УДК 528:48

На правах рукописи

Побережный Анатолий Аксентьевич

ОБОСНОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ

ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ВЫСОТНОГО ПОЛОЖЕНИЯ

ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫХ ПОЛОС АЭРОДРОМОВ

25.00.32 – «Геодезия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск – 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия» (г. Новосибирск) и Югорском государственном университете (г. Ханты-Мансийск).

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Столбов Юрий Васильевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Уставич Георгий Афанасьевич;

кандидат технических наук, доцент Азаров Борис Федотович.

Ведущая организация – Томский государственный архитектурностроительный университет (г. Томск).

Защита состоится 10 декабря 2009 г. в 14.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.251.02 при ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия» (СГГА) по адресу: 630108, Новосибирск, ул. Плахотного, д. 10, СГГА, ауд. 403.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГГА.

Автореферат разослан « » ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Середович В.А.

Изд. лиц. ЛР № 020461 от 04.03.1997.

Подписано в печать 29.10.2009. Формат 60 84 1/16.

Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 0,99. Тираж 100 экз.

Печать цифровая. Заказ.

Редакционно-издательский отдел СГГА 630108, Новосибирск, ул. Плахотного, 10.

Отпечатано в картопечатной лаборатории СГГА 630108, Новосибирск, 108, Плахотного, 8.

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследований. Проблема развития транспортной сети для России всегда была и остается насущной. Растущая экономика требует надежных и качественных транспортных связей между отдельными регионами и внутри регионов, поэтому в настоящее время становится особенно актуальной задача развития транспортного строительства, в том числе строительства современных аэропортов.

Значительная часть территории России находится в условиях Севера, где развитие авиационных перевозок имеет особое значение. Уникальность и ранимость природы Севера требуют внимательного изучения и времени при определении допустимых объемов и технологии строительства автомобильных и железных дорог. Север же развивается быстрыми темпами, поэтому вопрос развития транспортной сети требует быстрого решения. Одним из способов быстрого решения этой проблемы является строительство сети современных и надежных аэропортов, способных принимать необходимое количество авиационных судов в любых погодных условиях.

Качественное строительство невозможно при отсутствии научно обоснованной нормативной базы и соответствующей ей методики обеспечения точности геометрических параметров сооружения. Именно такая ситуация сложилась в области строительства аэродромов в части нормирования точности высот при возведении аэродромных сооружений и методического обеспечения заданной точности.

Возникла необходимость расчета и назначения научно обоснованных норм точности высотного положения аэродромных сооружений и разработки методики обеспечения необходимой точности. Одним из наиболее ответственных сооружений аэродрома является взлетно-посадочная полоса.

Решить поставленную задачу можно, разработав методику расчета и назначения норм точности на геодезические работы при возведении взлетнопосадочных полос аэродромов и обосновав нормы точности их выполнения.

Такими работами являются геодезические работы по созданию разбивочных сетей, геодезические разбивочные работы и контрольные геодезические измерения в процессе строительства.

Изучение нормативных документов и другой технической литературы, имеющей отношение к строительству аэродромов, показало, что вопросы геодезического обеспечения строительства аэродромов в них представлены недостаточно, а также не отражена методика обоснования и обеспечения необходимой точности геодезических работ при возведении аэродромов.

Классические методы расчета точности геодезических работ не учитывают современный уровень технологии строительного производства и в случае применения их для геодезических работ при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов дают завышенные показатели необходимой точности. Это приводит на практике к неоправданному увеличению затрат на производство этих работ.

Существует необходимость в применении более гибкой методики расчета норм точности на разбивочные работы и контрольные геодезические измерения, которая позволяет учитывать уровень технологии строительного производства. Использование результатов этих расчетов при определении точности и вида разбивочной сети позволит выполнить геодезические работы при возведении взлетно-посадочных аэродромов с необходимой точностью и наименьшими затратами.

Состояние вопроса обоснования и обеспечения необходимой точности геодезических работ при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов показывает очевидную актуальность темы.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является обоснование точности геодезических работ по обеспечению высотного положения взлетно-посадочных полос аэродромов.

При строительстве аэродромов одним из наиболее ответственных видов геодезических работ является вынос точек в проектное высотное положение.

Нормативные документы устанавливают высокие требования к точности высот конструктивных слоев при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов, поэтому в работе исследуется точность геодезических работ при выполнении этой части строительных работ.

