Геодезическое обеспечение подземных коммуникаций на станции Стромынка

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования обусловлена важностью инженерно-геодезического обеспечения строительства подземных коммуникаций для долговечности сооружений, обеспечения эффективности их эксплуатации. В современных условиях, характеризующихся увеличением размеров сооружений, ростом требований к точности соблюдения геометрических параметров, превращением строительного производства в комплексно-механизированный процесс возникает необходимость совершенствования геодезического обеспечения строительства подземных коммуникаций.

Подземные коммуникации (трубопроводные сети, кабельные сети, коллекторы, водопроводы, канализация, водосток, дренаж, газопровод, распределительные и магистральные сети электросетей, газосетей, канализаций, теплоснабжения, водоснабжения, тепловые сети) выступают одним из важнейших элементов благоустройства населенных пунктов.

Степень разработанности темы. Отдельные вопросы геодезического обеспечения строительства подземных коммуникаций рассматривались в работах М.В. Алиевой, Д.А. Гура, В.В. Карановой, А.М. Карслян, А.Г. Мадиева, Л.А. Прониной, Д.А. Тхазепловой, Ю.С. Юсовой и др. Несмотря на большое количество работ, в которых рассматриваются указанные вопросы, работ комплексного характера исследующих вопросы геодезического обеспечения строительства подземных коммуникаций на станции метро в настоящее время имеется не так много.

Объект (работ) – инженерно-геодезическое обеспечение строительства подземных коммуникаций на станции «Стромынка» (127051, г. Москва, Цветной бульвар, д.17).

Цель выпускной квалификационной работы – разработка проекта выполнения геодезических работ при строительстве подземных коммуникаций на станции «Стромынка».

В соответствии с поставленной целью, в работе сформулированы следующие задачи:

- рассмотреть существующие теоретические подходы к геодезическому обеспечению строительства подземных коммуникаций;

- описать объект работ и физико-географическую характеристику, геодезическую изученность объекта;

- описать геодезические работы при работе с коммуникациями;

- провести экономическое обоснование проекта выполнения геодезических работ при строительстве подземных коммуникаций на станции «Стромынка»;

- определить правила безопасности жизнедеятельности при реализации проекта.

Научная новизна исследования заключается в проработке и систематизации теоретических аспектов геодезического обеспечения строительства подземных коммуникаций, разработке проекта производства геодезических работ на станции Стромынка. В рамках разработанного проекта проведено экономическое обоснование производства геодезических работ.

Практическая значимость исследования состоит в том, что результаты исследования используются при производстве геодезических работ на станции Стромынка.

Методологическая основа исследования. В основу исследования положены общенаучные методы, а именно анализа и синтеза, абстрагирования и аналогии, дедукции и индукции, методов структурного и сравнительного анализа.

Эмпирическую основу исследования составили нормативные правовые акты (Постановление Правительства Москвы от 16.04.2019 № 365-ПП «Об утверждении Порядка ведения сводного плана регулирования использования территории города Москвы), СНиПы, СП, статьи из периодических изданий по теме исследования.

Структура исследования. Структурно исследование состоит из введения, основной части, заключения и списка использованных источников. В первом разделе общие сведения об обеспечении строительства подземных коммуникаций. Во втором разделе приводится описание объекта работ, рассматриваются физико-географическая характеристика местности, на которой проводятся работы, геодезическая изученность территории. В третьем разделе представлен проект выполнения геодезических работ на объекте, созданы геодезическая разбивочная основа (ГРО) на объекте, описаны геодезические работы, которые проводились при работе с коммуникациями. В четвертом разделе приводится исполнительная документация по проекту выполнения геодезических работ на объекте. В пятом разделе приводится экономический расчет проекту выполнения геодезических работ на объекте. В шестом разделе приводятся основные правила безопасности жизнедеятельности при проведении геодезических работ на объекте.

1 Общие сведения об обеспечении строительства подземных коммуникаций

В целях решения, существующих экологических, социальных и транспортных проблем большинства городов необходимо обеспечить эффективное освоение подземного пространства. Современное развитие городов связано со строительством новых промышленных объектов, более технически сложных зданий, сооружений, что сопряжено с увеличением количества подземных инженерных сетей. Подземные инженерные сети обеспечивают бесперебойное функционирование промышленных, хозяйственных отраслей, различных объектов инфраструктуры, которые необходимы для обеспечения жизни людей.

