Геодезические разбивочные опорные сети

1.1.3.1. Общие сведения

Геодезические опорные разбивочные сети служат основой для выноса проектов сооружения в натуру, соблюдения их геометрических параметров, производства геодезических наблюдений за смещениями и деформациями инженерных сооружений. Они создаются на строительной площадке в виде развитой сети закрепленных знаками пунктов и обеспечивают исходными данными последующие построения на всех этапах строительства и эксплуатации сооружений.

Геодезическую разбивочную основу увязывают с имеющимися в районе строительства пунктами государственной сети или геодезических сетей сгущения, а также пунктами периода ранее проведенных инженерных изысканий. Проект разбивочной основы составляется в соответствии с генеральным планом объекта строительства в порядке и в сроки, соответствующие принятым стадиям проектирования и очередям строительства. Точность построения геодезической разбивочной основы должна соответствовать требованиям табл.5. (СНиП 3.01.03-84. Геодезические работы в строительстве. М., Стройиздат,1984).

Таблица 5

Класс	Объекты строительства	Допустимые средние квадратические погрешности
точно сти		угловые величины, сек	линейные измерения	отметки, мм
1-0	Предприятия и группы зданий и сооружений на участках площадью более 100 га. Отдельно стоящие здания и сооружения с площадью застройки более 100 тыс. кв. м.		1:50 000
2-0	Предприятия и группы зданий и сооружений на участках площадью до 100 га. Отдельно стоящие здания и сооружения с площадью застройки свыше 10 до 100 тыс. кв. м.		1:15 000
3-0	Здания и сооружения с площадью застройки до 10 тыс. кв. м Дороги, подземные и надземные коммуникации в пределах застраиваемых территорий		1:5 000
4-0	Дороги, подземные и надземные коммуникации вне застраиваемой территории		1:2 000

Класс точности построения геодезической разбивочной основы особо сложных и уникальных инженерных сооружений, а также зданий выше 16 этажей устанавливают при разработке проекта производства геодезических работ (ППГР). Точность измерения базиса геодезической разбивочной основы определяется специальными расчетами.

Геодезическую разбивочную основу создает заказчик и не менее чем за 10 дней до начала строительно-монтажных работ передает подрядчику техническую документацию на нее и на закрепленные на площадке строительства пункты и знаки основы. Знаки геодезической разбивочной основы в процессе строительства находятся под наблюдением за их сохранностью и устойчивостью. Положение знаков проверяет строительная организация не реже двух раз в год или в сроки, установленные в ППГР.

В районах крупного строительства и на городских территориях создается высотная основа для инженерно-геодезических разбивочных работ и наблюдений за осадками в виде нивелирных сетей II и III классов. Ходы нивелирования IV класса развивают по необходимости. При строительстве уникальных и крупных инженерных сооружений, для монтажа и наблюдения за осадками создают локальные специальные опорные высотные инженерно-геодезические сети высокой точности.

Необходимость создания высокоточных высотных опорных геодезических сетей обосновывается в ППГР. Методику и точность производства геодезических измерений выбирают на основе расчетов точности и оценки качества проектов нивелирных сетей. Нивелирные ходы таких сетей прокладывают в прямом и обратном направлениях или при двух горизонтах инструмента.

Для высокоточного нивелирования применяют нивелиры Н1, Н2, Ni004, Ni007, Ni-B3 и др. Рейки - штриховые с инварной полосой. Нивелиры и рейки подвергают тщательным исследованиям по полной программе.

Выбор вида построения опорных разбивочных геодезических сетей зависит от следующих факторов:

-типа объекта;

-его формы и площади;

-его назначения;

-физико-географических условий района строительства;

-точности;

-наличия измерительных средств у исполнителя ;

и др.

Например, триангуляция применима для значительных площадей, особенно для вытянутых объектов: мостов, гидротехнических сооружений и т.д.

Полигонометрия применима для застроенных территорий и дорожного строительства.

