CC BY
281
О МЕТОДИКАХ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Игорь Олегович Биндер
Заместитель директора ЗАО «ГИДРОМАШСЕРВИС» Филиал «ГМС-Инжиниринг», г. Тюмень, ул. Республики 62, тел. 8(3452) 46-34-92, e-mail: [email protected]
В статье выявлены особенности, достоинства и недостатки методик инженерногеодезических изысканий для различных типов линейных сооружений. Обосновывается необходимость разработки методики изысканий, учитывающей техногенные риски и полноту транспортных коридоров коммуникаций.
Ключевые слова: линейные сооружения, коридор коммуникаций, инженерно-геодезические изыскания.
ON METODS OF ENGINEERING AND GEODESY LINEAR STRUCTURES
Igor O. Binder
Deputy Director of "HYDROMASHSERVICE" Branch «GMR-Engineering», Tyumen, ul.Respubliki 62, 8 (3452) 46-34-92, e-mail: [email protected]
The paper identified features, advantages and disadvantages of methods of engineering and geodetic surveys for various types structures. The necessity to develop a methodology for research, taking into account the technological risks and completeness of the corridors of communication.
Key words: linear structures, a corridor of communication, engineering and geodetic surveys.
Линейные сооружения составляют основу коммуникаций в управлении любой территорией. Особенно актуальны вопросы геодезического обеспечения изысканий линейных сооружений для районов Сибири, в связи с постоянным наращиванием добычи нефти, газа и других полезных ископаемых. Эффективное обустройство нефтегазовых месторождений Западной и Восточной Сибири возможно в том случае, когда на месторождениях имеется коридор коммуникаций. Создание последнего, включает в себя три этапа: изыскание, проектирование, строительство. Инженерные сооружения, как отдельные виды, так и весь комплекс стараются выполнить с минимальными экономическими затратами. В геодезической литературе разработан ряд методик инженерно-геодезических изысканий линейных сооружений [1,2].
Влияние масштаба топографической съемки 1 на стоимость инженерных
изысканий частично отражено в [1]. Отмечая сложность и многофакторность стоимостных взаимосвязей, зависимость апроксимируется корреляционным уравнением:
K 2
С = K1N + K2
1 N ’
где С - стоимость инженерных изысканий; N - знаменатель масштаба топографической съемки; К}К2 - коэффициенты, которые находят из статистических исследований при условии, что всегда имеется оптимальный масштаб, при котором стоимость инженерного мероприятия будет минимальной Спин = АКК.
Для криволинейной корреляции степень взаимосвязи стоимости (С) инженерных изысканий и знаменателей масштаба топографической съемки N характеризуется формулой:
д\У)
&2(С)
где V - поправки и определяются как,
у, = КЛ+ % - с,; I = 1,2.п
где С - стоимость инженерных мероприятий.
К достоинствам данной методики можно отнести статистические исследования, на основе которых построен график зависимости стоимости инженерных изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений от масштаба инженерно-топографической съемки.
Методика позволяет выполнять предварительный анализ влияния масштаба съемки на стоимость изысканий.
Среди недостатков отметки, что в качестве оптимального масштаба топографической съемки рекомендуется согласно расчетам масштаб 1:5000.
Однако на производстве этот масштаб съемки применяется крайне редко, лишь при реконструкции нефтепроводов при благоприятных условиях рельефа и ситуации.
Исследования величины, так называемого коэффициента развития трассы, предлагается определять по формуле:
L max
K max =------
L min ,
где Lmin - кратчайшее расстояние между началом и концом трассы; Lmax -предельное значение длины трассы, после которого ее проложение теряет экономическую целесообразность.
Проложение трассы линейного сооружения рассматривается в пределах максимально допустимого трассировочного эллипса, малая полуось которого определяет формулой:
в = J L2 - L2.
V max min
Данная методика может быть полезна при камеральном трассировании на равнинных участках, в противном случае необходимо исследовать не максимально допустимый трассировочный эллипс, а трассировочный эллипсоид, так как необходима информация о подземном состоянии коридоров коммуникаций в районах проектирования [3].
В [1] сделана попытка разработки иерархической структуры геоинформационной системы проектирования трассы линейки сооружений.
Процесс проектирования и оптимизации вариантов трасс предлагается осуществлять на трех уровнях. Методика трассирования анализируется для линий электропередач. На первом иерархическом уровне ГИС оцениваются варианты перспективных зон.
Оптимизацию рекомендуют выполнить по экономическому критерию минимизации капитальных затрат на строительства проектируемого сооружения с использованием формулы:
min Ф F(R(X))
X X е XD
Под X предлагается понимать вектор управляемых пространственных параметров; D - некая область варьирования. Следует подчеркнуть, что успех оптимизации требует конкретных значений управляемых пространственных параметров, как и их области варьирования.
На втором уровне функционирования ГИС предлагается на плоскости оптимизировать варианты трассировочных полос по критерию минимизации длины трассы полагая, что:
Lopm = min L
r = 1,2,..., n
L е (V)
В [4] на практическом примере проектирования варианта трассы магистрального газопровода показано, что кратчайший вариант трассы далеко не всегда является оптимальным.
