8.2 Общая технология разбивочных работ, методы подготовки исходных данных

Перед выносом в натуру проекта инженерного сооружения необходимо выполнить специальную геодезическую подготовку, которая предусматривает его аналитический расчет, геодезическую привязку проекта, составление разбивочных чертежей, разработку проекта производства геодезических работ (ППГР).

Для выноса сооружения в натуру необходимо иметь на местности геодезические пункты с известными координатами, определенными по результатам измерений при их создании. В этой же системе должны быть получены координаты основных точек сооружения, которые определяют графически или вычисляют аналитически. При этом используют основные чертежи проекта: генеральный план, рабочие чертежи, план организации рельефа, планы и профили дорог, подземных коммуникаций.

Различают три способа геодезической подготовки проекта: аналитический, графо-аналитический и графический.

При аналитическом способе все данные для разбивки находят путем математических вычислений, причем координаты существующих зданий и сооружений определяют по результатам геодезических измерений в натуре, а элементы проекта задают, исходя из технологических расчетов. Способ применяют при реконструкции и расширении предприятий, в стесненных условиях застройки.

Графо-аналитический способ заключается в определении положения исходных точек графически по топографическому плану, а остальных точек, жестко связанных с исходными, - аналитически.

Если проект сооружения не связан с существующими строениями, то иногда применяют графический способ, при котором все планировочные элементы определяются графически по топографическому плану. Расчет проекта производят по графическим координатам всех его главных точек.

Для выноса проекта в натуру независимо от способов проектирования все его геометрические элементы должны быть строго математически увязаны между собой и имеющимися на площадке капитальными зданиями и сооружениями. Это необходимо для устранения влияния на точность разбивочных работ ошибок в принятых для проектирования исходных данных, особенно взятых графически с плана.

8.3 Сущность геодезических работ по перенесению проектов застройки городов и границ земельных участков на местность

Проекты застройки разрабатываются на основе проекта детальной планировки и эскиза застройки на микрорайон, квартал или группу жилых домов, а также на застройку общественного комплекса.

Проекты застройки городов переносятся в натуру теми же способами, что и границы земельных участков. Особенность перенесения проекта застройки состоит в том, что при камеральной подготовке разбивочного чертежа и при выполнении полевых работ необходимо сохранить параллельность и перпендикулярность сторон улиц и проездов, форму и размеры жилых и общественных комплексов и обеспечить надежное закрепление проектных точек в натуре. Поэтому перенесение проекта, как и проектирование, производится в строгой последовательности от общего к частному, т.е. сначала переносят главные точки проекта, затем вершины участков микрорайонов или кварталов, затем границы более мелких участков в микрорайонах или кварталах, далее места для постройки зданий и, наконец: детали элементов планировки.

Выбор метода перенесения проекта в натуру и порядок работы зависит от наличия пунктов геодезической сети и их густоты. Чем гуще расположены пункты геодезической сети, тем проще и быстрее можно перенести проект в натуру. При этом могут быть применены способы: полярный, перпендикуляров, промеров по створу, линейных и угловых засечек, проектного теодолитного хода.

8.4 Способы и точности разбивочных работ: прямоугольных и полярных координат, линейной засечки, прямой и обратной угловых засечек, створной и створно-линейной засечки. Способ полигонометрического (теодолитного) хода

Для выполнения разбивочных работ применяют способы: полярных и прямоугольных координат, угловой, линейной и створной засечек, створно-линейный и бокового нивелирования.

Применение того или иного способа зависит от вида сооружения, условий его возведения, расположения пунктов опорной разбивочной сети и других факторов.

Способ угловой засечки применяют для разбивки недоступных точек, находящихся на значительном расстоянии от исходных пунктов.

Различают прямую и обратную угловые засечки.

В способе прямой угловой засечки положение на местности проектной точки С

(рис.8. 2) находят отложением на исходных пунктах А и В проектных углов β₁ и β₂.Базисом засечки служит специально измеренная сторона или сторона разбивочной сети. Проектные углы β₁ и β₂ вычисляют как разность дирекционных углов сторон. Дирекционные углы находят из решения обратной геодезической задачи по проектным координатам определяемой точки и известным координатам исходных пунктов.

На точность разбивки способом прямой угловой засечки оказывают влияние ошибки собственно прямой засечки, исходных данных, центрирования теодолита и визирных целей, фиксации разбивочной точки, т. е.

. (8.1)

Рисунок 8.2 – Схеме разбивки способом прямой угловой и линейной засечек

Средняя квадратическая ошибка собственно засечки равна

(8.2)

или

, (8.3)

где m_β - средняя квадратическая ошибка отложения углов β₁ и β_2.

