Учебники и пособия / Подшивалов В. П. Инженерная геодезия

Аналогичные расчеты выполняются при проектировании

последующих участков продольного профиля.

Расчеты высот насыпи и глубин выемки по оси сооружения. Высоты насыпи и глубины выемки называются рабочими отметками и вычисляются для данной точки как разность проектной отметки и отметки земли:

Положительное значение hраб (высота насыпи) записывают над линией профиля, отрицательное (глубина выемки) – под линией профиля (см. рис. 8.6).

Для точек нулевых работ, где hраб = 0 и проектная линия пересекается с линией земли (рис. 8.8) рассчитывают их расстояния d1 и d2 до ближайших пикетных точек по следующим формулам:

d1 = dh1 / (h1 + h2), d2 = dh2 / (h1 + h2), (контроль d1 + d2 = d), (8.15)

где d – расстояние между задней и передней ближайшими пикетными точками; h1, h2 – модули рабочих отметок указанных ближайших точек.

Пример 8.1. Найти положение точки нулевых работ.

Решение. Для точки нулевых работ, расположенной между ПК3 + + 45 и ПК4 (см. рис. 8.6), d1 = 55 0,78 / (0,78 + 3,84) = 9,3 м; d2 = = 55 3,84 / (0,78 + 3,84) = 45,7 м; контроль: d1 + d2 = 55 м. Расстояния d1 и d2 записаны над линией АВ условного горизонта (см. рис. 8.6); для таких записей вертикальные линии можно прерывать.

Вертикальные кривые. В местах значительных изменений проектных уклонов продольного профиля соседние прямые наклонные участки сопрягаются вертикальными кривыми. На выпуклых участках автомобильных дорог для улучше-

Рис. 8.8. Точка нулевых работ

260

ния встречной видимости по условиям безопасности движения встречных транспортных средств дорожное покрытие строят по вертикальным круговым кривым радиуса Rв ≥ 10 км.

При расчете основных элементов вертикальной круговой кривой используют ее радиус Rв и сумму i = i1 + i2 встречных уклонов, взятых по модулю. Например на ПК8 (см. рис. 8.6) i = +6 + −18 = 24‰. Расчеты производят по приближенным (но достаточно точным) формулам:

где хв – абсцисса точки, отсчитанная вдоль тангенса Тв от его начала в точке НВК (начало вертикальной кривой) или в обратном направлении точке КВК (конец вертикальной кривой).

Пример 8.2. Рассчитать основные элементы Тв и Кв, абсциссы и ординаты пикетных точек для вертикальной круговой кривой на рис. 8.6 с вершиной в точке ПК8.

Решение. Радиус вертикальной кривой Rв = 15 000 м, i = 0,024, здесь Тв = 180 м; Кв = 360 м; Бв = 1,08 м. Относительно вершины на ПК8 точка НВК имеет пикетное положение ПК8 – Тв = ПК8 – 180 = = ПК6 + 20, а точка КВК пикетное положение ПК9+80. Для пикета ПК7 находим абсциссу х7 = 80м и ординату у7 = 0,21 м; для ПК8 + 67 определяем х67 = 80 + 33 = 113 м; у67 = 0,43 м. Над профилем вертикальная кривая показана условной дугой, подписаны плюсовое положения ее начала и конца. В скобках указаны исправленные рабочие отметки, которые на выпуклых участках уменьшаются на величину ординаты ув, на вогнутых – увеличиваются.

8.3. Геодезические расчеты при вертикальной планировке участков территории

Вертикальная планировка – это комплекс геодезических и земляных работ по преобразованию существующего рельефа земной поверхности на территории строительства в искусственный рельеф, обеспечивающий упорядоченный поверхностный водоотвод, удобства хозяйственного и рекреационного использования жилых зон, размещение технологических

261

установок промышленных предприятий и т.п. Задачи вертикальной планировки решаются с помощью ЭВМ по соответствующим компьютерным программам. В данном учебнике рассматривается геометрическая сущность вертикальной планировки и выполняемых расчетов.

