Инженерно-геодезические изыскания для создания генерального плана НПЗ
Автор: Гарагуль Александр Сергеевич, Курячая Елена Анатольевна, Бакуменко Максим Валерьевич
Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau
Рубрика: Науки о земле
Статья в выпуске: 1 (5), 2012 года.
Бесплатный доступ
В работе рассмотрены виды инженерно-геодезических изысканий, выполняемых для создания генплана промышленных объектов. Представлены современные приборы и технологии инженерно-геодезических изысканий. Приведены сведенья по исследованию расчета точности измерений и выбора метода построений.
Генплан, инженерно-геодезические изыскания, планово-высотное обоснование, топографическая съемка, исследование точности, масштаб
Короткий адрес: https://sciup.org/142198769
IDR: 142198769
Текст научной статьи Инженерно-геодезические изыскания для создания генерального плана НПЗ
Генеральный план (генплан) – проектный документ, на основании которого осуществ-ляяются планировка, застройка, реконструкция и иные виды градостроительного освоения территорий. Основной частью генплана является масштабное изображение, полученное методом графического наложения чертежа проектируемого объекта на топографический, инженерно-топографический или фотографический планы территории. При этом объектом проектирования может являться как земельный участок с расположенным на нем отдельным архитектурным сооружением, так и территория целого города или муниципального района.
В нашем случае объектом инженерно-геодезических изысканий для создания генплана является ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ». Изыскания выполнены ОАО «Омскнефтехимпроект».
Цель исследования – выполнить анализ геодезических изысканий, необходимых для создания генплана ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ».
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
-
– исследование точности создания топографических планов;
-
– сравнение и анализ современных приборов и программных продуктов для производства полного комплекса инженерно-геодезических изысканий на объекте;
-
– изучение современных методов инженерно-геодезических изысканий для создания генплана ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ».
ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ» является достаточно сложной площадкой для производства инженерно-геодезических работ. Это один из наиболее высокотехнологичных заводов в России с мощностью переработки нефтепродуктов 19,5 млн тонн в год.
Предприятие обладает широким комплексом технологических производств, позволяющим вырабатывать практически все виды топлива и масел.
В настоящее время создание цифрового генплана нефтезавода является неотъемлемой составляющей его дальнейшего развития.
Экспериментальная часть
Топографо-геодезическая изученность объекта изысканий . На территории Омского нефтезавода хорошо развита сеть полигонометрии 1-го и 2-го разрядов и нивелирная сеть IV класса.
Система координат – местная. Город Омск (МСК-55). Система высот – Балтийская.
Имеются материалы крупномасштабной съемки (масштабы 1:5000, 1:2000, 1:500).
Технология инженерных изысканий для создания генплана промышленных объектов:
-
1. Рекогносцировочное обследование местности. Перед началом изысканий было выполнено рекогносцировочное обследование территории съемки. В результате было определено наиболее оптимальное положение точек съемочного обоснования.
-
2. Создание планово-высотного съемочного обоснования. На территории ОНПЗ уже имелась развитая сеть пунктов государственной геодезической сети (ГГС). Привязка точек съемочного обоснования к пунктам ГГС выполнялась прокладкой теодолитного хода с измерением горизонтальных углов и вертикальных проложений полным приемом электронного тахеометра.
-
3. Топографическая съемка - это комплекс геодезических работ, выполняемых на местности для составления топографических карт и планов. Съемке и отображению на топографических планах подлежат все элементы ситуации местности, существующей застройки, благоустройства, подземных и наземных коммуникаций, а также рельеф. В нашем случае топографическая съемка была выполнена в масштабе 1:500 .
-
4. Съемка подземных и надземных сооружений. При выполнении топографической съемки проводили работы по обследованию надземных сооружений, в результате чего установили их назначение, направления прокладок к смежным опорам (столбам), материал опор (столбов), диаметр, материал и число трубопроводов.
-
5. Инженерно-геологические изыскания должны обеспечивать изучение инженерногеологических условий района (участка) строительства:
До начала полевых работ (съемка существующих подземных сооружений) были собраны исполнительные чертежи, инженерно-топографические планы, проектные, инвентаризационные и другие материалы, свидетельствующие о наличии, технических характеристиках и планово-высотном положении подземных сооружений. На основе анализа собранных материалов была установлена возможность их использования в намечаемых работах, а также были определены предварительные объемы съемки подземных сооружений.
Наряду с шурфованием использовали специальные приборы (трубокабелеискатели), которые предназначены для определения планового положения и глубины заложения трубопроводов и кабеля.
Съемке подлежали углы поворота трасс подземных коммуникаций, начало, середина и конец кривых, места присоединения и выпуска.
По данным измерений составляли эскизы, на них указывали технические характеристики сооружений, материал труб, диаметр, характеристику напряжений, давление, составляли планы и профили подземных коммуникаций.
