Общие сведения об инженерных изысканиях, их виды и задачи

Проектирование инженерных сооружений ведется на материалах получаемых в результате выполнения комплекса работ, называемых инженерными изысканиями. Содержание и объем инженерных изысканий определяется типом и размерами проектируемого сооружения, а порядок, методика и точность их устанавливается строительными нормами и правилами (СНиП), например, действующий СНиП 11 – 02 – 96 и свод правил СП - 11 – 04 - 97 «Инженерные изыскания в строительстве». Изыскания подразделяются на экономические и технические или инженерные. Экономические изыскания проводятся с целью определения хозяйственной необходимости, экономической целесообразности и технической возможности строительства сооружения в конкретном месте с учетом обеспеченности его грунтовыми строительными материалами, сырьем, транспортом, водой, энергией, рабочей силой и т.п. Они обычно предшествуют техническим. Инженерные (технические) изыскания ведутся для получения исчерпывающих сведений о природных условиях выбранного участка с целью наилучшего учета и использования их при проектировании и строительстве. Для оценки участка предполагаемого строительства комплексно проводят следующие виды инженерных изысканий: -инженерно-геодезические; инженерно-геологические; гидрогеологические; гидрологические; инженерно-гидрометеорологические; инженерно-экологические; изыскания грунтовых строительных материалов и источников водоснабжения на базе подземных вод и др. Основными являются первые три, их выполняют в первую очередь перед строительством сооружений всех типов. Основное назначение инженерно-геодезических изысканий - обеспечение проектирования сооружений топографо-геодезическими материалами и данными о ситуации и рельефе местности, необходимыми для комплексной оценки природных и техногенных условий территории строительства. Инженерные сооружения подразделяются на два типа: площадные и линейные. К площадным сооружениям относятся промышленные и гражданские здания, аэродромы и т.п. Для проектирования этих сооружений основой служат топографические планы крупных масштабов. Они создаются в основном методами тахеометрической съемки и нивелированием поверхности по квадратам.

К линейным сооружениям относятся дороги, каналы, линии электропередач и связи, трубопроводы и т.п. Проектирование таких сооружений ведется на продольном профиле местности, получаемом в результате инженерно-геодезических изысканий.

11.2. Стадии изысканийПроектирование строительства сооружений ведется в три стадии: 1) предпроектная (допроектная, предварительная, рекогносцировочная); 2) проект и 3) предпостроечная. Каждую стадию проектирования обеспечивает исходными материалами стадия инженерно-геодезических изысканий. 1) Предпроектные изыскания - это технико-экономические изыскания. Они проводятся для технико-экономического обоснования (ТЭО) проекта и включают сбор материалов для выбора участка под строительство площадного сооружения, либо основного направления линейного сооружения. Их проводят камеральным путем, изучая на район изысканий топографические карты, материалы аэрофотосъемок, данные изысканий прежних лет и др. 2) Проектные инженерные изыскания проводят с целью сбора достоверных данных и создания материалов, служащих основой для разработки проекта в виде планов и профилей. 3) Предпостроечные – это полевые изыскания. На основе материалов этих изысканий разрабатывается рабочая документация или рабочие чертежи строительства сооружений (предприятий, зданий и др.). При расширении и реконструкции сооружений ( вторых ниток дорог и трасс) в несложных условиях изыскания могут выполняться на одной стадии – рабочих чертежей (рабочего проекта).

11.3. Инженерно-геодезические изыскания для проектирования сооружений линейного типаИзыскания для проектирования линейных сооружений называются трассированием. Трассирование различают камеральное и полевое. Камеральное выполняют в камеральных условиях на топографических картах (планах), материалах аэрофотосъемки или на цифровых моделях местности и рельефа. Полевое трассирование производят на местности. Трассирование – это комплекс инженерно-изыскательских работ по выбору оптимальной трассы.

11.3.1. Трасса и ее элементы Трассой называется ось проектируемого линейного сооружения, обозначенная на местности или нанесенная на карте, или заданная системой точек в цифровой модели местности. (Цифровой моделью местности (ЦММ) называется совокупность точек местности с известными трехмерными координатами и различными кодовыми обозначениями, предназначенная для аппроксимации местности с ее природными характеристиками, условиями и объектами). В общем случае трасса представляет собой пространственную кривую и может быть изображена в виде трех проекций: плана на горизонтальную плоскость, продольного профиля и поперечных профилей. В плане трасса состоит из прямых участков разного направления, соединяющихся горизонтальными кривыми (постоянного и переменного радиусов кривизны) – круговыми и переходными. Продольный профиль – это развернутый в плоскости чертежа продольный разрез местности по оси линейного сооружения. В продольном профиле трасса состоит из горизонтальных линий различного уклона, соединяющихся между собой вертикальными кривыми. Трасса, в зависимости от назначения сооружения, должна удовлетворять определенным требованиям, основные из них следующие: а) для дорожных трасс основные требования – плавность и безопасность движения с расчетными скоростями, поэтому для них устанавливают максимально допустимые уклоны i и минимально возможные радиусы R кривых (30 ‰ < i < 70 ‰; 125м< R< 1000м, зависят от категории дороги

