ВВЕДЕНИЕ
Геодезическая разбивочная основа (ГРО) нужна для обеспечения исходными данными по измерениям в сфере инженерной геодезии и построениях, которые используются на всех этапах, начиная разработкой котлована и подготовкой фундамента и до самого завершения строительства.
Первым этапом строительного процесса является подготовка площадки. Стандартные работы — рекогносцировка территории, изучение условий местности, ситуации с естественными препятствиями и создание геодезической основы. Последнее необходимо для планово-высотного обоснования и выноса проекта в натуру при возведении зданий и сооружений.
На сегодняшний день два самых необходимых ресурса для полноценной жизни человека — нефть и газ. Из нефти изготавливают моторные топлива, растворители, пластмассу, моющие средства и другое. Газ служит источником отопления, горючего для транспорта и сырьём для изготовления разных органических веществ. Вот поэтому добыча данных ресурсов стала главной отраслью в мире.
Месторождение нефти и газа — это скопление углеводородов в одной или нескольких залежах, связанных территорией (полное или частичное перекрытие их контуров в проекции на земную поверхность), общностью геологического строения и нефтегазоносности. Большинство самых больших месторождений сосредоточено на платформах: на Восточно-Европейской, Западно-Сибирской, Северо-Американской, Аравийской и Африканской. Именно месторождения на этих платформах дают почти всю добычу газа и нефти во всём мире.
НАЗНАЧЕНИЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАЗБИВОЧНЫХ СЕТЕЙ
Разбивочные сети позволяют определить правильное расположение объектов на местности, вынести точки с заданной отметкой в натуру, а также измерить возможные деформации конструкций. Геодезическую основу создают в виде сетки, которая состоит из основных и дополнительных квадратов и прямоугольников с разной длиной сторон с привязкой к пунктам ГГС. Для создания основы выполняется ряд мероприятий, целью которых является вынос в натуру осей зданий, сооружений, конструкций, коммуникационных сетей и линейных инженерных объектов.
Для закрепления пунктов ГРО на местности используются реперы. К установке таких геодезических меток предъявляется правило — расположение знаков должно осуществляться максимально удобно, чтобы измерительные работы могли проводить без препятствий. Также важно устанавливать реперы надёжно, чтобы они сохранились до завершения строительства.
Реперы бывают разного типа. Геодезисты выбирают их в зависимости от условий строительной площадки: стенные метки, грунтовые знаки, пункты центрирования измерительных приборов.
Все типы измерений, которые используются для создания геодезической основы на площадке (угловые, линейные, высотные), должны соответствовать величинам допустимых средних квадратических погрешностей. Процесс создания сети определяется опытным путём и инженерными исследованиями, входящими в обязанности специалистов.
Не требуется создавать разбивочную сеть в тех случаях, когда для разбивки контура можно использовать условные системы высот и координат, например: при строительстве зданий и сооружений вспомогательного назначения, объектов, для строительства которых не требуется разрешение, индивидуальных жилых домов, садовых домов и т. д.
РАБОТЫ ПО УСТРОЙСТВУ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ РАЗБИВОЧНОЙ ОСНОВЫ
Основные этапы
Создание разбивочной основы проходит в несколько этапов.
- На подготовительном этапе проводится подбор и анализ исходных данных об объекте — результатов инженерно геодезических изысканий, проектной документации. С их использованием разрабатывают и согласовывают с заказчиком программу созданий ГРО. При необходимости, работы по созданию ГРО могут быть зарегистрированы в местных органах по градостроительству и архитектуре.
- На полевом этапе проводятся: рекогносцировочное обследование площадки проектируемого строительства и выбор мест размещения пунктов ГРО; закрепление пунктов ГРО на местности знаками разных типов; геодезические измерения, целью которых является определение координат и высот пунктов; предварительная обработка результатов измерений для проверки их полноты и качества; контрольные измерения для проверки качества создания геодезической основы и уточнения взаимного положения пунктов ГРО.
- В камеральную обработку материалов, полученных на полевом этапе, входит: уравнивание и оценка точности геодезических измерений с составлением ведомостей, характеризующих детальность и точность выполненных работ; составление схем геодезических измерений; подбор и оформление приложений к техническому отчёту; составление отчёта по результатам устройства разбивочной сети; составление акта освидетельствования ГРО.
4) После завершения всех этапов работ заказчику передают пункты ГРО на местности и технический отчёт по результатам выполненных работ. Передача пунктов геодезической разбивочной основы в натуре оформляется актом освидетельствования ГРО.
Методы определения пунктов ГРО
Способы геодезических измерений, которые используются при создании ГРО:
- Линейно-угловые геодезические построения заключаются в построении на местности систем ходов или сетей треугольников, в вершинах которых располагаются пункты ГРО. Измерения горизонтальных и вертикальных углов, а также расстояний между пунктами, выполняют с использованием электронных тахеометров. Линейно-угловые построения включат в себя методы полигонометрии, триангуляции, трилатерации, а также их сочетания в виде линейно-угловых геодезических засечек.
- Спутниковые геодезические измерения выполняются с применением глобальных навигационных спутниковых систем (GPS, ГЛОНАСС и др.), или с использованием спутниковых геодезических приёмников. Основные методы спутниковых измерений: при статическом способе координаты пунктов геодезической основы определяются относительно спутников в глобальной системе координат и далее в режиме постобработки пересчитываются в нужную систему координат посредством привязки созданной ГРО к пунктам государственной геодезической сети и государственной нивелирной сети. Статический метод – более трудоемкий, но обеспечивает более высокую точность; в кинематическом способе координаты и высоты пунктов ГРО, на которых устанавливается спутниковый геодезический приёмник, определяют в реальном времени относительно базовых ГНСС-станций сразу в нужной системе координат. Кинематический метод – более быстрый, но менее точный и требует в дальнейшем уточнения полученных координат и высот.
