Главная » Литература » Инженерная подготовка территории » Хренов - Инженерная геодезия

Хренов - Инженерная геодезия


ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ

ПОД РЕДАКЦИЕЙ ПРОФ. Л. С. ХРЕНОВА

Издание второе, переработанное и дополненное

Допущено Главным управлением учебными заведениями МПС СССР в качестве учебника для студентов вузов железнодорожного транспорта

МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1985

 

Инженерная геодезия. Учебник для вузов ж.-д. трансп.: А. А. Визгин, В. Н. Ганьшин, В. А. Коугия и др.; Под ред. проф. Л. С. Хренова.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Высш. шк., 1985.—352 с, ил.

В пер.: 1 р. 10 к.

В книге рассмотрены работы с топографическими планами и картами, обработка геодезических измерений и оценка точности результатов; описаны измерения углов и расстояний, основные виды съемок; освещены вопросы организации геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений на железнодорожном транспорте.

2-е издание (1-е—1967г.) дополнено новым материалом о геодезических разбивочных работах при строительстве железных дорог.

© Издательство «Высшая школа», 1985

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

В условиях нашей страны с ее географическими и климатическими особенностями, огромными запасами полезных ископаемых и природных богатств Сибири, Дальнего Востока, Крайнего Севера, Казахстана, Средней Азии и развитой промышленностью в Центре, на Юге и Западе СССР ведущее положение среди других видов транспорта занимает железнодорожный. В настоящее время на долю железных дорог страны протяженностью 142 млн. км  приходится более 50% грузооборота Земного шара, а внутри страны — свыше 75% грузооборота и 50% пассажирооборота. За последние 60 лет сеть железных дорог общего пользования в целом по стране возросла более чем в 2,3 раза. Реконструированы почти все железнодорожные станции и узлы.

Предусмотрено «в 1981 —1985 годах ввести в эксплуатацию не менее 5 тыс. километров вторых путей, электрифицировать свыше б тыс. километров и оборудовать автоматической блокировкой и диспетчерской централизацией более 15 тыс. километров железных дорог, построить не менее 3,6 тыс. километров новых железнодорожных линий. Открыть движение поездов на всем протяжении Байкало-Амурской железнодорожной магистрали».

Реконструкция и техническое перевооружение железнодорожного транспорта, изыскание и строительство новых путей сообщения, а также содержание в исправности всех сооружений при их эксплуатации немыслимы без проведения соответствующих геодезических работ.

Применение в строительстве новых и реконструкция существующих железных дорог, укрупненных узлов и деталей конструкций заводского изготовления связаны с высокой точностью выполнения монтажных работ, в результате чего предъявляются повышенные требования к точности геодезических измерений. Эти требования должны найти отражение и в геодезической подготовке инженеров-строителей путей сообщения.

В последние годы подготовка инженерных кадров для железнодорожного транспорта проводится по учебным планам, в которых значительное место отведено изучению курса «Инженерная геодезия». Программа по инженерной геодезии включает в себя вопросы, с которыми инженер-строитель путей сообщения встречается на производстве при выполнении им работ на всех стадиях ((изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации) развития железнодорожного транспорта. Поэтому при подготовке инженеров-строителей инженерная геодезия должна изучаться не только на младших, но и на старших курсах.

Настоящий учебник предназначен для студентов железнодорожных вузов. Наряду с описанием разделов геодезии, общих для разных факультетов, в главах изложены вопросы инженерной геодезии, с которыми приходится встречаться инженерам-строителям различных специальностей. При этом каждый студент может изучать не все параграфы и главы этого учебника, а лишь те, которые входят в программу курса на соответствующем факультете.

Геодезические работы производят по принципу от общего к частному. В связи с этим в учебнике материал располагается в соответствии с последовательностью проведения геодезических работ на железных дорогах.

Материал между авторами распределен следующим образом: A. А. Визгин — гл. 10, 15; В.Н. Ганьшин — гл. 1, 2, 7; И.И.Купчинов —гл. 8, (кроме § 8.4—8.7), 9; В. А. Коугия —гл. 5, 13, 14; Л. С. Хренов — введение, гл. 4, 6, 11, 12, § 8.4—8.7 и совместно с B. А. Коугия гл. 3.