Для достижения цели исследования решаются следующие задачи:

1) анализируются существующие методы расчета точности геодезических работ в строительстве;

2) рекомендуется методика расчета точности геодезических разбивочных работ и контрольных измерений при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов;

3) предлагается методика назначения норм точности на геодезические работы при создании высотных разбивочных сетей, разбивочные работы и контрольные геодезические измерения с учетом показателей ответственности аэродромных сооружений и элементов их конструкции;

4) исследуется точность строительных работ при возведении взлетнопосадочной полосы аэродрома в г. Ханты-Мансийске;

5) выполняется обоснование точности гедезических работ и даются рекомендации по методике геодезического обеспечения строительства аэродромов.

Объект исследования – геометрические параметры конструкции взлетнопосадочной полосы аэродрома.

Предмет исследования – точность геодезических работ при возведении взлетно-посадочной полосы аэродрома.

Научная новизна:

1) разработана методика расчета точности геодезических разбивочных сетей, разбивочных работ и контрольных геодезических измерений с учетом точности технологических процессов при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов;

2) предложена методика назначения норм точности на геодезические работы при создании разбивочных сетей, выполнении разбивочных работ и контрольных геодезических измерений с учетом показателей ответственности аэродромных сооружений и элементов их конструкции;

3) предложен дифференцированный подход к нормированию точности высотных разбивочных сетей, работ по их созданию, разбивочных работ и контрольных геодезических измерений, выполняемых при возведении взлетнопосадочных полос аэродромов с разными категориями нормативных нагрузок и при устройстве различных элементов конструкции взлетно-посадочной полосы;

4) рекомендована методика построения высотных геодезических разбивочных сетей при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов;

5) обоснованы нормы точности на геодезические работы и даны рекомендации по их обеспечению в процессе строительства взлетно-посадочных полос аэродромов.

Методика исследования. Для решения поставленных задач использованы: теория ошибок измерений; теория математической обработки измерений;

теория вероятностей и математическая статистика; теория надежности. Геодезические измерения при проведении экспериментальных работ выполнены с использованием современных геодезических приборов, методика выполнения работ и метрологического обеспечения которых хорошо изучены, определены и отражены в нормативных документах.

Достоверность научных исследований и выводов обеспечивается репрезентативностью статистических выборок случайных величин, подтверждается методологической базой исследований, основанной на фундаментальных и достоверно изученных положениях, достаточным объемом экспериментальных данных, полученных на конкретных объектах, проверкой принятой гипотезы с надежностью 0,95. Разработанные рекомендации реализуются на производстве, что подтверждено актом о внедрении.

Практическая значимость:

- разработаны и апробированы методики расчета и назначения допусков на геодезические работы при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов;

- обоснованы нормы точности высотных геодезических разбивочных сетей, разбивочных работ и контрольных геодезических измерений в процессе строительных работ, которые позволяют обеспечить выполнение строительных работ по возведению взлетно-посадочных полос аэродромов с необходимой точностью;

- даны рекомендации по геодезическому обеспечению необходимой точности строительных работ при возведении взлетно-посадочных аэродромов с учетом достигнутого уровня технологии и показателя ответственности сооружений.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1) учет точности технологических процессов при обосновании точности разбивочных работ, контрольных геодезических измерений и разбивочных сетей для возведения взлетно-посадочных полос аэродромов;

2) учет показателей ответственности аэродромных сооружений и элементов их конструкции при назначении норм точности на геодезические работы по созданию разбивочных сетей, разбивочные работы и контрольные геодезические измерения в процессе строительства;

3) дифференцированный подход к обоснованию норм точности высотных разбивочных сетей, разбивочных работ и контрольных геодезических измерений при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов с разными категориями нормативных нагрузок и при устройстве различных элементов конструкции взлетно-посадочных полос;

4) учет точности строительных технологических процессов при построении высотных разбивочных сетей для возведения взлетно-посадочных полос аэродромов;

5) использование норм точности геодезических работ, полученных с учетом точности технологических процессов, для обоснования методики геодезического обеспечения высотного положения взлетно-посадочных полос аэродромов.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований используются в строительном управлении № 967 ОАО «Ханты-Мансийскдорстрой» (г. Ханты-Мансийск) и в учебном процессе Югорского государственного университета.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на международной научно-практической конференции «Автомобильные дороги Сибири»

в Сибирском автомобильно-дорожном институте (г. Омск, СибАДИ, 1998 г.); на научно-технических конференциях СибАДИ, 1997, 1999, 2008 гг.; на юбилейной научно-технической конференции в Омском государственном аграрном университете, 2008 г.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 6 работах (4 – в соавторстве), в том числе 1 статья опубликована в журнале «Геодезия и картография» – издании, входящем в Перечень изданий, определенных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов и заключения; содержит 151 страницу основного текста, в том числе 27 таблиц, 20 рисунков. Список использованных источников включает 113 наименований, в том числе 4 – на иностранных языках.

