§ 67. Выбор места и глубины закладки знаков

При разработке конструкции геодезического центра или репера стремятся сделать его достаточно простым, дешевым и легким в из­готовлении, чтобы он хорошо сопротивлялся воздействию экзоген­ных сил и в первую очередь выпучиванию.

Практика и специальные исследования показали, что долговре­менная устойчивость геодезических пунктов обеспечивается в слу­чае, если правильно выбраны место и глубина закладки знака, применена наиболее правильная для конкретных условий конструк­ция центра (репера) и использована правильная методика закладки.

При выборе места установки знака нужно обеспечивать не только выгоднейшие условия прохождения визирного луча, выдерживать

в требуемых пределах длины примыкающих к пункту сторон или условия привязки к реперу, но и обращать внимание на условия оттока от знака поверхностных вод, на положение уровня грунтовых вод, на минеральный состав грунта.

При наличии выходов на поверхность скальных грунтов или при близком их расположении к дневной поверхности целесообразно геодезические центры и реперы устанавливать непосредственно на скале.

В мягких сезоннопромерзающих грунтах выгоднейшими местами для закладки геодезических пунктов являются сухие, возвышенные, задернованные участки, сложенные песчаными или супесчаными грунтами. Пониженные участки рельефа, как правило, создают наибольшие предпосылки для морозного пучения знаков.

В условиях вечномерзлых грунтов наилучшими следует считать участки, где в наименьшей степени нарушается температурный режим грунта. Такими участками являются места с малой мощностью деятельного слоя, с толстым моховым покровом, имеющие северную экспозицию склона.

При назначении глубины закладки геодезических пунктов в мяг­ких сезоннопромерзающих грунтах обычно руководствуются един­ственным требованием, чтобы основная часть знака — его якорь — располагалась в непромерзающем слое грунта. Это исключает воз­действие на якорь знака наиболее опасных нормальных пучащих сил. На территориях распространения вечномерзлых грунтов, наоборот, якорь знака должен постоянно находиться в толще вечно-мерзлого грунта, что гарантирует его устойчивость.

Сведения о максимальной глубине промерзания сезоннопромер­зающих грунтов и глубине протаивания вечномерзлых чаще всего можно получить на ближайших к месту работы метеорологических -станциях. При отсутствии такой возможности можно воспользоваться специальной картой (рис. 119), составленной под руководством М. С. Успенского [51].

§ 68. Конструкция геодезических знаков для различных грунтовых условий

Геодезический знак, предназначенный для установки в песчаных, суглинистых и глинистых грунтах сезонного промерзания, должен состоять из двух частей: якоря, обеспечивающего устой­чивость знака, и верхней части, несущей точку (марку) с известными координатами, или точку (репер) с известной высотой. Близкое рас­положение марки (репера) к поверхности земли облегчает пользова­ние знаком.

Якорь может представлять собой или бетонный монолит, или бетонную плиту массой около 100—150 кг (рис. 120), с которой жестко соединяется верхняя часть знака. Верхняя часть знака обычно состоит из металлической трубы 1 диаметром 6—8 см или .армированного бетонного пилона 2, пирамидального или призмати­ческого вида. В верхнем срезе трубы или на верхней грани пилона помещается марка 3, фиксирующая центр или репер. Основные размеры центра показаны на рис. 120; высота пилона или трубы определяется глубиной промерзания грунта, но при этом нужно учи­тывать, что плоскость нижнего основания якоря (плиты) должна располагаться на 0,5 м ниже границы максимального промерзания грунта, а верхняя грань пилона (трубы) — на такую же величину ниже поверхности земли. Такое расположение центра (репера) делает его легко доступным для центрирования над ним инструмента или установки рейки и в то же время несколько отодвигает срок начала смерзания грунта с верхней частью знака, а следовательно, и процесса морозного пучения.

