Технология разбивочных работ

1.3.5.1. Геодезическая подготовка проекта

а) Проект сооружения.

Строительство инженерных сооружений осуществляется по рабочим чертежам проекта, которые разрабатываются на основании всесторонних комплексных изысканий.

Основными документами проекта для вынесения его в натуру являются следующие:

1. Генеральный план сооружения в масштабе 1:500 - 1: 2000 в котором на топографической основе нанесены все проектируемые строения, указаны проектные координаты главных точек и отметки характерных плоскостей. Для сложных сооружений генеральный план дополняют чертежом разбивки главных осей (в городах -красных линий застройки) с данными привязки к пунктам геодезической основы.

2. Рабочие чертежи, на которых в крупных масштабах даются планы, разрезы, профили всех частей сооружений с размерами и отметками деталей и поперечников.

3. Проект вертикальной планировки в масштабе 1: 1000 - 1: 2000 - проект преобразования естественного рельефа местности для создания поверхности с плавными уклонами. В проекте по сетке квадратов или поперечникам даны черные, красные и рабочие отметки и показаны направления перемещения земляных масс.

4. Планы и продольные профили дорог, подземных коммуникаций, воздушных линий в масштабах: горизонтальном - 1:2000-1:5000, вертикальном - 1:200-1:500.

5. Схемы геодезического обоснования строительной площадки, чертежи центров и знаков, ведомости координат и отметок.

Геометрической основой проекта для перенесения его в натуру являются разбивочные оси сооружений, относительно которых в рабочих отметках даются все размеры проекта. Главные, или исходные, оси привязывают к пунктам геодезической основы.

В качестве главных осей линейных сооружений (плотин, мостов, дорог, туннелей) служат продольные оси этих сооружений; в проекте зданий - оси внешних стен; отдельных эстакад и колонн - оси симметрии их фундаментов.

Отметки плоскостей, уровней и отдельных точек проекта задают от условной поверхности (в зданиях - от уровня чистого пола первого этажа) и обозначают: вверх - со знаком плюс, вниз - со знаком минус. Для каждого сооружения условная поверхность соответствует определенной абсолютной отметке, которая указывается в проекте.

Для перенесения проекта сооружения в натуру производят его геодезическую подготовку, которая включает:

1. Составление разбивочных чертежей с данными привязки главных осей к пунктам геодезической основы; аналитический расчет проекта;

2. Разработку проекта геодезических разбивочных работ.

Геодезическая подготовка проекта зависит от способа проектирования сооружения. Применяют следующие способы:

* аналитический

* графоаналитический

* графический

При аналитическом способе все проектные данные находят путем математических вычислений, при этом координаты существующих зданий и сооружений определяют геодезической привязкой в натуре, а размеры элементов проекта задают, исходя из технологических расчетов и схемы горизонтальной планировки площадки. Генеральный план сооружения служит лишь для наглядности принятых проектных решений. Этот метод проектирования применяют, главным образом, для реконструкции и расширения предприятий, железнодорожных узлов и др.

Чаще используют графоаналитический способ, при котором часть исходных данных для проектирования берется графическим путем с топографического плана (размеры построек, координаты ряда контурных точек), остальные данные определяются аналитически (размеры проектируемых сооружений, координаты углов опорных зданий).

Если проект сооружения не связан с существующими строениями, то иногда применяют графический способ проектирования, при котором все основные вопросы планировки решаются на плане графически. Расчет проекта производят по графическим координатам всех его главных точек. Путем решения обратных задач находят длины и дирекционные углы отдельных линий и полярные координаты для перенесения в натуру главных осей от пунктов геодезической основы.

При графическом способе ошибки проектирования зависят в первую очередь от точности плана и его масштаба. Как известно:

D=d× М,

где d -ошибка определения на плане длины отрезка или координаты;

M -знаменатель масштаба плана.

б) Проект геодезических работ.