-
- определение геологического строения, литологического состава, состояния и физикомеханических свойств грунтов;
-
- определение гидрогеологических условий;
-
- выявление неблагоприятных физико-геологических процессов и явлений;
-
- составление прогноза изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий района (участка) строительства при возведении и эксплуатации зданий и сооружений.
Анализ инженерно-геодезических работ, выполняемых для создания генплана ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ». Неотъемлемой частью геодезических работ является уравнивание планово-высотной съемочной сети. В нашем случае уравнивание проводилось в программе GeoniCS Изыскания (RGS, RgsPI) 8. Данная программа предназначена для автоматизации процесса обработки полевых измерений и рассчитана на специалистов, работающих в области геодезии [1].
В программу с прибора были переданы полевые данные. Были внесены планововысотные координаты пунктов ГГС и произведено уравнивание съемочного обоснования.
Анализ точности планово-высотной съемочной сети. Установление необходимой точности в ходе можно произвести в следующем порядке. Точность ходов характеризуется величиной относительных невязок. Нужно установить допустимые значения этих невязок.
Относительная средняя квадратическая ошибка (невязка) хода выражается формулой
1 т
C=[$] ’
где m – абсолютная средняя квадратическая ошибка (невязка) хода;
[ S ] – периметр хода.
Если принять, что наиболее «слабое место» хода (с ожидаемой максимальной ошибкой координат) находится в середине хода в точке К, т.е. Р к = Р min , а ошибка уравненного положения точки в середине хода в два раза меньше невязки хода, тогда
Т = 2т к .
Учитывая строгое выражение веса хода по формуле
P _ ^r, m получаем соотношение весов хода и точки К:
P _ Pp.
Если принять, что вес хода с достаточной точностью определяется формулой С
P _[s ],
из которой соответственно:
[s ] = p
тогда, подставляя в формулу (1) значения (2) и (6), с учетом (4) получаем выражение
1 _ T K • P min
.
T IC ср
Согласно выражению (7), задаваясь допустимой величиной m к , можно установить допустимое значение 1/Т ср .
Допустимую предельную невязку хода 1/Т пр можно установить, приняв для проектирования с доверительной вероятностью 0,95 соотношение
— = 2 — , T
T пр
cp
или с учетом формулы (7):
T пр
тK
• P min
2 C
.
Задаваясь допустимой величиной 1/Т ср , получим допустимые значения ошибок измерения линий и углов:
ms S
_ 1 П .
= T V2 ’ ср
(10) m, = P-j -6-,
” Т ср Vn + 3
где n – число сторон в ходе.
От применения допусков, вычисленных согласно формулам (10) и (11), при проектировании ходов будет создаваться определенный запас точности для конечных результатов [2; 3].
Допустимые длины ходов в масштабе 1:500 не должны превышать 600 м, следовательно, вычисляем вес хода по формуле (5):
P = — = 0,0016 .
По формуле P min = 4Р хода получаем: P min = 0,0064
Допустимая средняя квадратическая ошибка определения координат m к принимается равной 0,1 м. Подставив значение в формулу (7), вычисляем 1/Т ср :
1 = 0,1 • 0,0064 = 1 • 206265 6
Тс, 2 3000' m' " 3000 V13 + 3 =40 • ms 1 13 1 ;
5 " 3000 V 2 = 1225 ’
— = 2 —
T пр 3000
По полученным значениям т„ = 40''; m^ = —1—• = —1— устанавливаем необходи- в S 1200 Тпр 1500
мый вид построений по классификации геодезических сетей.
Необходимый вид построений – теодолитный ход 1-го порядка.
Затем производим проверку величины ожидаемой невязки ходов с подстановкой в нее табличных значений ошибок измерений углов и линий:
ms
Т с, ^ 5
। 1 [ m p ] n + 3
+ 1 1 • n ( р ) 12
1 ( 1 Y 1 ( 30 Y13 + 3 1 .
= I I+1 I = •
T vl 2000 ) 13 ( 206265 ) 12 5100
ср
-
1 < 1 , следовательно, вид построений установлен правильно.
5100 3000
Согласно полученным результатам определено, что планово-высотная сеть соответствует по точности выбранному нами виду построений – теодолитным ходам и техническому нивелированию. Технология создания съемочного обоснования и применяемые приборы обеспечивают заданную точность построения сети.
Исследование точности топографических планов (контроль и оценка качества создания топографического плана). При оценке точности топографических планов различали средние квадратические погрешности в плановом и высотном положении точек относительно ближайших пунктов съемочного обоснования.
Многочисленными исследованиями установлено, что средняя квадратическая погрешность m k положения контурной точки для планов в масштабах 1:500–1:5000 составляет величину порядка 0,3 мм.
На застроенной территории средние квадратические погрешности положения важных контуров (капитальных зданий, сооружений и т.п.) на плане составляют 0,2 мм относительно ближайших пунктов съемочного обоснования.
Принимая значение предельной погрешности Δ к в положении контурной точки на плане, равное 2 т к , получим соответственно величины 0,6 мм и 0,4 мм.
Инструкция приводит аналогичные числовые значения средних погрешностей планово- го положения контурных точек.