Рассмотренная конструкция знака — наиболее применяемая на территории СССР. Отдельные видоизменения в нее вносят лишь с целью дальнейшего усиления устойчивости и, в частности, за счет увеличения веса знака. Так, тяжелые знаки с пилоном преиму­щественно устанавливают на пунктах государственных сетей триан­гуляции, трилатерации, полигонометрии, расположенных в местах, куда доставка готового знака или материалов для его изготовления не сопряжена с большими трудностями. Центр с металлической трубой наиболее целесообразно применять в труднодоступных, необжитых районах, поскольку вес их заметно меньше, до и пуче­нию они подвержены в меньшей степени.

При близком (до 0,8 м) расположении скальных пород к поверх­ности земли место установки знака освобождают от почвы, посторон­него грунта, слабых (выветрелых) частей породы, в скале делают небольшое углубление, в котором цементируют марку; над маркой на бетонной подушке устанавливают бетонный монолит в виде усе­ченной четырехгранной пирамиды; высота монолита назначается такой, чтобы марка, вбетонированная в его верхнее основание, оказалась на уровне поверхности земли (рис. 121). Верхняя и нижняя марки должны находиться на одной вертикали.

Центры и реперы, установленные на скальном основании, отли­чаются высокой устойчивостью, если, конечно, места их закладки не подвержены действию эндогенных или техногенных процессов.

Как известно (§ 17), необходимое условие устойчивости соору­жений на вечной мерзлоте — максимальное сохранение естествен­ного температурного режима грунта. В связи с этим для вечно-мерзлых грунтов предлагается конструкция знака, показанная на рис. 122. Знак состоит из металлической трубы диаметром 6 см, в верхнем срезе которой закреплена марка, а к нижнему концу при­варены диск и несколько полудис­ков для увеличения поверхности смерзания грунта со знаком. Дли­на трубы должна быть такой, чтобы в положении, когда верхняя часть знака оказывается у поверхности, нижняя должна быть погружена в слой вечной мерзлоты на 1,5—2 м. Такой знак устанавливают бурением или протаиванием. Смерзшийся с грунтом нижний конец трубы образует прочный якорь, который придает знаку необходимую устойчивость в плане и по вы­соте. Для уменьшения прогрева грунта, а следовательно, и умень­шения мощности деятельного слоя над знаком устраивают курган из торфа или мха, который обкладывают слоем дерна.

Схожую конструкцию имеют знаки, рекомендуемые для закладки в мощные торфяники и подвижные пески (рис. 123). Эти знаки либо опускают в подготовленную буровую скважину, где и бетонируют, или устанавливают на требуемую глубину завинчиванием. Во втором случае труба погружается в грунт благодаря приваренной к ее нижнему концу спирали. Рассмотренные знаки при установке их в торфяном грунте обладают достаточной устойчивостью по высоте, но плохо сохраняют свое положение в плане. Поэтому при большой мощности торфяника для придания знаку большей жесткости целесообразно заполнять трубу раствором цемента или применять трубы большего диаметра.

Применение таких конструкций центров и реперов при геодези­ческих работах на территориях городов и промышленных объектов часто связано с определенными затруднениями и организационными осложнениями. Наличие большого числа подземных коммуникаций на этих территориях требует предварительных согласований с раз­личными городскими организациями, затрудняет закладку центров на требуемую глубину, а в ходе городского и промышленного строительства часто ведет к уничтоже­нию геодезических пунктов. Все эти обстоятельства вынуждают геодезистов отказываться от применения грунтовых центров и реперов и переходить на стенные знаки.

Такие знаки более долговечны и устойчивы, но в ряде случаев, когда применение стенных знаков по какой-либо причине затрудни­тельно или невозможно, приходится применять грунтовые центры, рекомендуемые Инструкцией [54]. Приведенный на рис. 124 центр ввиду малой глубины закладки его якоря слабо сопротивляется морозному пучению и обладает другими недостатками. Знак состоит из одного центра (марки) и в случае его повреждения или смещения центр утрачивается; во внутреннюю полость знака могут попадать вода, грязь, а образующийся зимой лед не дает пользоваться знаком без предварительной его очистки. При удалении льда можно повре­дить или даже разрушить центр.

Несмотря на отмеченные конструктивные недостатки центра условия застроенной территории вынуждают пользоваться рассмо­тренным центром и в какой-то степени сознательно идти на сниже­ние его устойчивости.