Проект геодезических разбивочных работ разрабатывается на основе тщательного изучения генерального плана и технических условий на возведение отдельных сооружений, и предназначается для своевременного обеспечения геодезическими данными с заданными точностями всего комплекса строительных работ и монтажа технологического оборудования.

В проекте решаются следующие задачи:

1. Развитие на площадке разбивочной основы . Схемы сетей. Точность и методы измерений. Уравнивание. Типы центров и знаков.

2. Контрольная проверка устойчивости плановой и высотной основы в процессе строительства. Периодичность. Сгущение основы.

3. Перенесение в натуру главных осей сооружений. Точность. Методы. Контрольные измерения. Закрепление.

4. Детальная разбивка сооружений. Точность. Способы. Знаки закрепления.

5. Геодезическое обслуживание монтажных работ. Методы и точность плановой и высотной выверки. Инструменты.

6. Исполнительные съемки. Способы съемок, ведение исполнительного генерального плана.

Наблюдение за деформациями сооружений. Обоснование точности. Методы. Геодезическая основа. Цикличность работ.

1.3.5.2. Порядок и точность разбивочных работ

а) Порядок разбивки сооружения.

Геодезические работы по перенесению проекта в натуру называют разбивкой сооружения. Методы разбивочных работ отличаются от съемочных методов, а их точность - выше последних.

Общий порядок разбивки сооружений следующий:

1 этап - основные разбивочные работы: от пунктов геодезической основы, согласно аналитическим данным привязки, находят и закрепляют на местности положение главных осей.

2 этап- детальная разбивка сооружения производится значительно точнее, чем разбивка главных осей (определяется взаимное расположение элементов сооружений).

3 этап -разбивка и закрепление монтажных осей и установка в проектное положение технологического оборудования. Этот этап геодезических работ требует наиболее высокой точности измерений.

б) Точность детальной разбивки.

В общем случае точность возведения инженерного сооружения зависит от точности геодезических измерений, точности технологических расчетов проекта и погрешностей строительно-монтажных работ, и определяется по формуле:

m² = m_г² + m_т² + m_с²,

где m_г - суммарная величина влияния линейных, угловых и высотных ошибок геодезических измерений;

m_т - суммарные ошибки технологических расчетов проектов установок, агрегатов, автоматических линий;

m_с -суммарное влияние ошибок строительно-монтажных работ, включая для сборных элементов погрешности их изготовления.

При расчетах точности геодезических измерений часто применяют принцип равных влияний отдельных независимых источников ошибок:

m² = m₁² + m₂² + ...+ m_n²,

полагают

m₁» m₂ » ...» m_n ,

и требуют, чтобы влияние каждого из источников ошибок не превышало величины:

где n - количество источников ошибок.

Исходя из найденной величины m_i , рассчитывают точность измерений, разрабатывают методику работ, подбирают инструменты.

Иногда применяют принцип пренебрегаемого влияния отдельных источников ошибок, т.е. измерения проектируют таким образом, что отдельные процессы выполняют гораздо точнее, чем это необходимо по расчетам, и при определении суммарной ошибки влиянием этих источников пренебрегают.

1.3.5.3. Основные разбивочные работы на строительной площадке

1.3.5.3.1. Общие сведения

При проектировании строительных конструкций зданий и сооружений применяют модульную координацию размеров в строительстве (МКРС).

Модуль - условная единица измерения, применяемая для координации размеров зданий и сооружений, их элементов, изделий и элементов технологического оборудования.

МКРС устанавливает правила назначения основных размеров сооружений (шагов-интервалов между элементами конструкций и высоту этажей) и размеров элементов. Основной модуль принят равным 100 мм и обозначается -М. Наряду с основным модулем применяют укрупненные модули: 60М, 30М, 15М, ЗМ, соответственно равные 6000, 3000, 1500, 300 мм и т. д.

