1.5 Способы разбивки сооружения.

Перенос проекта на местность слагается из операций по переносу на местность ряда характерных точек запроектированного объекта. Вынос в натуру отдельной точки, в свою очередь, распадается на определение планового и определение высотного положения этой точки.

В зависимости от вида сооружения, условий измерений и требований к точности его построения разбивка осей может быть проведена различными способами: полярных координат, прямоугольных координат, угловой, линейной или створной засечкой.

Точность выноса проекта в натуру может быть выражена формулой

m² = m_р² + m_ф² + m_и², где

m_р – ошибка собственно разбивочных работ;

m_ф– ошибка фиксирования точки в натуре;

m_и – ошибка исходных данных.

Ошибка разбивочных работ зависит от способа построения в натуре проектных углов, линий.

Ошибка фиксирования разбиваемой точки определяется методом фиксирования и способом обозначения точки на головке этого знака. Производя кернение на металлической головке, добиваются точности при использовании:

а) визирных марок с оптическими центрирами - 1мм;

б) нитяных отвесов - 2-3 мм в закрытом помещении и 3-5 мм на открытой местности.

При непосредственном визировании на головку знака, с установленным на нем карандашом, гвоздем, шпилькой можно добиться точности 1,5 -2 мм.

Величина ошибки фиксирования должна быть заранее учтена при расчете разбивки сооружений.

Способ полярных координат применяют тогда, когда разбивочные работы выполняют в открытой местности и имеется возможность осуществить промеры от пунктов геодезической основы до точек здания или сооружения. Часто этот способ применяют при перенесении в натуре красных линий застройки. Точка А на местности определяется путем построения проектного угла β и отложения проектного расстояния (горизонтального проложения).

Величины β и dнаходят из решения обратной геодезической задачи.

tg α_1A = (y_A-y₁)/(x_A-x₁),

d = (y_A-y₁)/sin α_1A = (x_A-x₁)/cos α_1A,

β = α₁₂ - α_1A.

Координаты пунктов 1 и 2 и дирекционный угол α₁₂ известны из построения разбивочной основы. Координаты А задаются в той же системе в проекте сооружения. Для контроля положения зафиксированной в натуре точки А проверяют измерением на пункте

2 угла β' и сравнением его с расчетным значением. Координаты точки А равны X=X₁+ΔX;Y=Y₁+ΔY.

ΔX=d cos (α₁₂ – β)

ΔY=d sin (α₁₂ – β)

В соответствии с теорией ошибок

m_ΔX² = cos² (α – β) m_α² +d² sin² (α – β) m_β²/ρ²,

m_ΔY² = sin² (α – β) m_α² +d² cos² (α – β) m_β²/ρ²_.

Ошибка разбивочных работ в способе полярных координат

m_р² = m_ΔX² + m_ΔY²

m_р² = m_α² + d² m_β²/ ρ²

как видно из формулы на точность разбивки точки А влияют, главным образом, ошибка m_β построения углаβ и ошибкаm_αотложения проектного расстоянияd. В свою очередь на точность построения в натуре проектного угла оказывают влияние ошибки собственно измерений (визирования и отсчета), инструментальные, внешней среды (боковой рефракции). Ошибки центрирования и редукции при разбивке точек полярным способом непосредственно не влияют на точность построения проектного угла, но вызывают смещение разбиваемой точки. Путем математических расчетов было установлено, что для уменьшения влияния ошибок центрирования и редукции на точность разбивочных работ необходимо стремиться, чтобы откладываемый полярный угол был меньше прямого, а проектное расстояние не превышало длины исходной стороны.

С учетом всех ошибок, суммарная ошибка в положении точки, разбиваемой способом полярных координат, может быть представлена в виде

m² = m_α² + d² m_β²/ ρ² + m_цр² + m_и²+m_ф².

Способ прямоугольных координат применяют при наличии на площадке строительной сетки, в системе координат которой задано положение всех главных точек проекта.

Вычисляя от ближайшего пункта сетки приращения координат ΔXиΔY, откладывают их по соответствующей стороне сетки от ближайшего пункта. В найденной точке 0 устанавливают теодолит и строят от стороны сетки при двух кругах прямой угол. По перпендикуляру откладывают значение второго приращения и закрепляют вторую точку А. Для контроля откладывают значение второго приращения и закрепляют полученную точку А

При измерении неизбежны ошибки, вследствие которых на местности вместо точек 0 и А будут зафиксированы точки 0' и А'.

На точность разбивки точки способом прямоугольных координат влияют главным образом ошибка откладывания приращений координат (m_ΔXи m_ΔУ) и ошибки построения прямого угла.

