектов, профили;
материалов контрольных геодезических съёмок законченных строительством объектов и коммуникаций.
При обновлении планов съёмочным плановым обоснованием должны служить пункты существующей опорной геодезической сети, точки постоянного съёмочного обоснования, чёткие контуры и предметы–ориентиры, а высотным обоснованием – нивелирные знаки и твёрдые контуры (колодцы, цоколи зданий и т.п.), имеющие высотные отметки. Съёмка вновь появившихся объектов (контуров) и изменений рельефа, а также оформление полевых и камеральных материалов должны производиться в соответствии с требованиями, предъявляемыми к наземной топографической съёмке. Инженерно–топографические планы должны составляться по картографическим материалам того же или более крупного масштаба. При создании (составлении) инженерно–топографических планов по картографическим материалам и данным цифрового инженерно–топографического плана (цифровой модели местности) для нанесения изображений на составительские оригиналы допускается использовать следующие способы: автоматизированный, фотомеханический, механический, оптический и графический. Способы нанесения изображений на составительские оригиналы включают:
автоматизированный – нанесение изображений на оригиналы с помощью графопостроителей и плоттеров по данным цифровой модели местности;
фотомеханический – монтаж мозаичного оригинала, генерализация и вычерчивание планов по фотокопиям, изготовленным с планов, в натуральную величину или с уменьшением до требуемого масштаба;
механический – нанесение изображений на оригиналы с помощью пантографа, устанавливаемого по координатной сетке и опорным пунктам;
оптический – нанесение изображений на оригиналы с помощью проекторов и других оптических приборов;
графический – перерисовка изображений (копирование) с исходного планового материала на оригиналы с помощью прозрачных основ (кальки, плёнки и др.) или светового стола.
Планы и картографические материалы, предназначенные для изготовления составительского оригинала, должны удовлетворять следующим требованиям:
расхождения в длинах сторон квадратов координатной сетки 10х10 см с их теоретическими значениями не должны превышать 0,2 мм, в суммах длин сторон трёх и более квадратов – 0,3 мм;
отклонение размеров рамок планшетов от их теоретических значений не должны превышать 0,3 мм, а диагонали – 0,4 мм.
средняя погрешность нанесения изображений объектов и контуров на планы не должна быть более 0,5 мм относительно их положения на исходных картографических материалах (без учёта средней погрешности составления исходных планов);
при составлении планов по материалам съёмок более крупного масштаба следует выполнять генерализацию – обобщение несущественных деталей, отбор важных и исключение второстепенных объектов местности.
Размножение инженерно–топографических планов следует осуществлять на основе использования высокопроизводительных способов, обеспечивающих соблюдение требований к точности и качеству изготовления копий планов. При размножении инженерно–топографических планов, как правило, используются следующие способы: фотомеханический, электрографический, автоматизированный и другие. Допускается копирование оригиналов планов на кальку или малодеформирующийся пластик. Требования к копиям планов определяются целями дальнейшего их использования.
1.2 Контроль и оценка качества выполнения инженерно–геодезических изысканий
Каждый этап инженерно–геодезических изысканий подвергается тщательному контролю. В ходе подготовительного этапа проверяется:
Полнота и достаточность исходных данных. Для проведения полевых мероприятий необходимо собрать исходные данные о месте и назначении работ, их видах и сроках, данные о ранее выполненных геодезических работах.
Наличие и правильное оформление разрешений и документов. Для проведения работ может потребоваться получение разрешений. Перед началом полевых работ они должны быть подготовлены и согласованы с уполномоченными организациями. Комплект документации, необходимый для полевых работ, должен быть разработан и оформлен в соответствии с нормативными документами, заданием на проведение работ и условиями договора с заказчиком.
Техническое состояние приборов и оборудования. Оборудование, измерительная и вспомогательная техника, которые будут использоваться в ходе полевых работ, должны быть проверены на предмет исправности, наличия поверки и юстировки.
В ходе полевого этапа проверяется:
методы и приёмы работы (для проведения измерений используются установленные методы и приёмы работы, которые регламентированы нормативными и справочно–информационными документами; контроль геодезических работ проверяет правильность применения методов);
оформление документации (документация должна оформляться в соответствии с требованиями нормативных и методических актов, записи вестись разборчиво, вся информация восприниматься однозначно, иначе при выполнении камеральных работ, результаты могут быть искажены);
соблюдение технологических допусков (для каждого вида измерений установлены допуски и результаты измерений должны укладываться в пределы допусков);
соблюдение правил эксплуатации, регулировки и юстировки оборудования (достоверность результатов измерений во многом зависит от правильной эксплуатации, регулировки и юстировки измерительного оборудования и вспомогательного инструмента).
В ходе камерального этапа проверяется:
Правильность оформления результатов. Результаты геодезических работ должны быть оформлены в соответствии с установленными формами, требованиями нормативных документов и условиями договора с заказчиком. При проверке необходимо оценивать соответствие выходных данных исходным требованиям (заданию на проведение работ).
Комплектность материалов. Для каждого вида геодезических работ существует свой комплект отчётных документов. При проверке необходимо учитывать вид разрабатываемых документов и их соответствие установленному составу.
Точность расчётов. На точность расчётов влияет погрешность измерений, показания приборов, достоверность исходных данных и данных полевых исследований [1]. В ходе контроля геодезических работ проверяется соответствие этих составляющих допустимым отклонениям [1, 3].
