Инженерная геодезия
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Инженерная геодезия
Издательство:
Инфра-Инженерия
Автор:
Кузнецов Олег Федорович
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 268
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
Профессиональное образование
ISBN: 978-5-9729-0467-9
Артикул: 695006.02.99
Изложены общие сведения по инженерной геодезии, инженерно-геодезическим изысканиям, проектированию, геодезическим разбивочным работам, инженерно-динамическим наблюдениям и организации инженерно-геодезических работ. Представлены современные средства измерений, применяемые при геодезических работах. Рассмотрены методы инженерно-геодезических измерений, вычислений и подробный анализ и оценка точности их результатов, выполняемых при изыскании, проектировании и строительстве железных и автомобильных дорог, при текущем содержании пути, при строительстве мостов, тоннелей, зданий, при строительстве и съемке подземных коммуникаций. Описаны прогрессивные технологии съемок местности с использованием современного сканирующего оборудования, электронной тахеометрии, спутниковых систем позиционирования GPS-технологий.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по направлению подготовки 270800 "Строительство", а также может быть рекомендовано к использованию инженерно-техническими работниками, выполняющих исследования и принимающих решения, связанные с необходимостью геодезических измерений.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
О. Ф. КУЗНЕЦОВ ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ Учебное пособие 3-е издание, переработанное и дополненное Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2020 1
УДК 271.023(0758) ББК 38.2Я7 К89 Р е ц е н з е н т ы : кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Инженерная геодезия» Московского государственного строительного университета Рубцов И. В.; кандидат технических наук, доцент Симонян В. И.; кафедра «Инженерная геодезия» Московского государственного строительного университета. Кузнецов, О. Ф. К89 Инженерная геодезия : учебное пособие / Кузнецов О. Ф. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2020. – 268 с. ISBN 978-5-9729-0467-9 Изложены общие сведения по инженерной геодезии, инженерногеодезическим изысканиям, проектированию, геодезическим разбивочным работам, инженерно-динамическим наблюдениям и организации инженерногеодезических работ. Представлены современные средства измерений, применяемые при геодезических работах. Рассмотрены методы инженерно-геодезических измерений, вычислений и подробный анализ и оценка точности их результатов, выполняемых при изыскании, проектировании и строительстве железных и автомобильных дорог, при текущем содержании пути, при строительстве мостов, тоннелей, зданий, при строительстве и съемке подземных коммуникаций. Описаны прогрессивные технологии съемок местности с использованием современного сканирующего оборудования, электронной тахеометрии, спутниковых систем позиционирования GPS-технологий. Предназначено для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по направлению подготовки 270800 “Строительство”, а также может быть рекомендовано к использованию инженернотехническими работниками, выполняющих исследования и принимающих решения, связанные с необходимостью геодезических измерений. УДК 271.023(0758) ББК 38.Я7 ISBN 978-5-9729-0467-9 Кузнецов О. Ф., 2020 Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 2
СОДЕРЖАНИЕ Введение .................................................................................................................. 7 I Угловые измерения ............................................................................................ 11 1.1Принципы измерения углов. Схема устройства угломерного прибора ........................................................ 11 1.2 Устройство основных частей теодолита ......................................................... 14 1.3 Типы теодолитов. Конструкция теодолита Т15 ............................................. 18 1.4 Поверки и юстировки теодолитов ................................................................... 21 1.5 Измерение горизонтальных углов ................................................................... 26 1.6 Измерение вертикальных углов ....................................................................... 29 1.7 Приведение измеренных углов к центрам пунктов ......................................... 30 II Измерение длин линий ..................................................................................... 33 2.1 Меры длины ....................................................................................................... 33 2.2 Измерение длины линии лентами .................................................................... 35 2.2.1 Порядок измерения длины линии штриховыми лентами (ЛЗ) .................. 36 2.3 Определение и учет поправок к измеренному значению длины линии. ..... 37 2.4 Определение расстояния с помощью оптических дальномеров .................. 39 2.5 Параллактические способы определения расстояний ................................... 42 2.6 Понятие о свето и радиодальномерных способах определения расстояний .................................................................................................... 43 III Нивелирование ................................................................................................. 45 3.1 Виды нивелирования ......................................................................................... 45 3.2 Геометрическое нивелирование....................................................................... 