Исследовательская работа студента


Министерство образования и науки Амурской области
Государственное профессиональное образовательное автономное учреждение Амурской области
БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
Геолого – маркшейдерское отделение
Исследовательский проект
На тему: Производство наблюдений за осадками и деформациями горных пород при строительстве и эксплуатации автомобильной дороги подъезда к космодрому «Восточный» с применением современных технологии
Выполнил студент: Голубченко Дмитрий Сергеевич
Руководитель проекта: Монахова Яна Юрьевна
Актуальность выбранной темы
Геодезическо-маркшейдерские работы стали неотъемлемой частью технологического процесса строительства, сопутствуя всем этапам создания дороги. Современное строительство требует от всех его участников высокого профессионализма и знания современных технологий.
Задачи проекта
Разработать методику производства наблюдений за осадками и деформациями горных пород при строительстве автодороги на космодроме «Восточный» с применением новых технологий в маркшейдерии и геодезии.
Обеспечить безопасное ведение горных работ
Цели проекта
Систематизация, закрепление и расширение теоретических и практических знаний по избранной специальности
Развитие навыков ведения самостоятельной работы и овладения методикой, исследования при решении определенных проблем и вопросов, умение применять их для решения конкретных практических задач и горно – геометрических задач
Оглавление
TOC \o "1-3" \h \z \u 1. Цели и задачи проекта. Актуальность темы PAGEREF _Toc384641524 \h 32. Введение.Общие сведения PAGEREF _Toc384641525 \h 42.1. Географическое положение52.2. Краткие геолого-географические сведения62.3. Общие сведения о строящемся объекте93. Организация и технология геодезических наблюдений.103.1. Геодезические работы в строительстве103.2. Наблюдения за осадками и деформациями сооружений. PAGEREF _Toc384641531 \h 113.2.1. Определение расположения исходных реперов. PAGEREF _Toc384641532 \h 113.2.2. Определение высотных отметок исходных реперов. PAGEREF _Toc384641533 \h 123.2.3. Типы исходных реперов PAGEREF _Toc384641534 \h 123.2.4. Расположение осадочных деформационных марок PAGEREF _Toc384641535 \h 143.2.5. Измерение осадок (деформаций) фундаментов. PAGEREF _Toc384641536 \h 143.2.6. Камеральная обработка. PAGEREF _Toc384641537 \h 164. Применяемые технологии PAGEREF _Toc384641538 \h 19 Заключение20

ВведениеРазличные виды геодезических изысканий необходимо осуществлять практически на каждом этапе строительных работ. Примечательно, что необходимость геодезических изысканий является обязательным условием как для капитального строительства (возведения высотных зданий, строительства дорог и прочих коммуникаций).
На основе материалов геодезических изысканий для строительства осуществляется разработка предпроектной документации, в том числе градостроительной документации и обоснований инвестиций в строительство, проектов и рабочей документации строительства предприятий, зданий и сооружений.
При проведении геодезических изысканий для строительства необходимо руководствоваться законодательными и нормативными актами Российской Федерации, субъектов Российской Федерации, настоящими строительными нормами и правилами, государственными стандартами Российской Федерации, сводами правил, а также иными федеральными нормативными документами.
Работы следует выполнять, руководствуясь требованиями следующих нормативных документов:
СНиП 3.01.01-85. Организация строительного производства;
СНиП 3.01.03-84. Геодезические работы в строительстве;
СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты;
СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования;
СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство.
СНиП 2.02.01-83 " Основания зданий и сооружений".
"Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов"
Исследовательский проект посвящен выполнению проектирования производства наблюдений за осадками и деформациями сооружений при их строительстве и эксплуатации.
2. Общие сведения2.1. Географическое положение1638301270635Космодром «Восточный» - будущий космодром, который строится на Дальнем Востоке в Амурской области, вблизи посёлка Углегорск (рис. 1. расположение территории Космодрома Восточный). Общая площадь зарезервированной территории космодрома составляет 1035 км. Первый пуск ракеты-носителя планируется на конец 2015 года, первый запуск пилотируемого космического корабля — на 2018 год.