- Строительные сети создаются на территории крупных промышленных предприятий, занимающих большие территории. На местности представляет собой сеть четырёхугольников (в идеале – прямоугольников), повторяющих сетку линий градостроительного регулирования, в вершинах которых располагаются пункты ГРО. Координаты и высоты пунктов геодезической основы определяют, как правило, способом линейно-угловых геодезических построений. Строительная сетка создаётся в специальной условной системе координат площадки строительства.
На сегодня чаще всего применяется комбинированный способ создания ГРО, при котором координаты и высоты нескольких каркасных пунктов определяются с применением ГНСС, а после относительно них способом линейно-угловых геодезических построений определяются координаты и высоты остальных пунктов геодезической основы.
Пункты полигонометрии 4 класса, 1 и 2 разрядов определяются относительно пунктов полигонометрии и триангуляции высших классов проложением одиночных ходов или систем ходов, образующих узловые пункты.
По форме полигонометрические ходы должны быть по возможности вытянутыми, не иметь крутых изломов.
Пункты полигонометрии 4 класса, 1 и 2 разрядов, прокладываемой на территории городов, посёлков, промышленной площади сельских поселенных пунктов, рекомендуют закреплять стенными знаками. Знаки закладывают в стены, цоколи, фундаменты кирпичных или бетонных зданий на высоте 0,5-1 метр с таким расчётом, чтобы от них было удобно вести угловые, линейные измерения. На незастроенной территории рекомендуется заправлять пункты полигонометрии грунтовыми знаками.
Проложение висячих ходов не допускается.
Основными способами измерения углов в полигонометрии является способ круговых приёмов.
В полигонометрии 4 класса направления на стенные знаки измеряют тремя круговыми приёмами после окончания наблюдений на пункты ходовой линии. В полигонометрии 1 и 2 разрядов измерение направления на стенные знаки производится по программе измерений основных углов. В полигонометрии 4 класса и 1 разряда измерение углов должно выполнятся с применением трёхштативной системы.
Определение высот пунктов ГРО осуществляется способами тригонометрического и геометрического нивелирования. Геометрическое применяется в тех случаях, когда высоты пунктов должны быть определены с боллее высокой точностью, и выполняется с использованием нивелиров посредством проложения нивелирных ходов, опирающихся на реперы государственной нивелирной сети. На сегодня всё чаще применяют электронные нивелиры с кодовыми рейками, которые обеспечивают достаточно высокую точность измерений при относительно небольших трудозатратах.
Виды пунктов ГРО
Пункты ГРО закрепляют на местности знаками, которые могут сохраняться на очень долгое время, чаще всего грунтовыми центрами в виде металлических труб или железобетонных свай, которые закладываются ниже уровня промерзания грунта, с геодезической маркой наверху. В последнее время всё чаще применяют винтовые сваи.
В условиях плотной застройки пунктами ГРО могут быть светоотражающие геодезические марки (см. Приложение А, 1), которые закрепляют на стенах зданий окружающей застройки. Для больших и сложных в техническом плане объектов строительства (мосты, гидротехнические сооружения), грунтовые пункты ГРО (см. Приложение А, 2) можно оборудовать устройствами принудительного центрирования — для надёжной и точной установки на них геодезического оборудования.
Особенности выбора местоположения пунктов ГРО
Пункты должны размещаться на строй. площадке в местах, где будет обеспечена их сохранность на весь период строительства. В то же время пункты должны быть удобны для выполнения геодезических измерений любое время. В целях обеспечения угловой привязки необходимо иметь прямую видимость между соседними пунктами ГРО, и при том визирный луч должен проходить на расстоянии не ближе 0,5 метров от объектов местности.
При выполнении геодезических измерений спутниковыми способами, пункты разбивочной основы должны быть расположены в местах, где нет помех для прохождения спутникового сигнала.
При использовании светоотражающих знаков в качестве пунктов ГРО, расстояние между тахеометром и маркой должно быть не больше 300 метров. При выполнении измерений способом обратной геодезической засечки углы между направлениями на марки не должно быть меньше 15 градусов.
Возможные ошибки при возведении ГРО
Ошибки, которые могут быть допущены при создании разбивочной основы:
- выбор неподходящей конструкции знака для закрепления пункта на местности;
- неправильный выбор мест для размещения пунктов;
- закладка грунтовых центров на недостаточную глубину;
- ошибки при выполнении геодезический измерений.
Выбор неверной конструкции пункта или его расположения может привести к его быстрому уничтожению в ходе строительных работ, к повреждению пункта или к перекрытию доступа к нему. Ошибка с выбором конструкции пунктов или нарушении технологии закладки грунтовых центров ведёт к потере стабильности пунктов, что потребует выполнения восстановительных работ, которые потребуют остановку строительно-монтажных работ и дополнительный расход ресурсов.
Все работы по геодезическому сопровождению строительства должны выполнятся с контролем измерений, потому утрата стабильности одного или нескольких пунктов геодезической разбивочной основы обычно выявляется довольно быстро. Но до этого момента могут быть выполнены разбивочные или земляные работы, которые должны быть исправлены после исправления ошибок.