Авторы благодарят рецензентов: коллектив кафедры «Инженерная геодезия» Днепропетровского института инженеров железнодорожного транспорта (зав. кафедрой — доц. А. С. Ким) и проф. Г. П. Левчука — за весьма ценные замечания. Критические замечания и пожелания по улучшению книги просим направлять по адресу: 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная, 29/14, изд-'во «Высшая школа».

Проф. Л. С. Хренов

 

ВВЕДЕНИЕ

§ B.I. Предмет геодезии, ее связь с другими науками.

Значение геодезии в народном хозяйстве и обороне страны Предмет геодезии, ее связь с другими науками. Геодезия —наука об измерениях на земной поверхности для определения формы и размеров Земли, изображения всей или отдельных частей ее на картах, планах и профилях, а также для создания различных инженерных сооружений.

Геодезия — одна из древнейших наук — в процессе своего развития разделилась на ряд научных дисциплин — высшую геодезию, геодезию, радиогеодезию, космическую и спутниковую геодезию, картографию, фототопографию и инженерную геодезию.

В высшей геодезии рассматриваются вопросы определения вида и размеров Земли, ее внешнего гравитационного поля (значения и направления силы тяжести в окружающем Землю пространстве и на ее поверхности), взаимного положения на ней точек, значительно удаленных друг от друга, и их точного изображения на плоскости в проекции, учитывающей возникающие при этом искажения.

Предметом геодезии является изучение в геометрическом отношении формы и размеров отдельных участков земной поверхности для изображения их на картах, планах и профилях. Задачу радиогеодезии составляют измерения расстояний на Земле с помощью радио- и светодальномеров.

Предметом космической геодезии является изучение методов определения взаимного положения точек на Земле, размеров и ее вида, параметров ее гравитационного поля на основе наблюдений солнечных затмений и покрытий звезд Луной, фотографирования Луны на фоне звезд, баллонов с источником света, поднимаемых на высоту 20—30 км, и искусственных спутников Земли (ИСЗ), а также расстояний до ИСЗ.

Спутниковая геодезия рассматривает теорию и методы решения научных и практических задач геодезии по результатам наблюдений ИСЗ и других космических объектов.

Картография разрабатывает методы и процессы создания и использования различных карт и всесторонне изучает их.

Фототопография изучает способы и методы создания карт и планов по фотоснимкам местности.

Инженерная геодезия имеет прикладное значение и рассматривает топографо-геодезические работы, выполняемые при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных сооружений и при монтаже технологического оборудования.

В геодезии широко используют достижения физики и математики, астрономии, радиоэлектроники, механики, геоморфологии и др.; при вычерчивании планов и профилей — топографическое черчение, а при обработке и оценке результатов измерений — математические методы и средства вычислительной техники.

Роль геодезии в народном хозяйстве и обороне страны. На протяжении сотен лет русская геодезическая наука развивалась самобытным путем. Передовые ученые и практики России всегда стремились внести свой вклад в эту важную отрасль науки, имеющую огромное научное и практическое значение в самых различных сферах народного хозяйства. Особенно значительна роль геодезии при картографировании страны, изучении ее географии и геологии, при изыскании, проектировании, постройке и эксплуатации железных дорог и других сооружений. С ростом и развитием индустриализации всех видов строительства роль геодезических работ повышается.

Работы по наблюдению за осадками и сдвигами сооружений, за оползнями, обвалами, подмывами, просадками, осадками, балластными корытами и другими изменениями земляного полотна железной дороги проводятся с использованием новейших достижений инженерной геодезии.

Исключительно важное значение геодезия имеет в деле обороны страны. Карты используют при разработке стратегических планов и проведении военных операций.

Развитие геодезических работ должно быть подчинено главной экономической задаче, поставленной XXVI съездом КПСС, реализации Продовольственной программы СССР, принятой на майском (1982 г.) Пленуме ЦК КПСС, и решению задач, вытекающих из указаний июльского и декабрьского A983 г.) Пленумов ЦК КПСС.