Таблица 11.1

а) Основные требования к автомобильным трассам ------------------------------------------------------------------------------------

Параметры Классы (категории) дорог

--------------------------------------------

1 2 3 4 5 ------------------------------------------------------------------------------------- 1.Наибольшие продольные уклоны (основные), в ‰ 30 40 50 60 70 2.Наименьшие радиусы кривых в плане, м, основные, 1200 800 600 300 150

в горной местности 1000 600 400 250 125

3. Наименьшие радиусы вертикальных кривых (основные), м а) выпуклых 25000 15000 10000 5000 2500 б) вогнутых 8000 5000 3000 2000 1500 4. Расчетная скорость, м/с 150 120 100 80 60

б) на самотечных каналах и трубопроводах необходимо выдержать проектные уклоны при допустимых скоростях течения воды (канализация i min = 4‰). в) на линиях электропередач и связи горизонтальные и вертикальные кривые не применяют и трасса представляет собой пространственную ломаную линию.

Элементы трассы. Вследствие необходимости обхода естественных и искусственных препятствий происходит искривление и удлинение трассы. Оно зависит от количества и величины углов поворота. Углом поворота трассы называется угол q, образованный продолжением предыдущего прямого направления и последующим направлением. Его вычисляют как разность 180° и измеренным горизонтальным углом b между предыдущим и последующим направлениями трассы: q = 180° - b.

Рис.11. Элементы трассы

Точка поворота называется «Вершина угла поворота», сокращенно обозначается ВУП с припиской порядкового номера: ВУП 1, ВУП 2 и т.д. Прямые участки сопрягают кривыми. Элементами трассы являются угол поворота, радиус кривой, который выбирается (назначается) в зависимости от вида и категории сооружения, для автодорог от 125м (\/ категория) до 1000м (1 категория) и более. К элементам трассы относятся также три главные точки кривой: ее начало НК, середина СК и конец КК. Положение главных точек кривой определяется элементами круговой кривой, которыми являются: тангенс – расстояние от вершины угла поворота до начала и конца кривой, который вычисляют по формуле: Т = Rtg q/2 ; кривая – расстояние от начала до конца кривой,- длина кривой К = R* q/r; - биссектриса Б=R(secq/2 – 1) или Б=R( (1/cosq/2) -1))– расстояние по биссектрисе внутреннего угла от ВУП до кривой в ее середине; домер - Д = 2Т – К – разность расстояний от начала до конца кривой по ломаной и кривой линиям, учитывается при разбивке пикетажа. Прямолинейные расстояния от конца одной кривой до начала следующей кривой называется прямая вставка. Длины прямых вставок и их направления – румбы – записывают на продольном профиле трассы.

Положение трассы в равнинных районах в основном определяется контурными препятствиями (ситуацией). В высотном отношении трассу ведут «вольным ходом», т.к. средний уклон местности меньше допустимого (проектного) уклона. Проектная линия определяется по характерным точкам местности вдоль намеченного направления (воздушной линии). В плане стремятся иметь прямую трассу, однако препятствия вдоль намеченного направления в виде водоемов, водотоков, больших оврагов, болот, населенных пунктов, ценных сельхозугодий и др., вынуждают отклонять трассу в ту или иную сторону. Каждый поворот дает некоторое удлинение трасы, относительная длина которого может быть подсчитана по формуле λ = 1/cos θ - 1 = sec θ – 1, где λ – коэффициент удлинения трассы. Обычно стремятся иметь угол поворота меньше 30°, который незначительно удлиняет трассу, не более 16%. В горных районах положение трассы определяется высотными препятствиями, трассирование ведется «напряженным ходом», т.е. каждая линия задается предельным уклоном, т.к. уклон горной местности всегда значительно превосходит допустимый уклон трассы и приходится развивать проектируемую линию. Величина требуемого развития линии трассы в относительной мере определяется формулой: ∆ℓ/ℓ = (i_м - i _тр)/ i _тр = (i_м/ i _тр ) – 1, где i_м - уклон местности;i _тр - допустимый уклон трассирования; ℓ - расстояние между точками местности. Применяют следующие приемы развития линии: 1) путем замены прямолинейного направления на S-образное, называемое извилиной; 2) путем применения более сложных кривых в виде петель с заходом в боковую долину, спиралей, когда трасса, постепенно поднимаясь по высоте, пересекает себя на другом уровне; 3) серпантины. На кривых малых радиусов предельные уклоны уменьшают - «смягчают». При выборе трассы стремятся использовать малоценные угодья, соблюдая закон об охране природы.