Цена ошибок при при создании ГРО может быть высокой, так что при её устройстве особенно важно соблюдать методику и точность измерений, предписанные техническим регламентом.
Сезонная проверка ГРО
Конструкция пунктов разбивочной основы и метод закрепления их на местности должны обеспечивать сохранение переданных на них координат и высот в течение всего времени строительства объекта. Поэтому в ходе строительства пункты ГРО находятся под постоянным наблюдением за сохранностью, а значения их высот и координат регулярно проверяют инструментально. В соответствии с требованиями СП 48.13330.2011 проверку осуществляют не реже двух раз в год, а называется она сезонной, потому как проводится весной и осенью — перед началом и после окончания зимнего сезона соответственно.
В процессе сезонной проверки выполняют обследование физического состояния пунктов и геодезические измерения с целью определения координат и высот пунктов. Геодезические измерения выполняют, если есть такая возможность, теми же способами, что и при создании разбивочной сети.
Материалы, подлежащие сдаче по завершении работ
Результатом работ по созданию геодезической разбивочной основы является технический отчёт, в который включается:
- пояснительная записка, составленная в соответствии с СП 47.1330.2016;
- схема расположения пунктов ГРО и их фотографии, а также — по необходимости или по требованию заказчика — карточки привязки пунктов;
- схема геодезических измерений с указанием привязки основы к исходным пунктам;
- материалы обработки, уравнивания и оценки точности геодезических измерений;
- каталог (перечень) координат и высот пунктов;
- схемы разбивки осей объектов капитального строительства и границ земельного участка (по требованию заказчика);
- копии документов о метрологической проверке геодезического оборудования;
- акт внутриведомственной приёмки выполненных геодезических работ.
Правила приёмки разбивочной основы
Приёмка ГРО заказчиком проводится в соответствии с правилами, установленными в СП.48.13330.2011, при этом составляют акты, формы которых установлены в РД-11-02-2006:
- акт освидетельствования геодезической разбивочной основы объекта капитального строительства;
- акт разбивки осей объекта капитального строительства на местности.
По требованию заказчика также может быть составлен акт разбивки границ земельного участка и «красных линий».
Освидетельствование ГРО на местности осуществляет комиссия, в которую входят уполномоченные представители застройщика, строительной организации, проектной организации и той организации, которая выполнила работы по устройству ГРО.
Указанные акты включают в перечень исполнительной документации, обязательной для ведения в ходе строительства, их наличие проверяют органы строительного надзора, акты входят в пакет документации, необходимой для ввода строительства объекта капитального строительства в эксплуатацию.
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ОБУСТРОЙСТВЕ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Оформление горных и земельных отводов
Начало обработки месторождений допускают лишь при наличии оформленных в соответствии с Инструкцией РД 07-192-98 горного и земельного отводов.
Земельный отвод — земельный участок, выделенный предприятию или организации для своих нужд.
Горный отвод — часть земных недр, предоставляемых организации или предприятию для промышленной разработки содержащихся в ней залежей полезных ископаемых. Предоставление горного отвода производят управления округов госгортехнадзора, и оформляют горноотводным актом, являющимся юридическим документом, дающим право на пользование недрами. Размеры отвода определяют контурами разведанного месторождения или его части.
Подготовка землеустроительного дела для отвода земельного участка — очень длительный и трудоёмкий процесс. К заявке для строительства объекта на нём прилагается более 30 документов, в том числе много графических, а также проект рекультивации отводимых земель. В нём устанавливают условия приведения земель, почвенный покров которых будет нарушен при разработке месторождения и проведения строительных работ, в состояние, пригодное для использования в сельском, лесном или рыбном хозяйстве, а также порядок использования снимаемого плодородного слоя почвы при проведении работ.
Отвод земельных участков производят в соответствии со следующими нормативными актами:
- СН 459-74 - Нормы отвода земель для нефтяных и газовых скважин;
- СН 459-73 — Нормы отвода земель для магистральных трубопроводов;
- СН 461-74 — Нормы отвода земель для линий связи;
- СН 465-74 — Нормы отвода земель для электрических сетей напряжением 0,4-500 кВ;
- СН 467-74 — Нормы отвода земель для автомобильных дорог;
- СН 456-73 — Нормы отвода земель для магистральных водоводов и канализационных коллекторов;
Нормативные документы устанавливают размеры земельных участков и сроки использования земли. Например, в соответствии с СН 456-74 земля для эксплуатационных скважин отводится во временное краткосрочное пользование на период бурения и во временное долгосрочное пользование на период эксплуатации.
Размер участка зависит от типа привода (дизельный или электрический), грузоподъёмности установки, высоты вышки. Кроме подготовки материалов, необходимых для оформления разрешений на занятие земельных участков, маркшейдерская служба осуществляет контроль за использованием земельных участков по назначению, контролируют своевременность возврата земельных участков прежним землепользователям, ведёт учёт земель.
В нефтегазодобывающих управлениях и управлениях буровых работ ведут учёт отведённой предприятиям земли во временное и постоянное пользование по угодьям, колхозам, совхозам и районам с указанием сроков возврата земель и сведений о возврате, учёт затрат на восстановление земель взамен отведённых, и затрат на рекультивацию земель.
