1.4. Строительная координатная сетка

Строительная координатная сетка - представляет собой увеличенную до натуральных размеров координатную сетку генерального плана, закрепленную в проектное положение на местности прочными геодезическими знаками.

Построение на местности строительной координатной сетки должно быть произведено с высокой точностью. Ее выполняет специализированная организация по поручению застройщика, который должен иметь в своем составе специалистов-строителей, способных квалифицированно принять от специализированной организации созданную на местности строительную координатную сетку и пользоваться этой сеткой при построении осей сооружений на строительной площадке.

Строительную координатную сетку строят от существующих на местности пунктов геодезических сетей, точность определения которых обеспечивает надлежащую точность построения строительной координатной сетки.

Проектирование строительной координатной сетки является обязанностью проектной организации (ее геодезической службы). Строительную координатную сетку проектируют по разработанному генеральному плану объекта, соблюдая следующие требования:

- координатные оси сетки должны быть параллельны главным планировочным осям;

- строительная координатная сетка должна быть подобна координатной сетки генерального плана;

- в строительной координатной сетке должно быть сохранено максимальное число пунктов с учетом предстоящей горизонтальной и вертикальной планировки строительной площадки.

При наличии строительной координатной сетки построение осевых точек сооружений на местности выполняют способом перпендикуляров (способ абсцисс и ординат).

1.5. Геодезические построения на строительной площадке

Основными элементами геодезических построений на строительной площадке являются:

- построение на местности осевых точек (точек пересечений осей) сооружений;

- построение на местности линейных отрезков заданной проектом длины;

- построение на местности горизонтальных углов заданной проектом величины;

- вынесение на местность точек с заданными проектными отметками;

- построение на местности горизонтальных и наклоненных к горизонту под заданным углом линейных отрезков и плоскостей.

Построение на местности осевых точек сооружений выполняют следующими способами: прямоугольных координат, полярным, линейных засечек и прямой угловой засечки.

Способ прямоугольных координат применяют при наличии на строительной площадке строительной координатной сетки. При этом должны быть известны проектные координаты осевых точек сооружения. Рассматривая координаты искомых осевых точек А, В, С, D (рис.3, а), указанных на строительном чертеже, позволяет судить о нахождении возводимого сооружения в некотором определенном квадрате строительной координатная сетки, например в квадрате 7-8-12-13 вблизи стороны его 12-13. Значения абсцисс Х_А и Х_В, а также абсцисс Х_С и Х_D попарно одинаковы. Следовательно, оси сооружения параллельны координатным осям сетки. Для определения на местности точек А и В необходимо определить расстояния ∆у_А, ∆х_А и ∆у_В, ∆х_В. эти расстояния, соответствующие приращениям координат по осям, находят из выражений:

∆у_А = Y_А – Y₁₂; ∆х_А = Х _А- Х₁₂;

∆у_В = Y_В – Y₁₃; ∆х_В = Х _В- Х₁₃.

Отложив на местности от точки 12 по линии 12-13 величину ∆у_А, получают точку а΄. Восстановив в этой точке перпендикуляр линии 12- а΄ и отложив на перпендикуляре величину ∆х_А, находят искомую точку А. Аналогично определяют положение других точек. Чтобы проверить правильность построений, измеряют и сравнивают с проектными значениями расстояния между полученными на местности точками. После этого необходимо измерить и диагонали прямоугольника, образующего основные оси, приведенного на рис. 3, а здания.

На точность построения точки по способу прямоугольных координат влияют ошибки m₁ определения исходных (опорных) пунктов, откладывание расстояний (продольная ошибка m₂ и поперечная ошибка m₃), ошибка m₄ построения на местности прямого угла.

Тогда общая ошибка М построения точки определится по формуле:

М = ± √ m₁² + m₂²+ m₃²+ m₄²,

По которой можно судить об ожидаемой погрешности построения на местности осей сооружений.

Полярный способ заключается в том, что для определения расстояний и дирекционных углов между опорными точками А и В и проектными точками С и D решают обратные геодезические задачи (координаты опорных и проектных точек известны), а затем по разности дирекционных углов стороны АВ и сторон АС и ВD вычисляют углы β_А и β_В. Откладывая на местности величины этих углов от стороны АВ и вычисленные расстояния d_А и d_В, определяют положение искомых точек С и D на местности (рис. 3, б).

На точность определения положения точки полярным способом влияют ошибки определения опорных пунктов А и В, построения на местности углов β_А или β_В, откладывания расстояний d_А и d_В и фиксации точки.

Средняя квадратическая ошибка определения точки будет:

m = √ 2m² +d²/ρ² m_β²+ m _d²+ m_ф²,

где m - средняя квадратическая ошибка положения опорного пункта;

m_β - средняя квадратическая ошибка построения угла β;

m _d - средняя квадратическая ошибка отложения расстояния (d) до точек;

m_ф - средняя квадратическая ошибка фиксации точки;

ρ– число секунд в радиане 206265.