 

§ В.2. Инженерная геодезия, ее задачи и место при изысканиях, строительстве и эксплуатации железных дорог

Темпы экономического и социального развития СССР требуют ускоренного развития всех видов транспорта, особенно железнодорожного, с помощью которого производится наибольший объем всех перевозок в стране. Предстоят значительные работы не только по строительству новых железнодорожных линий, но и по реконструкции и ремонту существующего железнодорожного пути, что требует выполнения большого объема топографо-геодезических работ. Значительного эффекта при выполнении этих работ можно достигнуть при условии широкого использования научно-технических достижений в области инженерной геодезии. Весьма важным является внедрение автоматизации и механизации самых различных процессов топографо-геодезических работ, особенно на стадии технических изысканий.

Дальнейшее развитие всех видов транспорта ставит перед инженерной геодезией новые и сложные задачи. Инженерно-геодезические работы при линейном строительстве требуют:

научного обоснования точности геодезических работ, выполняемых не только при переносе проектов в натуру (разбивке сооружений) и контрольных работах при строительстве дорог, но и при изготовлении и монтаже сборных элементов сооружений железнодорожного транспорта;

разработки мероприятий, связанных с наблюдениями за деформацией сооружений железнодорожного транспорта (места и техники закрепления знаков, требований к приборам для натурных наблюдений, методики и времени их выполнения, математической обработки результатов с использованием различных ЭВМ, связанных с созданием цифровых моделей местности как системы информации о ней);

проведения исследований, позволяющих на основе натурных наблюдений прогнозировать места возможных деформаций в конструкциях возводимых сооружений, количественно оценить криогенное (морозное) пучение грунтов геодезическими методами в естественных условиях и увязать их с инженерно-геологическими и гидрогеологическими методами наблюдений. Это особенно важно при строительстве линейных сооружений в районах вечной мерзлоты;

более широкого использования приборов, изготовляемых из материалов, обладающих соответствующими теплофизическими свойствами, что может значительно повысить точность геодезических измерений;

уточнения действующих нормативных документов по геодезическим работам, выполняемым на всех стадиях изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог, и создания новых документов;

использования оптико-электронных геодезических приборов (дальномеров, тахеометров) для более широкого применения тригонометрического нивелирования при определении высот в горной и пересеченной местности, труднодоступных точек в строительстве, на отдельных стадиях технических изысканий железных дорог.

Весьма трудоемкое геометрическое нивелирование, требующее предварительной разбивки пикетажа (см. § 11.2), следует заменять тригонометрическим нивелированием по характерным для намеченной трассы дороги точкам рельефа с установкой при этом приборов как на земле, так и на автомашине (см. § 11.10);

более широкого развития работ по созданию постоянного планово-высотного съемочного обоснования на объектах линейного строительства (см. § 7.3);

использования лазерных приборов, позволяющих значительно повысить производительность труда и точность геодезических измерений (при задании направлений, определении высот точек и деформаций сооружений, измерении расстояний и др.);

разработки мероприятий, обеспечивающих охрану окружающей среды при осуществлении инженерно-геодезических работ, выполняемых для линейного строительства.

 

§ В.З. Краткий очерк развития геодезии. Достижения и современные задачи инженерной геодезии

Археологические раскопки подтверждают, что истоки геодезических знаний теряются в глубокой древности; они на протяжении всей истории совершенствовались с развитием производства и потребностями общества. Из Египта геодезические работы перешли в Грецию, а потом в Древний Рим, где получили теоретическое обоснование и начало геодезии как науки.

К глубокой древности относится и начало геодезических работ в России. Так, в 1792 г. вблизи Тамани была обнаружена мраморная плита, на которой древнерусскими буквами высечена надпись: «В лето 6576 Глеб князь мерил морем по леду от Тмутараканя до Корчева 14 тысяч сажен». Этот памятник свидетельствует о высокой культуре Древней Руси, где в 1068 г. уже проводились геодезические работы, в результате которых через Керченский пролив по льду было определено расстояние между Таманью (б. Тмутаракань) и Керчью (б. Корчев).

Начало отечественной картографии относится к концу XV в., когда был составлен «Чертеж московских земель». В 1598 г. была составлена карта всего Московского государства, называемая «Большой чертеж».

