ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

В строительстве автомобильных дорог, при соблюдении технологии производства работ, а также контроле качества используемых материалов, ключевое значение приобретают геодезические работы. Они регламентируются рядом нормативных документов, которые предписывают точность выполнения линейных, угловых и высотных измерений. Однако действующие в настоящее время нормативные документы являются устаревшими, ориентированными на использование традиционных геодезических приборов, таких как теодолиты, рулетки и нивелиры. При этом комплекс применяемых приборов постоянно совершенствуется, появляется электронное оборудование, которое позволяет производить геодезические работы при минимальном участии человека. Широкое распространение получили спутниковые методы измерений и приемники. Они позволяют автоматизировать процесс получения и обработки данных. Современным геодезическим оборудованием снабжаются также и дорожно-строительные машины, что позволяет увеличить скорость производства работ, повысить точность реализации проектных решений.

Производство геодезических работ при строительстве дорог должно отвечать определенным требованиям, которые обеспечивают точность расположения дороги на местности, точность параметров конструктивных слоев, искусственных сооружений. Однако, если к геодезическим работам, выполняемым при изысканиях дорог, предъявляются конкретные требования по качеству высотных, угловых и линейных измерений, а также плановых определений [1], то при строительстве дорог нормируются допустимые плановые и высотные отклонения конструктивных элементов, представленные в таблице 1 [2].

Таблица 1. Параметры, используемые при оценке качества строительно-монтажных работ.

При этом, в соответствии с [3], отклонения обусловлены неточностью геодезических и строительно- монтажных работ, а также работ строительных машин. Геодезические работы, в свою очередь, включают в себя разбивочные и выполняемые при исполнительной съемке. Таким образом, при рассмотрении возможности использования современного геодезического оборудования для обеспечения строительства дорог, необходимо задаться определенными требованиями к точности их производства. Для решения этой задачи рассмотрим характеристики ряда современных геодезических приборов, применяемых дорожно- строительными организациями при строительстве автомобильных дорог. Необходимые данные приведены в таблице 2.

Таблица 2. Параметры применяемых геодезических приборов

Как можно увидеть из таблицы, параметры точности применяемых современных геодезических приборов практически идентичны.

Современные нивелиры, как оптические, так и электронные, практически не отличаются по точности высотных измерений. При этом стоимость электронных приборов более чем в 2 раза превышает стоимость оптических нивелиров. При применении электронных приборов необходимым требованием является использование нивелирных реек со специальным кодом, который считывает прибор. С практической точки зрения, при производстве разбивочных работ наиболее удобным является использование оптических нивелиров, при этом при проведении исполнительных съемок, наиболее обоснованным является применение их электронных аналогов, так как процесс работ ускоряется и автоматизируется, упрощается формирование отчетов и ведомостей.

В настоящее время широкое распространение при строительстве автомобильных дорог получили электронные тахеометры, которые используют для измерения горизонтальных и вертикальных углов, а также расстояний. Они представляют собой угломерные приборы, снабженные дальномером и вычислительным комплексом, что позволяет производить одновременное определение расстояний, углов и превышений. Основной проблемой использования электронных тахеометров является необходимость закрепления пунктов геодезических сетей в пределах зоны работ. Как правило, закрепить пункты и обеспечить их сохранность в пределах полосы отвода возможно при работах по ремонту и капитальному ремонту дорог. При строительстве и реконструкции дорог пункты закрепляют за пределами полосы отвода, в связи с этим растительность (деревья и кустарник) затрудняет их взаимную видимость. Для производства высотных измерений достаточным является видимость одного пункта, к которому осуществляется привязка. Затем прокладывается нивелирный ход до смежного пункта, по результатам измерения на котором делают вывод о качестве работ. При производстве линейно-угловых измерений привязка к двум пунктам является обязательной, то есть должна быть обеспечена их взаимная видимость. При этом видимость третьего пункта обеспечивает контроль качества привязки, а в условиях густой растительности это практически невыполнимо.

