Топографо-геодезические работы на изысканиях при реконструкции существующих железных дорог
Изыскательские работы для усиления (реконструкции) железнодорожной линии, в том числе для строительства дополнительных главных путей, как и изыскания новых линий, подразделяются на подготовительные, полевые и камеральные. Основной упор делается на тщательное обследование положения и состояния существующего пути, искусственных сооружений и прочих устройств. При этом для линий большой протяженности широко применяются аэрофотосъемочные работы, по результатам которых получают достаточно точные фотопланы.
Съемочное обоснование. Полевые топографо-геодезические работы на изысканиях при реконструкции железных дорог и проектировании дополнительных главных путей включают пикетаж, продольное нивелирование, съемку поперечных профилей, плана линии и путевого развития раздельных пунктов.
В качестве съемочного обоснования топографо-геодезических работ используют ось существующего пути и точки магистрального хода, укладываемого вдоль существующего земляного полотна. На раздельных пунктах в междупутье разбивают съемочный базис.
Временные реперы устанавливают не реже чем через 2 км, используя для этого опоры мостов, оголовки водопропускных труб, цоколи фундаментов капитальных сооружений.
Пункты (точки) съемочной геодезической сети закрепляют, как правило, металлическими штырями (газовые трубы, арматурные стержни) диаметром 20-25 мм длиной не менее 50 см, забиваемыми вровень с землей, желательно с последующим простейшим бетонированием.
В последние годы на железных дорогах создается постоянное планововысотное обоснование — реперные сети. Эти опорные геодезические сети развивают с применением спутниковых навигационных систем (GPS) и электронной тахеометрии в трехмерной системе координат. При изысканиях для проектирования реконструкции существующих железных дорог следует использовать имеющуюся реперную сеть.
Пикетаж. При реконструкции железных дорог сохраняют существующий пикетаж по данным продольного профиля последней паспортизации. Линию промеряют по оси пути стальной 20-метровой лентой, а на участках, оборудованных автоблокировкой, — изолированными лентами (30- или 50-метровой рулеткой). Разбивку пикетажа выполняют двойным промером с обязательным контролем и увязкой с пикетажным значением по-стоянных сооружений (оси искусственных сооружений, пассажирские здания). Погрешность в измерениях не должна превышать 1/2000 протяженности хода. Пикеты и плюсовые точки отмечают белой масляной краской на внутренней стороне шейки левого по ходу километража рельса.
Плюсовыми точками отмечают: оси искусственных сооружений; оси пересечения дорог, линий электропередач, линий связи; реперы; центры стрелочных переводов; светофоры, семафоры, предельные столбики и др.
Одновременно с разбивкой пикетажа ведут глазомерную съемку ситуации, при которой в пикетажном журнале зарисовывают объекты, расположенные за пределами земляного полотна. Расстояния от оси пути до них, а также размеры и конфигурацию этих объектов определяют на глаз или с помощью рулетки или мерной ленты.
Для съемки кривых участков пути их разбивают на 20-метровые отрезки. При малых радиусах кривых (300 м и менее) отрезки принимают длиной 10 м. Начало разбивки кривых производят не менее чем за 50 м до видимого отклонения пути от прямолинейного направления (кажущегося начала кривой). На таком же расстоянии после кажущегося конца кривой уже на прямолинейном участке заканчивают разбивку. При наличии между смежными кривыми прямой вставки короче 150 м разбивку ведут непрерывно.
При наличии электронных и электронно-оптических тахеометров или светодальномеров разбивку пикетажа можно заменить координированием точек на оси пути методом полярных координат с точек магистрального хода.
В местах, где участок реконструируемой линии или дополнительный главный путь проектируют на обходах, пикетаж ведут самостоятельно по существующему пути и по новой трассе.
Продольное нивелирование. Для составления продольного профиля существующего пути выполняют продольное нивелирование по головке одного (правого или левого) рельса. На кривых участках пути нивелирование ведут по внутреннему рельсу.
Продольное нивелирование основывается на марках и реперах государственной нивелирной сети в районе данной линии. Если реперы государственной сети встречаются не реже чем через 20—25 км, допускается одиночное нивелирование с применением двусторонних реек. Отметки берут по пикетам и плюсовым точкам, отмеченным на шейке рельса. Если реперы государственной нивелирной сети размещены реже, то нивелирование ведут двойным ходом по всем пикетам и плюсовым точкам. При этом свя-зующие точки для обоих нивелиров должны быть общими и все реперы включают в число связующих точек. Невязки нивелирных ходов по существующей железной дороге допускают в пределах ± 50-/Z, мм, где L — длина хода в одном направлении, км.
Известен опыт использования глобальной спутниковой системы для съемки профиля существующего железнодорожного пути. Приемник спутниковых сигналов размещался на платформе, двигавшейся со скоростью до 50 км/ч. Электромагнитное поле расположенных над путем проводов не нанесло ущерба точности измерений [32].