Основное содержание работы

Во введении излагаются цель и основные положения диссертационной работы. Дается общая оценка состояния вопроса обоснования и обеспечения необходимой точности геодезических работ при возведении взлетно-посадочных полос в проблеме повышения качества строительства аэродромов.

В первом разделе рассматривается существующая система норм точности геометрических параметров в строительстве. Приведены функциональные допуски, обеспечивающие эксплуатационные свойства взлетно-посадочных полос, и технологические допуски, обеспечивающие точность строительных работ.

На основании выполненного анализа нормативных документов, учебной и технической литературы по вопросам точности возведения взлетно-посадочных полос аэродромов установлено, что в нормативных документах по строительству аэродромов прошлых лет и ныне действующих недостаточно отражены вопросы точности и методики геодезических работ при возведении аэродромов.

Поэтому точность разбивочных сетей, разбивочных работ и геодезического контроля следует определять расчетами, исходя из допусков, приводимых в нормативных документах. Следовательно, возникает необходимость в разработке методики расчета точности геодезических работ, методики геодезического обеспечения строительных работ и в обосновании норм точности разбивочных сетей, разбивочных работ и геодезического контроля при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов.

Во втором разделе выполнен анализ существующих методов расчета точности геодезических работ, которые могут быть применены при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов. Предложены методики расчета и назначения точности геодезических разбивочных работ, контрольных измерений и высотных разбивочных сетей при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов.

В подразделе 2.1 выполнен анализ методов «равного влияния», «ничтожного влияния» по заданной надежности оценки строительного допуска и метода расчета с учетом точности технологических процессов. Теоретические основы методов заложены в работах отечественных и зарубежных ученых, таких, как Бородачев П.А., Ван дер Варден, Гуляев Ю.П., Жуков Б.Н., Левчук Г.П., Марков Н.Н., Кайнер Г.В., Сацердотов П.А., Столбов Ю.В., Сытник В.С. В диссертации даны сравнительные характеристики методов и заключение о целесообразности их применения для определения точности геодезических работ на различных этапах строительного производства.

Результаты расчета методами «равного влияния» и «ничтожного влияния»

требуют максимальной точности геодезических работ. Эти методы целесообразно применять на начальных стадиях инженерно-геодезических изысканий, при проектировании зданий и сооружений.

Метод расчета по заданной надежности оценки строительного допуска не учитывает долю ошибочно не принятых работ и не принимает во внимание уровень технологии строительного производства, поэтому его целесообразно применять при проектировании, при планировании строительных работ, при составлении проекта производства работ.

Применение метода расчета с учетом точности технологических процессов целесообразно на всех этапах выполнения строительных работ.

Предельная допустимая погрешность контроля или разбивочных работ к определяется из выражения:

где ТК – коэффициент точности контроля; н – нормативный строительный допуск; н – нормированная предельная допустимая погрешность строительства.

Значение ТК выбирается по коэффициенту точности технологического процесса ТП и значению вероятной величины выхода погрешности строительных работ за границы поля допуска (С) с графика или из таблиц, составленных по результатам численного интегрирования вероятности появления недопустимой погрешности строительных работ из-за погрешностей геодезических работ.

Значение ТП вычисляется по формуле:

где тех – среднее квадратическое отклонение результатов технологического процесса, которое определяется после обработки исполнительных съемок.

Величина С назначается с учетом ответственности сооружения или отдельных элементов его конструкции.

При назначении норм точности на геодезические работы необходимо учитывать уровень ответственности сооружений, установленный ГОСТ 27751–88.

Средние квадратические погрешности m с учетом уровня ответственности следует вычислять по формулам:

- уровень ответственности (Р = 0,997) ……… m = ;

- уровень ответственности (Р = 0,95) ………. m = ;

В подразделе 2.2 предлагается методика расчета и назначения точности разбивочных работ и контрольных геодезических измерений при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов. Приведены примеры расчета методом «ничтожного влияния» и с учетом точности технологических процессов. Расчет выполнен для предельного допустимого отклонения высоты н = 5 мм, что соответствует СНиП 32-03–96, действующим в настоящее время. Точность геодезического контроля и разбивочных работ определена для разных коэффициентов точности ТП.