Средние и средние квадратические погрешности планового положения контурных точек практически равны между собой, а потому противоречия между приведенными значениями погрешностей и требованием инструкции нет.
Рядом авторов на основе анализа этих факторов выведены формулы средних квадратических погрешностей положения горизонталей по высоте и определения отметок точек по плану.
Формула проф. В.Д. Большакова:
формула проф. Н.Г. Видуева:
m HT
( A
ц2 l + — + m i
l cp )
H пик
+ m 02 M 2 i Cp •
т н г = ( 0,19 h „ + 10 - 5 Mi, ) •
формула проф. Б.И. Гержулы: m H^ = ^ 2i2i + ( m 2 + m Г ) tg y , (15)
где m – СКП определения отметки точки по горизонталям плана;
H T
-
m – СКП положения горизонтали по высоте;
-
h 0 – высота сечения рельефа;
-
μ – коэффициент случайного влияния обобщения рельефа при съемке;
-
l – расстояние между пикетами при съемке рельефа;
m = 0,03 м; m 0 = 0,9 мм;
H пик
М – знаменатель численного масштаба;
т Г – величина смещения при интерполировании и рисовке рельефа;
т П – погрешность планового положения точки.
На точность положения горизонталей по высоте влияет главным образом погрешность т об - обобщения рельефа при съемке, которая определяется из выражения m об = ^Л , где ^ -коэффициент случайного влияния обобщения рельефа при съемке; l – расстояние между пикетами.
Установлено, что величина коэффициента μ зависит от характера рельефа и может колебаться в пределах от 0,01 до 0,019. Следовательно, прежде чем применять приведенные формулы, следует предварительно установить значение коэффициента μ , соответствующее характеру рельефа данной местности.
Для условий, близких к условиям строительных площадок, значение μ принимают обычно равным 0,012. Расчеты показывают, что при прочих равных условиях приведенные формулы дают практически одинаковые результаты [4].
Сравнительный анализ программ для создания топографических планов. На сегодняшний день имеется множество программных продуктов, при помощи которых возможно создание электронно-цифровых топографических планов. Условно их можно разделить на два вида:
-
1. Программы для создания электронно-цифровых планов по результатам топографической съемки.
-
2. Программы для создания электронно-цифровых планов с уже имеющихся бумажных.
Наиболее распространенным программным продуктом из первой группы является AutoCad 2007 с различными приложениями и модулями. Для создания генплана ОНПЗ мы использовали GeoniCS Топоплан-Генплан-Сети-Трассы. Это уникальный программный продукт, работающий на платформе AutoCad 2007, позволяющий автоматизировать проектноизыскательские работы и предназначенный для специалистов отделов изысканий и генплана.
Ко второй группе программных продуктов относится MapInfo. Выделим три основных этапа создания цифрового плана в MapInfo: а) сбор данных; б) формирование цифрового плана; в) вывод информации в файл, на принтер или плоттер.
Процесс сбора данных включает в себя сканирование топографических планшетов. Затем выполняется трансформирование растра по опорным точкам. После сбора данных выполняется конвертация информации в MapInfo, после чего производится векторизация растра, редактирование полученных данных и формирование цифрового плана.
Современные приборы и инструменты:
Лазерные геодезические приборы (Leica Scan Station 2) . Лазерное сканирование – технология, позволяющая создать цифровую трехмерную модель объекта, представив его набором точек с пространственными координатами.
Электронные тахеометры – многофункциональные геодезические приборы, сочетающие в себе теодолит, лазерный дальномер и компьютер, предназначенные для решения мно- жества строительных и геодезических задач. Для топографической съемки территории нефтезавода применялся тахеометр Nikon Nivo 5М.
GPS приемник (Trimble R8 GNSS) – многоканальный мультисистемный GNSS приемник и антенна с интегрированным радиомодемом в одном компактном корпусе.
Трассоискатель (RD4000) – предназначен для определения планового и высотного положения трубопроводов и кабелей. Он имеет широкий спектр дополнительных принадлежностей для расширения возможностей испытаний и локации, точного определения местоположения отдельных кабелей, определения дефектов оболочек и покрытий.
Заключение
Таким образом, для производства работ по созданию генерального плана Омского нефтезавода наиболее приемлемой и экономически целесообразной является топографическая съемка при условии максимальной автоматизации работ и использования современных приборов и программных продуктов.
Список литературы Инженерно-геодезические изыскания для создания генерального плана НПЗ
- Руководство пользователя программой GeoniCS: сайт научно-производственного центра Геоника. [Электронный ресурс]. -Системные требования: Adobe Acrobat Reader. -Режим доступа: http://geonika.net/HTML/. Дата обращения: 16.05.2011.
- СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. -М.: Минстрой России, 1997. -58 с.
- СП 11-104-97. Инженерно-геодезические изыскания для строительства. -М.: Минстрой России, 1997. -248 с.
- Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500. -М.: Недра, 1989. -98 с.