Рис. 1. Расположение территории Космодрома Восточный
Планируется строительство 10-ти технических и обеспечивающих площадок:
стартовый комплекс ракетоносителя среднего класса повышенной
грузоподъёмности (до 20 т) в составе 2-х пусковых установок;
монтажно-испытательные корпуса для испытаний и подготовки к запуску автоматических КА и пилотируемых космических кораблей;
объекты для предполётной и предстартовой подготовки космонавтов;
кислородно-азотный и водородный заводы;
современный измерительный комплекс, в том числе морской;
аэродромный комплекс для приёма всех типов самолётов;
внутрикосмодромные автодороги, железные дороги;
объекты инженерного обеспечения: миникотельные, водозаборные и очистные сооружения, все виды связи, объекты МЧС;
различные складские, перегрузочные и ремонтные объекты;
город для проживания эксплуатационного персонала космодрома с необходимыми медицинскими, социально-бытовыми, торговыми, культурно-развлекательными и спортивными объектами.
На космодроме «Восточном» будут построены до 2015 года две стартовые площадки для ракет «Союз-2» лёгкого и среднего классов. Стартовый комплекс для тяжёлой ракеты «Ангара» будет построен к 2018 году.
Краткие геолого-географические сведенияКлимат муссонный. Среднемесячная температура января составляет −25,6 °С. Абсолютный минимум многолетних наблюдений −49,0. Среднемесячная температура июля +20,6. Абсолютный максимум многолетних наблюдений +39,1.
Дата первого мороза — 3 октября, первые заморозки — в начале сентября. Дата последнего мороза — 5 апреля, последние заморозки — в конце мая.
В переходный период (апрель-май) эпизодически отмечаются сильные ветры до 20 м/с. В зимнее время ветер слабый. Среднегодовой фон атмосферного давления выше нормы, влажность воздуха 50-60 %, в течение года наблюдается не менее 310 солнечных дней.
Рельеф. Преобладают сопки, рядом тайга, есть болотистые места.
Характеристика грунтов. Основным грунтом является песок. Песчаный грунт более чем на половину состоит из частиц песка размером меньше 5 мм. В отличие от глинистых песчаные грунты имеют гораздо более низкую пористость – от 0,2 до 0,5, они хуже удерживают в себе влагу.
Песчаные грунты удерживают в себе меньше влаги, и, благодаря этому свойству, они в меньшей степени подвержены морозному пучению, в большинстве случаев их можно считать непучинистыми. Это очень большое достоинство: при возведении фундамента на таком грунте глубина промерзания не имеет значения и даже мелкозаглубленный фундамент будет абсолютно устойчивым.
Главная характеристика песчаного грунта – его несущая способность – зависит от содержания в нем влаги и от его степени уплотнения:
- чем больше в нём содержится воды, тем он слабее
- чем сильнее уплотнен, тем больше несущая способность.
Все песчаные грунты хорошо и быстро уплотняются под действием нагрузки, их осадка происходит быстро. По степени уплотнения они делятся на плотные и средней плотности. Плотным можно считать такой грунт, который находится на глубине 1,5 м и более: под постоянным давлением вышележащих слоев он максимально уплотнился и является хорошим основанием для фундамента. Грунт средней плотности – это тот, который находится выше 1,5 м и тот, который был уплотнен искусственно. Он имеет чуть меньшую несущую способность и больше подвержен осадке.
Таким образом, самым лучшим основанием для фундамента будет гравелистый или крупный песок, который обеспечивает отличную несущую способность и практически не теряет своих свойств при увлажнении.
