Учебники и пособия / Подшивалов В. П. Инженерная геодезия
.pdfСостав работ по обмерам памятников архитектуры следующий:
•предварительное обследование памятника архитектуры, окружающей застройки и ландшафта;
•составление проекта производства обмерных работ;
•создание планово-высотной геодезической основы;
•обмерно-съемочные работы;
•камеральная обработка данных полевых работ;
•составление обмерных чертежей, а при необходимости – создание виртуальных изображений объекта.
По результатам обследования памятника архитектуры, окружающей застройки и ландшафта разрабатывают проект производства обмерных работ, в котором устанавливают необходимую точность выполнения обмеров, состав документации, стоимость, сроки. Определяют методы обмерно-съемочных работ и требуемые технические средства, места размещения пунктов планово-высотной геодезической основы, назначают программы компьютерной обработки полевых данных.
8.14.2. Нанесение нулевой линии на фасады и в интерьерах зданий
При архитектурных обмерах высоты точек удобно определять относительно горизонтальной нулевой линии, которую обозначают метками на наружных и внутренних стенах по всему периметру здания. Высоту нулевой линии выбирают с расчетом удобства измерений. Например, нулевую линию выносят на уровень чистого пола первого этажа или же на целое число метров (дециметров) ниже (выше) цоколя или оконного проема.
Нулевую линию на фасаде здания можно наиболее точно и просто обозначить с помощью выверенного нивелира и рейки. Пятку рейки совмещают с начальной меткой А нулевой линии ОО1, рейку прижимают к стене. Через зрительную трубу нивелира со станции Ст. 1 берут отсчет а по шкале рейки (рис. 8.50). Затем рейку перемещают вдоль фасада в места предстоящих вертикальных промеров. В каждой точке, опуская или поднимая рейку, по нивелиру добиваются отсчета а и на уровне пятки рейки наносят на стену метку нулевой линии. До перестановки нивелира на следующую станцию Ст. 2 выбирают связующую метку Е на продолжении О1О2 нулевой
350
Рис. 8.50. Обозначение горизонтальной (нулевой) линии на фасаде здания посредством горизонтального луча нивелира:
● – метки горизонтальной линии
линии, проверяют отсчет а. Со Ст. 2 берут отсчет е по той же рейке. Для контроля следует использовать две связующие метки. При значительном перепаде рельефа высоту нулевой линии изменяют для соответствующих частей зданий. Отметку нулевой линии определяют относительно ближайших реперов.
В труднодоступных местах внутри сооружения нулевую линию можно определить с помощью несложного гидростатического нивелира (см. п. 6.5), действующего по принципу сообщающихся сосудов, состоящего из стеклянных или прозрачных пластмассовых трубок, соединенных гибким шлангом, заполненным однородной жидкостью (например, чистой водой). Погрешность такого гидростатического нивелира достигает 3–5 мм на расстояниях до 30–50 м.
8.14.3. Планово–высотная основа для выполнения архитектурных обмеров
Выполнение обмерных работ по определению габаритов объекта, их ориентации и высотного положения производится, как правило, в государственной или местной системе координат и высот, поскольку при разработке проекта реконструкции объекта его планово-высотное положение необходимо увязать с существующей застройкой территории, ее вертикальной планировкой и с отметками существующих подземных коммуникаций. Это требование особенно актуально при обмерных съемках архитектурных комплексов (дворцов, монастырей,
351
Рис. 8.51. Планово-высотное геодезическое обоснование обмерной съемки:
ПП5, ПП6 – пункты полигонометрии; 1, …, 5 – пункты основного линейно-углового хода; Ств. 1, …, Ств. 7 – створные пункты; 6, …, 12 – пункты внутренних линейноугловых ходов
усадеб), подлежащих реконструкции и оснащению современными средствами поддержания безопасной жизнедеятельности их сотрудников или обитателей.
Методы создания планово-высотной геодезической основы для обмерных работ аналогичны применяемым при крупномасштабных топографических съемках застроенной территории, рассмотренным в гл. 7. Пример схемы плановой основы для съемки памятника архитектуры приведен на рис. 8.51. Основные опорные пункты представляют вершины замкнутого линейно-углового хода 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 1, проложенного вокруг объекта. Ход привязан к исходным пунктам полигонометрии ПП5 и ПП6 геодезической сети. Но координаты исходных пунктов можно определить с требуемой точностью и с помощью спутниковых приборов (см. п. 1.7).