При проектировании конструктивные элементы привязывают размерами b и l к линиям А и 1, называемым разбивочными осями (рис. 107,а). Разбивочные оси в совокупности представляют геометрическую схему зданий, сооружения. Они являются геодезической (геометрической) основой, по которой ориентируют элементы строительных конструкций и технологического оборудования при установке их в проектное положение. Система разбивочных осей играет примерно ту же роль, что и координатная сетка на картах и планах.

Оси делят на продольные и поперечные (рис. 107, б). Продольные обозначают прописными буквами русского алфавита, поперечные - цифрами. Разбивочные оси разделяют на главные - оси симметрии (их обозначают для зданий и сооружения сложной в плане конфигурации); основные или габаритные (рис. 107,б) обозначенные А, В и 1, 6. Все остальные оси - промежуточные.

Шаг разбивочных осей, т. е. межосевые интервалы, устанавливают в соответствии с модулем, принимаемым в расчетной схеме проектируемого здания или сооружения, с учетом его конструктивных особенностей.

Возведение строительных конструкций начинают с процесса, обратного проектированию - с перенесения проекта сооружения (его геометрической схемы) в натуру, т. е. с вынесения и закрепления на местности разбивочных осей. Поэтому, геодезические работы по перенесению проектов зданий и сооружений называют геодезической разбивкой здания (сооружения).

Рисунок 107 – Схемы разбивочных осей

Геодезическую разбивку осуществляют в два этапа.

На первом этапе, называемом «основные разбивочные работы», опираясь на геодезическую основу или существующие капитальные строения, в натуру переносят главные и основные оси. В результате, определяют лишь общее положение сооружения относительно пунктов геодезической основы или существующих строений.

Точность перенесения габаритов сооружений должна быть не меньше точности плана, на котором оно запроектировано. В зависимости от масштаба плана 1:N предельную погрешность D_п (в миллиметрах) определения положения точки на плане вычисляют по формуле:

D_п=0,2×N

Как правило, генеральные планы строительных объектов разрабатывают на планах масштаба 1: 500. В этом случае D_п=0,10 м..

Точность перенесения габаритов сооружений может быть повышена, если это обусловлено проектом, как например в случае, когда сооружения между собой технологически связаны и к точности их взаимного положения предъявляют повышенные требования.

Второй этап – «детальная разбивка осей» заключается в вынесении и закреплении в натуре промежуточных осей или линий им параллельных. Детальную разбивку производят с точностью более высокой, чем основные разбивочные работы. Это связано с тем, что к установленным по осям конструктивным элементам предъявляют требования практически полного их сопряжения без дополнительной подгонки по месту. Точность детальной разбивки устанавливают путем специальных расчетов с учетом точности изготовления и монтажа элементов.

1.3.5.3.2. Разбивка основных осей и их закрепление

Геодезическую разбивку основных осей производят в соответствии с утвержденной проектно-технической документацией строительства. Исходными материалами для разбивки, кроме входящих в рабочую документацию, служат:

· планы фундаментов, планы первых и типовых этажей;

· исполнительный чертеж перенесения в натуру красной линии;

· схема геодезической основы и каталоги координат;

· строительный генеральный план.

На строительном генплане (сокращенно стройгенплан), кроме проектируемых и реконструируемых, показывают все временные строения и коммуникации, необходимые строительному производству на период строительства, а также места складирования строительных материалов и деталей, расположение подъемно-транспортных механизмов и зоны их действия. Содержание стройгенплана необходимо учитывать при размещении знаков, закрепляющих основные оси и реперы на строительной площадке.

Процессу перенесения в натуру основных осей предшествует геодезическая подготовка разбивочных данных. Подготовку данных осуществляют графическими, графоаналитическим и аналитическим способами.

При внутриквартальной жилой застройке, в сельскохозяйственном строительстве, когда к точности планового положения домов и других объектов не предъявляют повышенных требований, линейные и угловые разбивочные элементы определяют графическим способом, т.е. графически по генплану с точностью масштаба плана. Точность графического определения линейных элементов рассмотрена в предыдущем параграфе; ей соответствует и точность графического определения угловых элементов.