Гидрологическая характеристика. Речная сеть района расположения космодрома Восточный в Амурской области представлена преимущественно малыми реками, берущими начало в средней части плоскоувалистого плато. Муссонный характер климата Амурской области определяет основные черты гидрологического режима рек. Основным питанием рек является дождевое. На снеговое питание приходится 10…20%, на подземное – 10…30%. Соотношение источников питания определяется географическим положением, при этом существенное значение имеют высота водосбора, характер почв и подстилающей поверхности. Зимой грунтовые воды являются основным источником питания. Весеннее половодье формируется в основном за счет снеготаяния.Обычно весенние уровни (расходы) не превышают летних паводков. Доля подземного питания в этот период невелика из-за медленного оттаивания грунтов. Главной фазой водного режима рек являются дождевые паводки. Летний сток увеличивается также и за счет таяния наледей, снега в горах, поступления грунтовых вод. Продолжительность паводочного периода около 180 дней. По гидрологическим характеристикам речная сеть данного региона принадлежит к зоне умеренного и малого стока. Наступление максимальных уровней воды приходится на август, кроме рек Большая Пера и Малая Пера.Температурный режим рек исследуемого района достаточно синхронен с ходом температуры воздуха. На малых и средних реках в 40% случаях осенний ледоход не наблюдается, ледостав здесь образуется за счет смыкания берегов в конце октября. Вскрытие ото льда происходит, как правило, в конце апреля. Очищение малых рек ото льда происходит в основном без ледохода - лед тает на месте.Территория космодрома находится на площади водосбора р. Зеи с ее притоком р. Большая Пера. Более детально территория разделяется на площади водосбора р. Б. Перы - 80 км2, р. Оры - около 300 км2 и правых притоков р. Зеи - 110 км2. Главными водными артериями района космодрома являются реки Б. Пера и Ора - притоки р. Зеи I и II порядка. Более мелкие водотоки - ручьи Медный, Прохладный, Охотничий, Гальчиха, Кабанка, Ивер, Николаевский и другие. Река Ора пересекает территорию космодрома с севера на юг, до устья ручья Николаевский ее протяженность составляет около 35 км. Ширина реки на выходе с территории космодрома - до 6 м, глубина - до 1,7 м, скорость течения -0,1…0,3 м/с, дно песчаное, у берегов - илистое. Илы обычно серого или темно-серого цвета с растительными остатками, иногда с примесью песка.Воды реки опробованы на всем протяжении в границах территории космодрома. Химический состав вод отличался постоянством. Во время летних паводков скорость течения реки и расход воды значительно возрастают. Река Б. Пера является единственным источником поверхностных вод, используемых для технических нужд пос. Углегорска.
Ручей Медный - левый приток реки Б. Пера. Протяженность водотока - 6 км. Долина корытообразная асимметричная, левый борт крутой, правый пологий, пойма двусторонняя до 300 м, заболочена и заросла кустарником. Ширина ручья в устье 3 м, скорость течения 0,3…0,4 м/с. Дно обычно песчаное, у берегов - илистое. Илы темно-серые, серые с растительными остатками, реже с мелким песком.
Ручей Прохладный - водоток в пади Сухая Ора, правый приток р. Ора. Протяженность водотока около 4 км, долина корытообразная, пойма двусторонняя, асимметричная, заболочена. Ширина ручья до 1,5 м, скорость течения 0,1…0,2 м/с, дно илистое.
Ручей Охотничий - левый приток р. Ора. Протяженность 12 км, долина корытообразная, пойма двусторонняя асимметричная, заболочена. Ширина ручья в среднем течении 2,5-3 м, скорость течения 0,1…0,3 м/с, глубина - до 1,5 м, дно илистое, реже песчаное. Илы темно-серые с растительными остатками и небольшим количеством песка.
Ручей Николаевский - правый приток р. Ора. Протяженность водотока 7 км, глубина в устье до 0,4 м, долина до 0,6 км, асимметричная, пойма двусторонняя, заболочена, местами заросла кустарником, правобережная - до 400 м, левобережная - до 200 м. Пункт наблюдения в 1 км выше устья, ширина ручья здесь 2-3 м, течение слабое, скорость менее 0,05 м/с, дно песчано-глинистое, донные осадки - серый ил с примесью глинистого материала.
Ручей Гальчиха - правый приток р. Зея. Протяженность 12 км, в пределах территории космодрома - 5 км. Ширина в среднем течении 2 м, глубин - до 0,7 м, скорость течения до 0,3 м/с. Дно песчаное, у берегов илистое. Илы серые или темно-серые с песком.
Ручей Кабанка - правый приток ручья Ивер. Протяженность водотока 5 км. Ширина в среднем течении до 2 м, глубина 0,7 м, скорость течения 0,2 м/с. Дно песчаное или илистое. Илы серые или темно-серые с растительными остатками.