46 3.3Влияние кривизны земли и рефракции на результаты нивелирования ........ 48 3.4 Приборы для геометрического нивелирования ............................................. 51 3.5 Поверки нивелиров ........................................................................................... 56 3.5.1 Поверки нивелиров с цилиндрическими уровнями .................................... 56 3.5.2 Поверки нивелиров с компенсаторами ........................................................ 58 3.6 Точность геометрического нивелирования .................................................... 59 3.7 Тригонометрическое нивелирование .............................................................. 60 3.7.1 Точность тригонометрического нивелирования ......................................... 61 3.8 Барометрическое нивелирование .................................................................... 62 3.9 Гидростатическое нивелирование ................................................................... 63 3.10 Механическое нивелирование ....................................................................... 64 IV Плановая геодезическая основа съемочных работ ................................... 66 V Нивелирные сети сгущения и высотные съемочные сети ........................ 68 VI Нивелирование четвертого класса ............................................................... 70 VII Техническое нивелирование ....................................................................... 73 VIII Инженерно-геодезические изыскания ...................................................... 74 IX Топографические съемки ............................................................................... 76 9.1 Общие сведения о топографических съемках ............................................... 76 9.2Тахеометрическая съемка ................................................................................. 78 9.2.1 Сущность и назначение, тахеометрической съемки ................................... 78 3
9.2.2 Полевые работы .............................................................................................. 80 9.2.3 Камеральные работы ..................................................................................... 84 9.3 Понятие о теодолитной съемке ........................................................................ 85 9.4 Мензульная съемка ........................................................................................... 86 9.4.1 Сущность и назначение мензульной съемки ............................................... 86 9.4.2 Приборы для мензульной съемки ................................................................. 87 9.4.3 Создание плановой и высотной съемочных сетей............................... 89 9.4.4 Съемка местных предметов и рельефа ......................................................... 92 9.5 Нивелирование поверхности ............................................................................ 94 9.6 Фототопографическая съемка .......................................................................... 98 9.6.1 Сущность, виды назначение фототопографической съемки ..................... 98 9.6.2 Аэрофототопографическая съемка ............................................................... 99 9.7 Наземная фототопографическая съемка ......................................................... 107 9.8 Понятие о инженерном дешифрировании ...................................................... 108 X Инженерно-геодезические работы при изысканиях трасс линейных сооружений .......................................................................................... 110 10.1 Общие сведения ............................................................................................... 110 10.2 Камеральное трассирование ........................................................................... 111 10.2.1 Детальное камеральное трассирование ..................................................... 114 10.2.2 Ведомость прямых и кривых. Оформление плана трассы ....................... 117 10.3 Полевое трассирование ................................................................................... 124 10.4 Нивелирные и съемочные работы ................................................................. 127 10.5 Привязочные работы и оформление материалов трассирования ............... 129 10.6 Приемы полевого трассирования ................................................................ 130 10.7 Перенесение проекта трассы в натуру ......................................................... 131 10.8 Измерение углов трассы ................................................................................ 132 XI Детальная разбивка кривых ......................................................................... 133 11.1 Способ прямоугольных координат ................................................................ 133 11.2 Способ полярных координат .......................................................................... 133 11.3 Способ продолженных хорд ........................................................................... 134 11.4 Разбивка вертикальных кривых ..................................................................... 135 11.5 Переходные кривые. Определение их элементов без таблиц ..................... 137 11.6 Сопряженные кривые ...................................................................................... 140 XII Разбивка земляного полотна автомобильных дорог ................................ 142 XIII Инженерно-геодезическое обеспечение строительства малых искусственных сооружений и мостов .................................................. 147 13.1 Разбивка водопропускных труб ..................................................................... 147 13.2 Разбивочные работы при строительстве мостов .......................................... 148 XIV Геодезический контроль качества дорожного строительства и монтажных работ ............................................................................................... 151 14.1 Контроль при строительстве дорог ............................................................... 151 14.2 Контроль при возведении мостов ..................................................................... 153 4
