Современное геодезическое обеспечение дорожного строительства
В современном мире высокие технологии с невероятной скоростью проникают во все сферы жизнедеятельности и производства. Возрастают требования к оборудованию и к самому процессу производства работ, всё чаще возникает задача с минимальными трудозатратами производить работы с большой точностью и скоростью.
Принимаются решения, позволяющие вывести строительство на новый технологический уровень — работать в едином информационном пространстве с использованием автоматических систем управления техникой, внедрять технологии комплексной автоматизации и удалённого контроля за состоянием машин. В таких реалиях задача геодезиста изменяется, во многом упрощается, но во многом и усложняется — становится комплексной, многосложной.
Классический подход
Линейные участки измеряют и в прямом, и в обратном направлениях. Предельная относительная погрешность при этом — от 1:1000 до 1:2000. Дальше идёт вынос в натуру всех углов поворота дороги. Эта работа выполняется при помощи тахеометра. Через каждые 100 метров закрепляется пикет — обыкновенный столб, на котором указывают расстояние до оси строящейся автомобильной трассы.
Для выполнения необходимых земляных работ производят, кроме пикетажа и детальной разбивки кривых, ещё и детальную разбивку самого земляного полотна. Эти работы состоят в обозначении в плане и по высоте на местности всех характерных точек, присущих поперечному профилю земляного полотна. К таковым относятся: ось, бровки, подошвы насыпей, кюветы и так далее. Чтобы транспорт двигался плавно и безопасно, корректируют и разбивают кривые также и в вертикальной плоскости будущей дороги.
Высотные отметки контролируют при укладке каждого слоя насыпи. Верх основания должен иметь правильный профиль уклонов — как поперечных, так и продольных. Допустимые отклонения при возведении дорожного полотна не должны превышать 1 сантиметр. Ведь при браке добиться проектных отметок, даже корректируя их при прокладке дорожного покрытия, практически невозможно.
Современный поход
Современный подход к геодезическому обеспечению дорожного строительства обусловлен развитием электроники и информационных технологий. Спутниковые приёмники, системы управления дорожными машинами Leica iCON (системы нивелирования 3D) — всё это позволяет минимизировать человеческий фактор в производстве работ, получить точные результаты быстро, с минимальными затратами. Проектные данные загружаются напрямую, удалённо, задача геодезиста заключается в подготовке данных и в периодическом контроле полученной поверхности. В результате использования этих новых технологий в России представителями подрядчиков, проектировщиков и заказчиков были сделаны следующие выводы:
Современные решения Leica iCON позволяют исключить постоянные операции по разбивке и постоянные переделки! Вы можете планировать работу с запасом, системы работают независимо — 24 часа в сутки, что позволит Вам сразу прогнозировать результат в единицах готового полотна.
Прикладная геодезия: выбираем электронный тахеометр
В прошлой заметке мы совершили краткий экскурс в историю развития отрасли и рассмотрели инструменты, которыми пользовались геодезисты 20-го столетия. Прогресс дал нам на вооружение принципиально новые методы производства геодезических работ, совместив оптический инструментарий и вычислительную технику, которая значительно упростила выполнение поставленных задач, при этом существенно повысив скорость измерений и сохранив необходимую точность.
Оптические инструменты, которые используется для производства работ
Для измерения углов на строительной площадке используют аналог теодолита — электронный тахеометр. Данные инструменты разделяют по классу точности, к примеру, для съемки подкрановых путей применяются высокоточные инструменты, а для разбивки строительной сетки достаточно моделей с 3–5″ точностью. Например, угловая невязка 5″ на расстояние 100 м даст вам погрешность измерения в пределах 2,5 мм, поэтому при выборе тахеометра выясните, на каких строительных площадках вам предстоит работать, и сделайте запас по точности на перспективу.
Стоит отметить, что использование электронного тахеометра предпочтительнее морально устаревшему теодолиту, ведь тахеометр может одновременно измерять углы и расстояния. С помощью программного обеспечения инструмента можно выполнять ряд стандартных действий, а именно вынос в натуру границ земельного участка, осей зданий и сооружений, радиус поворота трассы при дорожных работах и даже выполнить подсчет площадей полученного замкнутого полигона.