Положение точек, построенных полярным способом, контролируют сравнением расстояний между ними, измеренных в натуре, с их проектными значениями.

Способ линейных засечек (рис. 3, в) применяют при определении положения точек, близко расположенных от опорных пунктов. Он заключается в том, что расстояниями а и b, как радиусами, проводят (при помощи компарированной стальной рулетки) на местности дуги, пересечение которых и определяет положение точки С.

Расстояния а и b от «твердых» точек не должны превышать длины мерного прибора, иначе линейные засечки будут отложены с недостаточной точностью. Длины засечек должны быть определены в результате решения обратных геодезических задач (аналитически), а не графически.

Средняя квадратическая ошибка m_с определения положения точки С относительно исходных пунктов А и В будет:

m_с = ± m _d/ sinγ √2,

где m _d - средняя квадратическая ошибка определения сторон а и b;

γ= 180˚- (α + β).

Способ прямой угловой засечки применяют при определении положения точек, значительно удаленных от опорных геодезических пунктов. Он заключается в построении на местности углов α и β, образованных «твердой» стороной АВ и направлениями с ее конечных точек А в В на определенную точку С (рис. 3, г). Углы α и β вычисляют, как разность дирекционных углов соответствующих сторон треугольника АВС.

Средняя квадратическая ошибка m_с положения точки С будет:

m_с = ± m / ρ sinγ √а²+b²,

m - средняя квадратическая ошибка построения углов α и β ;

γ= 180˚- (α + β),

а и b – расстояния от точек А и В до определяемой точки С.

Построение осей сооружений от постоянных предметов местности. Иногда размещение новых зданий и сооружений среди существующих проектируют графическим методом по топографическим планам крупного масштаба. Построение осей проектируемых зданий и сооружений производят от существующих «опорных» зданий и сооружений по данным получаемым графически с планов. Так, например, чтобы разместить здания А и Б на красной линии СD (рис.4), находят по масштабу для здания А расстояния а и б от углов существующих зданий В и Г и отмечают на местности красную линию. пользуясь размерами в и г, определяют положения А на красной линии. Этот способ имеет весьма ограниченное применение.

Построение на местности линейных отрезков заданной проектом длины является наиболее распространенной задачей при построении на местности осей зданий и сооружений. Для этого от начальной точки А в заданном направлении откладывают компарированной стальной рулеткой заданное проектное расстояние и на местности отмечают предварительно найденную точку В´. При откладывании отрезка заданной длины всегда необходимо учитывать температуру воздуха и превышение между конечными точками А и В.

Построение на местности горизонтальных углов заданной проектом величины. В процессе построения осей сооружений часто приходится строить углы проектной величины с заданной точностью.

Для построения угла теодолит устанавливают в вершине О угла МОN (рис.5), который надо построить от направления на точку М. На лимбе откладывают проектный угол (при КП или КЛ) и в полученном направлении на заданном расстоянии от точки О закрепляют специальный знак с закладной деталью – металлической пластиной в его верхней части, на которой отмечают точку N´, фиксируя угол МОN´=α΄, отложенный одним полуприемом (КП или КЛ). также повторяют построение угла при другом положении вертикального круга и отмечают вторую точку N´΄.

Точка N в середине отрезка N´N´΄ будет фиксировать направление О N, составляющее с начальным ОМ угол α, свободный от влияния коллимационной ошибки трубы, т.е.

α =α΄ + α΄΄/2.

При построении на местности горизонтального угла с повышенной точностью (т.е. превышающей точность отсчета инструмента) вначале в точке О строят проектный угол одним полуприемом, откладывают проектное расстояние ОN´ и получают на местности некоторый угол, отличающийся от проектного угла α.

Далее отложенный на местности угол МОN´ (рис.5) измеряют способом повторений с заданной точностью. Из сравнения измеренного значения угла α΄ с проектным α определяют разность ∆ α = α - α΄ и вычисляют отрезок NN´, на который надо переместить точку N´ в ее проектное положение N, по формуле: N´N = ОN´ ∆ α / ρ.

Перемещая точку N´ перпендикулярно линии ОN´ на длину отрезка NN´, получают на местности заданный проектный угол α.

Вынесение на местности точек с заданными проектными отметками. Пусть требуется на местности отметить точку В, которая находилась бы на заданном проектном горизонте Н_пр= 165,300 (рис.6). для этого посередине между репером с известной отметкой Н_реп и точкой Вустанавливают нивелир. По рейке, стоящей на репере, производят отсчет а = 0939, вычисляют горизонт инструмента Н _ί = Н_реп + а = 167,254 и разность Н _ί – Н_пр = b = 1954. Эта разность b горизонта инструмента и проектного горизонта имеет весьма большое значение для строителя и называется высотой проектной рейки. После этого в точке В устанавливают рейку так, чтобы по ней был отсчет, равный b (высоте проектной рейки), при котором высота пятки рейки и будет равна проектной отметке Н_пр. Под пяткой рейки на предварительно вкопанном столбе (может быть, на стене существующего здания, сооружения) отчетливой риской фиксируют положение искомого проектного горизонта (например, отметки чистого пола первого этажа возводимого здания).