К недостаткам оптических приборов, в том числе и современных, можно также отнести значительное влияние климатических условий на результаты производства работ. Как правило, строительство дорог осуществляется в благоприятные периоды года, преимущественно в летний период, когда температуры окружающего воздуха достигают максимальных годовых значений. При проведении высотных измерений, с использованием нивелира, при высоких температурах воздуха ограничивают длину луча визирования, тем самым снижают влияние рефракции. При линейно-угловых измерениях, с использованием тахеометров, оборудованных светодальномерами, уменьшить длину луча визирования невозможно, так как необходимо устанавливать приборы и отражатель над смежными пунктами геодезических сетей. Кроме того, работу оптическими приборами можно производить только в светлое время суток, что вызывает необходимость заблаговременно планировать работы и устанавливать планово- высотную разбивку с опережением.

Использование ГНСС позволяет производить разбивочные работы в любое время суток, при любой погоде. Для обеспечения возможности работ используется минимум два приемника, один из которых устанавливается на пункте с известными координатами (базовая станция), а другой используется непосредственно для разбивочных работ (ровер). Обязательным условием является обеспечение связи между базовым приемником и ровером. Преимуществом систем ГНСС является также то, что от одной базовой станции могут работать несколько роверов, то есть могут производиться разбивочные работы, в то же самое время может осуществляться управление техникой.

В настоящее время современные геодезические системы также позволяют осуществлять управление и контроль за работой дорожно-строительной техники. При этом могут применять либо роботизированные тахеометры, либо системы ГНСС. Преимуществом роботизированных тахеометров является более высокая точность производства работ, однако для этих систем необходимо обеспечивать постоянную взаимную видимость между дорожно-строительной машиной и прибором. В темное время суток могут наблюдаться сбои из-за света фар, что необходимо учитывать в дорожном строительстве. У ГНСС данная проблема отсутствует, однако необходимо обеспечивать постоянство сигнала от базовой станции к роверу.

Таким образом, современное геодезическое оборудование позволяет решать большой ряд задач. Однако производство геодезических работ при строительстве автомобильных дорог должно обеспечивать соблюдение необходимых параметров точности, указанных в таблице 1.

В существующей методике расчета допусков на производство работ приведена формула, основанная на принципе равного влияния ошибок геодезических и строительных работ [3].

Согласно таблице 1, высотные отметки по оси дороги при устройстве покрытий дорожных одежд, могут иметь отклонения от проектных значений до ±10 мм. Получаем ∆г.р.= 5.8 мм.

Нормированные среднеквадратические погрешности определим по формуле:

Таким образом, можно сделать вывод, что использованием ГНСС для производства высотных измерений при устройстве оснований и покрытий невозможно, с точки зрения обеспечения требуемой точности.

Определенный интерес также представляет работа [4], в которой рассмотрены методы, основанные на принципе ничтожного влияния отдельных источников ошибок на конечный результат, методы расчета допусков по заданной доверительной вероятности строительного допуска и с учетом коэффициентов точности технологических процессов их устройства. Выводы данной работы также подтверждаю положение, согласно которому, использование ГНСС и электронных тахеометров для выполнения высотных исполнительных съемок, не обеспечивает требуемых точностных параметров.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1.                   Использование современного геодезического оборудования является обоснованным, так как оно позволяет автоматизировать процесс получения и обработки данных;

2.                   Современное оборудование позволяет обеспечить одновременную работу как непосредственно геодезистов, так и строительной техники, оборудованной соответствующими системами. При этом влияние условий окружающей среды на результаты геодезических работ снижается.

3.                   При выборе приборов необходимо применять научно-обоснованный подход для соблюдения строительных допусков при производстве геодезических разбивочных работ.

Список литературы

1.       СП 47.13330.2012. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96.

2.       СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85.

3.       ВСН 5-81 Инструкция по разбивочным работам при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений.

4.       Столбов Ю.В., Столбова С.Ю., Пронина Л.А., Старовойтов И.Е. Анализ методов расчета допусков на геодезические работы при изыскании и строительстве автомобильных дорог для обеспечения их высотного положения / Столбов Ю.В. // Вестник СибАДИ. - 2016. - №5(51). - С. 124-130.