Одним из показателей, на который стоит обратить внимание при выборе инструмента, является вариант исполнения тахеометра в плане его пыле- и влагозащищенности. Условия работы для высокоточных инструментов в полевых условиях далеки от лабораторных, поэтому соответствие инструментария современным требованиям международных стандартов должны учитываться при выборе инструмента. Для работы на стройплощадке рекомендуется использовать инструмент с максимальной защитой от попадания пыли и влаги IP66, где:
Остановимся подробнее на марках именно электронных тахеометров, применяемых в строительстве, так как эти инструменты являют собой этакую компактную измерительную лабораторию «три в одном». Для удобства после описания основных достоинств инструментов мы приводим ориентировочный порядок цен, чтобы при выборе оборудования для работы на стройплощадке вы примерно представляли, на что следует рассчитывать.
Выбираем электронный тахеометр
Электронные тахеометры Sokkia
Инструменты от бренда с мировым именем из Японии первыми проникли на российский рынок и завоевали доверие специалистов. Существуют модели для работы в различных климатических зонах с объемом внутренней памяти до 10000 съемочных точек, причем этот объем можно расширить за счет использования внешнего накопителя. При проведении съемки вы можете записывать комментарии к точкам с помощью алфавитно-цифровой клавиатуры, а «безотражательный режим» даст возможность регистрировать недоступные точки, к которым нет возможности подойти с измерительной вехой.
Модельный ряд Sokkia насчитывает более 30 наименований. Наиболее популярными по соотношению цена/качество являются пятисекундники, но и бюджетные модели с точностью 6″ дают возможность вести высокоточные измерения. Точность тахеометра Sokkia отображена в первой цифре названии модели, к примеру Sokkia Power SET 3010 говорит о том, что мы имеем дело с трехсекундником. Интерфейсы RS-232 и USB помогут соединить ваш тахеометр с персональным компьютером, а фирменное программное обеспечение от Sokkia позволит передать полученные результаты съемки в электронном виде в совместимом формате для работы в популярных программах Кредо или Автокад.
Это настоящие «тяжеловесы» в геодезии, не все функции, доступные в ПО, вам пригодятся для повседневной работы на строительной площадке. Вряд ли вы будете работать с высокоточными измерениями, требующими перевод трубы инструмента через зенит, поэтому стоит ли переплачивать — решайте сами. Средняя стоимость пятисекундника фирменной сборки составляет 290 тыс. руб.
Электронные тахеометры Trimble
Это без преувеличения «рабочие лошадки» на строительных площадках. Популярная трехсекундная модель 3303 DR специально для России производятся в модификации X-treme, что дает возможность использовать инструмент в условиях крайнего Севера при температуре до –35 °С. Эти тахеометры кроме безотражательного режима «DR» обладают лазерной указкой, что незаменимо при разбивочных работах.
Встроенное программное обеспечение позволяет определять высоту недоступных объектов и выполнять основные операции по съемке или разбивке строительной сетки. Интерфейс инструмента имеет 7 функциональных клавиш, комбинации которых позволяют управлять основными функциями и программным обеспечением, дисплей односторонний в отличии от двухстороннего на Sokkia, а интерфейс RS-232 обеспечивает соединение устройства с ПК. Памяти Trimble хватит для регистрации 1900 съемочных точек, однако для условия работы на строительной площадке этого более чем достаточно. При плотном графике работы такого количества ячеек вам хватит для полноценных 4–5 дней работы.
Из-за аскетичного интерфейса устройство обладает и небольшим энергопотреблением — одного заряда аккумулятора может хватить до 8 часов работы в обычном режиме. Также стоит отметить и меньший вес инструмента по сравнению с весом моделей той же Sokkia, что не может не сказаться на удобстве переноса комплекта Trimble при работе на стройплощадке. Средняя стоимость пятисекундника фирменной сборки колеблется в пределах от 198 до 275 тыс. руб.
Электронные тахеометры Nikon
В свое время Trimble, изначально не производившая оптические инструменты, в процессе развития присоединила к себе такие мировые бренды как Carl Zeiss, Geodimeter и Nikon, так что современные тахеометры Nikon можно считать младшим братом Trimble, но младший — не значит худший. Производитель гарантирует основные показатели инструментов на уровне мировых лидеров, в частности количество точек, одновременно находящихся в памяти устройства, составляет 10000, работа батареи заявлена до 30 часов, а функциональные клавиши обеспечивают быстрый доступ к наиболее часто выполняемым задачам.
