geodezia_v_voprosakh_i_otvetakh
.pdf9.34.Расскажите о наблюдениях за осадками зданий и сооружений?.......220
9.35.Расскажите о применении в строительстве спутниковых методов определения координат точек?......................................................................222
Раздел 9. Геодезические работы при строительстве и эксплуатации сооружений
9.1. Расскажите о порядке и точности разбивки сооружений?
Разбивкой сооружения называют комплекс геодезических работ по перенесению проекта на местность. Выполняют разбивочные работы по принципу от общего к частному в следующей последовательности:
1)от опорных пунктов геодезической сети выносят в натуру главные оси зданий или сооружений и закрепляют их на местности;
2)от главных осей зданий и сооружений разбивают их основные оси;
3)от основных осей разбивают дополнительные оси;
4)от основных и дополнительных осей производят детальную разбивку зданий и сооружений.
Детальные разбивочные работы выполняют в течение всего периода строительства объекта. Вначале они связаны с разработкой грунта при создании котлована. С этой целью выносят в натуру контур котлована, передают на дно котлована проектные отметки при разработке котлована. Затем производят разбивку под блоки и части фундамента с одновременной установкой точек и плоскостей в проектное положение. На этом же этапе выносят в натуру оси и детали строительных конструкций. После завершения строительства фундамента разбивают технологические оси для установки в проектное положение технологического оборудования (агрегаты, подкрановые пути и т.п.) и на каждом из этих этапов к геодезическим измерениям предъявляют к точности их выполнения свои требования.
Грубые ошибки при переносе на местность отдельных точек или несоблюдение точности при разбивках не допустимы. Это может привести
кбраку в строительстве объекта, переделке дорогостоящих работ. Поэтому положение каждой вынесенной в натуру точки контролируется дополнительными измерениями.
Процесс производства разбивочных работ состоит из ряда типичных (повторяющихся) операций, которые называют элементами разбивки:
построение проектного угла;
отложение на местности проектного отрезка;
перенесение в натуру проектной отметки и т. п.
Сочетание тех или иных элементов образует способ разбивочных работ, с помощью которого можно вынести в натуру отдельные точки или оси сооружений.
191
Точность геодезических разбивочных работ зависит от размеров и назначения сооружения, способов и порядка соединения различных узлов и деталей. Общие требования к точности разбивочных работ изложены в СНиП 3.01.03 – 84 «Геодезические работы в строительстве». Наиболее высокая точность предъявляется к установке в проектное положение сборных металлических и железобетонных конструкций, монтируемых методом самофиксации.
Таблица 9.1. Требования к точности геодезических измерений для перенесения
в натуру различных сооружений и конструкций
|
|
Допустимые средние квадрати |
||
|
|
ческие погрешности при |
||
Клас |
|
разбивочных работах |
|
|
точн |
Характеристики зданий, |
Угловые |
Линейные |
Определе |
ости |
сооружений и конструкций |
измере |
измерения |
ние |
|
|
ния, с |
перенос ос |
отметок, |
|
|
|
по высоте |
в мм |
1-р |
Металлические конструкции с фрезерованными |
10 |
1/15 000 |
1 |
|
контактными поверхностями. Сборные |
|
|
|
|
железобетонные конструкции, монтируемые |
|
|
|
|
методом самофиксации в узлах |
|
|
|
2-р |
Здания выше 16 этажей или с пролетами более 36 м |
10 |
1/10 000 |
2 |
|
и сооружения высотой более 60 м |
|
|
|
3-р |
Здания выше 5 до 16 этажей или с пролетами более |
20 |
1/5000 |
2 |
|
6 до 36 м и сооружения высотой более 15 до 60 м. |
|
|
|
|
Металлические сборные железобетонные |
|
|
|
|
конструкции со сварными и болтовыми |
|
|
|
|
соединениями. |
|
|
|
|
Пространственные и тонкостенные монолитные |
|
|
|
|
железобетонные конструкции в перидвижной и |
|
|
|
|
скользящей опалубке |
|
|
|
4-р |
Здания до 5 этажей или с пролетами до 6 м и |
30 |
1/2000 |
5 |
|
сооружения высотой до 15 м. Железобетонные |
|
|
|
|
монолитные конструкции в переставной и |
|
|
|
|
стационарной опалубке. Конструкции из бетонных |
|
|
|
|
блоков и кирпича. Деревянные конструкции |
|
|
|
5-р |
Земляные сооружения |
45 |
1/1000 |
10 |
6-р |
Прочие сооружения |
60 |
1/500 |
50 |
9.2. Как построить на местности проектный угол?
При построении проектного угла на местности известно положение точек А и В (точки разбивочной сети) и величина проектного угла βпр .