Составляющие элементы маркшейдерско-геодезических разбивочных работ
Вынос проектируемых сооружений в натуру требует тщательной подготовки и предварительных расчётов. Для решения этой задачи нужны следующие документы:
- генеральный план предприятия, на котором имеются координаты пересечения основных осей сооружений в системе координат геодезической основы;
- детальные строительные чертежи;
- каталог координат и высот пунктов ГРО на строительной площадке, а также схема их размещения с привязкой и сведения о типах знаков и центров этих пунктов.
Разбивочные работы на нефтяном промысле начинаются с маркшейдерской подготовки проекта инженерного сооружения, состоящей в:
- изучении проекта инженерного сооружения и пунктов планово-высотной маркшейдерской основы;
- создании рабочей сети для разбивочных работ;
- составлении проекта производства работ;
- подготовке и истребовании исходных геодезических материалов в территориальных инспекциях Государственного геодезического надзора или у главных архитекторов городов или районов;
- определении всех геодезическо-маркшейдерских данных, необходимых для переноса проекта сооружения в натуру;
- составлении разбивочного чертежа, при помощи которого выполняют перенос проекта в натуру.
При подготовке данных для аналитического выноса в натуру проекта прежде всего устанавливают метод переноса, зависящий от вида и формы сооружения, необходимой точности, наличия разбивочной основы, условий местности и других факторов, при этом первостепенным условием является обеспечение нужной точности. Установив метод выноса в натуру осей сооружения, составляют разбивочный чертёж, на котором указывают все необходимые данные, в частности размеры между продольными и поперечными осями, а также между ними и элементами сооружения. Это даёт возможность определить взаимное положение всех элементов здания и является основанием для переноса проектных размеров в натуру.
Разбивочный чертёж выполняется в следующей последовательности.
По плану определяют длину всех линий и значения координат основных точек проекта. После составляют схему переноса проекта, она содержит в себе выбранный способ переноса, существующие и дополнительные пункты геодезического обоснования, значения углов и длин линий, которые необходимо построить на местности для получения основных точек сооружения.
Разбивочные работы представляют собой маркшейдерские построения на местности, их задача — определение положение осей сооружения. Этот начальный этап строительства называется перенесением проекта в натуру или разбивка.
Процесс разбивки включает ряд отдельных типовых маркшейдерских задач: построение на местности заданных углов и длин линий, перенос точек в натуру, передачу отметок по вертикали, вынос на местность точек с проектной отметкой, построение на местности линий и плоскостей заданного уклона, разбивка площадок.
МАРКШЕЙДЕРСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ НУЛЕВОГО ЦИКЛА
Разбивка котлованов
Котлованы траншейного типа могут быть с отвесными стенами с креплением или без него. Более глубокие траншеи в зависимости от свойств грунтов открывают с откосными стенами.
От оси сооружения разбивают оси фундамента, обозначая на местности его грани. Для этого с помощью отвесов на землю переносят оси фундамента и закрепляют кольями. Вправо и влево от них отмеряют половину ширины котлована и так же закрепляют кольями, а между ними протягивают шнур или проволоку, обозначающие грани котлована. Его ширина обычно задаётся немного больше ширины фундамента, чтобы была возможность установить опалубку. Если фундамент проецируется без опалубки, то увеличивать его ширину не стоит. Ширину котлована перед разбивкой следует определять вместе со строителем данного объекта.
В ходе земляных работ глубину котлована проверяют визирками. Излишняя выемка грунта недопустима, потому как это нарушает естественную структуру грунта, а это впоследствии может привести к появлению трещин в фундаменте или в самом сооружении.
Перед зачисткой котлована его дно нивелируют. Рейку устанавливают в точках пересечения осей не реже чем через 4-5 метров между нивелируемыми точками. При том отклонение глубины котлована от проекта в сторону увеличения допускается не более 5-7 см. Правильность отметок дна котлована можно проверять по отвесам, которые передвигаются по шнуру или проволоке, натянутым на обноске по оси котлована.
Для этого необходимо изготовить деревянную линейку длиной, равной ширине фундамента или котлована. На ней делают небольшую зарубку или отметку краской на расстоянии, равном расстоянию от оси до каждой грани котлована можно при несимметричных фундаментах, а при симметричных — на середине линейки. Сделанная зарубка будет нулевой. От неё в обе стороны наносят деления. Перед натяжение проволоки маркшейдер обязан проверить намеченные оси.
Когда применение визирок невозможно, строитель при разработке дна котлована пользуется отметками, вынесенными маркшейдером на временные знаки, установленные на стенах котлована. Если грунты устойчивы, для этой цели можно использовать колья, вбитые в стены котлована по нивелиру на одном горизонте. На неустойчивых грунтах отметки выносят на затесках стоек креплений. На них вбивают гвозди и краской отмечают условный горизонт. Здесь же пишут значение отметок или расстояние до проектной отметки дна котлована. С помощью таких знаков мастер участка следит за выемкой грунта и производит подчистку дна котлована.
На рытьё котлована с помощью землеройной машины по оси трассы через каждые 10-15 минут забивают колья, которые при подходе машины последовательно снимают по одному. Выемку грунта делают с недобором 10-15 см. После окончания земляных работ по всей трассе производят разбивку осей колонн, вынося отметки низа фундамента на обноску, а затем делают подчистку грунта до проектной отметки. После установки фундаментов котлован засыпают.
Данные окончательной нивелировки наносят на схему, на которой кроме полученных отметок выписывают проектные. Над размерными линиями схемы выписывают расстояния между отметками. К схеме прикладывается также ведомость отметок.
Материалы сдают заказчику.