Плановые координаты х, у опорных пунктов можно получить прокладкой теодолитного хода (см. п. 7.1). Отметки Н опорных пунктов достаточно определить с точностью технического нивелирования. С более высокой точностью и меньшими затратами труда и времени плановые и высотные координаты пунктов определяются с применением электронного
352
тахеометра для измерения сторон и углов хода, определения превышений (см. п. 7.4).
Относительно основных опорных пунктов и створных точек прокладываются внутренние линейно-угловые ходы (см. рис. 8.51), обеспечивающие плановую геодезическую привязку внутренних опорных пунктов и, соответственно, внутренних обмерных съемок объекта. Высотная привязка внутрен-
них опорных пунктов осуществляется так же, как и основных.
Геодезическая съемка контуров фасадов и интерьеров.
Данная съемка производится относительно пунктов планововысотного обоснования и состоит в определении координат углов здания, выступов стен, оконных и дверных проемов, маркерных знаков, точек внутренних конструкций и другими способами угловой засечки (теодолитом), полярных координат и линейной засечки (электронным тахеометром) (рис. 8.52). Указанные точки служат опорными для привязки к ним де-
Рис. 8.52. Определение пространственных координат опорных точек фасада способами прямой угловой засечкой и полярным:
А – контурная точка; М – маркерные знаки; 1, 2 – опорные пункты геодезического обоснования; b – базис угловой и линейной засечек; β1, β2, γ – горизонтальные углы; D1, D2 – полярные расстояния; ν1, ν2 – их углы наклона; d1, d2 – горизонтальные проложения
353
тальных обмерных абрисов и масштабирования фотоизображений. Отметки опорных точек определяют геометрическим и тригонометрическим нивелированием, а также промерами от нулевой линии.
Для определения пространственных координат точки А фасада (см. рис. 8.52) прямой угловой засечкой относительно пунктов 1 и 2 необходимо измерить горизонтальные углы β1 и β2, а также углы наклона ν1 и ν2. Длина b базиса засечки (стороны 1–2 хода) и ее дирекционный угол α1–2 известны. Из треугольника 1А12 по теореме синусов найдем горизонтальные расстояния d1 = 1–А1 и d2 = 2–А1:
d1 = b sin β2 / sin γ; d2 = b sin β1 / sin γ, |
(8.52) |
где γ = 180° – β1 – β2. |
|
Дирекционные углы отрезков 1А1 и 2А1 равны |
|
α1–А1 = α1–2 – β1; α2–А1 = α1–2 + 180° + β2 = α2–1 + β2. |
(8.53) |
По формулам прямой геодезической задачи (см. п. 1.5) дважды вычисляем плановые координаты точки А (ее вертикальной проекции А1)
x′A |
= x1 + d1 cosα1– A1; |
y′A = y1 + d1 sin α1– A1; |
|
||||||||||
x′′ |
= x |
+ d |
2 |
cosα |
2– A1 |
; y′′ |
= y |
2 |
+ d |
2 |
sin α |
2– A1 |
; (8.54) |
A |
2 |
|
|
A |
|
|
|
|
|||||
Отметка точки А вычисляется с контролем по формулам:
|
H′ |
= Н |
1 |
+ d |
1 |
tg ν |
; |
H′′ = Н |
2 |
+ d |
2 |
tg ν |
. |
|
(8.55) |
|
|
A |
|
|
1 |
|
A |
|
|
2 |
|
|
|
||||
|
Допустимые расхождения значений x′ и |
y′ |
; x′′ |
и y′′ |
; H′ и |
|||||||||||
H′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
A |
|
A |
A |
A |
составляют ±2 см в случае применения теодолита техни- |
||||||||||||||||
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ческой точности типа Т30 – 4Т30П.
Плановые координаты хi и уi точек фасада, например точки А, можно также рассчитать по формулам прямой угловой засечки – формулам Юнга. В них исходными данными служат координаты х1 и у1, х2 и у2 базисных пунктов 1 и 2, а также измеренные горизонтальные углы β1 и β2 (см. рис. 8.52). Формулы Юнга имеют вид:
xA = (x1 ctgβ2 − y1 + x2 ctgβ1 + y2 ) / (ctgβ1 + ctgβ2 );
(8.56)
yA = (y1 ctgβ2 + x1 + y2 ctgβ1 – x2 ) / (ctgβ1 + ctgβ2 ).
354
Контроль правильности вычислений производится по одной из следующих формул:
x1 = (x2 ctg γ − y2 + x1 ctgβ2 + yA ) / (ctgβ2 + ctgβ2 );
(8.57)
y1 = (y2 ctg γ + x2 + yA ctgβ2 – xA ) / (ctgβ2 + ctgβ2 ).