Линейно-угловые сети применяются при строительстве уникальных сооружений, где требуется высокая точность.

Строительная сетка применяется при строительстве крупных промышленных комплексов.

Теодолитные ходы применяются при строительстве отдельных зданий небольшой этажности, при прокладке сетей коммуникаций.

Инженерно-геодезические (опорные геодезические разбивочные сети) сети обладают следующими особенностями:

· создаются на конкретных объектах;

· имеют ограниченные размеры с небольшим числом фигур и короткими длинами;

· плотность пунктов и точность построения сети рассчитывается от конкретных задач;

· сеть строится, как правило, в виде свободных построений в условной прямоугольной системе координат с привязкой к государственной сети.

1.1.3.2. Линейно-угловые сети

При установке элементов конструкций инженерных сооружений и высокоточной установке технологического оборудования создаются специальные высокоточные сети по форме, повторяющей геометрическую форму сооружения в плане. При строительстве сравнительно простых по геометрической форме промышленных и гражданских инженерных сооружений такие сети строят в виде четырехугольников, геодезических четырехугольников или квадратов, рядов из ромбов, центральных систем. Измерение их ведут методом триангуляции, трилатерации или линейно-угловым.

Для расчета точности угловых и линейных измерений в указанных сетях применяются формулы, разработанные А. И. Дурневым, К. Р. Проворовым, К. А. Лапингом, Т. Т. Чмчяном и др.

При высокоточной установке технологического оборудования развивают специальные высокоточные сети микротрилатерации: радиально-кольцевые, кольцевые и линейные (рис. 32).

а) радиально-кольцевые б) кольцевые

в) линейные

Рисунок 32 – Виды линейно-угловых сетей

Методика построения таких сетей обосновывается разработкой ППГР.

В линейных и кольцевых сетях микротрилатерации взаимное поперечное положение смежных пунктов определяют с высокой точностью. С увеличением числа треугольников точность определения пунктов понижается. Для повышения точности взаимного поперечного положения удаленных пунктов дополнительно измеряют углы, создавая линейно-угловые сети. Применение различных схем кольцевых и линейных сетей микротрилатерации зависит от точности разбивки сооружений.

1.1.3.3. Геодезические засечки

Этот метод весьма эффективен в условиях открытой, но довольно пересеченной местности. По известным дирекционному углу a₁ (рис.33), длине первой стороны S₁, измеренным при ней углам A₁, B₁ и A₁¢,B₁¢ определяют прямой угловой засечкой боковые пункты M и M' и дирекционные углы на них. Измерением в точке II дополнительно углов A₂, A₃ и A₂' ,A₃', находят дирекционный угол линии II- III и направления на боковые точки N, N'. По измеренным в точке III углам B₂ и B₂' дважды получают значение линии II -III, которая становится исходной для дальнейших аналитических построений и вычислений.

N

M

ΙΙ III

A₂ B₃ A₄

S₁ B₁ A₃ B₂ A₅ E

A α₁ B₁^’ A₃^' B₂^' A₅^'

A₂^' B₃^' A₄^'

N^’

M^’

Рисунок 33 – Схема определения координат способом засечек

Длину стороны с порядковым номером i ходовой линии в сети из двух фигурных засечек вычисляют по теореме синусов дважды:

Измерительные и вычислительные действия производят в следующей последовательности:

1) Прокладывая ход между твердыми пунктами A и E, принимая дирекционный угол a₀ и длину So начальной стороны хода A - II = So произвольными (их можно приближенно определить по плану масштаба 1: 10000 или 1: 5000), вычисляют дирекционные углы и длины последующих линий.

2) По полученным данным вычисляют от пункта A условные координаты пункта E, а по ним из решения обратной геодезической задачи находят условный дирекционный угол a' и длину диагонали AE=s.

3) По твердым координатам пунктов A и E также вычисляют дирекционный угол a и длину диагонали.