Проектирование осей на дно котлована и подготовка оснований под фундаменты
При работе с обноской оси фундамента передаются на дно котлована в следующей последовательности. На обноске между точками, обозначающими на полочками продольные и поперечные оси фундамента здания, натягивают тонкую проволоку и получают проволочные оси. В точках их пересечения подвешивают отвесы, при помощи которых оси фундамента проектируют на дно котлована и закрепляют точки пересечения осей стальными штырями.
Затем от угловых точек на продолжение направленных осей откладывают в обе стороны половину ширины подошвы фундаментных подушек. В найденных точках также забивают стальные штыри. Между ними натягивают тонкий шнур или проволоку на высоте подушки фундамента и получают грани фундаментных подушек.
В случаях глубоких котлованов обноску устраивают на дне котлована по линиям отстоящим от наружных граней не менее чем на 0,6 метров, соблюдая максимальную параллельность линий обноски осям здания.
На эту глубину с помощью теодолита наклонным лучём передают основные оси. Затем тщательно измеряют компарированной стальной рулеткой с миллиметровыми делениями расстояния между рисками спроектированных основных осей, тщательно укладывая рулетку по верхним граням горизонтально прибитых досок обноски.
Для подготовки оснований под фундаменты необходима тщательная планировка грунта основания, для этого часто укладывают специально подготовленный слой песка или бетона. Горизонтальность площадки выверяется производителем работ при помощи нивелира и рейки, под пятку которой подкладывают пластинку из тонкой жести или фанеры.
В завершении работ нужно провести нивелировку котлована и траншеи с составлением исполнительной схемы, на основе которой производят приёмку исполнительных работ с составлением акта.
Разбивка траншей и смотровых колодцев для подземных сетей инженерных коммуникаций
Разбивку начинают с установки по данным привязки прочных кольев с центрами на месте будущих смотровых колодцев. Они устанавливаются на поворотах трассы, в местах ответвлений и отводов к отдельным потребителям и других местах ответвлений и отводов к отдельным потребителям и других местах в соответствии с проектом. Особо на трассе необходимо отмечать и заносить в схему разбивки пересечение трубопроводов с другими трассами подземных коммуникаций.
При всех точках необходимо установить сторожки с показанием номера колодца, а в разбивочной схеме сделать зарисовку, указать привязки и назначения колодцев. В высотном отношении трасса привязывается к реперам. Разбивку производят по теодолитному ходу с точность не менее 1:2000, нивелирование трассы производят по программе технического нивелирования. После разбивки намеченного отрезка трассы над центрами колодцев устанавливают обноску. Она состоит из двух столбов диаметром не менее 15 см, зарываемых в землю на глубину 1 метр и в 1 метр от краёв будущей траншеи. Высота столба — 80 см от поверхности земли.
На высоте 70 см к столбам пришивается обрезная доска толщиной 4-5 см. На верхнее ребро доски по отвесу выносится центр колодца, отмечаемый забивкой 100-миллиметрового гвоздя, 2 см которого оставляют на поверхности для привязки проволоки.
На горизонтальной доске масляной краской подписывают номер колодца, отметка его дна по проекту, отметка центра на обноске, диаметр подкладываемой трубы и отметка её верха. Если же в колодце меняется диаметр труб, пишут оба диаметра в виде дроби.
При рытье траншеи до проектной глубины и по заданному уклону к доскам обносок пришивают неподвижные визирки. Наверху кромка доски отёсывается и в ней появляется прорезь, соответствующая оси труб для пропуска проволоки, натягиваемой на гвоздях. Скошенные кромки неподвижных визирок устанавливают строго горизонтально. Техническим нивелированием определяют их отметки. Последующие визирки прибивают так, чтобы линия, что соединяет их кромки, была параллельна проектному дну трубопровода.
Выноску центров колодцев делают таким образом. По направлению будущей обноски через центр колодца натягивают 20-метровую ленту или рулетку так, чтобы средний показатель мерного прибора совмещался с центром колышка колодца. По обе стороны от него на некотором расстоянии забивают колья. Расстояния от центра до них могут и отличаться, но такими, чтобы колья не повредились при работе канавокопателя. По окончанию работы канавокопателя отыскивают выноски, натягивают ленту между точками, затем откладывают от среднего штриха ленты расстояния, находят по ним другие нужные точки, строят обноску, а затем пришивают визирку и выносят центр колодца по отвесу с ленты на верхнее ребро обноски, закрепляя его гвоздём. После нивелируют вынесенный центр колодца и кромку пришивной визирки нивелированием 4 класса, делают нужные надписи на доске обноски и сдают работу ответственному строителю для окончательной подчистки дна траншеи. Затем техническим нивелированием нивелируют дно, составляют его профиль и начинают укладку труб.
Контроль укладки труб на нужную отметку производят при помощи визирок, а в горизонтальной плоскости - по подвижным отвесам, укреплённым на проволоке, протянутой между центрами колодцев, вынесенных на обноску. Расстояние между обносками не должно быть более 30 метров.
Для более точной укладки труб по оси, в особенности труб большого диаметра, нужно изготовить шаблон, представляющий собой деревянную рейку длиной, равной диаметру труб. На расстоянии, равном половине диаметра трубы, строго посередине между рёбрами рейки под прямым углом вбивают 100-миллиметровый гвоздь до половины длины. Шаблон вставляют в трубу приблизительно горизонтально.
Трубы на неустойчивых грунтах укладывают на особых фундаментах. Их установка производится на определённых отметках по проекту.