Подземные инженерные коммуникации представляют собой линейные сооружения, предназначенные для передачи, транспортировки энергии, жидкостей, газов и т.д.

Подземные коммуникации (трубопроводные сети, кабельные сети, коллекторы, водопроводы, канализация, водосток, дренаж, газопровод, распределительные и магистральные сети электросетей, газосетей, канализаций, теплоснабжения, водоснабжения, тепловые сети) выступают одним из важнейших элементов благоустройства населенных пунктов.

Рассмотрим подробнее отличия и особенности различных видов подземных коммуникаций.

Трубопроводные сети предназначены для того, чтобы осуществлять перемещение по данным сетям различных жидкостей. К трубопроводным сетям относятся газо- и нефтепроводы, водосток, дренаж, водопровод, газоснабжение, канализация и др.

Для передачи электроэнергии к различным объектам инфраструктуры, жилым и нежилым помещениям применяются кабельные сети. Существуют различные виды кабельных сетей:

- сети высокого напряжения, которые предназначены для того, чтобы освещать улицы, а также для отдельных видов транспорта;

- сети слабого тока. Такие кабельные сети используются для передачи различных данных и к числу таких сетей относятся телефонные, телевизионные и радиосети.

При прокладке кабельных сетей применяются различные структурные составляющие, в частности, кабеля, распределительные шкафы, коммутационные аппараты, трансформаторы и др. При прокладке кабельных сетей необходимо учитывать положения различных правовых актов: СП, СНиПы и др.

Для передачи воды применяются водопроводы. По водопроводным сетям может передаваться противопожарная, промышленная, хозяйственно-бытовая, питьевая вода. В систему водопроводных сетей включаются распределительные сети, водопроводные станции.

Для отводки сточных, загрязненных вод применяется канализация. В настоящее время выделяются следующие виды канализационных систем (разграничение видов канализаций основано на таком классификационном основании, как назначение канализации):

- химические загрязненные стоки;

- ливневые стоки;

- производственная канализация;

- промышленная канализация;

- бытовая канализация.

В целях сбора грунтовых виды применяется такая разновидность канализации, как дренаж. Дренажная система формируется из пластиковых и бетонных, керамических, асбестовых труб, колодцев.

Для транспортировки газа применяется такая разновидность подземных коммуникаций, как газопровод. Выделяются такие виды газопроводов, как:

- распределительный газопровод;

- магистральный газопровод.

Для транспортировки в жилые и нежилые помещения горячей воды и тепла применяются тепловые сети. Выделяются следующие виды тепловых сетей:

- паровое теплоснабжение;

- водяное теплоснабжение;

- централизованное теплоснабжение;

- система теплоснабжения применением индивидуальных котельных [1, с. 62].

Прокладка подземных коммуникаций осуществляется в соответствии с имеющимися геодезическими, техническими условиями. В зависимости от существующих условий осуществляется прокладка подземных коммуникаций на различную глубину. Выделяются сети мелкого и глубокого заложения. К числу сетей мелкого заложения относятся следующие:

- тепловые сети;

- газопроводы;

- кабельные сети.

К числу сетей глубокого заложения относятся следующие:

- водосток;

- канализация;

- водопровод [2, с. 118].

Строительство подземных коммуникаций может осуществляться с применением одного из двух способов:

- открытым способом;

- закрытым (подземным) способом.

При применении открытого способа строительства подземных коммуникаций осуществляется вскрытие грунта, в соответствии с проектом роются траншей определенной глубины, производится их подготовка и укрепление. Затем в подготовленные траншеи осуществляется прокладка необходимых инженерных коммуникаций.

Закрытый способ строительства подземных коммуникаций (также данный способ называется бестраншейным) применяется в том случае, когда прокладка подземных инженерных коммуникаций осуществляется под какими-либо объектами, в частности, под сооружениями, зданиями, дорогами. При применении данного способа строительства применяются коллекторы, в которые осуществляется укладка необходимых видов коммуникаций.

Несмотря на то, что открытый способ строительства подземных коммуникаций является наиболее распространенным на практике, в настоящее время все чаще начинает применяться закрытый способ строительства.

Подземные коммуникации – одна из наиболее важных составляющих проводимых строительных работ, строительство подземных коммуникаций предполагает необходимость предварительного проведения подготовительных работ [3, с. 112].