Для составления проекта вертикальной планировки служит специальный топографический план (топографическая подоснова) застроенного участка в масштабе 1 : 200; 1 : 500; 1 : 1000 или же 1 : 2000. Топографическая основа для вертикальной планировки составляется по материалам тахеометрической съемки или крупномасштабной аэрофотосъемки. При незначительных по размерам в плане неровностях поверхности на топографическую основу масштаба 1 : 500 наносят сетку квадратов со стороной 5 или 10 м (в масштабе плана). При более крупных в плане неровностях рельефа на топографическую основу наносят квадраты со стороной 20 м. Применяют также сетку квадратов со стороной 40 и 50 м (в масштабе чертежа), нанесенную на топографическую подоснову масштаба 1 : 1000 или 1 : 2000.

Отметки земли при вершинах квадратов на топографической основе определяют относительно горизонталей. Наиболее соответствуют задачам вертикальной планировки топографические планы, составленные по материалам нивелирования

участка по квадратам.

Проектную высоту участка вертикальной планировки

определяют исходя из конкретных условий местности и застройки. Поверхность земли на некоторой спортплощадке может быть горизонтальной, но, как правило, поверхность искусственного рельефа должна быть наклонной, чтобы обеспечивался естественный поверхностный водоотвод. Если в переделах площади вертикальной планировки не планируется вывозка или привозка грунтовых масс, то проектная высота площадки рассчитывается по условию баланса земляных работ, согласно которому объемы грунтов из выемки равны объемам насыпи, а грунт из зоны выемки перемещается в зону насыпи. Проектную поверхность рельефа часто рассчитывают с условием заполнения понижений рельефа привозными грунтами из специального карьера.

Рассмотрим три типичные задачи вертикальной планировки.

Задача 1. Наклонная плоская поверхность искусственного рельефа по высоте должна обеспечить поверхностный сток дождевых и

262

Рис. 8.9. Проектирование наклонной плоской поверхности:

талых вод. Решение задачи связано с определением объемов грунтовых масс в зонах выемки и насыпи.

Решение. На рис. 8.9 отметки существующей земной поверхности (отметки земли) записаны ниже и правее вершин квадратов со стороной l = 20 м. Они получены методом нивелирования по квадратам. Для проектной наклонной плоскости АВСD в увязке с окружающим ненарушенным рельефом по плану определены начальные проектные отметки НпА = 82,50; НпС = 81,30 и НпD = 80,10 м точек А, С и D.

Уклоны проектной плоскости равны:

•вдоль оси х уклон ix = (НпС – НпА) / 2l = – 0,03;

•вдоль оси у уклон iy = (НпС – НпD) / 3l = – 0,02;

• полный уклон imax = ix2 + iy2 = 0,036.

Проектные отметки вершин квадратов можно последовательно вычислить относительно отметки НпА по линии АВ:

а затем по перпендикулярным направлениям по этой же формуле, но при уклоне ix. Контроль отметок производится их вычислением по линии СD. В нашем примере соответствующие проектные превышения между вершинами квадратов со стороной l = 20 м равны:

•в направлениях, параллельных оси у: hy = iyl = – 0,40 м;

•в направлениях, параллельных оси х: hx = – 0,60 м.

Проектные отметки вершин квадратов, рассчитанные по формуле (8.16), указаны на рис. 8.9 выше и правее каждой вершины.

263

Рабочие отметки, т.е. высоты насыпи и глубины выемки в вершинах квадратов, вычисляют по известной формуле

где Нпр − отметка проектная, м; Нзем − отметка земли, м. Величины hраб записывают на плане высот и рабочих отме-

ток проектной горизонтальной поверхности (см. рис. 8.9). План земляных масс показан на рис. 8.10. При каждой вер-

шине сетки квадратов записывают проектную и рабочую отметки земли. На плане находят положение линии нулевых работ относительно вершин квадратов, для этого вычисляют расстояния l1 и l2 (см. рис. 8.10) по следующим формулам, например для квадрата 4:

Значения l1 и l2 записаны в графы 2 и 3 табл. 8.1, а в графе 4 указано среднее арифметическое lср из l1 и l2.

На картограмме рис. 8.10 по расстояниям l1 и l2 для каждого из квадратов 4, 5 и 6 найдены точки нулевых работ, через которые проведена прерывистая линия нулевых работ.

В пределах квадрата с рабочими отметками hj одного знака объем земляных масс Vкв приближенно равен объему призмы

с квадратным основанием размером l × l м2:

Объемы земляных масс для насыпи для квадратов 1, 2 и 3 рассчитаны по формуле (8.19) и записаны в ведомости (табл. 8.1).