В случае применения электронного тахеометра, характеризующегося, например, угловой погрешностью ±5″, линейной
±5 мм в безотражательном режиме, точность координирования точек фасада повышается, а затраты времени снижаются. Встроенное меню программ предусматривает уравнивание линейно-углового опорного хода, вычисление координат обмерных точек и других геометрических данных поверхностей объекта. При этом искомые величины индицируются на дисплее и записываются в карту памяти прибора для последующей компьютерной обработки результатов съемки.
Вопросы и задания для самопроверки
1. В чем различие между зданиями и сооружениями? 2. Каковы назначение и содержание инженерных изысканий для строительства и роль геодезических изысканий в их составе? 3. Что называют трассой сооружения линейного вида, как определяются углы поворота трассы и последовательно вычисляются дирекционные углы ее прямых участков? 4. Даны: угол поворота трассы Өп = 60° 30′; радиус круговой кривой R = 200 м. Вычислить главные элементы круговой кривой трассы. 5. Как выполняются пикетажные работы и съемка притрассовой полосы местности? 6. Как выполняется техническое нивелирование трассы и вычисляются отметки связующих и промежуточных пикетных точек? 7. По каким данным и в каких масштабах составляют продольный профиль трассы на примере автомобильной дороги? 8. Как на продольном профиле проектируют проектный профиль дороги, вычисляют уклоны его участков, отметки точек перелома и промежуточных точек, рабочие отметки и положение точек нулевых работ? 9. Каково назначение геодезической плановой основы для строительства и какие ее виды существуют на территории населенного пункта и на стройплощадке? 10. Как создается высотная основа для строительства? 11. Дайте определение главных, основных и дополнительных осей зданий и сооружений. 12. Опишите технику выполнения основных элементов геодезических разбивочных работ. 13. Как построить горизонтальный угол с повышенной точностью с помощью теодолита Т30? 14. Что называется створом и какими способами выносят точки в створ? 15. Назовите при-
355
боры, обеспечивающие вертикальное проецирование точек способом вертикальной плоскости и вертикальным лучом, опишите процедуру проецирования. 16. Как и какими приборами передают строительные отметки на дно котлована и на монтажный горизонт? С какой допустимой погрешностью? 17. Назовите способы выноса в натуру главных или основных осей зданий и дайте оценку их точности. 18. Каково назначение строительной обноски и как она используется при строительстве котлована и конструкций нулевого цикла? 19. Как вычислить геометрию и объем котлована? 20. Как и с какой точностью выполняется геодезическая разбивка дна котлована, фундаментов ленточных и под колонны? 21. Опишите передачу основных осей на монтажный горизонт способом вертикальной плоскости, прибором вертикального проецирования. 22. Как с помощью геодезических приборов производится установка в проектное положение колонн каркасного здания? 23. Каковы особенности геодезического обеспечения строительства высотных зданий и башенных сооружений? 24. Каково назначение и содержание исполнительных съемок и исполнительной документации в строительстве? 25. Как определить крен башенного сооружения угловыми измерениями? 26. Каковы особенности геодезических изысканий инженерных сетей? 27. Опишите требования к точности высотного положения напорных водопроводов и самотечных трубопроводов. 28. Опишите способы геодезической съемки существующих подземных коммуникаций относительно теодолитного хода и существующих зданий. 29. Опишите методику поиска подземных коммуникаций индукционными трубокабелеискателями. 30. Раскройте причины смещений и деформаций зданий и сооружений, необходимость геодезического мониторинга смещений и деформаций объектов, методы измерения их осадки и крена, требования к точности соответствующих геодезических работ. 31. Каково назначение обмерных работ, какими методами они производятся?
32.С какой геометрической точностью следует выполнять обмерные работы в зависимости от заданного масштаба чертежей объекта?
33.Каково назначение геодезических работ в комплексе обмеров архитектурного памятника? 34. Как наметить на стенах здания «нулевую линию», пользуясь нивелиром без применения рейки? 35. Оцените сравнительные достоинства и недостатки известных вам методов обмеров зданий и сооружений.
Ã Ë À ÂÀ 9
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИЗЫСКАНИЙ
ÈПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ
9.1.Особенности инженерных изысканий для проектирования подземных коммуникаций
Подземные инженерные коммуникации (водопровод, газопровод, самотечная и напорная канализации, теплосети, силовые электрокабели, кабели связи и др.) рассматриваются как объекты инженерного обустройства территории застройки. Поскольку подземные прокладки скрыты поверхностью земли, то для предупреждения их повреждений или вывода из строя, проведения технического обслуживания и ремонтных работ их положение должно быть достаточно точно отражено на планах и профилях подземных коммуникаций населенного пункта, промышленного предприятия и на соответствующих цифровых моделях местности и подземного хозяйства.