Ручей Ивер - правый приток р. Зея. В 4 км выше устья руч. Кабанка ширина реки 3…4 м, глубина до 1 м, скорость течения 0,25 м/с, дно песчаное, у берегов илистое. Ил плотный темно-серый с небольшим количеством песка и растительными остатками.
Общие сведения о строящемся объектеСтроящейся сооружение - это "Технический комплекс", предназначенный для приема, сборки, испытания и хранения ракетно-космической техники, а также окончательной сборки космических аппаратов и разгонных блоков, их стыковки с ракетами-носителями и транспортировки собранного комплекса на старт. Перед началом строительства сооружения подготавливается строительная площадка.
Параметры вертикальной планировки строительной площадки«Технического комплекса КРК «СОЮЗ – 2»» Площадки №2, территории №1 объекта строительства «Космодром «Восточный»» площадью 104.3Га:
длина - 320 м;
ширина - 140 м;
максимальная глубина выемки - 1.95 м;
максимальная высота насыпи - 1.85 м;
объем срезки грунта растительного слоя - 11200 м3;
объем насыпи - 70732 м3;
объем выемки - 44343 м3;
объем недостающего грунта - 26389 м3.
3. Организация и технология геодезических наблюдений.3.1. Геодезические работы в строительствеОсновной задачей геодезическо-маркшейдерской службы в строительных организациях является производство комплекса геодезическо-маркшейдерских работ, обеспечивающих точное соответствие проекту возводимых в натуре предприятий, зданий и сооружений, а также осуществление геодезического контроля за процессом строительства.Геодезическая служба строительной организации осуществляет:
приемку от заказчика топографической и геодезической документации на объекты строительства, закрепленных в натуре опорных сетей, главных осей зданий, трасс инженерных коммуникаций и строительной сетки;
приемку (совместно с техническим отделом) генпланов, стройгенпланов, рабочих и разбивочных чертежей объектов, конструкций и их элементов и т. д., проверку геометрических размеров, координат и высотных отметок в рабочих чертежах и т, п.;
составление проектов производства геодезическо-маркшейдерских работ для объектов строительства и согласование проектов организации строительства и геодезических работ для объектов, по которым данные документы выполнены проектными организациями;
производство основных геодезических работ в развитие и дополнение опорной геодезической сети и строительной сетки для стройплощадки, выполненных заказчиком, а также повторных периодических инструментальных наблюдений с целью контроля за точностью положения пунктов и знаков геодезической сети в районе строительства;
наблюдение за сохранностью всех геодезических пунктов и знаков, учет, организацию ремонта и восстановления их в период строительства, а также замену пунктов и знаков, подлежащих уничтожению, с определением их нового планового и высотного положения, в районе стройплощадки;
производство геодезических разбивочных работ;
инструментальный контроль за правильностью производства строительно-монтажных работ в соответствии с проектами, строительными нормами и правилами;
организацию и производство инструментальных геодезических наблюдений за деформациями земной поверхности, зданий и сооружений в процессе строительства, если это предусмотрено проектом;
ведение оперативного генерального геодезическо-маркшейдерского плана строительной  площадки;
составление технических отчетов о выполненных геодезических  работах за период строительства.
3.2. Наблюдения за осадками и деформациями сооружений.3.2.1. Определение расположения исходных реперов.Для определения высотных отметок реперов создается высотная съемочная сеть IV класса геометрическим нивелированием согласно "Инструкции по нивелированию I, II, III и IV классов". Высотная съемочная сеть должна опираться минимум как на два репера высшего класса. В данном случае это реперы III класса К-116 и К-117.
Рекомендуемая схема расположения исходных реперов вокруг строящегося объекта изображена на рис.2.

Рис.2. Расположение исходных реперов
Эта схема учитывает видимость реперов при нивелировании и максимальный луч визирование на стенные марки 100 м.
3.2.2. Определение высотных отметок исходных реперовНивелирование IV класса выполняется в одном направлении способом «средней нити». Нивелирование производится высокоточным нивелиром
Н-05 и штриховыми рейками 3РН-3-3000 СП длиной 3м. При нивелировании IV класса отсчеты по черным и красным сторонам реек делаются по среднему штриху, а для определения расстояний от нивелира до реек используются отсчеты по верхнему дальномерному и среднему штрихам по черным сторонам реек.