В переходных квадратах, через которые проходит линия нулевых работ, основание призмы может быть трапецией, треугольником или более сложной фигурой. В случае основания в форме трапеции, например в квадрате 4 (рис. 8.10), площадь трапеции на участке насыпи 4(+) (см. табл. 8.1) равна

Ртрап = l lср = 20 · 10,1 = 202 м2.

Здесь объем земляных масс вычислен по формуле

V = l lср (h1 + h2 + h3 + h4) / 4 = 20 10,1(0 + 0,43 + 0 + 0,35) = +39,4 м3.

264

Координаты центра тяжести площадки сложной формы находят по формулам

х0 = (Р1х1 + Р2х2 + … + Рnхn) / (Р1 + Р2 + … + Рn); (8.23)

у0 = (Р1 у1 + Р2 у2 + … + Рn уn) / (Р1 + Р2 + … + Рn),

где хi, уi − координаты центра тяжести простых по форме участков, площади которых равны Рi.

8.4. Геодезическая основа строительных разбивочных работ

Назначение геодезических разбивочных работ. Геодезические разбивочные работы в строительстве (разбивки) –

это действия по перенесению на местность (в натуру) проектов зданий и сооружений и по обеспечению их строительства с заданной геометрической точностью. По завершению отдельных этапов строительства геометрическая точность установки конструкций в проектное положение проверяется исполнительными съемками, которые выполняются практически теми же способами, которые имели место при разбивочных работах.

Все этапы и методика геодезических разбивочных работ на строительной площадке предусматриваются заранее разработанным проектом производства геодезических работ (ППГР), являющимся частью общего проекта производства строительных работ. ППГР содержит технологическую схему и календарный план выполнения всех видов геодезических работ на стройплощадке и на строительных объектах. В него включается техническое задание, расчеты объемов разбивочных работ, сметно-финансовые расчеты на производство разбивочных работ и исполнительных съемок, схемы плановых и высотных геодезических опорных сетей и разбивочной основы стройплощадки, описываются методы и способы выноса в натуру основных осей зданий и сооружений и детальной разбивки вспомогательных осей для строительства фундаментов и других конструкций нулевого цикла (конструкций, расположен-

268

ных ниже нулевой строительной отметки, отнесенной обычно к уровню пола первого этажа), а также всех вышележащих конструкций, этапы и способы исполнительных съемок.

Для строительства жилых и гражданских зданий и соответствующих сооружений общие нормы точности геодезических работ определены нормативным документом – Техническим кодексом установившейся практики «ТКП 45-1.03-26-2006. Геодезические работы в строительстве. Правила проведения» [12], а также нормативными документами на отдельные виды строительства. Для дорогостоящих и сложных уникальных сооружений в ППГР приводятся предварительные расчеты точности разбивочных работ и геодезического мониторинга смещений и деформаций этих объектов в процессе строительства и затем эксплуатации.

При возведении крупных и сложных объектов (атомных, тепловых и гидроэлектростанций, промышленных комплексов, уникальных зданий и сооружений) геодезические работы на стройплощадке выполняет либо специализированное геодезическое учреждение (по договору), либо геодезическая группа, входящая в штат строительной организации. Геодезическое сопровождение (обеспечение) строительства совершается согласно графику строительно-монтажных работ как их необходимая составная часть.

В жилищно-гражданском строительстве изыскания и наиболее сложные геодезические работы на территории городской застройки (создание геодезической основы стройплощадки, вынос в натуру осей объекта, сложные разбивки и др.) выполняют специалисты городской (в районных административных центрах – районной) геодезической службы или городского геодезического учреждения. Менее сложные разбивочные работы и исполнительные съемки осуществляют штатные геодезисты строительных трестов, строительных управлений. Отдельные текущие разбивки и исполнительные съемки выполняют сами строители. Общие положения об организации геодезического обеспечения строительства приведены в нормативном документе «ТКП 45-1.03-106-2008. Геодезиче-

ская служба в строительстве. Основные положения».

Строительные оси зданий и сооружений. В плане геометрической основой объекта строительства служат его оси:

• главные – оси симметрии здания, сооружения. Такие оси используют для строительства объектов большой площади и сложной конфигурации (рис. 8.12; 8.13);

269