Проектирование сетей водоснабжения, канализации, газопроводов проходит две стадии:
•на первой стадии создается технический проект;
•на второй стадии выполняется рабочее проектирование с составлением рабочих чертежей.
Применяется также одностадийное технорабочее проектирование, если для его осуществления имеются все необходимые топографо-геодезические, инженерно-геологические, гидрологические, санитарные и другие данные.
Для обеспечения проектных работ нужны полноценные материалы, собираемые в процессе геодезических инженерных изысканий комплексного характера. Изучаются экономические, природные и другие условия намечаемого строительства сетей с целью принятия технически правильного и эконо-
мически целесообразного решения проекта.
Геодезические изыскания трасс подземных коммуникаций. На стадии проектирования геодезические изыскания трасс
подземных коммуникаций являются частью комплексных инженерных изысканий, включающих изыскания экономические, гидрологические, инженерно-геологические, санитарные обсле-
357
дования. Гидрологические изыскания проводят на источниках водоснабжения (водоемах, водотоках, подземных залежах) и на территориях, подбираемых для приема, обеззараживания и возврата в использование сточных вод, в местах пересечения трассой водных препятствий.
Инженерно-геологические изыскания необходимы для определения строительных характеристик грунта для всей трассы. Санитарные обследования нужны для выявления условий, при которых варианты размещения площадей для приема и переработки сточных вод не нарушат общего санитарного и экологического состояния прилегающей территории. Следует помнить, что сброс сточных и канализационных вод в реки и естественные водоемы запрещен законом. Поэтому на предприятиях должно действовать водооборотное водоснабжение по замкнутому циклу с многократной водоочисткой.
Строительные нормы по инженерным изысканиям для строительства БНБ 1.02.01-96 [22] распространяются на все виды инженерных изысканий и устанавливают основные требования к организации и проведению инженерных изысканий на всех стадиях проектирования, при строительстве и эксплуатации инженерных подземных сооружений.
При отсутствии инженерно-топографических планов подземных коммуникаций, недостаточной их полноте или точности предусматривается съемка их подземных и наземных составляющих. До начала работ необходимо собрать все документы, относящиеся к задачам съемки и установить возможность их использования. Полевые работы начинаются с отыскания на местности по внешним признакам местоположения и назначения существующих подземных коммуникаций. При их обследовании определяют:
•по водопроводу – материал и наружный диаметр труб; назначение (хозяйственное, хозяйственно-питьевое);
•по канализации – характеристику сети (самотечная, напорная) и назначение (бытовая, производственная, дождевая); материал и диаметр труб (внутренний – для самотечных, наружный – для напорных сетей);
•по теплосети – тип прокладки (канальная или беcканальная), тип канала (проходной, полупроходной, непроходной); материал и внутренние размеры канала; количество и наружный диаметр труб;
•по газопроводу – наружный диаметр и материал труб; давление газа.
358
При съемке подземных коммуникаций должны быть выявлены и нанесены на план:
•по водопроводу – ось трубопровода, углы поворота, вводы в дома, выпуски, центры люков колодцев, водозаборные и питьевые колонки, пожарные гидранты и поливочные краны;
•по канализации – ось коммуникации, беcколодезные повороты, центры люков колодцев и камер, выводы из домов, решетки дождеприемников, аварийные выпуски;
•по теплосети – оси трубопроводов, углы поворота, вводы
вздания и выводы, центры люков камер, места выхода на поверхность;
•по газопроводу – ось трубопровода, углы поворотов, места вводов в дома, места выходов на поверхность, центры люков колодцев и крышек коверов, газорегуляторные пункты.
9.2. Схемы устройства сетей водоснабжения, канализации и газоснабжения
Водопроводные сети состоят из трубопроводов, сооружений и устройств, обеспечивающих функционирование водоснабжения хорошего качества в необходимом количестве. Система инженерных сооружений водоснабжения (рис. 9.1) включает, как правило, следующие объекты:
• сооружения для забора воды из природных источников (открытых или подземных);
Рис. 9.1. Схема водопровода из открытого (а) и закрытого (б) водоисточников:
1 – водозабор; 2 – береговой водоприемник; 3 – насосная станция; 4 – водоочистные сооружения; 5 – подземный резервуар чистой воды; 6 – насосная станция; 7 – водонапорная башня; 8 – водораспределители; 9 – шахтный колодец и насос; 10 – водовод
359