Рисунок 108 - Разбивочный чертеж перенесения в натуру объекта за стройки полярным способом

При графоаналитическом способе подготовки, наиболее широко применяющемся на практике, графически определяют координаты некоторых точек здания или сооружения, а значения линейных и угловых разбивочных элементов рассчитывают.

При аналитическом способе подготовки графических определений по плану не делают. Координаты минимум двух точек проектируемого здания должны быть известны, как например, в случае, когда эти точки совпадают с красной линией, для которой выполнен аналитический расчет. Дальнейшие расчеты при определении разбивочных элементов те же, что при графоаналитическом способе.

Рассмотрим графоаналитическую подготовку разбивочных элементов для здания, габариты которого в осях А, В, I и II представлены на рис. 108. Пусть X_AI, Y_AI, X_AII, Y_AII- координаты точек АI и АII определены графически по генплану, а X₈, Y₈, X₉, Y₉, X₁₀, Y₁₀ - координаты вершин опорного теодолитного хода, проложенного вблизи проектируемого здания.

Процесс подготовки заключается в следующем. Вычисляют координаты всех точек пересечения осей. Для этого по координатам точек АI и АII решают обратную геодезическую задачу и определяют дирекционный угол продольной оси А. По этому исходному дирекционному углу, начальным координатам точки АII, проектным габаритным размерам и углами между осями, по формулам прямой геодезической задачи рассчитывают координаты точек пересечения осей.

Если геодезической основой служит теодолитный ход, наиболее удобным способом перенесения в натуру проектных точек является полярный способ. Полярные расстояния d_i и дирекционные углы a_i направлений с точек хода на точки пересечения осей вычисляют по формулам обратной геодезической задачи:

где X_T, Y_T - координаты точек Т8, Т9 и Т10 теодолитного хода;

X_П, Y_П - координаты точек пересечения осей АI, АII, ВII.

Полярные углы b_i вычисляют, как разности дирекционных углов. Например:

b₈=a_8-9 - a_8-AI.

Графоаналитическая подготовка разбивочных элементов остается практически такой же и при других видах геодезической основы. Геодезическую подготовку разбивочных данных завершают составлением разбивочного чертежа.

Процесс перенесения габаритов здания, сооружения заключается в последовательном построении на местности разбивочных элементов, контроля точности построения и закреплении основных осей.

Так, в соответствии с разбивочными данными на рис. 108, при вершине Т8 теодолитом строят полярный угол b₈ и затем стальной компарированной рулеткой - полярное расстояние d_8-AI. Габаритную точку АI временно закрепляют (колышком, обрезком арматуры и т. п.). Аналогично с точки Т9 выносят и закрепляют точку АII.

В точках АI и АII строят проектные прямые углы, откладывают габаритный размер 12,00 и точки ВI и ВII закрепляют. Засечкой полярным расстоянием точки ВII с Т10 проверяют правильность ориентирования здания относительно пунктов опорного хода. Для контроля измеряют сторону ВI-ВII и углы при вершинах ВI и ВII. Дополнительно точность построения габаритов оценивают измерением диагоналей.

Иногда, по вынесенным габаритным точкам прокладывают исполнительный (контрольный) полигонометрический или теодолитный ход, и по разностям исполнительных и рассчитанных координат точек судят о точности построений. Требования к точности построений содержатся в соответствующих нормативных документах, из которых основным является СНиП 3.01.03 - 84.

При перенесении габаритов зданий и сооружений от существующих капитальных строений, разбивочными данными служат проектные размеры, определенные графически по генплану участка застройки. На рис. 109 представлен один из вариантов разбивки проектируемого здания П с габаритами в осях А, В, 1, 7 и общей фасадной линией с опорным существующим строением I.

Пусть проектируемое здание отстоит от опорного на расстоянии d₁, а внешние грани его стен - от осей на проектные размеры d₂ и d₃. Вблизи торцевой стены опорного здания на произвольном расстоянии L₁ от продольной стены в точке б устанавливают теодолит.