Так что при одинаковых технических характеристиках Nikon будет дешевле некоторых своих именитых собратьев, да и все необходимые программы у него входят в стандартную комплектацию, а для той же Leica их необходимо покупать дополнительно. Дисплей с клавиатурой у многих моделей Nikon будет удобнее, чем у Trimble, ну а средняя стоимость пятисекундника фирменной сборки колеблется в пределах от 204 до 300 тыс. руб.
Электронные тахеометры Topcon
Некоторые модели этих инструментов позволяют вести съемку геодезистом самостоятельно — специальный механизм обеспечивает постоянно слежение за целью со скоростью 5° в секунду. Topcon — один из рекордсменов по памяти среди устройств подобного плана, емкость внутреннего носителя — 2 Мб, этого хватает для хранения информации о более чем 30000 съемочных точек. А при использовании внешних накопителей возможности сохранения информации в устройстве практически безграничны. Для удобства пользователя большой двухсторонний дисплей обладает пиктограммным меню, которое даже готово прийти на помощь с помощью сервиса подсказок.
Все это делает Topcon этакой «измерительной лабораторией» на штативе, ну и цена не отстает — за пятисекундник фирменной сборки придется выложить от 205 до 642 тыс. руб.
Электронные тахеометры Leica
Модели этой марки вобрали в себя самое лучшее из того, что способны обеспечить их «коллеги по цеху». Даже в стандартной комплектации Leica оборудована лазерным центриром, который способен максимально упростить инициализацию инструмента при проведении работ. Тахеометры Leica имеют сравнительно небольшой вес при максимуме возможностей как для простых измерений, так и для цепочки сложных вычислений непосредственно на строительной площадке, обладая при этом необходимым запасом прочности. Безотражательный режим стал уже этаким необходимым минимумом, скорость измерения до 3 секунд на расстояние до 80 метров, а программное обеспечение позволяет получать координаты точек в труднодоступных и скрытых местах. Минимальное расстояние, которое способен измерить прибор, составляет всего несколько сантиметров.
Большой дисплей тахеометра оборудован полноценной буквенно-цифровой клавиатурой, а система управления работами способна хранить данные отдельно для каждого из объектов. Унифицированные форматы выходных данных позволяют использовать результаты измерений без последующей конвертации для любой известной графической программы, плюс сама Leica выпускает специализированное ПО. Все это не могло не отразиться на стоимости нашего «рекордсмена» по функциям — пятисекундник фирменной сборки обойдется вам от 430 до 780 тыс. руб.
В нашем небольшом обзоре мы рассмотрели самые распространенные марки электронных тахеометров. Если вы будете планировать покупку инструмента для проведения геодезических работ на строительной площадке, то должны уяснить главную мысль — по качеству, надежности и функциональности современные тахеометры практически не уступают друг другу по целому ряду параметров. Мы сознательно не рассматривали китайские аналоги, потому как тахеометр при бережном использовании прослужит вам не один год, а набор даже базовых функций способен справиться с большинством типичных работ, выполняемых на строительной площадке.
В случае хорошей финансовой ситуации приобретайте Leica, однако при одинаковых технических характеристиках предпочтительнее Nikon, так как необходимые программы для вычислений в этом тахеометре присутствуют по умолчанию, а в случае с Leica их придется приобретать дополнительно.
Если вы планируете выносить оси объекта или проверять вертикальность, вам достаточно приобрести Trimble, а если объектов много, обратите внимание на тахеометры, способные сохранять результаты измерений в отдельные файлы, например на Sokkia или Topcon.
Одним из главных критериев выбора, кроме цены и личных пристрастий, станет наличие в вашем регионе официального представителя указанных выше марок. Кроме оперативного сервисного обслуживания и консультации по насущным вопросам, вы сможете посетить обучающие семинары, где кроме всего прочего сможете ознакомиться с новыми моделями или технологиями производства работ — ведь прогресс не стоит на месте.