При разбивке точки от оси ординат

m² = m_ΔУ² + m_ΔX² + ΔX² m_β²/ ρ²,

и от оси абсцисс

m² = m_ΔX² + m_ΔY² + ΔY² m_β²/ ρ².

Действие этих ошибок примерно такое же, как при полярном способе. Практически способы прямоугольных и полярных координат при одинаковых условиях обеспечивают одну и ту же точность разбивки сооружения. Заметное повышение точности разбивки по способу прямоугольных координат достигается тогда, когда сначала откладывают большее приращение координат, а перпендикулярно к нему – меньшее.

Способ прямой угловой засечки. Прямая угловая засечка применяется при разбивке точек сооружений, значительно удаленных от точек геодезической разбивочной основы, особенно тогда, когда непосредственное измерение расстояний от пунктов геодезической сети до определяемой точки 1 затруднено. Наиболее часто способ прямой угловой засечки применяют при разбивке мостовых переходов и гидротехнических сооружений. При этом способе положение проектной точка А на местности находится одновременным отложением на пунктах 1 и 2 углов β₁и β₂. углы откладывают оптическими теодолитами при двух кругах. Сторона 1-2 – это сторона разбивочной основы или специально

измеренная сторона. Разбивочные углы β₁и β₂ вычисляют как разность дирекционных углов сторон. Значения дирекционных углов находят из решения обратной геодезической задачи по известным координатам точки 1 и 2 и заданным проектным координатам точки А. Средняя квадратическая ошибка прямой засечки

m = m_β√(d₁² + d₂²)/(ρ sinγ).

Абсолютная ошибка прямой угловой засечки зависит не только от величины угла γ, но и от расстояния dдо определяемой точки. Наилучшим углом засечки считается угол 109°28'. Именно эта засечка является наиболее благоприятной при выполнении инженерно-геодезических работ, при которых большое внимание уделяется соблюдению расчетных абсолютных ошибок измерений.

Способ линейной засечки.Сущность способа линейной засечки состоит в том,что определяемая точка находится на пересечении расстояний, отложенных от закрепленных на местности точек стороны или осей сооружения. Для определения положения точки А

рулеткой откладывают расстояниеd₁от точки1 и одновременно от точки 2 – расстояниеd₂. в пересечении замеченных на рулетках концов отрезковd₁иd₂находят на местности точку сооружения А.

очевидно, что линейные засечки можно применять только для разбивки таких сооружений, у которых длина сторон и диагоналей не превышает длины мерного прибора. Точность разбивки

способом линейной засечки может быть выражена формулой:

m² = (m_d1² + m_d2²)/ sin² γ; m_d1 = m_d2; m = m_d√2/ sinγ.

Способ створной засечки.Положение проектной точки А в натуре этим способом определяется пересечением двух створов, построение которых выполняется теодолитом. Способ створной засечки часто применяется при разбивке промышленных, городских и других сооружений, где оси пересекаются под прямым углом. При построении створов необходимо тщательно центрировать теодолит, особенно в направлениях перпендикулярно задаваемому створу. Влияние ошибки центрирования будет увеличиваться по мере приближения к теодолиту. И, наоборот, влияние ошибки редукции будет возрастать по мере приближения теодолита к визирной цели.

При разбивке сооружения способом створных засечек приходится визировать на точки, расположенные от инструмента на различных расстояниях, что заставляет менять фокусировку трубы. Вследствие неправильного хода фокусирующей линзы происходит смещение визирной оси относительно её первоначального положения (ошибка фокусирования). Для уменьшения этой ошибки необходимо измерения выполнять при двух положениях круга.

По опытным данным наиболее существенное влияние на точность створной засечки оказывает влияние внешних условий, в частности, влияние боковой рефракции. Последняя возникает вследствие неодинаковой температуры воздуха на линии визирования. Исследованиями установлено, что в условиях строительной площадки ошибка в положении точки при створных наблюдениях в утренние и вечерние часы может достигать 5 мм при длине створа 300 м.

Для уменьшения влияния рефракции створные засечки ответственных сооружений необходимо выполнять многократно. При этом стремиться, чтобы линия визирования не проходила ближе 1-2 м от стен и боковых граней фундаментов.

Средняя квадратическая ошибка в положении точки

m² = m_А² + m_В² + m_ф², где

m_А – средняя квадратическая ошибка в положении створа А-А';

m_В – средняя квадратическая ошибка в положении створа В-В';

m_ф – средняя квадратическая ошибка в фиксирования точки.