Для приближенных расчетов принимают . Тогда формула (8.3) примет вид

. (8.4)

Ошибка исходных данных является следствием ошибок в положении пунктов А и В. Если принять , то

, (8.5)

Для приближенных расчетов, приняв и , получим

. (8.6)

По аналогии с формулами (8.5) и (8.6) совместное влияние ошибок центрирования теодолита и визирной цели выразится формулами

; (8.7)

, (8.8)

где l- величина линейного элемента центрирования.

При разбивочных работах центрирование теодолита и визирных целей с помощью оптических отвесов, фиксация выносимой точки могут быть выполнены сравнительно точно, поэтому основными ошибками, определяющими точность способа прямой угловой засечки, являются ошибки собственно засечки и исходных данных. Суммарная величина этих ошибок составит

(8.9)

или

. (8.10)

При проектировании часто приходится решать вопрос о необходимой точности отложения разбивочных элементов, если задана точность определения проектного положения выносимой в натуру точки. Для прямой угловой засечки определяют ошибку отложения проектных углов по формуле

.

Применение способа обратной угловой засечки основано на принципе редуцирования. На местности находят приближенно положение О' разбиваемой проектной точки О (рис.8.3). В этой точке устанавливают теодолит и с требуемой точностью измеряют углы не менее чем на три исходных пункта с известными координатами. По формулам обратной засечки вычисляют координаты приближенно определенной точки и сравнивают их с про­ектными значениями. По разности координат вычисляют величины редукции (угловой и линейный элементы) и смещают точку в проектное положение. Для контроля на этой точке измеряют углы, вновь вычисляют ее координаты и сравнивают их с проектными. В случае недопустимых расхождений все действия повторяют.

На точность разбивки способом обратной угловой засечки ока­ывают влияние ошибки собственно засечки, исходных данных, центрирования теодолита и визирных це лей, фиксации разбивочной точки и редуцирования. Однако при больших расстояниях от

Рисунок 8.3 – Схема способа обратной угловой засечки

определяемого до опорных пунктов влияние первых двух источников будет наиболее существенным; остальными ошиб­ками можно пренебречь.

Среднюю квадратическую ошибку собственно обратной засечки можно рассчитать по приближенной формуле

, (8.11)

где S – расстояние от определяемого до соответствующих опорных пунктов; b - расстояние между соответствующими опорными пунктами; ω_BAC – угол между исходными сторонами.

Ошибки исходных данных вычисляют по формуле

, (8.12)

где - ошибка в положении исходного пункта; .

В способе линейной засечки положение выносимой в натуру точки С (рис.8.2) определяют в пересечении проектных расстояний S₁ и S₂ отложенных от исходных точек А и В. Способ применяют для разбивки осей строительных конструкций в случае, когда проектные расстояния не превышают длины мерного прибора.

Средняя квадратическая ошибка в положении определяемой точки в общем виде выражается формулой аналогичной формуле (8.9). Ошибка собственно линейной засечки при одинаковой точности m_s отложения расстояний S₁ и S₂ может быть подсчитана по формуле

. (8.13)

Влияние исходных данных выражается формулой

. . (8.14)

При применения мерных приборов ошибки центрирования отсутствуют. Общая ошибка будет в основном зависеть от суммарной ошибки собственно засечки и исходных данных и выражаться формулой

. (8.15)

Если при линейной засечке применяются дальномерные комплекты, центрируемые при помощи штативов, то влияние ошибок центрирования можно вычислить по формуле

. (8.16)

Способ полярных координат применяют при разбивке осей зданий, сооружений и конструкций с пунктов теодолитных или полигонометрических ходов, когда эти пункты расположены недалеко от выносимых в натуру точек.

В этом способе положение определяемой точки С (рис.8.4) находят на местности путем отложения от направления АВ проектного угла β и расстояния S. Проектный угол β находится как разность дирекционных углов α_AB и α_BC, из решения обратных задач по координатам точек А, В и С. Для контроля положение зафиксированной точки С можно проверить, измерив на пункте В угол β^' и сравнив его со значением, полученным как разность дирекционных углов α_BA и α_BC.

Рисунок 8.4 – Схема разбивки способом полярных координат

Средняя квадратическая ошибка выноса в натуру точки С опре­деляется формулой

. (8.17).

Ошибка собственно разбивки полярным способом зависит от ошибки построения угла и ошибки отложения проектного угла S

. (8.18)

Влияние ошибок исходных данных при выражается формулой

, (8.19)

а ошибок центрирования

. (8.20)

Формулы (8.19) и (8.20) аналогичны. Из этих формул следует: чтобы уменьшить влияние ошибок исходных данных и центрирования, необходимо чтобы угол β и отношение были минимальны, полярный угол был меньше прямого, а проектное расстояние – меньше базиса разбивки.