4) По полученным данным находят точные значения: исходного дирекционного угла a₀, исходной стороны So.

5) По найденным So и a₀ повторяют вычисления по ходу, получают окончательные значения его элементов, а затем и координаты определяемых точек.

6) Для контроля рекомендуется одну из сторон в середине хода между пунктами A и E измерить и сравнить результат с вычисленным значением при обработке хода. Если расхождение будет отличаться на величину, в меньшую допустимой средней квадратической погрешности измерения линии, то в проложенном ходе отсутствуют грубые погрешности.

Создавая геодезическое обоснование по способу пучковой засечки, не следует конечные пункты A и E принимать из разных систем геодезической сети.

1.1.3.4.Четырехугольник без диагоналей

Способ применим на любых (в том числе залесенных и застроенных) участках, затрудненных для непосредственных линейных измерений.

В каждом четырехугольнике без диагоналей измеряют четыре угла и сторону, а в первом - и вторую смежную (рис. 34). Для повышения точности сети в последнем четырехугольнике измеряют все углы и две смежные стороны. Измеренные углы в каждом четырехугольнике уравнивают. В первом четырехугольнике по уравненным углам А, В, С, D и двум измеренным сторонам b, с вычисляют длины двух других сторон а, d. В последующем четырехугольнике также станут известны две смежные стороны: измеренная b₁ и вычисленная а. Дальнейшие вычисления продолжают в такой же последовательности.

F

(B+C)-180

m h

180-B

B₁ 180-C C₁ d₁

k c₁

c a E

f

A₁ b D₁

Рисунок 34 – Схема построения четырехугольника без диагоналей

Аналогично вычисляем a:

Длины сторон вычисляют по формулам:

Вывод:

Значительно сокращается объем измерений при построении цепей и сетей из четырехугольников. Так, для вычисления сторон цепи четырехугольников, в которых измерены все углы, достаточно в каждом четырехугольнике, кроме начального, измерять только одну сторону, а в качестве второй использовать вычисленную из предыдущего четырехугольника. То есть в цепи из n четырехугольников достаточно измерить (n+1) сторон (рис.35).

b₁ b₂ … b_n

a c₁ c₂ … c_n

Рисунок 35 - Цепь без диагональных четырехугольников

1.1.3.5. Геодезические засечки с параллактическими углами

Для развития обоснования на застроенной территории можно применять геодезические засечки А.И. Дурнева с параллактическими углами.

В этом способе линия хода располагается по одну сторону проезда, вспомогательные пункты M и N в виде двух визирных целей на одном штативе - по другую. Одна из целей центрируется над центром вспомогательного пункта М, другая (N) служит лишь для контроля передачи масштаба сети и повышения точности измерений, и на местности не закрепляется.

M₁

N₁ M₂

N₂

β₁^’ β₂^’

φ₁ φ₁^΄ β₁ β₂ φ₂^’ φ₂

O S₁ S₂ O₂ S₃ O₃

O₁

Рисунок 36 – Схема геодезической засечки с параллактическими углами

Из вычисленных значений S₂ и S₂’ выбирают среднее.

Так как точки М и N расположены очень близко, то можно принять j₁ » j¢₁, j₂ » j¢₂, b₁ » b¢₁, b₂ » b¢₂. Параллактические углы j измеряются со средней квадратической ошибкой ±0,7-1,5², а углы b - с точностью определения углов 1 и 2 разрядов полигонометрии (±5-10²).

1.1.4. Геодезическая строительная сетка

1.1.4.1. Назначение строительной сетки и ее точность

Геодезические строительные сетки - основной вид сетей, положение пунктов которых задается при проектировании генерального плана, а затем с требуемой точностью выносится на местность.

Строительной геодезической сеткой называют разбивочную сеть, построенную из квадратов или прямоугольников, вершины которых закреплены постоянными знаками, а стороны параллельны осям строительной системы координат (основным осям сооружений). Точность построения строительной сетки должна обеспечивать разбивку основных осей сооружений и исполнительную съемщику построенных объектов.

