Методы определения координат пунктов строительной сетки

Строительные сетки характеризуются большим объемом измерений и установки постоянных знаков на ограниченных территориях. Геодезических сети обычно имеют двух- или трехразрядное (трех стадийное или трехступенчатое) построение. И в том, и в другом случае выделяют каркасные сети, служащие основой сетки, и заполняющие, используемые для определения координат основной массы пунктов.

Основой каркаса больших строительных сеток обычно служит триангуляция, с крайними пунктами которой совмещают углы сетки (а с внутренними - ее пункты). При трехразрядном построении сетки следующий этап сгущения каркаса - полигонометрия 1-го порядка, прокладываемая между пунктами триангуляции по периметру сетки или образующая систему полигонов. При двухразрядном построении триангуляцию не строят, создавая каркас в виде замкнутого полигона или системы полигонов полигонометрии 1-го порядка.

Рисунок 42 - Схема создания геодезического обоснования

Каркас заполняют сетями 2-го порядка, охватывающими все пункты сетки внутри него.

Таким образом, выделяют три ступени геодезических построений (рис. 42):

1. - по каркасу сетки строится полигонометрия или триангуляция 4 класса, длина сторон принимается равной 1-2 км;

2. - по периметру между пунктами 4 класса прокладывают полигонометрические ходы 1 разряда;

3. - заполняющая сеть, в которой для определения координат вершин строительной сетки применяют четырехугольники без диагоналей, микротриангуляцию, микротрилатерацию, линейные и створные засечки и др.

При трехразрядном построении основой для заполняющих сетей 2-го порядка служит полигонометрия 1-го порядка, опирающаяся на триангуляцию; при двухразрядном - основой служит полигон каркасной полигонометрии 1-го порядка, проложенный по периметру сетки или сеть, делящая сетку на отдельные полигоны.

Триангуляцию строят на промышленных площадках больших размеров сразу на всю территорию предприятия с учетом расширения. Сгущение же ее полигонометрией 1-го порядка целесообразно выполнять для каждой очереди строительства в отдельности. В этом случае будет обеспечена сохранность знаков и в то же время создана единая основа для всей сетки в целом.

Обычно триангуляция строительной сетки представляет собой геодезический четырехугольник (на открытых площадках) или центральную систему (если в центре площадки холм или водораздел), реже небольшую систему из двух-трех четырехугольников, центральных систем или их сочетаний с треугольниками. Стороны триангуляции, измеряемые в качестве базисов, стремятся точно совместить со сторонами периметра сетки. В этом случае, закрепив в створе базиса точки временными знаками, фиксирующими отрезки, равные длинам сторон квадратов или прямоугольников, можно одновременно с измерением базисов определять и длины сторон полигонометрии 1-го порядка. При использовании для измерения базисов светодальномеров в этом случае целесообразно измерение расстояний в комбинациях.

Для того, чтобы пунктам каркасной сети была обеспечена длительная сохранность, рекомендуется проектировать сетку таким образом, чтобы пункты, расположенные по ее периметру, находились за пределами строительства, но желательно на расстоянии не более 200 - 300 м от его границ. В этом случае каркасная сеть будет служить основой для восстановления сетки при уничтожении отдельных пунктов в процессе строительства и сгущения планового обоснования исполнительных съемок.

Триангуляция строится из одной фигуры или сочетания нескольких фигур (геодезические четырехугольники, центральные системы), в зависимости от местных условий, размеров и конфигурации площадки (рис. 43).

а) Ряд триангуляции

б) Сдвоенные ряды триангуляции

Рисунок 43- Схема развития сетей триангуляции

В сети триангуляции намечают не менее двух базисов, в качестве которых обычно измеряют непосредственно стороны сети. При этом, пункты, закрепляющие базисные стороны, стремятся строго совмещать со сторонами сетки. В этом случае, при измерении базиса, в качестве створных точек определяют положение расположенных на нем пунктов сетки.

В зависимости от принятой при проектировании системы координат одному из пунктов триангуляции присваиваются начальные координаты, а одной из ее сторон -начальный дирекционный угол.

При обработке триангуляции базисы вычисляют на плоскости (поправки за приведение к проекции Гаусса и уровню референц -эллипсоида не вводят).

Расчет точности измерений в триангуляции выполняют по проекту сети, составленному с использованием полученного при изысканиях картографического материала.

Полигонометрия 1- го порядка представляет собой систему вытянутых ходов (для сеток из квадратов или одинаковых прямоугольников, стороны ходов равны между собой). Отличительной чертой таких ходов являются короткие стороны (в среднем около 200 м), что приводит к большому числу сторон в ходе, а следовательно, требует повышения точности угловых измерений. Поэтому, если полигонометрия представляет систему полигонов, рекомендуется осуществить передачу дирекционных углов на узловые точки. Здесь также может быть использован способ измерения в комбинациях.

Полигонометрию 1-го порядка прокладывают между пунктами триангуляции или строят в виде самостоятельных систем.

Исходя из средней ошибки положения пункта полигонометрии 1-го порядка ±2,7 см, получим среднюю ошибку в конце хода ±5,4 см и предельную ±10 см. При длине хода между пунктами триангуляции 2-3 км - это составит 1:20 000 - 1:30 000, что соответствует полигонометрии 4-го класса. Однако измерения (особенно угловые) следует выполнять с особой тщательностью, так как наименьшая длина стороны в полигонометрии 4-го класса - 250 м, а в строительной сетке, как правило, все стороны в среднем равны 200 м.