Первые инструментальные съемки для картографирования России были начаты в 1720 г., позволившие уже в 1734 г. издать первый «Атлас Всероссийской империи». В развитии геодезических и картографических работ в России большая роль принадлежит Географическому департаменту, крупнейшей работой которого явился изданный в 1745 г. первый полный «Атлас Российский».

Общий объем геодезических и картографических работ в стране к XX в. был значительным, но не соответствовал даже крайне низкому уровню развития производительных сил дореволюционной России.

Новая эпоха в развитии геодезии наступила после Великой Октябрьской социалистической революции. 15 марта 1919 г. В. И. Ленин подписал Декрет Совнаркома РСФСР о создании Государственной картографо-геодезической службы — Высшего геодезического управления (ВГУ); теперь это Главное управление геодезии и картографии (ГУГК) при Совете Министров СССР.

В этом историческом документе В. И. Ленин с гениальным научным предвидением определил цели и задачи советской геодезической службы, которая, по его глубокому замыслу, создавалась «... для изучения территории РСФСР в топографическом отношении, в целях поднятия и развития производительных сил страны, экономии технических сил и денежных средств и времени...».

Картографо-геодезическая служба СССР, способствующая изучению и развитию производительных сил страны, выполнила огромную работу по обеспечению народного хозяйства топографо-геодезическими и картографическими материалами и геодезическому обслуживанию строительных объектов. За сравнительно короткий срок территория СССР была покрыта плановой и высотной геодезической опорной сетью, которая по своим масштабам, стройности построения, однородности и точности является лучшей в мире; созданы крупнейшие картографические произведения, имеющие мировое значение.

В 1940—1945 гг. была создана государственная карта СССР в масштабе 1:1000 000. К концу 1945 г. завершились работы по созданию топографической карты масштаба 1 : 100 000 на всю территорию СССР. Создание такой карты позволило предварительно выбирать трассы вновь строящихся железных дорог, что позволило значительно экономить средства на геодезические работы при их изысканиях.

Наши ученые Ф. Н. Красовский (1873—1948) и Л. А. Изотов установили новые размеры земного эллипсоида; ими пользуются для картографо-геодезических работ в СССР и ряде других стран. Отечественная промышленность выпускает необходимые для геодезических работ приборы, созданные советскими конструкторами.

В настоящее время созданы топографические карты крупного масштаба и высокоточные опорные геодезические сети, практически обеспечивающие при дальнейшем их сгущении топографические съемки всех масштабов. При выполнении топографо-геодезических работ широко внедряется новая техника и технология. Большие изменения произошли в организации этих работ.

Все шире стала использоваться при обработке результатов геодезических измерений современная вычислительная техника — от микрокалькуляторов до мощных ЭВМ, а при линейных измерениях— радио- и светодальномеры.

Запуск 4 октября 1957 г. первого в мире советского искусственного спутника Земли открыл новую эру в развитии мировой науки. Наряду с появлением новых отраслей знания родилась и новая наука — космическая геодезия.

В связи с большими объемами строительного производства ((возведения гидроэлектростанций, промышленных, гражданских и общественных зданий, развития всех видов транспорта —железнодорожного, автомобильного, воздушного, речного, морского и т. д.) в нашей стране начала развиваться инженерная геодезия, на формирование которой большое влияние оказали начавшиеся в России в XIX в. изыскания и строительство железных дорог.

В конце XIX в. на Кавказе были выполнены первые опытные наземные фотосъемки, а в 1898 г. инженер П. И. Шуров применил ее при изысканиях линии, соединяющей б. Маньчжурскую и Забайкальскую железные дороги.

Р. Ю. Тиле (1843—1911), выдвинувший идею применения аэрофотосъемки при железнодорожных изысканиях, опубликовал в 1908 — 1909 гг. трехтомный труд «Фотография в современном развитии», сыгравший огромную роль в развитии аэрофотосъемки в нашей стране.

Топографо-геодезические работы при изысканиях, строительстве и эксплуатации железных дорог стали значительно развиваться уже в первые годы Советской власти. В последующие годы изыскания и строительство железных дорог проводились нарастающими темпами. Большого объема изыскательских работ потребовало проектирование и строительство Байкало-Амурской магистрали.

Началом широкого применения аэрофотосъемки на транспорте явились изыскания на наиболее трудных горных участках Туркестано-Сибирской железной дороги.