Строительство подземных коммуникаций осуществляется в соответствии с разработанным проектом, разработка которого осуществляется на основе результатов проведенных геодезических работ.

Геодезическое обеспечение является одним из наиболее значимых этапов строительства, включает в себя комплекс вычислений и измерений. При проведении геодезических измерений осуществляется взаимоувязка отдельно расположенных на стройплощадке сооружений, обеспечение их разбивки на местности с заданной точностью, а также задача прокладки новых коммуникаций [4].

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.

Геодезические работы выполняются в первоочередном порядке и предшествуют комплексу изысканий, проводимых на строительной площадке. Полученный в результате проведения геодезических измерений топографический план местности применяется не только для проектирования зданий и сооружений, но и для подземных коммуникаций.

При проведении геодезических работ, необходимых для строительства подземных инженерных коммуникаций, в общем виде, могут быть выделены два основных этапа:

- разбивочные работы;

- исполнительная съемка.

В рамках данного этапа проводимых геодезических работ помимо проведения рабочей разбивки оси траншеи также проводится разбивка контуров траншеи, проектного уклона дна и основания под укладку подземных инженерных коммуникаций.

Работы, связанные с прокладыванием подземных инженерных коммуникаций, начинаются с проведения геодезической разбивки продольной оси траншеи. К земле привязываются характерные точки трассы, такие как центр колодца, вершина угла поворота и точка линии. В целях осуществления выравнивания оси трассы подготавливаются такие документы, как проектный план и профиль проекта, на основе которых составляются схемы расположения. На схеме планировки указывается расположение участков инженерных коммуникаций, геодезических пунктов, опорных геодезических пунктов, ситуационных точек, которые помогают вынести точки оси, расстояния между характерными точками трассы, а также все данные по центрированию и угловому отсчету. При отсутствии или незначительном количестве пунктов государственной и опорной геодезических сетей выравнивание трассы выполняется по точкам теодолитных ходов, проложенных в непосредственной близости от места расположения оси трассы. Углы трассы, как правило, берутся из точек основания плоскости, а положение остальных точек на прямой находят путем проложения проектного расстояния. Оси между углами трассы устанавливают в теодолите, а расстояния прокладывают с помощью стальной рулетки или оптического дальномера.

При осуществлении данных работ проводится установка в заранее подготовленных траншеях временных реперов, в точках поворота траншеи устанавливаются специальные выносные столбы. На основе точек опорной геодезической сети с применением линейных засечек проводится определение положения в плане подземных сетей и сооружений. Помимо данного способа в целях получения обозначенного результата может также применяться полярный способ (или способ перпендикуляров).

При определении высотного положения применяется нивелирование. В целях обеспечения контроля за правильностью укладки коммуникаций применяются визирки.

Если маршрут проходит по неровной местности и нет видимости между углами поворота, то среднюю точку следует вынести методом полярной засечки с точек теодолитного хода, либо другими способами разбивки (рисунок 1).

Рисунок 1 – Определение и закрепление оси трассы

Если необходимо расположить несколько осей параллельно, то две крайние оси следует закрепить на местности.

Во время земляных работ ось коммуникационной трассы фиксируется деревянными кольями с интервалом 5-20 метров. Одновременно отмечаются края траншеи.

В процессе земляных работ метки, закрепленные на оси трассы, разрушаются. Для их восстановления их либо соединяют с прямым контуром, либо закрепляют створными линиями.

Дно траншеи очищают до проектной отметки с помощью способа визирок. Линию визирования крепят к контуру траншеи так, чтобы плоскость, проходящая через ее верхнюю грань, была параллельна дну проектной траншеи с соблюдением проектного уклона.

Проектная глубина траншеи определяется шагающей площадкой, верхний край которой должен быть визуально вровень с верхними гранями двух смежных визирок визированием на глаз, а пятка ‒ на проектной отметке дна траншеи. Выбрав рабочую длину l ходовой площадки, рассчитываем высоту установки линии опорных визирок относительно верхнего края доски. Отметки доски обносок определяются путем прокладки по трассе технического нивелирования. Высота опорной визирки вычисляется по формуле:

(1)

где l ‒ длина ходовой визирки, ‒ высота верхней грани доски обноски, ‒ проектная отметка дна траншеи.