Съемка поперечных профилей. Поперечные профили существующей железной дороги снимают с помощью мерной ленты, нивелира, тахеометра- автомата и других геодезических инструментов. Съемку выполняют на всех пикетах и в характерных точках (плюсах), к числу которых относят: переходы из насыпи в выемку (нулевые места); переломы линии земли на продольном профиле; наибольшие высоты насыпей и глубины выемок; начало и конец уширения земляного полотна на подходах к раздельным пунктам; оси водопропускных труб, мостов и задние грани устоев мостов; оси переездов; характерные точки водоотводных канав, резервов, кавальеров. На насыпях (выемках) высотой (глубиной) более 4 м добавляют по одному поперечному профилю между пикетами. Кроме того, назначают дополнительные поперечники для съемок деформированных мест земляного полотна и на участках с особыми геологическими условиями.
Разбивку поперечных профилей осуществляют перпендикулярно к оси пути с помощью эккера, в кривых — перпендикулярно к хорде, середина которой находится на соответствующем пикете или плюсе. Обычно поперечные профили снимают по обе стороны существующего пути. Профили, назначенные для съемки резервов, кавальеров и водоотводных канав, можно снимать в одну сторону от оси пути. Границы съемки поперечных профилей назначают с таким расчетом, чтобы последняя точка на поперечни-ке отстояла не ближе 5 м от полевой бровки резерва, кавальера или канавы, но не менее 20 м от подошвы насыпи или бровки выемки со стороны проектируемого дополнительного пути.
За ось поперечного профиля принимают ось существующего пути. От нее ведут промеры до снимаемых точек. Снимают последовательно: бровку балластной призмы, подошву балластной призмы, бровку земляного полотна, точку перелома откоса насыпи или выемки, подошву насыпи, полевую бровку выемки, бровку и дно резерва и водоотводной канавы, подошву и верх кавальера, а также характерные точки по рельефу земли. При пересечении поперечным профилем воздушной линии связи фиксируют место этого пересечения и высоту подвеса проводов.
В условиях интенсивного движения поездов при съемке поперечных профилей тахеометрами инструмент устанавливают над бровкой земляного полотна, отметку которой определяют нивелированием от головки рельса.
Расстояния измеряют с точностью 0,1 м, а отметки определяют с точностью до 0,01 м. В условиях равнинного рельефа, когда с одной стоянки нивелира можно определить отметки на нескольких поперечных профилях, расстояния по поперечникам промеряют горизонтально натянутой мерной лентой.
Наряду со съемкой поперечных профилей выполняют работы по обследованию балластной призмы. На поперечниках по оси пути закладывают неглубокие шурфы (“закопушки”), а на обочинах делают расчистки, углубляемые в грунт основной площадки земляного полотна на 0,2—0,5 м ниже подошвы балластного слоя. Таким образом определяют толщину и степень загрязненности балластного слоя на данном поперечнике.
По результатам продольного нивелирования и съемки поперечных профилей составляют утрированный продольный профиль (см. гл. 7).
Съемка плана линии. План существующей линии на прямых участках пути определяется точками, устанавливаемыми при разбивке пикетажа по оси пути. На кривых участках нужна дополнительная съемка, которая позволяет определить параметры кривых, их геометрическое очертание и получить исходные данные для расчета кривых.
Съемку кривых в практике проектирования реконструкции существующих железных дорог и проектирования дополнительных главных путей обычно выполняют теодолитом по способу И.В. Гоникберга, описанному в гл. 7 (см. рис. 7.22 и 7.23). Начало и конец съемки кривой устанавливают так, как это рассмотрено ранее при описании пикетажа в пределах кривых.
На линиях с интенсивным движением поездов способ И.В. Гоникберга используют, применяя съемку кривой теодолитом от базиса. Базисный теодолитный ход прокладывают по обочине земляного полотна, обычно со стороны, противоположной проектируемому дополнительному главному пути (рис. 8.12). Стоянки теодолита, располагаемые, как правило, на пикетах, выносят на обочину земляного полотна при постоянном расстоянии 2,7—2,8 м от оси существующего пути по направлению радиуса в данной точке (перпендикулярно касательной). Стоянки инструмента закрепляют забитыми в землю бетонными столбиками, металлическими трубами или штырями. Стрелы для съемки кривой в этом случае измеряют от головки рельса до базиса. Чтобы получить стрелы прогиба от больших хорд до дуги, из расстояний от головки рельса до базиса (величины /, /2, fj... на рис. 8.12) вычитают стрелу, измеренную в точке стоянки инструмента (величину Уо).
Съемка кривых возможна также по материалам аэрофотосъемки, используя плановые крупномасштабные аэроснимки и универсальные сте- рсофотограмметрические приборы или специальный прибор для съемки кривых аэрофотометодами - ПСКА. Процесс обработки материалов съемки состоит в определении по снимкам углов поворота хорд, стягивающих равновеликие 20-метровые отрезки кривой.
При механизированной съемке железнодорожных кривых используют стрелографы, устанавливаемые на путеизмерительных вагонах или путерих- товочных машинах. Стрелограф ведет непрерывную запись стрел изгиба на бумажную или магнитную ленту, что облегчает обработку на персональных компьютерах данных съемки.
В камеральный период завершают обработку полевых материалов, начатую в экспедиционных условиях, дорабатывают топографические планы, выполняют на ЭВМ расчет плана существующего пути и его проектного положения, составляют поперечные профили, трассируют участки обходов, передают в специализированные отделы материалы изысканий, необходимые для проектных работ.
Изыскания и проектирование железных дорог. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 288 с..