При разбивке на местности лучше не использовать планы и профили, полученные о проектного института, так как это ведёт к их быстрому изнашиванию. Взамен этого рекомендуют делать из плотной бумаги соответствующие тетради, на которых составляют схемы предстоящих разбивок со всеми цифровыми данными. В таких тетрадях записывают также отклонения от проекта, возникшие при строительстве.
РАЗБИВОЧНЫЕ РАБОТЫ ФУНДАМЕНТОВ И НУЛЕВОГО ЦИКЛА
Разбивочные работы при устройстве подвальной части сооружения
Перед монтажом блоков стен подвала с помощью нивелира и рейки проверяют горизонтальность верхней поверхности фундаментных блоков, а затем, пользуясь теодолитом или проволокой, натянутой по осям, и отвесами, проверяют правильность вынесения на эту поверхность осей. Размечают места установки угловых и промежуточных маячных блоков, руководствуясь данными технического проекта. Затем приступают к монтажу промежуточных блоков, начиная от углового. Выверяют горизонтальность верхней плоскости очередного ряда блоков при помощи нивелира и реек.
По окончании монтажа блоков стен подвала разбивают оси и намечают места укладки каждого цокольного блока. Нивелируя поверхность уложенных блоков цоколя, определяют фактические отметки верхней плоскости блоков, уложенных через 3-5 метров по периметру здания. При укладке панелей или плит перекрытия над подвалом методом нивелирования наблюдают за тем, чтобы верхняя плоскость укладываемого элемента совпадала с плоскостью ранее уложенных элементов.
Вынос и закрепление проектных осей и нулевого горизонта на цоколь здания
Завершающей стадией разбивочных работ подземного цикла является процесс вынесения осей и внутренних стен, а также нулевого горизонта на цоколь возводимого здания.
Выносят оси на цоколь здания с помощью теодолита, установленного на одном конце оси и ориентированного по центру знака, расположенного на другом конце. Следы проекций осей на возведённом цоколе здания отмечают открасками.
Нулевой горизонт на цокольную часть здания выносят обычным методом — по горизонту инструмента и рейке, на которой отмечается расчётная проектная высота. Следует учесть, что действительный горизонт на цоколь здания вынести невозможно, потому что от чистого пола первого этажа он всегда находится выше цоколя и перекрытия над подвалом примерно на 8-10 см. Поэтому на цоколь выносят некоторый условный горизонт, находящейся выше нулевого на целое число десятков сантиметров.
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА СДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ДЕФОРМАЦИИ СООРУЖЕНИЙ
Общие положения
Известны три направления изучения сдвижения и деформации горных пород, земной поверхности и сооружений:
- натурные наблюдения;
- лабораторные исследования;
- теоретические исследования.
На практике обычно сочетают эти направления, то есть проводят комплексные исследования.
Для ведения натурных наблюдений закладывают непосредственно в районе влияния горных разработок наблюдательные станции, на которых проводят систематические планово-высотные измерения с одновременной фиксацией горно-эксплуатационных, геологических и гидрологических факторов. Наблюдательная станция представляет собой совокупность реперов наблюдения, расположенных по профильным линиям по простиранию и вкрест простирания залежи или радиально при разработке солянокупольных месторождений. Число профильных линий зависит от цели наблюдений и местных условий, но не менее двух вкрест простирания и одной по простиранию, а расстояние между линиями от 70 до 100 метров. Длина профильной линии определяется с таким расчётом, чтобы часть заложенных реперов оказалась вне зоны сдвижения.
В пограничных участках профильных линий расстояния между реперами составляют 15-20 метров, а в остальной части от 30 метров и более.
Одновременно с разбивкой наблюдательной станции закладывают исходные реперы, от которых ведут все нивелировки. Исходные реперы закладывают в местах, где полностью исключено влияние подземных разработок на ближайшие годы.
Закладка наблюдательных станций и наблюдения на них производят в соответствии с заранее составленным и утверждённым проектом, содержащим пояснительную записку и необходимые чертежи. В пояснительной записке излагают цель наблюдений, дают описание геологических и горно-эксплуатационных условий участка наблюдений, способа закладки реперов и привязки станции к имеющейся опорной сети, методика и периодичность наблюдений. Здесь же приводится расчёт профильных линий и исходные данные для переноса проекта в натуру.
Основным чертежом является план наблюдательной станции в масштабе 1:5000 – 1:10000 с показанным на нём рельефом и ситуацией участка наблюдений, на котором отмечают все виды скважин, и в том числе бурящиеся (см. рис 1). К плану также прилагаются геологические разрезы по запроектированным профильным линиям.
Рис. 1 — План наблюдательной станции.
Изменения положений реперов станции определяют периодически в вертикальной плоскости геометрическими нивелировками, а в горизонтальной — промерами расстояний между реперами и по их отклонениям от створа профильной линии. Первое наблюдение производят не ранее чем через 5-10 дней после закладки станции. Сроки повторных наблюдений устанавливают для каждой станции отдельно в зависимости от местных факторов: глубины залежи, полезной площади пласта, интенсивности и способа разработки.
Полученные данные наблюдений позволяют составить представление о динамике процесса сдвижения горных пород и земной поверхности. Данный метод является самым надёжным, однако он требует выполнения трудоёмких и долгих наблюдений. Также результаты не всегда можно распространить на другие горно-геологические условия, так как при этом нет возможности точно определить ошибку аналогии.