Слои конструкции взлетно-посадочной полосы отличаются по структуре, гранулометрическому составу, физико-механическим свойствам. При их устройстве применяются разные технологии. Поэтому при расчете применены разные значения вероятной величины выхода погрешности за границы поля допуска, для искусственного основания С = 20 %, а для искусственного покрытия С = 10 %.

Результаты приведены в таблице 1.

В подразделе 2.3 предложена методика расчета и назначения точности высотных разбивочных сетей при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов. Рекомендовано решать обратную задачу определения точности геодезических работ, исходя из нормативного значения точности геометрического параметра. Предлагается применять метод «ничтожного влияния», исходя из точности разбивочных работ и геодезического контроля, полученной с учетом точности технологического процесса.

Таблица 1 – Точность разбивки и геодезического контроля высот при различных значениях коэффициента точности технологического процесса и уровня ответственности сооружений 2,5–3, Средняя квадратическая погрешность высот внутренней разбивочной сети mp.c. вычисляется по формуле:

где – коэффициент пренебрегаемого влияния погрешностей внутренней разбивочной сети на точность разбивочных работ и геодезического контроля;

mк – средняя квадратическая погрешность геодезического контроля и разбивочных работ.

Предложено точность высотной внутренней разбивочной сети определять дифференцированно. Так, при расчете точности разбивочной сети для устройmm ства искусственного покрытия можно принять = 10 % ( = 0,45), а для исm кусственного основания = 20 % ( = 0,63).

Точность высот разбивочной основы mp.о. определяется по формуле:

где – коэффициент пренебрегаемого влияния погрешностей разбивочной основы на точность внутренней разбивочной сети; mp.c. – средняя квадратическая погрешность высот внутренней разбивочной сети.

Разбивочная основа должна быть достаточной по точности, а её создание технически возможным и целесообразным. Это следует учитывать при выборе коэффициента пренебрегаемого влияния. Расчеты необходимо выполнять, исходя из наименьшего значения средней квадратической погрешности высот внутренней разбивочной сети.

Точность разбивочной сети необходимо определять, учитывая ответственность сооружений.

В таблицах 2 и 3 приведены результаты расчета точности высотной разбивочной сети для сооружений разного уровня ответственности.

Таблица 2 – Точность высотной внутренней разбивочной сети с учетом точности технологического процесса Таблица 3 – Точность высотной разбивочной основы с учетом точности технологического процесса В результате выполненных исследований установлено следующее.

1. Расчет методом «ничтожного влияния» требует максимальной точности геодезического контроля и разбивочных работ, рассчитанной на выполнение строительных работ с предельной допустимой погрешностью.

2. В случае налаженного строительного производства, когда показатель точности технологических процессов ТП > 1, метод с учетом точности технологического процесса позволяет уменьшить точность геодезического контроля и разбивочных работ, что дает возможность значительно снизить затраты на их производство и повысить производительность труда.

3. Применяя метод расчета с учетом точности технологического процесса для нормирования точности геодезических работ при возведении взлетнопосадочных полос аэродромов и определив величину выхода погрешности за границы поля допуска С, можно установить количество ошибочно принятых результатов строительных работ КП, ошибочно забракованных КН, и тем самым определить вероятность соблюдения норм точности.

4. Методика расчета с учетом точности технологического процесса и ответственности сооружения позволяет дифференцированно назначать допуски на геодезические работы, соответствующие конкретным условиям строительного производства.

5. Дифференцированный подход к назначению исходных показателей для расчета точности геодезических работ при возведении сооружений и элементов конструкции сооружений разного уровня ответственности и учет точности технологического процесса позволяют уменьшить затраты на их производство.

В третьем разделе выполнено исследование точности высот при возведении взлетно-посадочной полосы аэродрома в г. Ханты-Мансийске в течение 1995, 1996 и 1997 гг.

В подразделе 3.1 приведены использованные в диссертации теоретические основы статистических исследований, которые изложены в работах Беляева Ю.К., Большакова В.Д., Вентцель Е.С., Гмурмана В.Е., Длина А.М., Смирнова Н.В., Столбова Ю.В.