Технический прогресс в строительном производстве ставит новые задачи перед инженерной геодезией. Это прежде всего разработка наиболее совершенной технологии геодезических работ на стадиях создания объектов всех видов строительства и научно обоснованной точности их выполнения; создание нормативной документации, определяющей точность, методику и технику выполнения геодезических работ для каждого вида строительства; разработка геодезических приборов и устройств для автоматизации угловых и линейных измерений, включая лазерные; более широкое использование фотограмметрии и ЭВМ при выполнении геодезических работ в строительстве и решении ряда других задач.

Достижения советских ученых и производственников в области топографо-геодезических работ обогатили геодезическую науку и практику, выдвинув отечественную геодезию на одно из первых мест в мире.

Осуществление широкой программы строительства текущего пятилетия, принятой XXVI съездом КПСС, возможно только на основе использования новейших достижений науки и техники, индустриализации и автоматизации строительно-монтажных работ. При этом существенное место занимают инженерно-геодезические работы.

 

§ В.4. Организация геодезической службы страны

Главное управление геодезии и картографии, являясь общесоюзным органом, не только руководит государственными топографо-геодезическими и картографическими работами, но и осуществляет государственный геодезический надзор в стране за правильным их выполнением учреждениями, организациями и предприятиями независимо от их ведомственной принадлежности.

Основные задачи ГУГК, как единственного в стране государственного органа в области топографо-геодезических и картографических работ,— всемерное их развитие в общегосударственных интересах; проведение единой технической политики при их  выполнении; разработка и утверждение технических инструкций и наставлений по выполнению топографо-геодезических и картографических работ, являющихся обязательными для всех ведомств и учреждений СССР, производящих эти работы; внедрение научной организации труда, передового опыта и новейших достижений в производство этих работ; обеспечение при их выполнении правил техники безопасности, охраны труда и окружающей среды.

Контроль за геодезическими, топографическими, мочными и картографическими работами, выполняемыми ведомственными организациями, осуществляют Территориальные инспекции Государственного геодезического надзора ГУГК; они устраняют перекрытия в производстве всех этих работ, способствуя экономии государственных средств, обеспечивают выполнение их в строгом соответствии с общеобязательными техническими инструкциями и наставлениями и используют ведомственные работы для картографирования страны.

 

§ В.5. Геодезическая служба, обеспечивающая изыскания, проектирование, строительство и эксплуатацию железнодорожного транспорта

Стоимость строительства новой железнодорожной линии, показатели ее эксплуатационной работы и экономичность перевозок во многом зависят от правильного выбора варианта трассы, различных инженерных сооружений, устройств и оборудования дороги.

Проект железнодорожной линии, как правило, состоит из экономического и технического разделов. В экономическом разделе обосновываются размеры ожидаемых грузовых и пассажирских перевозок на расчетные сроки и на ближайшую перспективу и устанавливаются другие показатели для определения эффективности постройки и ввода дороги в эксплуатацию; по существующим дорогам устанавливаются целесообразность и сроки их усиления.

В техническом разделе приводятся материалы, обосновывающие категорию дороги, основные параметры и целесообразность выбора направления трассы в плане и профиле и размещения всех сооружений и устройств. Решаются вопросы организации строительства, его сметная стоимость и движение по дороге, а также мероприятия по охране труда и окружающей среды. При этом разработка принципиальных технических вопросов основывается на выводах экономического раздела.

Разработка проекта новой, реконструкция существующей железнодорожной магистрали и проектирование вторых путей по сравнению с другими видами линейных сооружений требуют выполнения большого объема технических изысканий, основную часть которых составляют топографо-геодезические и аэрофотосъемочные работы. Последние являются наиболее прогрессивными, так как позволяют полнее осуществлять автоматизацию и механизацию полевых и камеральных работ. По материалам аэрофотосъемки получают модель местности, по которой в камеральных условиях проводят значительную часть работ, связанных с выбором ((трассированием) направлений проектируемой железной дороги. При строительстве новых и реконструкции существующих железных дорог составляют исполнительные планы перед сдачей объектов.

...


Архивариус Бизнес-планы Типовые серии Норм. документы Литература Технол. карты Программы Серии в DWG, XLS