192
Рис.9.1. Схема построения проектного угла первым способом
В зависимости от требуемой точности построение угла может быть выполнено двумя способами.
Первый способ. Теодолит устанавливают в точке В и приводят его в рабочее положение. Наводят визирную ось трубы на точку А и берут отсчет а по горизонтальному кругу. Вычисляют значение отсчета с при повороте зрительной трубы на угол βпр как с = а + βпр, если угол строят от направления ВА по ходу часовой стрелки; с = а – βпр, если угол строят против хода часовой стрелки.
При закрепленном лимбе открепляют алидаду и поворачивают зрительную трубу до тех пор, пока отсчет по горизонтальному кругу будет равен с. В таком положении по центру сетки нитей закрепляют на местности временно точку С1. Затем переворачивают трубу через зенит и аналогичным путем откладывают угол βпр. при другом положении круга. Фиксируют на местности точку С2 Отрезок С1С2 делят пополам и среднюю точку С закрепляют постоянным знаком. Угол АВС принимают за проектный. Для контроля его измеряют полным приемом.
Второй способ (способ редуцирования). Построение проектного угла способом редуцирования применяют в тех случаях, когда в ППГР установлена точность выше, чем точность имеющегося в наличии теодолита. В этом случае задача решается следующим образом. Сначала строят проектный угол при одном положении вертикального круга. Построенный таким образом угол многократно измеряют с перестановкой лимба на угол 180°/ n между приемами. Вычисляют среднее значение βср .
В курсе теории погрешностей измерений доказывается, что точность среднего арифметического значения в √n раз выше по сравнению с однократным измерением. Поэтому, измерив построенный угол n приемами, получим βср со средней квадратической погрешностью М = mβ /√n.
Рис.9.2. Построение проектного угла способом редуцирования
193
Находят разность Δβ = βп - βср . Она является угловым элементом редуцирования. Однако из-за недостаточной точности теодолита построить Δβ на местности не представляется возможным. Поэтому вычисляют
линейный элемент редуцирования |
|
С1С = Δl = (Δβ/ρ)L, |
(9.1) |
где L –длина стороны ВС, ρ – число секунд в радиане. |
|
Величину Δl откладывают от точки С1 по перпендикуляру к стороне ВС в соответствии со знаком Δβ. Точку С закрепляют. Сторона ВС является второй стороной проектного угла. Задача решена.
Возникает вопрос, – как определить число n приемов при измерении приближенного проектного угла? Формула средней квадратической
погрешности арифметической средины М имеет вид |
|
М = mβ / √n, |
(9.2) |
где mβ- средняя квадратическая погрешность измерения угла одним |
|
приемом; |
|
n – число приемов.
Если приравнять М среднюю квадратическую погрешность,
заданную проектом, то из формулы (9.2) получим |
|
n = mβ2 / М2. |
(9.3) |
9.3. Как построить на местности проектный отрезок?
Для выноса в натуру длины проектной линии с точностью 1:2000 и ниже необходимо от исходной точки в заданном направлении отложить расстояние, горизонтальное проложение которого равно проектному значению. Если откладываемое расстояние находится в пределах длины мерного прибора – ленты, рулетки, то этот мерный прибор укладывают по заданному направлению и вдоль него отыскивают точку, соответствующую проектному расстоянию. В длину отрезка необходимо ввести поправки за температуру, за компарирование, за превышение.
Если точность измерения задана более высокая, а длина отрезка превышает длину мерного прибора, то поступают следующим образом. На местности от исходной точки в заданном направлении откладывают приближенное расстояние (в пределах 1 – 2 м ) и закрепляют конец отрезка временным знаком. Определяют точное значение длины этой линии с учетом всех поправок. Сравнивают его с проектным значением lо и находят линейную поправку Δl = l – lо. От конечной точки откладывают поправку Δl и полученную точку закрепляют постоянным знаком.
9.4. Перечислите способы разбивки осей сооружений?
Выбор способа разбивки осей сооружений зависит от вида опорной геодезической сети на строительной площадке, особенностей местности и возводимого сооружения, наличия геодезических приборов и других причин. Применение того или иного способа заключается в построении на
194
местности заданных углов и расстояний. Для контроля положения вынесенной на местности точки ее координаты определяют другим независимым способом. Разбивку осей выполняют по разбивочным чертежам, являющихся неотъемлимой частью проекта производства геодезических работ. Исходными данными для их создания являются координаты опорных и проектных пунктов. Основными из этих способов являются:
способ прямоугольных координат;
способ полярных координат;
способ прямой угловой засечки;
способ обратной угловой засечки;
способ линейной засечки;
способ створной засечки;
способ линейно – угловой засечки.