Точечные характеристики точности, среднее арифметическое совокупности x и средняя квадратическая погрешность m вычислены по формулам:

где N – число измерений; ni – частота; xi – результат измерения; h – ширина интервала.

Средняя квадратическая погрешность среднего арифметического и средней квадратической погрешности вычислены по формулам:

С вероятностью Р = 0,95 определены доверительные интервалы математического ожидания а и среднего квадратического отклонения.

Объем выборки превышает 50, поэтому доверительные интервалы определены из выражений:

Для подтверждения нулевой гипотезы о нормальном распределении применялся критерий 2 Пирсона. Критическое значение 2кр рассчитывалось по уровню значимости = 0,05 и числу степеней свободы r = 2.

Если вычисленное 2 оказывалось больше критического, то гипотеза проверялась по критерию J Ястремского. Нулевая гипотеза принималась при J < 3.

В подразделе 3.2 выполнены исследования по конструктивным слоям взлетно-посадочной полосы аэродрома. Результаты исследования приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Статистические характеристики распределения погрешностей высот взлетно-посадочной полосы аэродрома в г. Ханты-Мансийске Пористый крупнозернистый асфальтобетон Плотный мелкозернистый асфальтобетон Таким образом, исследования показали, что распределение погрешностей подчинено закону нормального распределения, что свидетельствует о статистической однородности технологического процесса; примененная технология производства работ дает результат на пределе точности, установленной СНиП 3.06.06.88; необходим анализ и усовершенствование технологии производства строительных и геодезических работ по обеспечению точности высот.

В четвертом разделе выполнено обоснование точности геодезических работ по обеспечению высотного положения взлетно-посадочных полос аэродромов.

При обосновании использованы результаты исследования точности строительных работ, выполненных в 1995–1997 гг. Так как с января 1997 г. СНиП 3.06.06.88 отменены и вступили в действие СНиП 32-03-96, то обоснование выполнено дважды: сначала для обеспечения требований СНиП 3.06.06.88, затем – СНиП 32-03-96.

В подразделе 4.1 выполнено обоснование точности высотных разбивочных работ и геодезического контроля при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов. Расчет выполнен по методике, изложенной в подразделе 2.2, исходя из предельной допустимой погрешности высот н = 10 мм, установленной СНиП 3.06.06.88. Для вычисления коэффициента точности технологического процесса ТП использованы средние квадратические погрешности высот, полученные при исследовании точности.

СНиП 3.06.06.88 устанавливают доверительную вероятность высот взлетно-посадочной полосы P = 0,90, поэтому средняя квадратическая погрешность вычислялась по формуле:

Значение ТК определялось по вычисленному коэффициенту точности технологического процесса ТП с вероятной величиной выхода погрешности за границу поля допуска С = 10 % для искусственного покрытия и 20 % для искусственного основания. Вычисления выполнялись и методом «ничтожного влияния» при = 0,63 для искусственного основания и = 0,45 для искусственного покрытия.

Результаты приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Точность разбивочных работ и геодезического контроля высот при возведении взлетно-посадочной полосы аэродрома в г. Ханты-Мансийске В подразделе 4.2 выполнено обоснование точности высотной разбивочной сети для возведения взлетно-посадочных полос аэродромов по методике, приведенной в подразделе 2.3.

Сначала расчеты выполнены, исходя из требований СНиП 3.06.06.88, затем – из СНиП 32-03-96.

Расчет точности высот внутренней разбивочной сети для устройства искусственного основания выполнен при = 0,63, а для искусственного покрытия = 0,45. Точность разбивочной основы определена, исходя из наименьшего значения средней квадратической погрешности внутренней разбивочной сети.

По точности разбивочной сети, используя формулы допустимых невязок, установленных Инструкцией по нивелированию I, II, III и IV классов, определены предельные длины ходов нивелирования. После анализа полученных результатов сформулированы выводы о методах создания высотной разбивочной сети.

Разбивочная сеть, отвечающая требованиям СНиП 3.06.06.88 к точности высот, должна создаваться следующим образом. Внутреннюю разбивочную сеть для устройства искусственного основания можно создавать нивелированием V класса, для искусственного покрытия – нивелированием III класса. Длины ходов не должны превышать 0,4 км. Высотную разбивочную основу необходимо создавать нивелированием II класса. Длины ходов не должны превышать 0,4 км.