XV Автоматизация дорожного строительства ................................................ 154 15.1 Использование GPS-технологий при изысканиях автомобильных дорог ................................................................. 151 15.2 Использование GPS-технологий при строительстве автомобильных дорог ............................................................. 155 15.3 Наземно-космическая топографическая съемка местности ....................... 155 XVI Элементы инженерно - геодезических работ при изысканиях магистральных трубопроводов, линий электропередач и других линейных сооружений ......................................................................... 157 16.1 Магистральные трубопроводы....................................................................... 157 16.2 Линии электропередач .................................................................................... 158 16.3 Линии связи ...................................................................................................... 162 16.4 Системы водопровода, водоотвода, канализации, теплогазоснабжения (инженерные сети) .............................................................. 163 16.5 Геодезические работы при инженерно-геологических и инженерно-гидрометеорологических изысканиях………………………….…...164 XVII Основные сведения об инженерно-геодезических изысканиях в сложных условиях ............................................................................................. 166 17.1 Особенности ускоренной фототопографической съемки в сложных условиях ................................................................................................... 166 17.2 Полуавтоматическое картирование ............................................................... 167 17.3 Нивелирование поверхности лазерными приборами .................................. 168 17.4 Тахеометрическая съемка по квадратам ....................................................... 172 17.5 Полуинструментальная съемка ...................................................................... 173 17.6 Глазомерная съемка ........................................................................................ 174 17.7 Некоторые сведения о топографических съемках в ночных условиях ................................................................................................... 177 XVIII Понятие об инженерно-геодезическом проектировании площадных сооружений ...................................................................................... 178 18.1 Понятие о проекте производства геодезических работ ............................... 178 18.2 Понятие о проекте инженерно-геодезического обеспечения эксплуатации объектов ........................................................................................... 179 XIX Инженерно-геодезическое обеспечение строительства площадных сооружений ....................................................................................... 181 19.1 Геодезическая разбивочная основа для обеспечения строительства ......... 181 19.2 Геодезические разбивочные работы.............................................................. 184 19.2.1 Основные положения и определения ......................................................... 184 19.2.2 Геодезическая подготовка проекта ............................................................ 187 19.2.3 Вынос в натуру основных плановых элементов проекта ......................... 188 19.2.4 Способы выноса в натуру осей и точек сооружений в плане .................. 193 19.2.5 Основные элементы высотных разбивочных работ ................................. 198 19.2.6 Построение и закрепление главных и основных осей сооружений ........ 202 19.2.7 Детальные разбивочные работы по выносу в натуру осей и отметок ....................................................................... 205 5
19.2.8 Способы разбивочных работ при строительстве различных типов сооружений ............................................... 212 19.3 Геодезический контроль точности производства строительно- монтажных работ ..................................................................................................... 216 19.3.1 Общие сведения ............................................................................................ 216 19.3.2 Характеристика точности. Термины и определения ................................ 218 19.3.3 Общие правила расчета точности ............................................................... 220 19.3.4 Система технологических допусков........................................................... 225 19.3.5 Геодезический контроль точности монтажа фундамента ........................ 229 19.3.6 Геодезический контроль точности монтажа колонн, балок и ферм ....... 231 19.3.7 Геодезический контроль точности монтажа стен, плит покрытий и перекрытий и арочных покрытий ....................................................................... 235 19.4 Геодезические исполнительные съемки при подготовке и сдаче объектов в эксплуатацию ....................................................................................... 