Инженерные изыскания на КЗС

Вернуться к списку статей

Гидротехника № 3(24) 2011 г.

Зам. генерального директора ООО «НПП «БЕНТА»
Кандидат технических наук
Виноградов К. П.

Инженерные изыскания на КЗС

Начиная с 2000 года, научно-производственное предприятие «Бента» выполняет различные виды изыскательских работ, необходимых для строительства, а теперь уже и эксплуатации КЗС. С учетом специфики данного объекта сотрудниками предприятия приобретен уникальный опыт производства инженерно-изыскательских работ, краткий обзор которых приводится в данной статье.
Для решения проектных, строительных и эксплуатационных задач КЗС специалистами предприятия была спроектирована и создана единая для всего объекта геодезическая сеть, которая в условиях нестабильности почвы с определенной периодичностью контролировалась повторными измерениями. На сегодняшний день точность сети для любых двух пунктов составляет не ниже 10 мм в плане и 3 мм по высоте и включает более 120 пунктов. В 2010 г. для наблюдений за деформациями (осадками и «расползанием») защитных дамб под их основание были установлены глубинные реперы.

Топографическое обеспечение всего комплекса работ на КЗС выполнялось не только на основе традиционных полевых работ, но и с использованием результатов воздушного и наземного лазерного сканирования. В 2003 г. нашей организацией была выполнена топографическая съемка масштаба 1:500 промзоны в Бронке, дамб Д1–Д4, Д8–Д11, включая судопропускные сооружения. Территорию, прилегающую к развязке с КАД на о. Котлин, включая часть дамб Д4 и Д5, наша организация снимала в 2007 г. В 2009 г. выполнялась исполнительная топографическая съемка масштаба 1:500 дамб Д4–Д11 КЗС. В это же время выполнялось первое воздушное лазерное сканирование КЗС. Кроме этого, сотрудниками предприятия были созданы не только инженерно-топографические планы, но и 3D-модели различного назначения, в том числе и высокоточная динамическая.

Наибольший интерес представляет последняя контрольная топографическая съемка откосов дамб с подводной частью, выполненная в 2010 г. Для сдачи сооружения в эксплуатацию потребовалось провести комплекс работ по восстановлению проектного профиля дамб Д1–Д10 в соответствии с проектом ОАО «Ленгидропроект». Необходимость этих работ была обусловлена штормовым и ветроволновым воздействием окружающей среды на откосы дамб. Для решения этой задачи нашей организацией выполнялся подсчет объемов горных работ, необходимых для приведения откосов дамб в проектное положение.

Для оперативного и полного решения поставленной задачи было выполнено повторное воздушное лазерное сканирование и аэрофотосъемка КЗС. Эти материалы послужили основой создания ортофотопланов (рис. 1), рельефа и отметок откосов дамб (для топографического плана), а также чертежей поперечников и трехмерной модели сооружения. Средняя плотность съемки составила 6 точек лазерных отражений на 1 м². Для подсчета объемов горной массы потребовалось составить и совместить чертежи существующих («черных») и проектных («красных») поперечных разрезов (рис. 2). Положение разрезов намечалось проектировщиками ОАО «Ленгидропроект» по промежуточному варианту топографического плана. Для получения проектного разреза дамбы на нужном пикете была составлена трехмерная поверхностная модель проектного положения откосов (рис. 3). Исходной информацией для этого послужили поперечные разрезы, переданные заказчиком. Параллельно с этим была создана трехмерная модель существующей поверхности дамб. По точкам «чистой земли» строилась триангуляция Делоне в программном продукте Autodesk Civil 3D. Здесь же создавались сечения полученной таким образом поверхностной модели. Поперечные разрезы по натурным откосам дамб сводились со структурными линиями рельефа, показанными на топографическом плане М 1:500.

Рис. 1. Фрагмент ортофотоплана с наложенным топографическим планом М 1:500	Рис. 2. Проектные (красные) и натурные (черные) поперечники откосов дамб, построенные автоматически через 5 м	Рис. 3. Существующая (сверху) и проектная (снизу) трехмерные поверхностные модели защитной дамбы Д10.

Проектные и натурные разрезы составлялись на одних и тех же пикетах дамб и совмещались друг с другом. При этом вертикальный масштаб отображения в 5 раз превышал горизонтальный. Среднее количество разрезов определялось из расчета 1 разрез/100 м. По совмещенным разрезам определялись поперечные площади размывов откосов (т. е. отклонений натурных линий откосов от проектных положений). Эти данные представлялись в виде ведомости площадей и объемов размывов грунта на откосах, вошедших в отчетную документацию. Площади и объемы рассчитывались отдельно для каждой бермы, указанной заказчиком.

Для контроля вычисления объемов досыпки горной массы из общих 3D моделей были выделены участки, соответствующие в плане каждой из берм. Объем вычислялся программно по разнице проектной и натурной поверхностей. Параллельно с этим специалистами «Ленгидропроекта» вычислялись объемы досыпки горной массы традиционным «ручным» способом (на основе сравнения площадей «черных» и «красных» поперечников). Расхождения объемов, полученных разными способами, не превысили 5%.

В 2010 г. между НПП «Бента» и «Ленгидропроектом» был заключен договор на создание трехмерной модели КЗС. Задачами ее создания являются: планирование и управление сооружением, гидрологическое моделирование (прогноз наводнений), визуальный пространственный анализ, создание ГИС. Основой создания 3D модели тела дамбы послужили упомянутые проектные поперечники. В общем случае все необходимые поверхности: откосы, газоны, дороги, участки с твердым покрытием — могут быть смоделированы как по проектным данным, так и по материалам съемки. Все зависит от поставленных задач и возможностей работы с моделью — «реальные» поверхности содержат данных на порядок больше. Водопропускные (рис. 4) и судопропускные сооружения моделировались с использованием данных наземного лазерного сканирования, геометрия многих объектов снималась тахеометром. Трехмерная модель создавалась в основном в AutoCad, визуализировалась в 3D-Max. К сожалению, из-за недостатка финансирования работы завершить не удалось. Наряду с другими видами работ, обеспечивающими эксплуатационную надежность КЗС, сотрудниками НПП «Бента» были выполнены инженерно-геологические изыскания в районе сопряжения дамбы с частью тоннеля.

Землеустроительные работы на КЗС выполнялись в несколько этапов. На первом этапе работ были сформированы и в последующем уточнены земельные участки на период строительства.

На втором этапе для обеспечения защиты окружающей среды от вредного воздействия вод было оформлено водопользование, которое установило 500-метровую охранную зону в обе стороны от границ земельного участка строительства на примыкающей акватории. Расчет площадей участков акватории выполнялся от линии уреза воды на основании данных топографической съемки.

Усовершенствовав свои технологические и организационно-производственные возможности в ходе инженерно-геодезических, геологических изысканий и землеустроительных работ на таком уникальном объекте, как КЗС, коллектив НПП «Бента» еще раз зарекомендовал себя как компания, способная в комплексе и высококачественно выполнять любые по объему и сложности инженерные изыскания.

Вернуться к списку статей