Ну а если вы не профессиональный строитель, а дом на даче строить очень хочется, вам поможет следующая статья из нашей новой серии, в которой мы рассмотрим вопросы, как с помощью подручных средств и без приобретения сложного геодезического оборудования самостоятельно произвести топографическую съемку земельного участка.
Геодезические работы при постройке автомобильных дорог
Ежедневно по дорогам и магистралям проносится множество машин. Это создаёт огромные нагрузки на землю. Поэтому постройка шоссе, которое позволит благополучно передвигаться любому автомобилю и выдержит даже тяжеленный грузовик, — дело довольно непростое. Строительство автомобильных дорог, в частности, требует большого объёма работ подготовительных. И основными в этой подготовке являются геодезические разбивочные работы.
Соответствие проекту очень важно при постройке любого сооружения. И дороги не являются исключением. Соответственно инструкциям, производители работ и мастера могут приступать к работе исключительно после того, как основные разбивочные работы будут геодезистами закончены и оформлены специальным актом. Этот акт — основной документ, разрешающий проведение строительно-монтажных работ.
Этапы разбивочных работ
До начала разбивочных работ геодезисты обязаны внимательно ознакомиться со всеми проектными материалами и другими документами, в которых содержатся исходные данные для последующей разбивки. На их основе, а также с учётом информации из проекта организации строительства, составляются разбивочные схемы и чертежи, а заодно и календарный план проведения геодезических работ.
Линейные участки измеряют рулетками или же дальномерами и в прямом, и в обратном направлениях. Предельная относительная погрешность при этом — от 1:1000 до 1:2000. Дальше идёт вынос в натуру всех углов поворота дороги. Эта работа выполняется при помощи прибора, который называется тахеометр. Через каждые 100 метров закрепляется пикет — обыкновенный столб, на котором указывают расстояние до оси строящейся автомобильной трассы.
Кроме пикетов обозначают по оси трассы и другие характерные точки. Например, пересечения с другими дорогами, линиями электропередачи и связи, перегибы поверхности земли и урезы воды, начало и конец криволинейных участков.
На поворотах дорога являет собой кривую. Для того, чтобы определить положение такого участка на местности, нужно определить угол поворота и его радиус. Закрепляются при этом точки начала проектной кривой и конца закругления. Разбивку кривых рассчитывают несколькими методами, в зависимости от метода, любую кривую закрепляют через каждые 20-25 метров. Выбор шага зависит во многом как от угла поворота, так и от радиуса закругления. Рассчитывают и разбивают повороты определённым образом для того, чтобы центробежная сила, которая будет действовать на транспортное средство при переходе на кривую часть дороги с прямой или наоборот, не изменяла своё значение резко и внезапно.
Построение геодезической разбивочной основы
Первым шагом при строительстве автомобильной дороги обычно становится вынос временных реперов и их закрепление. Это облегчает и ускоряет работу по перенесению трассы на местность с карты. Трассой дороги в этом случае называется её продольная осевая линия.
После того, как работы по выноске оси строящейся дороги на местность выполнены, определяют условные отметки на временных реперах. Такой репер представляет собой, как правило, деревянный столб, вкопанный в землю, с металлическим штырем, забитым в него.
Для выполнения необходимых земляных работ производят, кроме пикетажа и детальной разбивки кривых, ещё и детальную разбивку самого земляного полотна. Эти работы состоят в обозначении в плане и по высоте на местности всех характерных точек, присущих поперечному профилю земляного полотна. К таковым относятся ось, бровки, подошвы насыпей, кюветы и так далее. Чтобы транспорт двигался плавно и безопасно, корректируют и разбивают кривые также и в вертикальной плоскости будущей дороги.
Контроль на всех этапах
Высотные отметки контролируют при укладке каждого слоя насыпи. Верх основания должен иметь правильный профиль уклонов — как поперечных, так и продольных. Допустимые отклонения при возведении дорожного полотна не должны превышать 1 сантиметр. Ведь при браке добиться впоследствии проектных отметок, даже корректируя их при прокладке дорожного покрытия, практически невозможно.
Все измерения заносятся ежедневно в специальные геодезические журналы. Заказчик получает эти журналы вместе с остальной исполнительной документацией после завершения строительства. Собранные данные впоследствии могут понадобиться при ремонте или реконструкции дороги.