По мнению авторов [1], лишь на третьем (!) уровне создаются благоприятные предпосылки для формирования трехмерной ЦММ.
Оценку вариантов на третьем уровне, рекомендуется выполнить по
значению вектора оптимизации как максимума суммы скалярных критериев g из множества допустимых решений G по типу:
optR( g) = max ^ qt (r) r e G
Достоинствами данной методики являются простота уровней геоинформационной системы.
В качестве главного недостатка можно отметить рекомендации по использованию ЦММ лишь на третьем уровне и отсутствие примеров для линейных сооружений за исключением линий электропередач.
Оригинальная методика проектирования сети автомобильных дорог на лесозаготовках представлена в [5]. Главной целью при проектировании сети лесовозных автомобильных дорог ставится обеспечение транспортной доступности лесосырьевых баз при соблюдении минимума затрат на строительстве дорог. Все влияющие на проектирование факторы предлагается разделить на четыре основных группы:
- Пространственное распределение лесных ресурсов с учетом пород деревьев,запасов;
- Природно-производственные условия особо охраняемых территорий, различные типы грунтов и т.п.;
- Источники строительных материалов, расположение, доступность, характеристики карьеров щебня и песка;
- Имеющиеся сети дорог, их состояние и удаленность лесных баз.
В общем виде эта оптимизационная модель выглядит следующим образом
[5]:
СД f(c, B, ^п.ср, ^о.ср, Егр,
Су, I
о, 1п, 1зп, С4Ъ C42, CrW ^ min;
Еф(Ип.сР, Ио.ср, Егр, Ео, Еп, а) > KТр ETp(N);
^п.ср, ^о.ср — 0,05 м;
CX, lо, lп, /зп Cгм, а — 0,
где Cд - общие затраты на строительство участка дороги, руб.; с - ширина обочины, м; B - ширина проезжей части, м; Ип ср - средняя толщина покрытия дорожной одежды (ПДО), м; Но ср - средняя толщина основания дорожной одежды (ОДО), м; Егр - модуль упругости грунта земляного полотна (ЗП); C^ - общая стоимость строительных материалов дорожной одежды, руб.; 1о - расстояние транспортировки материала ОДО, км; /п - расстояние транспортировки материала ПДО, км; /зп - расстояние транспортировки материала ЗП, км; C4i - стоимость устройства водопропускных сооружений (труб), руб.; C42 - стоимость устройства водопропускных сооружений (мостов), руб.; CrM - стоимость армирования геоматериалами, руб.; Еф - фактический модуль упругости дорожной одежды; Ео -модуль упругости материала ОДО; Еп - модуль упругости материала ПДО; а -коэффициент упрочнения дорожной одежды при армировании геоматериалами; K ТРР - требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба; Етр - минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции;
N - число приложений нагрузки от осей с нагрузкой i0 т.
Управляемыми переменными в данном случае являются ^п ср, ^о ср, C^, /о, /п, /зп,
CГM, а.
Для определения рентабельности строительства предлагается использовать стоимостной критерий, определенный разностью стоимостей в квартале и стоимостью строительства участка дороги.
Оптимальная сеть строительства автомобильных лесовозных дорог
создается в процессе решения задачи Штейнера на сгенерированном графе.
Основным достоинством данной методики является тот факт, что она позволяет на существующие сети дорог добавлять сеть проектируемых с учетом пространства конструктивных элементов, а также предполагаемой рентабельности строительной долгосрочных планов по использованию транспортных средств и маршрутов движения.
В качестве недостатка можно отметить сложность оптимизационной модели.
В целом по рассматриваемым методикам можно сделать следующие выводы:
1. Ни одна из вышеуказанных методик детально не исследует процесс проектирования нефтегазопроводов с учетом техногенных рисков на территории Западной Сибири;
2. К достаточно детальным исследованиям стоимостных критериев при оптимизации проектов вариантов трасс линейных сооружений целесообразно добавить исследования критериев, учитывающих полноту транспортных коридоров, коэффициентов, характеризующих влияние техногенных факторов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ловягин В.Ф. Геоинформационные технологии в инженерных изысканиях трасс линейных сооружений [Текст]/ монография /В.Ф. Ловягин/ Новосибирск/ СГГА.-2010.-150 с.
2. Субботин И.Е. Инженерно-геодезические работы при проектировании, строительстве и эксплуатации магистральных нефтепроводов. -М. Недра, 1997-140 с.
3. Биндер И.О., Буренков Д.Б, Гринь Г. А., Мурзинцев П.П. Геодезический мониторинг подземных коммуникаций с применением ЗД-моделирования.
4. Биндер И.О., Мурзинцев П.П, Особенности инженерно-геодезических изысканий линейного участка магистрального газопровода «Сахалин-Хабаровск-Владивосток». [Текст]/ ГиК №1 2011.-С.11.
5. Герасимов Ю.Ю., Соколов А.П., Катаров В.К., Разработка системы оптимального проектирования сети лесовозных автомобильных дорог.
© И.О. Биндер, 2012