Оценка точности геодезических измерений. Спутниковый метод построения опорных инженерно–геодезических сетей является наиболее распространённым и востребованным. Местоположение пунктов сети определяется по относительным наблюдениям с миллиметровой точностью. Первым этапом при построении опорных геодезических сетей методом спутниковых наблюдений является разработка схемы построения сети. На рисунке 1 приведена типовая схема сети.
Условные обозначения:
0 – пункт высотной геодезической основы
? – пункт плановой геодезической основы
? – пункт опорной геодезической сети
Рисунок 1 – Типовая схема спутниковой геодезической сети
В качестве исходных пунктов необходимо использовать все пункты геодезической основы, расположенные в пределах участка и за его пределами, но не менее 4 пунктов с известными координатами и не менее 5 пунктов с известными высотами, что позволит определить координаты и высоты создаваемой сети в государственной и местной системах координат и высот [10]. При измерениях необходимо использовать максимальное количество одновременно работающих спутниковых приёмников на пунктах, наблюдения производить совмещенным и сетевым методами в статическом режиме несколькими перекрывающимися зонами. Смежные зоны должны иметь не менее 3 общих пунктов. Сеансы наблюдений должны быть сдвоенными и равными по времени, начинаться и заканчиваться строго по графику. Продолжительность сеанса определяется по максимальной длиной стороны в сети сеанса:
20 минут при длине линии 5 км;
20–30 минут при длине линии 5 – 10 км;
не менее 40 минут при длине линии более 10 км.
Требования к точности измерений в сети приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Технические характеристики сетей
Вид сети СКП определения координат относительно исходных пунктов, мм, не более Значения СКП взаимного положения смежных пунктов в плане, мм, не более Значения СКП взаимного положения смежных пунктов по высоте, мм, не более
КСГС и (или) сеть постоянно действующих базовых (референцных) станций ГНСС 20 15 20
СГСС и (или) сеть постоянно действующих базовых (референцных) станций ГНСС 20 20 25
Полигонометрия, триангуляция, трилатерация 4–го класса, сети, создаваемые спутниковыми определениями 20 25 –
Полигонометрия, триангуляция, трилатерация 1–го разряда, сети сгущения, создаваемые спутниковыми определениями 50 30 –
Высотную опорную геодезическую сеть создают прокладыванием нивелирных ходов или замкнутых полигонов от реперов государственной нивелирной сети. Отметки точек определяют геометрическим нивелированием. В зависимости от площади и типа объекта строительства создают сети III или IV классов либо техническим нивелированием, с обязательной привязкой к пунктам более высокой точности. В таблице 2 приведены требования к точности измерений в сетях.
Таблица 2 – Технические показатели высотных сетей
Показатель Точность измерения в ходах и сетях (полигонах) нивелирования, мм
III класс IV класс техническое (геометрическое или тригонометрическое)
Допустимая невязка в полигонах и по линиям нивелирования f, мм 10vL 20vL 50vL
?10vn?^*
СКП измерения превышения на станции не более ..., мм 0,65 3,0 8,0
СКП определения отметок пунктов нивелирной сети относительно исходных пунктов в самом слабом месте, мм 20 30 50
Примечание: L – длина хода (км), n – число станций на 1 км хода,
* – при числе станций более 25 на 1 км хода
Тригонометрическое нивелирование применяют при топографических съёмках и при определении больших превышений. Создание высотных опорных геодезических сетей с точностью нивелирования III, IV классов и технического нивелирования можно выполнять с применением спутниковых определений. Измерения выполняют двухчастотными приёмниками. Постобработку выполняют с использованием современных глобальных и региональных моделей геоида. Точность конечных результатов должны соответствовать таблице 2. При создании высотной опорной сети спутниковыми методами число исходных нивелирных пунктов должно быть не менее четырёх.
Для создания плана или цифровой модели местности в масштабах 1:500 – 1:5 000 выполняют тахеометрическую съёмку, либо её сочетают с другими видами съёмок, например, с аэросъёмкой или лазерном сканированием. Съёмочное обоснование для этой съёмки создают прокладыванием тахеометрических ходов. С пунктов съёмочного обоснования выполняют съёмку ситуации и рельефа полярным способом. В качестве контроля и во избежание пропусков с каждой станции при съёмке определяют несколько пикетов с соседних станций и выполняют контроль ориентирования [9]. Съёмку выполняют согласно инструкции по производству топосъёмок. В таблице 3 приведены требования, предъявляемые к высотным и плановым пикетам.
Таблица 3 – Допустимое расстояние между пикетами при тахеометрической съёмке разных масштабов
Масштаб съёмки Высота сечения рельефа, м Максимальное расстояние между пикетами, м Максимальное расстояние при съёмке от прибора до
рейки при съёмке рельефа, м рейки при съёмке чёткого контура, м
1:5 000 0,5
1,0
2,0
5,0 60
80
100
120 250
300
350
350 150
150
150
150
1:2 000 0,5
1,0
2,0 40
40
50 200
250
250 100
100
100
1:1 000 0,5
1,0 20
30 150
200 80
80
1:500 0,5
1,0 15
15 100
150 60
60
Примечание: при съёмке нечётко выраженных или второстепенных контуров расстояние можно увеличивать в 1,5 раза
1.3 Создание цифровой модели местности и рельефа
Цифровая модель местности (ЦММ) – цифровая картографическая модель, содержащая данные об объектах местности и её характеристиках. Цифровая модель рельефа (ЦМР) – цифровая модель местности, содержащая информацию о её рельефе. ЦММ входят составной частью в информационное обеспечение географических информационных систем, систем автоматизированного создания и ведения кадастров различного назначения, систем навигации и позиционирования.