При реконструкции аэродрома в г. Ханты-Мансийске высотная разбивочная основа создавалась нивелированием III класса, внутренняя разбивочная сеть – нивелированием V класса. Можно полагать, что одной из причин предельных погрешностей высот точек взлетно-посадочной полосы является недостаточная точность разбивочной сети.

Для обоснования точности высотной разбивочной сети, обеспечивающей требования СНиП 32-03–96, определена точность разбивочных работ и геодезического контроля по методике, примененной в подразделе 4.1, исходя из предельной погрешности высот н = 5 мм, установленной СНиП 32.03–96.

Расчеты выполнены с учетом точности технологических процессов. Для аэродромов с разными категориями нормативных нагрузок СНиП 32-03–96 устанавливают разные доверительные вероятности.

Для аэродромов с категориями нормативных нагрузок в/к (внекатегорийная), I, II и III вычисления выполнены с вероятностью Р = 0,95, а для аэродромов с категориями IV, V, VI – с вероятностью Р = 0,90. Расчеты сделаны для коэффициентов точности технологического процесса 1,0; 1,5; 2,0; 2,5. Для искусственного основания вероятная величина выхода погрешностей за границы поля допуска С = 0,20, для искусственного покрытия С = 0,10.

Результаты приведены в таблице 6.

Точность разбивочной сети, соответствующая СНиП 32-03–96, определена раздельно для аэродромов с различными категориями нормативных нагрузок, а точность внутренних разбивочных сетей – раздельно для искусственного основания и искусственного покрытия.

Результаты приведены в таблицах 7 и 8.

Таблица 6 – Точность разбивочных работ и геодезического контроля, обеспечивающая требования СНиП 32-03–96 к точности высот Категории нагрузок Вероятная величина выхода погрешности за границы поля допуска С Таблица 7 – Точность внутренней разбивочной сети взлетно-посадочных полос аэродромов, обеспечивающая требования СНиП 32-03– нормативных рукции mm Допустимые погрешности m /, вычисленные в/к, I, II, III IV, V, VI Таблица 8 – Точность высотной разбивочной основы взлетно-посадочных полос аэродромов, обеспечивающая требования СНиП 32-03- Категории в/к, I, II, III IV, V, VI Предельные длины ходов нивелирования при создании высотной разбивочной сети, обеспечивающей требования СНиП 32-03-96, приведенные в таблице 9, позволяют определить методы создания высотной разбивочной сети для возведения взлетно-посадочных полос аэродромов в зависимости от уровня точности строительного производства.

Для практического применения предлагаются длины ходов, полученные через точность высот, вычисленную с коэффициентом 0,63 ( = 20 %). Выm сотную разбивочную основу необходимо создавать нивелированием II класса.

Длина отдельного хода не должна превышать 0,4 км. Внутреннюю разбивочную сеть можно создавать нивелированием III и II классов. Ход нивелирования III класса не должен превышать 0,4 км, нивелирования II класса – 1,6 км.

Таблица 9 – Предельные длины ходов при создании высотных разбивочных сетей для возведения взлетно-посадочных полос аэродромов

V III II V III II

Примечание. Жирным шрифтом выделены длины ходов, возможные на практике. Остальные практически невозможны.

На основании выполненных исследований можно сделать следующие выводы.

Метод расчета точности геодезических работ с учетом точности технологических процессов универсален. Применение его целесообразно на всех этапах проектирования, планирования и производства строительных работ при возведении аэродромов. При проектировании, в случае отсутствия данных о точности технологических процессов, значение ТП можно принять равным единице.

Для составления проекта производства работ коэффициент точности технологического процесса ТП может быть установлен по результатам обработки исполнительных съемок прошлых лет. В процессе строительных работ значение коэффициента ТП может корректироваться с учетом результатов исполнительных съемок.

Классические методы расчета точности геодезических работ, одним из которых является метод «ничтожного влияния», не учитывают уровень технологии строительного производства и дают результаты, завышающие требования к точности геодезических работ.

Метод с учетом точности технологических процессов позволяет определять точность геодезических работ в зависимости от достигнутого уровня технологии строительного производства. При уровнях технологии, которым соответствуют коэффициенты ТП > 1, появляется возможность снижать точность геодезических работ, а следовательно, и уменьшать затраты на их производство.