Строительные сетки - основной вид разбивочных сетей при промышленном строительстве.

Их основное достоинство заключается в следующем:

· Строительную сетку проектируют при составлении генерального плана будущего сооружения, а затем переносят на местность в соответствии с проектом.

· Поскольку взаимное расположение пунктов строительной сетки и будущих объектов известно заранее, еще до построения сетки на местности можно выполнить всю аналитическую подготовку для выноса проекта в натуру, что в свою очередь позволяет начинать разбивочные работы сразу же после построения сетки.

Основным методом разбивки при такой конфигурации сетки (параллельность сторон основным осям сооружений) является способ прямоугольных координат, как наиболее простой. Для этого способа наиболее проста, по сравнению с другими, и аналитическая подготовка разбивочных работ. Поэтому, если из-за каких-то препятствий на местности некоторые линии сетки нельзя закрепить в соответствии с проектом, их перемещают параллельно проектному положению, сразу же внося коррективы в разбивочные чертежи.

Проектировщики и строители предпочитают сетку квадратов, как наиболее простую для составления разбивочных чертежей. С точки зрения длительной сохранности сетки иногда выгодна сетка прямоугольников, внутри которых вписываются основные сооружения. Наиболее распространены сетки квадратов со стороной 200 м; для предприятий с большим числом коммуникаций иногда строят сетки со стороной 100 м. Весьма целесообразно создавать наряду с типовыми проектами предприятий и типовые схемы строительных сеток. В ряде случаев рационально делать строительную сетку разной густоты и конфигурации. Например, для участка первой очереди - сетку прямоугольников, максимально увязанную с генпланом; на площадке второй очереди, для которой окончательный вариант проектного генплана еще не составлен, - сетку квадратов; на площадке технологически не связанных подсобных сооружений - сетку квадратов или прямоугольников со значительно большими длинами сторон.

При расчете точности измерений для разбивки строительной сетки следует исходить из того, что она должна, во-первых, обеспечить разбивку основных осей сооружений и, во-вторых, служить основой для съемки исполнительного генерального плана.

Для разбивки основных осей сооружений важно выдержать высокую точность взаимного расположения соседних пунктов сетки.

В литературе делалось множество попыток обосновать точность построения строительных сеток в зависимости от шага колонн, точности монтажа и изготовления конструкций или в зависимости от класса сооружения и технологии разбивочных работ.

Приведем средние квадратические ошибки измерений, допускаемые СНиП, для построения геодезической разбивочной основы.

Таблица 6

Характеристика объектов	Углы	Стороны	Превышение мм
Предприятия и группы зданий и сооружений на участках более 100 га. Отдельно стоящие здания и сооружения с площадью застройки более 100 тыс. квадратных метров	5²	1/50 000
Предприятия и группы зданий и сооружений на участках до 100 га. Отдельно стоящие здания и сооружения с площадью застройки от 10 до 100 тыс. квадратных метров	10²	1/15 000
Здания и сооружения с площадью застройки до 10 тыс. квадратных метров	20²	1/5 000

Расчет точности построения строительной сетки геодезисты должны выполнять совместно с проектировщиками, учитывая межцеховые связи, коммуникации, автоматические линии и т. п. Кроме того, построение строительной сетки можно разделить на секции, разбиваемые с разной точностью: с более высокой точностью - для основных сооружений и ниже - для складских и вспомогательных.

1.1.4.2. Проектирование строительной сетки

Строительную сетку вновь создаваемого предприятия проектируют на его генеральном плане. Предварительно выбрав длину стороны, сетку вычерчивают на кальке в масштабе генплана. После этого, наложив кальку на генплан, сохраняя параллельность сторон основным осям сооружений, смещают ее так, чтобы минимальное число пунктов попало в зону земляных работ. Этот вариант принимают за окончательный, который переносят на генплан.