9.5.Расскажите о случаях применения и точности способа полярных
координат?
Способ полярных координат широко используется при разбивке осей зданий в тех случаях, когда разбивочная сеть создана в виде теодолитных или полигонометрических ходов, а местность между разбивочным пунктом и определяемым удобна для производства линейных измерений.
Пусть при подготовке разбивочного чертежа получены координаты определяемого пункта С (хс ус ), а также имеются координаты пунктов 1 (х1, у1 ) и 2 (х2, у2 ) разбивочной основы (рис.9.3). Тогда величина
дирекционного угла стороны АС равна |
|
|
|
α1С = arc tg(ус - у1)/ (хс - х1), |
(9.4) |
а разбивочный угол |
β = α12 - α1С . |
|
и |
d1С = √¯(ус - у1)2+ (хс - х1)2 |
(9.5) |
Для определения положения точки С на местности |
на пункте А |
|
устанавливают теодолит и ориентируют его по стороне 1 – 2. Открепляют алидаду и поворачивают теодолит на угол β. По направлению визирной оси откладывают проектное расстояние d1С. Фиксируют точку С .Для контроля измеряют расстояние d2С и сравнивают его с проектным, вычисленным по формуле (9.5), в которую вместо координат точки 1 необходимо подставить координаты точки 2. Допустимое расхождение зависит от требуемой точности построения точки С.
195
Рис.9.3. Построение проектной точки способом полярных координат
Что касается точности построения точки данным способом, то в разделе «Теория погрешностей измерений» на конкретном примере показано, что ее значение равно
М2с = md2 + d2 mβ2/ρ2 |
(9.6) |
Областью определения положения точки в общем случае является эллипс рассеивания. Если погрешность построения угла соответствует точности построения проектного отрезка, то эллипс вырождается в окружность. Это наиболее благоприятный случай и к нему всегда следует стремиться. В этом случае точность построения угла и отрезка можно найти из соотношения
md = d mβ /ρ |
(9.7) |
9.6. Как построить на местности точку способом прямоугольных координат?
Способ прямоугольных координат применяют чаще всего в случаях, когда разбивочная основа создана в виде строительной сетки. В этом случае разбивочными элементами являются приращения координат Δx, Δy. Их вычисляют как разности координат пункта строительной сетки и координат проектной точки С.
Рис.9.4. Построение проектной точки способом прямоугольных координат
196
Для построения точки С (рис. 9.4) от центра юго – западного угла квадрата координатной сетки по оси ординат откладывают отрезок Δy, конец которого закрепляют на местности временным знаком (на рис.9.4 точка Р). Устанавливают теодолит в точке Р и при двух положениях вертикального круга восстанавливают перпендикуляр, в направлении которого откладывают величину отрезка Δx. Конец этого отрезка и будет являться искомой точкой С.
Для контроля построения точки С измеряют отрезки Δy´, Δx´ и сравнивают их с проектными значениями. Расхождения не должны превышать требований к точности построения проектных отрезков.
Точность построения точки С зависит от точности построения отрезков Δx и Δy (mΔy и mΔx); от точности построения прямого угла m90º , а также от точности фиксирования точки С mф. В общем виде эта зависимость имеет вид
M2 = m2Δy + m2Δx +( m290º /ρ2 ) Δx2 + m2ф |
(9.8) |
9.7. В каких случаях для разбивки осей применяют способ угловой засечки?
Способ прямой угловой засечки применяют при разбивке осей, удаленных на значительное расстояние от пунктов разбивочной сети. Чаще всего это разбивка опор мостовых переходов, когда нет возможности непосредственно измерить расстояния от пунктов разбивочной сети до определяемых пунктов.
По координатам пункта 1(х1,у1) и точки С(хс,ус) вычисляют значение угла α1-с
α1-с = arc tg(ус - у1)/ (хс - х1), |
(9.9) |
и аналогично |
|
α2-с = arc tg(ус - у2)/ (хс - х2), |
(9.10) |
а затем разбивочные углы β1 и β2 как β1 = α1-2 - α1-с, и β2 = α2-с - α2-1. |
|
Рис.9.5. Построение проектной точки способом прямой угловой засечки
Пересечение направлений 1 – С и 2 – С определяет на местности положение искомой точки С. Если она находится на водной поверхности,
197
то используют два теодолита. Установив их на точках 1 и 2, и отложив проектные углы β1 и β2, на пересечении визирных лучей получают положение точки С. Точность построения контролируют измерением углов β3 и β4, , сравнивая результаты измерений с их проектными значениями.