Нормирование точности геодезических работ с учетом ответственности сооружений и точности технологических процессов позволяет дифференцировать точность геодезических работ, выполняемых при возведении аэродромов с разными категориями нормативных нагрузок и при устройстве разных элементов конструкции аэродромных сооружений. Расчет точности геодезических работ при возведении аэродромов с категориями нормативных нагрузок в/к, I, II, III необходимо выполнять с доверительной вероятностью Р = 0,95, а с категориями нормативных нагрузок IV, V, VI – Р = 0,90. Точность геодезических работ для устройства искусственного основания можно определять, приняв значение вероятной величины выхода погрешности за границы допуска С = 0, (10 %), а для устройства искусственного покрытия С = 0,20 (20 %). Это позволяет назначать оптимальную точность геодезических работ при возведении аэродромов.

Использование результатов расчета точности разбивочных работ и геодезического контроля с учетом точности технологических процессов при определении точности разбивочных сетей позволяет дифференцировать по точности внутренние разбивочные сети, создаваемые для устройства конструктивных слоев, и выбирать вариант геодезической разбивочной основы, оптимальный по точности, методу создания и плотности реперов.

Результаты расчета с учетом точности технологического процесса показывают, что требования СНиП 32-03–96 к точности высот выполнимы тогда, когда коэффициент точности технологического процесса ТП = 2,0 и более. Это критерий оценки готовности строительной организации к выполнению работ по возведению аэродромов.

В пятом разделе разработаны рекомендации по геодезическому обеспечению высотного положения взлетно-посадочных полос аэродромов.

В подразделе 5.1 разработаны рекомендации по методике геодезического контроля. При обосновании рекомендаций использованы формулы и таблицы из Практического пособия по метрологическому обеспечению строительного производства (М.: Стройиздат, 1973).

Погрешность геодезического контроля определена через основные составляющие: погрешность измерения по рейке и несоблюдения главного условия нивелира. Результаты приведены в таблице 10.

Таблица 10 – Определение погрешностей геодезического контроля Примечание. S – протяженность участка выполнения работ; D min – наименьшее расстояние от нивелира до передней рейки; D max – наибольшее расстояние от нивелира до задней рейки; D max – наибольшее значение неравенства плеч.

Сформулированы рекомендации по выполнению геодезического контроля при возведении взлетно-посадочных полос:

1) для обеспечения надежного контроля при определении горизонта инструмента необходимо использовать не менее двух реперов;

2) протяженность участка геодезического контроля с одной станции не должна превышать значений, приведенных в таблице 11;

3) учитывая условия строительной площадки и значительное влияние погрешности из-за несоблюдения главного условия нивелира, поверку необходимо выполнять ежедневно не менее одного раза перед началом работы;

4) если по условиям строительной площадки протяженность участка больше величины, приведенной в таблице 11, то поверку главного условия нивелира необходимо выполнить на таком же отрезке. После юстировки погрешность не должна превышать предельных значений, приведенных в таблице 6.

Таблица 11 – Протяженность участков геодезического контроля Элемент Коэффициент точности технологического процесса ТП значение С Искусственное основание, 20 % Искусственное покрытие, 10 % В подразделе 5.2 показано, что разработанные для геодезического контроля рекомендации справедливы и для разбивочных работ.

В подразделе 5.3 обоснованы и изложены рекомендации по созданию высотной разбивочной сети для возведения взлетно-посадочных полос аэродромов. Рекомендовано высотные внутренние разбивочные сети создавать в виде отдельных ходов или системы ходов, опирающихся на реперы разбивочной основы. Реперы внутренних разбивочных сетей следует располагать через 100 м, тогда будет обеспечена возможность проведения разбивочных работ и геодезического контроля при любом коэффициенте точности технологического процесса и определения горизонта инструмента от двух реперов. Высотную разбивочную основу рекомендуется создавать как свободную сеть, опирающуюся на один репер опорной сети. Реперы разбивочной основы, к которым будет выполняться привязка ходов внутренней разбивочной сети, следует располагать через 200 м, остальные – через 400 м.

Предложена схема разбивочной сети и выполнен расчет точности высотной разбивочной основы, создаваемой по такой схеме. Погрешность высоты точки в слабом месте сети определена для условий выполнения работ нивелиром Н-05, инварными рейками с наименьшим делением 5 мм, при расстояниях до реек 50 м. Получена средняя квадратическая погрешность mH = 0,42 мм.

Сравнение полученной погрешности со значениями, приведенными в таблице 8, показывает, что метод построения сети обеспечивает возведение взлетно-посадочных полос аэродромов при коэффициенте точности ТП = 2,0 и более.

Это подтверждает правильность выбранного метода создания высотной разбивочной основы.