Поскольку при этом методе неизбежно какая-то часть пунктов попадает на здания, сооружения или в зону земляных работ, их сразу отмечают, чтобы не закреплять постоянными знаками при построении сетки на местности.

Если же строительная сетка создается для расширения или реконструкции существующего предприятия, ее проект должен быть увязан с уже существующей строительной сеткой или заменяющим ее планово-высотным обоснованием. Если старые пункты не сохранились, сетку увязывают с основными осями построенных сооружений.

Рисунок 37 - Строительная сетка

Одному из углов сетки присваивают начальные координаты с таким расчетом, чтобы в пределах промышленной площадки, с учетом ее расширения, не иметь отрицательных значений координат. Эти начальные координаты делают кратными длине стороны сетки. При возможности, весьма желательно совмещать начальный пункт с имеющимся на площадке пунктом триангуляции или полигонометрии, что облегчит в дальнейшем переход от системы координат строительной сетки к общегосударственной или местной.

Пунктам строительной сетки присваивают порядковые номера. Довольно удобна и распространена система, при которой обозначение каждого пункта складывается из букв А и В с индексами, причем индекс при букве А показывает число сотен метров по оси абсцисс, а при букве В - по оси ординат (рис. 37).

Так, пункт А₆ В₈ имеет координаты х=600 м и у=800 м.

При создании строительной сетки расширяющегося предприятия обозначения пунктов и их координаты увязывают с существующей системой.

Одновременно с составлением проекта подготавливают данные для его переноса в натуру.

Рисунок 38 - Вынос строительной сетки в натуру

С этой целью намечают исходное направление, от которого затем будет разбиваться вся сетка. Поскольку построению сетки предшествуют изыскательские и съемочные работы, для выноса исходного направления используют пункты их планового обоснования. Наметив два пункта сетки А₀В₀ и А₅В₀, составляющие исходное направление А₀В₀ -А₅В₀ (рис. 38), определяют их координаты графически с плана и, решив обратные геодезические задачи, находят расстояния S₁ и S₂ и дирекционные углы, по которым вычисляют полярные углы b₁ и b₂. Это обеспечивает вынос пунктов A₀B₀ и A₅B₀ в натуру.

Во избежание грубых ошибок намечают 3-ю точку A₀B₆ . После их выноса и закрепления на местности, измеряют теодолитом угол, составленный этими двумя направлениями, по отклонению которого от 90° судят о точности работ. Точки A₀B₀, A₅B₀ и A₀B₆ могут располагаться на одной линии. В этом случае контролируют их расположение в одном створе.

При отсутствии пунктов планового обоснования графически определяют элементы для выноса исходных направлений от четких местных контуров. В этом случае контроль особенно важен.

Поскольку координаты точек A₀B₀, A₅B₀ и A₀B₆ определяют с плана графически, точность их выноса в натуру может составлять 0,2 - 0,3 мм в масштабе плана. Однако это не внесет искажений, ибо на эту величину однозначно сдвинется весь комплекс проектируемого сооружения. Только нужно не допускать грубых ошибок, так как при сложном рельефе значительный сдвиг всей промышленной площадки может привести к изменению первоначального проекта вертикальной планировки.

Иначе обстоит дело с выносом в натуру строительной сетки расширяющегося или реконструируемого предприятия, при котором смещение проектируемой части относительно существующей недопустимо. В этом случае строительную сетку следует разбивать, как продолжение прежней. Если знаки старой сетки не сохранились, следует восстановить на местности оси основных существующих цехов и агрегатов, с которыми технологически связаны вновь создаваемые, и уже от них, как от исходных направлений, разбивать строительную сетку. Поскольку из-за ошибок строительных и геодезических работ между восстановленными осями может не в полной мере соблюдаться соответствие (параллельность или перпендикулярность), то для нахождения оптимального положения продольных и поперечных осей может быть применен принцип наименьших квадратов.