238 19.4.1 Основные сведения ...................................................................................... 238 19.4.2 Текущие геодезические исполнительные съемки ..................................... 239 19.4.3 Геодезические съемки для составления исполнительного генерального плана ................................................................................................. 242 XX Инженерно-геодезическое обеспечение эксплуатации сооружений ..... 244 20.1 Содержание и организация инженерно-геодезического обеспечения эксплуатации сооружений ...................................................................................... 244 20.1.1 Понятие об инженерно-геодезическом обеспечении эксплуатации Сооружений ............................................................................................................. 244 20.1.2 Основные сведения об организации инженерно-геодезического обеспечения эксплуатации сооружения ................................................................ 246 20.2 Средства и методы геодезического контроля пространственной стабильности сооружений ...................................................................................... 251 20.2.1 Геодезический контроль высотного положения и кренов сооружений .............................................................................................. 251 20.2.2 Геодезический контроль планового и азимутального положения Сооружений ............................................................................................................. 254 20.2.3 Понятие об обработке и использовании геодезической информации для оценки эксплуатационного состояния сооружений ...................................... 260 XXI Литература, рекомендуемая для изучения тем....................................... 264 6
«Любое образование - есть самообразование». Л.Н. Толстой Введение Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Строительство», составлено на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и требований к уровню подготовки выпускников вузов. При подготовке настоящего учебного пособия был использован материал и опыт геодезических работ в строительстве как площадных, так и линейных сооружений. Инженерно-геодезические работы, выполненные на этапах изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации сооружений, оказывают значительное влияние на рост производительности труда, повышения качества строительно-монтажных работ. Инженерная геодезия является областью прикладной геодезии, в которой изучают теорию и практику приложения геодезии, топографии и картографии в процессе инженерных изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации сооружений. Инженерная геодезия расположена на стыке геодезической и строительной наук. Во всех подразделениях геодезии изучают методы определения взаимного положения разных физических объектов, находящихся на земной поверхности, над и под ней. Эти объекты могут быть в состоянии покоя (равновесия) и в движении. Инженерно-геодезические работы направлены на создание геодезической, топографической и картографической информации, необходимой для инженерных изысканий, проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений. Целями инженерно-геодезических изысканий являются: изучение топографических условий района возведения инженерных сооружений, создание топографической основы, необходимой для выполнения других видов изысканий (инженерноэкономических, инженерно-геологических, инженерно-гидрологических и т.д.), съемка, привязка и пространственное изображение объектов на топографической основе для проектирования сооружений, геодезические наблюдения за объектами, изменение положения которых влияет на работу сооружений, выбор и трассировку главных и основных сооружений. Состав инженерно-геодезических изысканий зависит от типа строительства и характера сооружений. В общем случае различают линейные изыскания, относящиеся к линейным сооружениям (дорога, канал, ЛЭП и др.), и площадные (завод, поселок и т.д.). Они специфичны для разных сооружений. В необходимых случаях в состав инженерно-геодезических изысканий включают производство маркшейдерско-геодезических и гидрографо-геодезических работ, обмерные работы, съем7
ку подземных коммуникаций, нивелирование рек и др. Существенное место в инженерно-геодезических изысканиях занимают трассировочные работы. Инженерно-геодезическое проектирование объединяет решение различных задач инженерного проектирования геодезическими методами. Оно включает в себя инженерный геоморфометрический анализ, геодезическое проектирование горизонтальной и вертикальной планировки, вычисление и деление площадей, вычисление и распределение объемов земляных масс, исследование проектного рельефа, привязку к местности и геодезическую подготовку проектов инженерных сооружений для переноса их в натуру. К инженерно-геодезическому проектированию относят разработку проектов производства геодезических работ (ППГР) на строительной площадке. Геодезические разбивочные работы охватывают большой комплекс геодезических измерений, сопутствующих возведению сооружений, начиная с инженерной подготовки территории и заканчивая сдачей сооружения в эксплуатацию. Для соблюдения заданных (проектных) размеров и форм сооружений пользуются положениями строительной метрологии, включающей метрологическое обеспечение строительных процессов, теорию допусков, теорию и расчет размерных целей и теорию погрешностей возведения сооружений. На основе таких положений определяют необходимую точность (допуски) производства геодезических