Порядок наблюдений на станции следующий:
- отсчеты по черной стороне задней рейки;
- отсчеты по черной стороне передней рейки;
- отсчет по красной стороне передней рейки;
- отсчет по красной стороне задней рейки.
Нормальная длина луча визирования -100 м. Расстояние от нивелира до реек можно измерять дальномером. Неравенство расстояний от нивелира до реек на станции допускают до 5 м, а их накопление по секции - до 10 м(п. 16.8. Инструкции по нивелированию I, II, III и IV классов).
Расхождение, значений превышения на станции, определенных по черным и красным сторонам реек, допускают до 5 мм с учетом разности высот нулей пары реек. При большем расхождении наблюдения на станции повторяют, предварительно изменив положение нивелира по высоте не менее чем на 3 см. По окончании нивелирования по линии между исходными реперами подсчитывают невязку, которая не должна превышать 20 ммL.
3.2.3. Типы исходных реперовТипы исходных реперов устанавливаются в зависимости от грунтовых условий строительной площадки. На данном участке с грунтами средней плотности мощностью более 10 м рекомендуется устанавливать исходные реперы с бетонным монолитом (рис.3). Репер устанавливается в шурфе на 1 м ниже глубины промерзания грунтов, но не менее 1,5 м от поверхности.
1615440537210
Рис. 3. Исходный репер для грунтов средней плотности:
Примечание. Размеры даны в миллиметрах
Реперы должны размещаться:
в стороне от проемов, подземных коммуникаций, складских и других территорий, где возможно разрушение или изменение положения репера;
вне зоны распространения давления от здания или сооружения;
вне пределов влияния осадочных явлений, оползневых склонов, нестабилизированных насыпей, торфяных болот, подземных выработок, карстовых образований и других неблагоприятных инженерно-геологических и гидрогеологических условий;
на расстоянии, исключающем влияние вибрации от транспортных средств, машин, механизмов;
в местах, где в течение всего периода наблюдений возможен беспрепятственный и удобный подход к реперам для установки геодезических инструментов.
3.2.4. Расположение осадочных деформационных марокОсадочные марки это геодезические знаки, которые укрепляются на фундаментах, колоннах, стенах, перекрытиях и т.п., меняющие свое высотное положение вследствие осадки фундамента здания (сооружения). Осадочные марки делятся на стенные, плитные и марки-конструкции. Для наблюдений будут использоваться осадочные плитные марки. Плитные марки устанавливаются на горизонтальных плоскостях( горизонтальных обрезах фундаментов).
Плитные осадочные марки выполняются двух типов:
марки в местах, подверженных механическим повреждениям (где возможно перемещение грузов по плите, фундаменту и пр.), делаются закрытыми;
там, где повреждения маловероятны, марки могут состоять из одной заклепки диаметром 20 мм (без защитной коробки), заделываемой в плиту или фундамент на 100 мм с выходом головки наружу.
В каркасных зданиях марки закладываются по периметру наружных стен по осям здания, снаружи или на внутренних колоннах каркаса. Расстояние между марками принимаем 14-16 метров. Местоположение марок наносится условным знаком на схему расположения объекта. Каждой марке присваивается номер, под которым в дальнейшем записываются все наблюдения, относящиеся к данной марке. В строящемся объекте закладываются 76 плиточных марок (рис.4).
354901526035-39433526035
Рис. 4. Схема расположения осадочных марок
3.2.5. Измерение осадок (деформаций) фундаментовОсадки оснований фундаментов следует измерять одним из следующих методов или их комбинированием: геометрическим, тригонометрическим, гидростатическим.
Геометрическое нивелирование реперов и марок производится нивелиром SAL20N и инварными штриховыми рейками РН-05 длиной 3,0; 2,0; 1,2; 1,0 м, подвесными рейками с инварной шкалой, а также рейками из алюминиевого корпуса с инварной полосой. Луч визирования нивелира 100 м.
Осадки оснований фундаментов измеряются геометрическим нивелированием. Нивелирование будет производится способом "вперед" (рис.5). Берется отсчет b по рейке и измеряется рулеткой или с помощью рейки вертикальное расстояние i от центра окуляра до точки Rp1,  называемое высотой прибора, превышение вычисляется по формуле:
hRp1Rp2= i - b
т.е. превышение равно разности высоты прибора и отсчета по передней рейке.