Построение на местности линии заданного уклона применяют при планировке площадок строительства, строительстве дорог, сетей канализации, подготовке площадок под технологическое оборудокание и др.

Пусть требуется от точки А с отметкой Н_А к точке В (рис.20) геометрически построить на местности линию длиной d с уклоном i и закрепить ее через равные отрезки d´. Для этого в заданном направлении откладывают горизонтальное расстояние d, на котором отмечают точки а₁, а₂,… а_п, отстоящие одна от другой на горизонтальных расстояниях d´, вычисляют проектную отметку Н_В точки В по формуле:

Н_В = Н_А - i d

и выносят ее на местность приемом, изложенным выше.

Затем в точке А устанавливают нивелир так, чтобы один из подъемных винтов 1 подставки был расположен по направлению АВ. Измеряют высоту i инструмента и вращением подъемного винта 1 устанавливают среднюю горизонтальную нить сетки на отсчет, равный i по рейке, установленной в точке В. после этого в точках а₁, а₂. … а_п забивают деревянные или металлические штыри-маяки так, чтобы отсчеты по рейке, устанавливаемой на эти маяки, равнялись высоте инструмента i.

При больших уклонах вместо нивелира в точке А устанавливают теодолит, трубе которого придают нужный наклон.

Во всех случаях высотных построений для земляных работ (планировка поверхности, подготовка земляного полотна дороги, рытье канав, траншей и т.п.). Детальное построение наклонной линии выполняют при помощи визирок (двух постоянных и одной ходовой), представляющих собой деревянные бруски с поперечной планокй, напоминающие рейсшину. Высота трех визирок должна быть одинаковой.

Постоянные визирки устанавливают в начальной А и конечной В точках, а ходовую-последовательно в точках а₁, а₂. … а_п. Визируют глазом через верхние обрезы планок постоянных визирок и получают визирный луч аb заданного уклона.

При больших объемах работ по вертикальной планировке (например, при аэродромном строительстве, строительстве магистральных дорог и т.п.) целесообразно применять прибор управления лучом (ПУЛ), в котором управление землеройным агрегатом осуществляется при помощи лазера.

Построение на местности проектной плоскости, наклоненной к горизонту по заданному уклону. По проекту вертикальной планировки определяют направление линии АВ (рис.7) с нулевым уклоном и переносят это направление на местность. Затем в любой выбранной точке С на этой линиивосстанавливают перпендикуляр СD и в этой точке С устанавливают нивелир так, чтобы его подъемные винты были расположены соответственно точкам 1,2 и 3. После этого подъемным винтом 1 придают визирной оси трубы нивелира наклонное положение, соответствующее проектному уклону линии СD. Ось вращения нивелира займет положение, перпендикулярное создавемой на местности наклонной плоскости, а отсчет b по рейке (высота проектной рейки), установленной на забитый под проектную отметку маяк, во всех точках запроектированной наклонной плоскости должен быть одинаковым и равным

b = Н _ί – Н_пр,

где Н _ί – горизонт инструмента;

Н_пр – проектная отметка точки С, в которой установлен нивелир.

Этот способ удобен тем, что при одной постановке нивелира можно вынести в натуру любое количество проектных точек, характеризующих проектную наклонную поверхность без каких-либо дополнительных расчетов.

Определение высот труднодоступных точек сооружений. В строительстве часто возникает необходимость определять высоты труднодоступных частей различных сооружений и устройств.

Первый случай. Применяют при определении высоты подвеса проводов. Точку С, высоту которой требуется определить (рис.9, а), проектируют на землю (точка В). теодолит устанавливают на расстоянии d от определяемой точки, примерно равном двойной высоте Н. Затем измеряют вертикальные углы v₁ и v₂ и горизонтальное расстояние d. Высоту СВ = Н определяемой точки находят по формуле:

Н = СВ = h₁ + = h₂ = d tg v₁ + d tg v₂ = d (tg v₁ + tg v₂).

Второй случай. Применяют при определении высоты сооружения типа водонапорной башни (рис.9, б). Из рисунка видно, что искомая высота

Н = d (tg v₁ + tg v₂). Для ее определения выбирают на местности и тщательно измеряют вспомогательную линию-базис АВ = b. Устанавливая теодолит последовательно в точках А и В, измеряют при каждой из этих точек горизонтальные углы β₁ и β₂ и вертикальные углы v₁ и v_2. Расстояния b₁ и b₂ от точек А и В стояния теодолита до проекции точки С΄ на линию горизонта инструмента (т.е. до точки С), вычисляемые по теореме синусов из треугольника АВС, будут:

b₁= b sin β₁ / sin[180º - (b₁ + b₂)];

b₂ b sin β₂/ sin[180º - (b₁ + b₂)].

Найдя стороны b₁ и b₂ вычисляют высоту Н дважды по результатам ее определения с двух станций.