Метод лабораторных исследований состоит в моделировании с эквивалентными материалами, в экспериментировании с оптически активными веществами и на специальных стендах.
Достоинство данного метода заключается в меньшей трудоёмкости по сравнению с предыдущим, а также они имеют больше возможностей варьирования горно-геологическими параметрами. Недостатком метода является их трудоёмкость при достижении подобия натуре ввиду использования плоских моделей, неучёт сцеплений по плоскостям напластования и т. д. При экспериментировании могут получаться качественные характеристики, но нельзя получить надёжные количественные характеристики, а также их зависимости. Метод моделирования более эффективен по сравнению с другими и весьма полезен как существенное дополнение к натурным наблюдениям.
Теоретические исследования проводят с целью получения аналитических зависимостей между числовыми значениями и заданными горно-геологическими параметрами и разработки эмпирических, вытекающих из обработки материалов натурных и лабораторных исследований, а также зависимостей для количественной оценки сдвижений и деформаций.
Теоретическое направление кроме несомненного достоинства обладает и большим недостатком. Разработка эмпирических формул требует обширных материалов натурных наблюдений, но с другой стороны эти формулы не могут быть универсальными. Чаще всего они оказываются приемлемыми только для некоторых определённых условий.
Оседание и сдвижение земной поверхности при разработке нефтяных и газовых месторождений
Большинство исследователей считают, что основными факторами, влияющими на оседание земной коры под воздействием разработок нефтегазовых месторождений, являются:
- сжатие эксплуатируемых нефтяных, газовых и водоносных пластов;
- консолидация глинистых пород, окружающих эксплуатируемые пласты, в связи с их деградацией.
Количественные характеристики деформаций продуктивных пластов и сдвижение земной коры не установлены.
Проведённые рядом авторов лабораторные опыты Уфимском нефтяном институте показали, что при давлениях на керн образца, превышающих разность горного и пластового давлений наблюдаются необратимые деформации пород.
Эксперименты показали, что при первоначальной нагрузке на скелет пласта, при откачке нефти, газа и воды будут происходить упругие и необратимые его деформации, что в конечном счёте скажется на сдвижении слагающих пород и оседании земной поверхности.
Закачка пресной воды в процессе разработки нефтяных залежей приводит к увеличению сжимаемости пород и возрастанию их необратимых деформаций. В связи с этим на участках месторождений, где процент пресной воды в пластах после её закачки при применении методов заводнения будет достаточно высоким, возможно возрастание осадок поверхности при снижении пластового давления.
Натурные наблюдения, проведённые на двух газовых месторождениях, показали, что за четыре года разработки месторождений оседание земной поверхности составило соответственно 4-6 и 4-9 мм. Причём максимальные величины оседаний поверхности были зафиксированы в местах наибольшего пластового давления.
Обработка результатов натурных измерений
Камеральная обработка результатов натурных измерений на станциях включает:
- обработку полевых материалов привязки станций к пунктам Государственной геодезической сети;
- вычисление превышений, уравнивание и вычисление отметок реперов по данным нивелировки каждой серии измерений, составление ведомости отметок реперов;
- вычисление горизонтальных проложений отрезков профильных линий по каждой серии наблюдений;
- вычисление ординат рабочих реперов по каждой серии наблюдений в случаях, когда измерение ординат производилось;
- определение углов сдвижения, граничных углов, углов-разрывов и других параметров мульды сдвижения;
- определение числовых значений вертикальных и горизонтальных сдвижений, деформаций и их скоростей, составление ведомостей этих величин;
- определений общей продолжительности сдвижений, начала и продолжительности стадии активных сдвижений;
- составление графиков сдвижений, деформаций и скоростей;
- составление отчёта о проведённых наблюдениях.
По окончании всех полевых и камеральных работ составляют технический отчёт. Он должен содержать формулу целей наблюдений, характеристику состояния изученности вопроса применительно к объекта наблюдений, характеристику горно-геологических условий участка наблюдений, описание принятой методики измерений, характеристику видимых признаков сдвижений земной коры, результаты наблюдений и выводы. К отчёту также прилагаются план наблюдательной станции, геологические разрезы по профильным линиям, графики сдвижений, деформаций, скоростей и др.
Новые методы изучения сдвижений земной поверхности
Традиционные маркшейдерско-геодезические способы наблюдений за деформациями земной коры не всегда устраивают наблюдателей по причине большой трудоёмкости работ и самое главное из-за дискретного характера получаемой информации о процессе сдвижения.
Была разработана и изготовлена система стационарного исследования деформаций земной поверхности или инженерных сооружений с использованием источника когерентных излучений, устанавливаемого в неподвижной зоне, и регистрирующего устройства, основанного на свойстве фотоэлементов под действием света выделять фотоэлектродвижимую силу. Возникающая электродвижущая сила при этом пропорциональна интенсивности света,попадающего на поверхность спаренного фотоэлемента.
Схема автоматической регистрации деформаций земной поверхности состоит из квантового генератора, нивелира с самоустанавливающейся линией визирования, регистрирующего устройства. Луч лазера попадает в нивелир и далее на поверхность чувствительных участков фотометрической схемы.