1316990168910                             
Рис.5. Схема нивелирования способом "вперед"
Общая схема расположения исходных реперов и осадочных деформационных плиточных марок изображена на рис.6. Так же на схеме показаны расстояния от реперов к фундаменту строящегося объекта. Расположение реперов выбрано с учетом максимально допустимого расстояния от реперов к до наблюдаемых марок строящегося объекта
100-150м.
-18288071755Рис. 6. Общая схема расположения реперов и марок.
3.2.6. Камеральная обработкаРезультаты наблюдений на станциях записываются в полевой журнал, в котором заполняется титульный лист, зарисовывается схема ходов и дается описание местоположения нивелированных реперов, указывается дата и время проведения съемки, погода. Согласно приложению 33 "Инструкции по нивелированию I, II, III и IV классов" полевой журнал имеет такую форму:
Таблица 1- форма заполнения полевого журнала
Номера штатива и реек Дальномерные расстояния до задней и передней реек Отсчеты по рейке Превышение, мм Среднее превышение, мм
задняя передняя По окончании нивелирования по линии между исходными реперами подсчитывается невязка, которая не должна превышать 20 ммL. По мере завершения нивелирования заполняется ведомость превышений имеет такую форму:
Таблица 2 - форма заполнения ведомости превышений
Номер секции Вид и номер нивелирного репера, тип центра Местоположение нивелирного репера Расстояние, от начального репера между реперами Число штативов Измеренное превышение, м Поправка за уравнивание, мм Высота в Балтийской системе высот, м Примечание
Отметки марок вычисляются с точностью до 0,01 мм, а при составлении каталога отметок и осадки записываются с точностью до 0,1 мм. Осадка фундаментов определяется как разность отметок последующего и первого циклов нивелирования. Каталог отметок и осадки марок имеет такую форму:
Таблица 3 - форма заполнения каталога отметок и осадки марок
Наименование объекта Номер репера или марки Дата начала наблюдения Начальная отметка, мм Осадка, мм I цикл наблюдений II цикл наблюдений III цикл наблюдений IV цикл наблюдений Отметка IV цикла наблюдений Суммарная осадка за четыре цикла
По четырем циклам измерений определяется значение, скорость и динамика осадки. Вычисляется среднее значение осадки сооружений, ее среднегодовая скорость, относительные прогибы и крены, наибольшая и наименьшая осадка, а по значению осадки - места возможных деформаций конструкций. По каталогу составляется схема со значениями осадки фундаментов на плане размещения зданий и сооружений.
После выполнения измерений и вычислений осадок фундаментов составляется пояснительная записка (отчет) с характеристикой глубинных (грунтовых) реперов, схемой размещения деформационных марок нивелирных ходов, методикой нивелирования и уравнивания, оценкой точности измерений, а также каталог отметок марок и реперов.
4.Применяемые технологии
Все измерения выполнялись электронным тахеометром и нивелиром, а результаты измерений были обработаны в программных комплексах AutoCad, Credo.Dat.



ЗаключениеВ проекте рассмотрены и изучены вопросы и задачи по производству наблюдений за осадками и деформациями сооружений при их строительстве и эксплуатации. Произведено проектирование наблюдений за осадками сооружений при их строительстве. На выбранном участке работ запроектированы высотные съемочные сети IV класса геометрическим нивелированием в одном направлении способом «средней нити» согласно "Инструкции нивелирования I, II, III и IV классов", а так же работы по определению абсолютных отметок марок.
Список используемой литературы:
Геодезия и маркшейдерия. Попов В.Н., Букринский В.А., Москва, издательство МГГУ, 2010 г, 453 стр.
Инструкция по производству маркшейдерских работ, РД 07-603-03. – СПб.: ЦОТПБСП 2012 г-122 стр.
Маркшейдерия. Пензнер М.В. – М.: Недра, 2006 г.
4. Сборник задач и упражнений по маркшейдерскому делу. Евдокимов Л.М. – М.: Недра, 2004г.

Приложенные файлы

  • docx issledovanie
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0