работ. В состав геодезических разбивочных работ входят: создание геодезической основы, основные и детальные разбивочные работы, геодезические контрольномонтажные измерения, строительные обмеры, исполнительные съемки и натурные исследования точности возведенных сооружений. Основные геодезические разбивочные работы заключаются в переносе в натуру главных и основных осей сооружений. Главные оси, или оси симметрии, сооружений могут быть горизонтальные, вертикальные и наклонные, прямолинейные и ломаные. Аналогично деление основных осей, очерчивающих форму сооружения в целом. Обычно основные оси переносят в натуру от главных осей, разбитых от пунктов рабочей геодезической основы. В последнее время стремятся строить осевую рабочую геодезическую основу, в которой сторонами являются главные, или основные, оси сооружений. Таким путем разбивают строительные и строительно-монтажные сетки. Осевая рабочая геодезическая основа сокращает разрядность геодезических построений и уменьшает накопление погрешностей во взаимном положении пунктов. Наиболее прогрессивным является производство основных геодезических разбивочных работ путем развития поярусной геодезической сети. Эта сеть создается в пределах сооружения по мере его возведения. Хотя она не всегда является осевой, тем не менее, с ее помощью образуется геометрический каркас, обеспечивающий разбивку основных, рабочих и вспомогательных осей и выполнение детальных разбивочных работ. Конструкция такой сети зависит от конструкции сооружения и имеет несколько ярусов, соответствующих этажам здания или размещению технологического оборудования по высоте. Детальные геодезические разбивочные работы ведутся для того, чтобы обеспечить заданные формы и размеры частей сооружений, установку строительных конструкций и технологического оборудования в проектное положение. 8
Они сводятся к разбивке рабочих и вспомогательных осей, создающих своеобразный геометрический каркас, указывающий положение в пространстве элементов сооружения. Сопряжение таких осей закрепляется строительными маяками, определенным путем выполнения разбивки точки в плане и по высоте. Установка строительных конструкций и технологического оборудования в проектное положение сопровождается геодезическими контрольно-монтажными измерениями. Такие измерения разнообразны по используемым приемам и методам. Уместно отметить, что в настоящее время в строительстве находят применение и спутниковые приемники, такие как «Stratus» (Sokkia, Япония), которые прошли сертификацию в Госстандарте РФ и рекомендованы для геодезического обеспечения строительно-монтажных работ. Особенно эффективно их применение при возведении крупномасштабных объектов, где требуется точная стыковка и увязка в одной строительной системе координат отдельных строящихся блоков, находящихся на значительном расстоянии друг от друга в условиях отсутствия прямой видимости между ними. Перспектива широкого внедрения в строительство аналоговых технологий очевидна. Вместе с тем в настоящее время технологию геодезического обеспечения строительства, в силу известных причин (прежде всего - развитие системы ГЛОНАСС, подготовка высококвалифицированных специалистов в структуре геодезических подразделений, приобретении дорогостоящих спутниковых приемников, работающих как в системе GPS, так и в системе ГЛОНАСС и т.п.), целесообразно рассматривать как традиционную. Исполнительная съемка относится к одному из основных способов оценки качества строительно-монтажных работ. Однако нередко исполнительная съемка является средством изучения эксплуатационного состояния сооружений, знание которого необходимо при реконструкции и выполнении ремонтно-строительных работ. Кроме того, исполнительная съемка применяется для изучения старинных архитектурных конструкций (архитектурные обмеры). В таких случаях требуется создание геодезической основы (плановой и высотной), обеспечивающей необходимую полноту, детальность и точность выполнения съемочных работ. Исполнительная съемка ведется в масштабе: 1:2000, 1:1000, 1:500, 1:200 и 1:100. Особенно удобно производство такой съемки фотограмметрическими методами. Чрезвычайно важным является своевременное выполнение исполнительной съемки скрытых работ, то есть тех работ, которые в дальнейшем по мере возведения (создания) сооружений не будут видны. Структура учебного пособия: 1. Угловые измерения 2. Измерение длин линий 3. Нивелирование 4. Плановая геодезическая основа съемочных работ 5. Нивелирные сети сгущения и высотные съемочные сети. 6. Нивелирование четвертого класса. 7. Техническое нивелирование 9
8. Инженерно-геодезические изыскания 9. Топографические съемки 10. Инженерно-геодезические работы при изысканиях трасс линейных сооружений 11. Детальная разбивка кривых 12. Разбивка земляного полотна автомобильных дорог 13. Инженерно-геодезическое обеспечение строительства малых искусственных сооружений и мостов 14. Геодезический контроль качества дорожного строительства и монтажных работ 15. Автоматизация дорожного строительства 16. Элементы инженерно-геодезических работ при изысканиях магистральных трубопроводов, линий электропередач и других линейных сооружений 17. Основные сведения об инженерно-геодезических изысканиях в сложных условиях 18. Понятие об инженерно-геодезическом проектировании площадных сооружений 19. Инженерно-геодезическое обеспечение строительства площадных сооружений 20. Инженерно-геодезическое обеспечение эксплуатации сооружений 21. Литература, рекомендуемая для изучения тем Автор будет признателен всем заинтересованным лицам, за замечания и предложения, направленные на совершенствование содержания и редакцию текста данного пособия . 10