Поскольку стороны каркаса служат базисами для тригонометрических сетей 2-го порядка, точность в измерениях должна быть в 1,5-2 раза выше точности определения сторон этих сетей.

Сети второго порядка требуют большого объема полевых работ, часто в весьма неблагоприятных условиях. Строиться они могут в виде ходов полигонометрии между пунктами каркаса или заменяющих их тригонометрических построений (микротриангуляции, геодезических засечек, четырехугольников без диагоналей).

Специфическая форма этих сетей, обусловленная построением их по заранее установленным временным пунктам, приводит, к образованию вытянутых ходов с равными сторонами, цепочек, равнобедренных прямоугольных треугольников и т. п. В последние годы широкое применение для построения сетей 2-го порядка получили микротриангуляция, метод геодезических засечек и четырехугольников без диагоналей.

В случае, когда местные условия препятствуют постановке угловых измерений, но позволяют организовать линейные с использованием светодальномеров, для построения сетей 2-го порядка можно использовать микротрилатерацию или линейные геодезические засечки.

Переход от более простой полигонометрии к сетям микротриангуляции, геодезических засечек, четырехугольников без диагоналей, микротрилатерации и линейных геодезических засечек объясняется тем, что для строительных сеток особо важно надлежащим образом выдержать точность во взаимном расположении пунктов по направлениям осей строительной системы координат. С этой точки зрения система из параллельных ходов полигонометрии 2-го порядка не является лучшей, ибо в середине хода могут быть значительные взаимные сдвиги. Цепочки микротриангуляции и микротрилатерации связывают воедино по два ряда, а цепочки угловых и линейных геодезических засечек - по три ряда пунктов сетки. Иногда их удается запроектировать таким образом, что технологически связанные группы сооружений располагаются в пределах цепочки.

Наиболее рациональной с точки зрения построения сетки является сеть четырехугольников без диагоналей, повторяющая конфигурацию сетки и создающая взаимную связь между пунктами по всем направлениям вдоль осей строительной системы координат. Однако, с точки зрения сохранности пунктов, этот способ может привести к увеличению разрыва между постановкой временных и постоянных знаков, ибо для вычисления элементов редукции нужно построить и уравнять всю сеть целиком. Кроме того, иногда может оказаться целесообразным, по мере проведения вертикальной планировки, строить сети 2-го порядка, чтобы быстрее начинать разбивочные работы. Цепочки позволяют решать вопрос оперативнее, чем сплошные сети. Анализ отечественного опыта показывает, что для создания сетей 2-го порядка особо эффективны метод четырехугольников без диагоналей и метод геодезических засечек.

1.1.4.5.Оценка точности построения строительной сетки

При расчете точности строительной сетки следует исходить из того, что она должна, во-первых, обеспечить разбивку основных осей сооружения; во-вторых - служить основой для исполнительной съемки. В связи с этим, предъявляются следующие требования к точности построения строительной сетки:

) чтобы обеспечить разбивку основных осей - ошибки во взаимном положении соседних пунктов в заполняющей сети не должны превышать 1:10 000; если сторона принята равной S=200 м, то ошибка должна быть < 20 мм;

) если строительная сетка используется в качестве основы для исполнительной съемки, то важно выдержать необходимую точность общего расположения пунктов; предельные ошибки положения пунктов строительной сетки относительно исходных не должны превышать 0,2 мм в масштабе плана ( при М 1:500 t=10 см).

Произведем расчет точности построения строительной сетки.

Если сторона сетки S=200 м, при двух стадийном построении сетки, для ошибки взаимного планового положения двух смежных пунктов будем иметь:

М_вз= 20 мм,

М_вз= .

Примем коэффициент понижения точности 2, тогда:

;

;

Допустимая СКО взаимного положения пунктов в заполняющей сети ±18 мм, а в каркасной - ±9 мм. Тогда:

;

,

где m_SI, m_SII - СКО определения длин сторон сетей I и II порядка;

m_aI, m_aII - СКО определения дирекционного угла в сетях I и II порядков.

m_S²+ m_a ²= m², пусть m_S= m_a= m², тогда:

m_S , m_a .

Отсюда:

²»5²

²» 10²

Это допустимые СКО для сетки, которая будет использована для выноса осей зданий.

Для сетки, которая будет использована для исполнительной съемки:

m_I²+m_II²=5 см²,

принимаем коэффициент понижения точности k=1,5, тогда:

m_I=2,7 см.

Для расчета точности используется формула СКО в конце хода для одиночного хода светодальномерной полигонометрии:

где n -число сторон хода;

[D_ЦТ²] - сумма квадратов расстояний от центра тяжести до текущих точек.

Так как m_I=27 мм в наиболее слабом месте (в середине хода), тогда:

Для полигонометрии требуется выполнение этого условия, что достигается следующим путем:

· повышают точность угловых и линейных измерений;

· при неизменных m_b и m_S общий ход по периметру разбивают на несколько ходов (полигонов);

· увеличивают длину сторон сетки.