Точность построения проектной точки способом угловой засечки во многом зависит от геометрии треугольника. При одних и тех же внешних и инструментальных погрешностях точность выше, если d1 = d2, а угол γ при засекаемой точке равен 90º. В общем случае средняя квадратическая
погрешность определяемого пункта равна |
|
М = (mβ b/ρSin2γ)√(Sin2β1 + Sin2β2). |
(9.11) |
9.8. В каких случаях для разбивки осей применяется линейная засечка?
В этом способе положение проектной точки С на местности определяют в пересечении проектных расстояний d1 и d2. Его применяют в основном для разбивки осей строительных конструкций, когда d1 и d2 меньше длины мерного прибора (рис. 9.6).
Рис.9.6. Построение проектной точки С линейной засечкой
Практически данная работа выполняется следующим образом. Рулетки нулевыми делениями совмещаются соответственно с центрами пунктов 1 и 2. Совмещение концов отрезков d1 и d2 даст на местности положение искомой точки С. Средняя квадратическая погрешность положения точки определяется по формуле
М = md √2 / Sinγ. (9.12)
Как видим здесь, как и в угловой засечке, на точность положения точки на местности существенное влияние оказывает геометрия засечки. Наилучшим вариантом является прямоугольный треугольник с прямым углом в засекаемой точке. Не рекомендуется применять засечки с углом γ< 30º.
9.9. Как построить проектную точку с помощью обратной угловой засечки?
Обратную угловую засечку при перенесении точки в проектное положение применяют в тех случаях, когда по каким – либо причинам нет возможности установить прибор на точках разбивочной сети. Построение
198
точки выполняют методом приближений. Сначала на местности находят приближенное положение точки С' Над этой точкой устанавливают теодолит и измеряют углы β1 и β2 (рис.9.7).
По формулам обратной угловой засечки вычисляют координаты точки С' и сравнивают их с проектными значениями. По разности координат определяют величины редукций Δx и Δy и по ним смещают точку С' в проектное положение С. Можно вычислить элементы редукции Θ (угловой элемент) и e (линейный элемент) и проконтролировать правильность редуцирования.
Рис.9.7. Схема построения проектной точки обратной засечкой
Для контроля на точке С также измеряют горизонтальные углы на те же опорные точки и вновь вычисляют координаты определяемой точки. Если они отличаются от проектных координат на недопустимую величину, то редуцирование повторяют.
Примечание. Применение обратной угловой засечки возможно только при наличии видимости с определяемой точки не менее трех пунктов разбивочной сети.
9.10. В чем сущность створной засечки?
Сущность створной засечки состоит в том, что положение определяемой точки устанавливается в пересечении двух осей, закрепленных на противоположных концах возводимого сооружения. Лучшая засечка считается под прямым углом. Створы целесообразно строить одновременно двумя теодолитами. При этом важно тщательно центрировать теодолиты.
9.11. Как построить точку на проектной высоте?
Проектную отметку выносят в натуру методом геометрического нивелирования от ближайшего репера разбивочной основы. Обозначим
199
через Нрп отметку репера, а через Нпр – проектную отметку, которую требуется перенести в натуру (рис.9.8).
Устанавливают нивелир примерно на одинаковом расстоянии от репера и точки, в которой надо получить проектную отметку. На репере устанавливают отвесно рейку, приводят визирную ось нивелира в горизонтальное положение и снимают отсчет по рейке а. Вычисляют горизонт инструмента Ги = Нрп + а.
Рис. 9.8. Схема построения точки на проектной высоте
Вычисляют отсчет по рейке в проектной точке, который должен быть, когда пятка рейки находится на проектной высоте по формуле
b = Ги – Нпр. (9.13)
Поднимают или опускают рейку на проектной точке до тех пор, пока отсчет по средней нити не окажется равным вычисленному отсчету по рейке b. Проектную отметку закрепляют на сооружении.
Для контроля полученные таким образом точки нивелируют. Причем нивелирный ход желательно привязать к другому реперу разбивочной сети.
При построении точки на проектной высоте на точность влияют те же погрешности, что и при нивелировании способом вперед. Однако здесь добавляется погрешность фиксации точки, на которую необходимо обращать особое внимание. Фиксировать надо остро отточенным карандашом или гвоздем, держа его перпендикулярно плоскости, на которой отмечается точка.
В настоящее время наиболее эффективным прибором для построения проектных высот является ротационный лазерный нивелир.
9.12. Как построить на местности линию с проектным уклоном с помощью наклонного луча нивелира?
Данная задача встречается при детальной разбивке линии при строительстве линейных сооружений. Ее можно решить различными способами. Здесь рассмотрим построение наклонной линии с проектным уклоном с помощью нивелира.
200