По дну траншеи с интервалом 3 – 5 м перемещается шагающая визирная штанга для определения проектных отметок, на которых в конечном итоге будет очищаться дно траншеи.

Способ визирок обеспечивает точность проектных отметок с погрешностью 2-3 см и применим для выравнивания траншеи с проектным уклоном более 0,003.

Если при окончательной очистке проектный уклон составляет менее 0,003, для прокладки труб и установки скважин следует использовать нивелир.

Плановое положение трубы определяется с помощью струнного отвеса, который перемещается по тросу, натянутому вдоль оси трассы между центрами двух соседних насыпей.

В процессе проведения геодезических работ, предваряющих непосредственное строительство подземных инженерных коммуникаций применяются различные современные геодезические приборы, которые позволяют получить точные результаты геодезических измерений, существенным образом упрощают деятельность специалистам, осуществляющим геодезические работы. На рис. 2 представлен пример современного лазерного геодезического прибора.

Рисунок 2 – Система нивелирования Spectra Precision Laser DDS300

Помимо разбивочных работ, важным этапом проведения геодезических работ, необходимых для строительства подземных инженерных коммуникаций также выступает такой этап, как проведение исполнительной съемки [5, с. 107].

Исполнительную съемку осуществляют в целях подготовки исполнительных чертежей при проведении строительства до момента засыпки траншеи, в которой проведены подземные коммуникации. Проведение исполнительной съемки осуществляется с пунктов геодезической разбивочной основы [6, с. 72].

Контрольно-исполнительная съемка телекоммуникационной установки выполняется в открытой траншее для определения плоскостного и высотного положения верха трубы, дна траншеи, лотков и крышек колодцев и т.д.

Данные, отражающие состояние местного подземного хозяйства, необходимы для решения проектных задач при строительстве или реконструкции зданий и сооружений. Эта информация также необходима для технической инвентаризации действующих подземных захоронений при проведении землеустроительных и кадастровых работ, для определения охранных зон и установления сервитутов.

Технические характеристики существующих подземных сооружений ‒диаметр и материал труб, глубина заложения, отметки дна, лотки, крышки колодцев, количество и марка прокладки кабеля, расположение в плоскости и на планово-высотном положение отражаются на профессиональной инженерно-топографической карте. Инженерно-топографические карты составляются на основе материалов управленческих и административных изысканий, данных эксплуатирующей организации и исследований подземных захоронений.

Результатом исполнительной съемки является итоговая документация – план, в котором описываются основные технические характеристики объекта строительства, в частности, описывается планово-высотное положение линейных подземных сооружений, такие характеристики, как размеры траншей и каналов, характеристики прокладываемых труб (их диаметр, материал, из которого они изготовлены) [7, с. 255]. Полнота содержания такого итогового документа, как план зависит от целевого назначения и масштаба [8, с. 31]. В целях подготовки планов проектирования и строительства подземных инженерных сетей применяется масштаб 1:5000-1:500 [9; 10].

Выбор масштаба съемки зависит от целей программы инженерной съемки местности, характера изучаемой территории и густоты сети. На сложных участках, например, на промышленных площадках, съемки могут проводиться в масштабе 1:200. В дополнение к инженерно-топографической карте при необходимости составляется иллюстративная карта колодцев подземных коммуникаций, на которой отражаются все особенности колодцев и входящих и выходящих из них труб.

Исследование подземных залежей проводится в три этапа.

Первый этап ‒ подготовительный, который включает в себя:

- сбор, анализ и систематизацию имеющихся материалов по подземным объектам и сооружениям на исследуемой территории (исполнительные чертежи, инженерно-топографические карты, кадастровые карты, исполнительный и административный геодезический материал, данные эксплуатирующих организаций и т.д.);

- рекогносцировку наземной сети, составление опорного плана-высотного геодезического обоснования (если оно отсутствует или его плотность недостаточна для работы).

На основе анализа собранного материала необходимо установить его перспективность для использования в планируемых работах и определить объем предварительных исследований подземных сооружений.

Второй этап ‒ включает в себя исследование и съемку подземных месторождений. В этот этап также включает в себя описание подземных сооружений.

Третий этап ‒ состоит из камеральной обработки результатов полевой съемки, подготовки инженерно-топографической карты, описания колодцев и каталога координат центров колодцев.