Рисунок 8.5 - Схема разбивки способом проектного полигона

Способ полигонометрического (теодолитного) хода применяется, если разбиваемая точка находится на значительном расстоянии от исходного пункта. При наличии прямой видимости с точки С на точку В для контроля измеряют примычные углы γ₁ и γ₂, образуя замкнутый полигон. При точных разбивочных работах углы полигона уравнивают, вычисляют по ним и проектным расстояниям координаты точки С, сравнивают их с проектными и при необходимости редуцируют в проектное положение.

При редкой разбивочной основе этот способ может быть применен для разбивки точек пересечения основных осей сооружения от одного исходного пункта.

Способы створной и створно-линейной засечек применяют для выноса в натуру разбивочных осей зданий и сооружений, монтажных осей конструкций и технологического оборудования.

Положение проектной точки С в способе створной засечки опре­деляют на пересечении двух створов, задаваемых между исходными точками 1 —1' и 2 — 2' (рис. 8.6). Створ задают обычно теодолитом, который центрируют над исходным пунктом 1, а зрительную трубу ориентируют по визирной цели, отцентрированной на другом исходном пункте 1'. Положение точки С фиксируют в заданном створе.

Средняя квадратическая ошибка створной засечки зависит от ошибок построения первого и второго створов, а также ошибки фиксации

. (8.21)

Основными ошибками при построении каждого из створов являются ошибки положения исходных точек, ошибки центрирования теодолита и визирных целей, ошибка визирования и перемены фокусировки зрительной трубы при наведении на визирную цель и на определяемую точку, т. е.

. (8.22)

Рисунок 8.6 – Схемы разбивки способами створной (а) и створно-линейной (б) засечек

Ошибки положения исходных точек для задания створа имеют значения только в направлении, перпендикулярном створу, т. е. для каждого створа по одной из координат х или у. Их влияние опреде­ляется формулой

, (8.23)

где d - расстояние от точки установки теодолита до определяемой точки; S — расстояние между исходными точками. Совместное влияние ошибок центрирования теодолита и визирной цели выражается формулой

(8.24)

Наименьшее влияние эти ошибки оказывают на положение определяемой точки в середине створа.

Ошибку визирования в угловой или линейной мере подсчитывают соответственно по формулам (8.24) и (8.25).

, (8.24)

, (8.25)

где Г^х – увеличение зрительной трубы; S – расстояние визирования, мм.

При построении створа приходится визировать дважды: вначале на визирную цель, установленную на исходной точке, затем на цель, фиксирующую положение разбиваемой точки в створе. В обоих случаях линейная величина ошибки визирования для определяемой точки будет пропорциональна расстоянию d от теодолита до этой точки. Следовательно, для створных построений ошибка визирова­ния (в мм) будет равна

. (8.26)

При построении створа приходится визировать на точки, рас­положенные от теодолита на разных расстояниях, что приводит к необходимости менять фокусировку трубы. Изменение хода фокусирующей линзы вызывает смещение визирной оси трубы и приво­дит к ошибке, которую необходимо учитывать при точных работах.

В современных высокоточных теодолитах ошибка из-за перефокусировки трубы примерно равна ошибке визирования. Поэтому для приближенных расчетов можно принять

.

С учетом этого совместное влияние ошибок визирования и фокусирования при створных построениях может быть выражено формулой

. (8.27)

Створно-линейный способ позволяет определить проектное положение выносимой в натуру точки С (рис. 8.6) путем отложения проектного расстояния d по створу АВ.

Средняя квадратическая ошибка положения точки С в этом способе может быть подсчитана по формулам створной засечки (8.22) — (8.26).

Способ прямоугольных координат применяют в основном при наличии на площадке или в цехе промышленного предприятия строительной сетки, в системе координат которой задано положение всех главных точек и осей проекта.

Разбивку проектной точки С (рис. 8.7) производят по вычисленным значениям приращений ее координат Δx и Δy от ближайшего пункта сетки. Большее приращение (на рисунке —Δу) откладывают по створу пунктов сетки АВ. В полученной точке D устанавливают теодолит и строят от стороны сетки прямой угол. По перпендикуляру откладывают меньшее приращение и закрепляют полученную точку С. Для контроля положение точки С можно опреде­лить от другого пункта строительной сетки.

Рисунок 8.7 – Схема разбивки способом прямоугольных координат

Схема способа прямоугольных координат сочетает в себе схему створно-линейного и полярного способов.

Средняя квадратическая ошибка в положении точки С, определенной способом прямоугольных координат, может быть выражена формулой

. (8.28)

где m_Δx и mΔy — ошибки отложения приращения координат.

Если по перпендикуляру откладывается ордината, то в формуле (8.28) величина Δx заменяется на Δу.

Влияние ошибок в положении исходных пунктов при условии выражается формулой

, (8.29)

а ошибок центрирования

, (8.30)

где b – длина стороны строительной сетки.

При разбивке точки с по перпендикуляру от стороны абсцисс в формулах (8.29) и (8.30) а последнем члене вместо Δу следует принимать Δx.