Фототок, полученный при неравномерном освещении чувствительных поверхностей фотометрической схемы, замыкает контур цепи с постоянным напряжений — электромотор, работающий до тех пор, пока существует напряжение в цепи фототока. Как только он равен нулю, а это достигается одинаковой освещённостью фотоэлементов, электромотор выключается. Данный принцип гидирования визирной марки по лучу и положен в основу автоматической регистрации сдвижений и деформаций земной коры и инженерных сооружений. Данные оседаний поверхности фиксируют самописцем на ленточную рулонную бумагу в виде каротажных диаграмм. Средняя квадратическая погрешность регистрации сдвижений по данным лабораторных исследований составляет 0,3 мм.
Большой интерес для исследования сдвижения земной поверхности представляет метод эманационной съёмки. В основе классической теории эманационной съёмки лежат два фактора: период полураспада радиоактивных газов и скорость их диффузии.
Известно, что разрывные и мелкотрещиноватые нарушения оконтуривают массу сдвигающихся пород. По этим контурам газы выдавливаются массой пород. Таким образом газовые аномалии чётко оконтуривают движущуюся горную массу.
С помощью энамационной съёмки, проведённой в Донбассе, были установлены контуры подземных разработок. Этот метод съёмки с успехом используют при исследовании оползневых явлений Крыма.
Нефтяная и газовая промышленность не имеет опыта энамационной съёмки, но многие считают, что её с успехом могли бы использовать для оконтурирования залежей, картрования тектонических нарушений и др.
НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИМ ИЗЫСКАНИЯМ
1. СП 47.13330.2016 «СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»;
2. СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96»;
3. СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»;
4. СНиП 3.01.03-34 «Геодезические работы в строительстве»;
5. СНиП 12-03-2001 «Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования»;
6. СП 11-104-97 «Инженерно-геодезические изыскания для строительства»;
7. ГОСТ 21.610-85 «Газоснабжение. Наружные газопроводы»;
8. ГОСТ 22263-76 «Геодезия. Термины и определения»;
9. ГОСТ 21667-76 «Картография. Термины и определения»;
10. ГОСТ 28441-99 «Картография цифровая. Термины и определения»;
11. ГОСТ Р 21.1101-2009 «СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации»;
12. ГКИНП-02-033-82 «Инструкция по топографической съёмке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500, 1983 г.»;
13. ГКИНП (ГНТА)-03-010-02 «Инструкция по нивелированию 1-4 классов»;
14. ГКИНП (ГНТА)-17-004-99 «Инструкция о порядке контроля и приёмки геодезических, топографических и картографических работ»;
15. ГКИНП-07-016-91 «Правила закладки центров и реперов на пунктах геодезической и нивелирной сетей»;
16. РСН 72-88 «Инженерные изыскания для строительства — Технические требования к производству съёмок подземных или надземных коммуникаций»;
17. РТМ 68-13-99 «Условно графические изображения в документации геодезического и топографического производства»;
18. РТМ 68-14-01 «Спутниковая технология геодезических работ. Термины и определения»;
19. ВСН 51-03-01-76 «Инструкция о составе и оформлении технологических рабочих чертежей зданий и сооружений газовой промышленности»;
20. ПТБ-88 «Правила по технике безопасности на топографо-геодезических работах»;
21. СП 48.13330.2011 «Организация строительства»;
22. РД 07-603-03 «Инструкция по производству маркшейдерских работ»;
23. РД 07-226-98 «Инструкция по производству геодезическо-маркшейдерских работ при строительстве тоннелей и инженерных коммуникаций подземным способом»;
24. СН 459-74 «Нормы отвода земель для нефтяных и газовых скважин»;
25. СН 459-73 «Нормы отвода земель для магистральных трубопроводов»;
26. СН 461-74 «Нормы отвода земель для линий связи»;
27. СН 465-74 «Нормы отвода земель для электрических сетей напряжением 0,4-500 кВ»;
28. СН 467-74 «Нормы отвода земель для автомобильных дорог»;
29. СН 456-73 «Нормы отвода земель для магистральных водоводов и канализационных коллекторов»;
30. ВСН-30-81 «Инструкция по установке и сдаче заказчику закрепительных знаков и реперов при изыскании объектов нефтяной промышленности».
Обустройство нефтегазодобывающих месторождений — крайне долгий и трудоёмкий процесс, требующий большого количества практических и теоретических навыков, внимательности и терпения. Даже самая крохотная ошибка может грозить нарушением целостности всей конструкции, аннулируя значимость всех выполненных ранее работ. Поэтому все работы после завершения в обязательном порядке должны быть проверены специалистами, прежде чем можно будет переходить к следующим этапам.
Поскольку добыча газа и нефти является одной из самых важных и значимых работ в мире, создание геодезической разбивочной основы для эксплуатации их месторождений является не менее важным. По сути его можно назвать подготовкой к основным работам по добыче ресурсов, какая требуется также и во многих других профессиональных делах.
1. «МАРКШЕЙДЕРСКО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ НЕФТИ И ГАЗА» / Главные редакторы А. С. Мазницкий В. Г. Сова, Редактор издательства Н. В. Протопопова, Художественный редактор Е. Л. Юрковская, Технический редактор Л. Н. Шиманова.
2. Электронный ресурс, режим доступа «Строительство ГРО»: https://geosopstroy.ru/gro-stroitelstva
3. Электронный ресурс, режим доступа «Создание геодезической строительной основы для строительства»: https://www.prom-terra.ru/articles/262-sozdanie-geodezicheskoj-razbivochnoj-osnovy-dlya-stroitelstva.html
4. Электронный ресурс, режим доступа «Добыча нефти и газа»
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)
Виды геодезических пунктов
1. Светоотражающая геодезическая марка.
2. Грунтовый репер.