Наиболее простым способом исследования подземных захоронений является обследование в незасыпанной траншеи сразу после окончания работ.

Для эксплуатационных сетей, если они не задокументированы, используется метод шурфования. Когда выкапываются глубокие поперечные траншеи (шурфы). Расстояние между шурфами должно быть таким, чтобы можно было достаточно точно определить планово-высотное положение всех коммуникаций. Как правило, этот метод применяется на незастроенных территориях, так как он значительно трудоемкий.

При съемке подземных месторождений на застроенных территориях плановое положение подземных месторождений и сооружений определяется по пунктам опорной геодезической сети, теодолитным точкам и сплошным постоянным контурным линиям капитального строительства.

Горизонтальная съемка выполняется всеми известными методами, включая: линейных, угловых, створных засечек, полярным, перпендикуляров и др. При всех способах съемки точек подземных захоронений неизменно производится контрольное измерение расстояния между точками.

При съемке колодцев и камер внутренние и наружные размеры, отдельные конструктивные элементы и расположение труб измеряются относительно вертикальной линии, проходящей через центр крышки колодца.

Высота подземных сетей и сооружений определяется с помощью технического нивелирования.

При нивелирной съемке подземных сооружений измеряется высота обечаек (верха чугунного кольца люка колодца), высота грунта и тротуара вблизи колодца, а также высота труб, кабелей и каналов, проложенных в колодце (измеряется с шагом 1 см от корпуса).

В последние годы для поиска подземных коммуникаций широко используются специальные электронные трубчатые кабеле искатели. Принцип действия приборов для поиска подземных коммуникаций основан на законе электромагнитной индукции, который обнаруживает переменные магнитные поля вокруг кабелей, находящихся под напряжением, или искусственно созданные магнитные поля вокруг искомого металлического трубопровода.

Таким образом, проведение инженерных геодезических изысканий выступает обязательным атрибутом, который предваряет осуществление строительства подземных инженерных коммуникаций. Необходимость проведения геодезических работ обусловлена потребностью в исследовании местности, проектирования и прокладки подземных инженерных коммуникаций. Подземные инженерные коммуникации обеспечивают бесперебойное функционирование промышленных, хозяйственных отраслей, различных объектов инфраструктуры которые необходимы для обеспечения жизни людей. Важность подземных инженерных коммуникаций обуславливает необходимость обеспечения их качественного строительство и осуществления последующего контроля над их функционированием в целях выявления деформаций, способных привести к поломке, возникновению аварии.

Установлено, что строительство подземных коммуникаций может осуществляться с применением одного из двух способов: открытым способом; закрытым (подземным) способом.

При применении открытого способа строительства подземных коммуникаций осуществляется вскрытие грунта, в соответствии с проектом роются траншей определенной глубины, производится их подготовка и укрепление. Затем в подготовленные траншеи осуществляется прокладка необходимых инженерных коммуникаций.

Закрытый способ строительства подземных коммуникаций (также данный способ называется бестраншейным) применяется в том случае, когда прокладка подземных инженерных коммуникаций осуществляется под какими-либо объектами, в частности, под сооружениями, зданиями, дорогами. При применении данного способа строительства применяются коллекторы, в которые осуществляется укладка необходимых видов коммуникаций.

Строительство подземных коммуникаций осуществляется в соответствии с разработанным проектом, разработка которого осуществляется на основе результатов проведенных геодезических работ.

2 Описание объекта работ и решаемых задач

2.1 Описание объекта

Геодезические работы, предваряющие строительство подземных инженерных коммуникаций проводились на станции метро «Стромынка». Проект планировки участка линейного объекта метрополитена, проектируемой линии Третий пересадочный контур от проектируемой станции «Нижняя Масловка» до станции «Авиамоторная» (размещение станции метро «Стромынка») был подготовлен ГУП «НИиПИ Генплана Москвы» в соответствии с распоряжением Правительства Москвы от 28 июня 2011 года № 486-РП [11] по заказу Москомархитектуры.

Станция «Стромынка» расположена на северо-восточном участке Большой кольцевой линии (БКЛ) метро, на которой также располагаются еще 5 станций: «Шереметьевская», «Ржевская», «Рубцовская», «Лефортово» и «Авиамоторная». Станция «Стромынка» является пересадочной со станцией «Сокольники».

На рисунке 3 представлена схема расположения станции метро «Стромынка».