Заключение В диссертации предложена научно обоснованная система расчета допусков на геодезические работы по обеспечению проектного высотного положения взлетно-посадочных полос аэродромов.

1. Применение для расчетов метода с учетом точности технологического процесса позволяет назначать наиболее обоснованные допуски на геодезические работы при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов.

2. Метод расчета допусков на геодезические работы с учетом точности технологических процессов возведения взлетно-посадочных полос аэродромов дает возможность дифференцированного подхода к назначению норм точности на геодезические работы, выполняемые при строительстве аэродромов с разными категориями нормативных нагрузок и при устройстве отдельных элементов конструкции взлетно-посадочных полос аэродромов.

3. Использование в качестве исходных при расчете точности разбивочных сетей для возведения аэродромов допусков на разбивочные работы и геодезического контроля, полученных с учетом точности технологических процессов, позволяет дифференцировать нормы точности внутренних разбивочных сетей, создаваемых для устройства разных конструктивных слоев.

4. Расчет допусков на построение разбивочных сетей, выполненный, исходя из допустимых погрешностей разбивочных работ и геодезического контроля, полученных с учетом точности технологических процессов, позволяет создать оптимальную по точности, плотности реперов и схеме определения высот разбивочную сеть для возведения взлетно-посадочных полос аэродромов в зависимости от достигнутого уровня строительного производства.

5. Для обеспечения требований к точности высот действующих в настоящее время СНиП 32.03–96 при возведении взлетно-посадочных полос аэродромов необходимо создавать высотную разбивочную основу геометрическим нивелированием не ниже II класса точности. Длина отдельного хода не должна превышать 0,4 км. Внутреннюю разбивочную сеть можно создавать геометрическим нивелированием III класса. Длина отдельного хода не должна превышать 0,4 км.

6. Научные результаты, полученные в диссертационной работе, рекомендуются к использованию в организациях, занимающихся проектированием и строительством аэродромов и автомобильных дорог, с целью создания оптимальной по точности высотной опорной и разбивочной сети, для обоснования точности геодезических работ, выполняемых в процессе строительства.

отражающих основное содержание диссертации 1. Побережный, А.А. Учет точности строительных процессов при создании высотных разбивочных сетей для возведения аэродромов / А.А. Побережный // Геодезия и картография. – 2009. – № 2. – С. 14–18.

2. Побережный, А.А. Обоснование точности геодезических измерений при контроле высотного положения аэродромного покрытия / А.А. Побережный, Ю.В. Столбов, Т.П. Синютина, С.Ю. Кокуленко // Автомобильные дороги Сибири: сб. материалов II междунар. научно-техн. конф. / Сиб. автом.-дорожн.

ин-т. – Омск: Изд. СибАДИ, 1998. – С. 415–416.

3. Побережный, А.А. Определение планового положения продольной оси взлетно-посадочной полосы аэродромов / А.А. Побережный, Ю.В. Столбов, Т.П. Синютина, С.В. Ляшко // Автомобильные дороги Сибири: сб. материалов II междунар. научно-техн. конф. / Сиб. автом.-дорожн. ин-т. – Омск: Изд.

СибАДИ, 1998. – С. 417–419.

4. Побережный, А.А. Вопросы точности геодезических работ при строительстве ВПП аэродромов в нормативных документах прошлых лет и действующих / А.А. Побережный // Образование, наука и техника: XXI век: сб. научн. статей, вып. 2 / Югорский госуниверситет, инженерный ф-т. – Челябинск:

Рекпол, 2004. – С. 113–116.

5. Побережный, А.А. Обеспечение точности выноса отметок проектного высотного положения взлетно-посадочных полос при возведении аэродромов/ А.А. Побережный, Ю.В. Столбов // Образование, наука и техника: XXI век: сб.

научн. статей, вып. 5 / Югорский госуниверситет, инженерный ф-т, ин-т доп.

образования. – Ханты-Мансийск: ОАО «Информационно-издательский центр», 2007. – С. 120–123.

6. Побережный, А.А. Состояние нормативной и методической базы по точности геодезических работ при возведении аэродромов / А.А. Побережный, Ю.В. Столбов // Образование, наука и техника: XXI век: сб. научн. статей, вып.

6 / Югорский госуниверситет, инженерный ф-т, ин-т доп. образования. – Ханты-Мансийск: ОАО «Информационно-издательский центр», 2008. – С. 167–174.