Рисунок 109 - Схема разбивки основных осей объекта застройки (II) от существующего здания (1).

Зрительной трубой визируют на точку а, отстоящую также от стены на величину L₁, строят прямой угол, фиксируют риской на стене точку б₁ и от нее до угла здания измеряют расстояние l₁. Теодолитом продолжают створ базисной линии аб, параллельной стене опорного здания, и от точки б строят проектный отрезок, равный l₁+d₁+d₂, закрепляют точку б и от нее в том же створе откладывают габаритный размер между осями 1 и 7, закрепляют точку г. В точке б теодолитом строят прямой угол, откладывают отрезок длиной L₂=L₁-d₃ и закрепляют точку А1 по оси 1; по створу этой оси откладывают габаритный размер между осями А и В и фиксируют точку В1. Аналогично выносят точки А7 и В7. Затем, для оценки точности построения габаритов производят контрольные измерения. Процесс перенесения габаритов зданий от красной линии или линии застройки мало отличается от описанного.

Рисунок 110 - Способы закрепления основных осей

Основные разбивочные работы завершают закреплением осей за пределами будущего котлована, так как при его разработке все габаритные точки будут уничтожены. Для этого в створе основных осей закладывают специальные осевые знаки 1 (рис. 110, а) и теодолитом, установленным в габаритных точках А1 и Г9 или А9 и Г1, передают основные оси на знаки, где их фиксируют на металлической пластине крестообразной насечкой или накернованным углублением.

Одна из конструкций знаков приведена на рис. 110, б. Знаки закладывают вне призмы обрушения грунта при отрытом котловане, в местах, где будет обеспечена их сохранность, и в соответствии со стройгенпланом. Оси закрепляют по обе стороны от габаритов сооружения не менее, чем двумя знаками. Знаки привязывают промерами к местным предметам.

Если в створе осей находятся капитальные строения, ограды и т.п., на их стенах оси маркируют яркой несмываемой краской 2 (рис. 110, а).

1.3.5.3.3. Детальные геодезические разбивочные работы

а) Точность детальных разбивочных работ

Детальная разбивка производится на основе вынесенных главных осей сооружения в соответствии со стадиями строительно-монтажных работ: для производства земляных работ, возведения фундаментов и коммуникаций, строительства надземной части зданий и сооружений и монтажа технологического оборудования.

Непосредственно перед началом разбивочных работ исполнитель проверяет контрольными измерениями незыблемость геодезических знаков, закрепляющих основу разбивочных работ - пункты закрепления главных осей, строительной сетки и т. п.

Точность детальной разбивки зависит от типа и назначения сооружения, материала изготовления деталей, технологии их возведения или сборки и т. п. Обычно требуется, чтобы предельные погрешности геодезических измерений при разбивке и контроле точности положения конструктивных элементов не превышали 33% величины допуска на строительные и монтажные работы. Погрешности в плановом положении рассматривают относительно разбивочных осей, а в высотном - относительно ближайших рабочих реперов. При этом стараются выдержать заданное в проекте взаимное как плановое, так и высотное положение осей и конструктивных элементов сооружений. Примерные величины предельных погрешностей приведены в табл. 13.

б) Детальная разбивка осей зданий и сооружений (проектирование и построение обноски

Для детальной разбивки осей зданий и сооружений строят обноску. Это ограждение из вертикальных столбов высотой 0,5 - 1,2 м над уровнем земли и горизонтальных досок, расположенное на расстоянии 3-5 м от котлована. Обноска является удобной для подготовки котлована и ведения строительных работ нулевого цикла.

Обноска бывает сплошной (рис. 111) и разреженной (рис. 112). В условиях массового строительства применяется разреженная обноска, размещаемая отдельными звеньями в ответственных местах. Вариантом разреженной является створная обноска. На косогорах обноску устраивают с уступами.

Рисунок 111 – Построение обноски сплошного типа

Рисунок 112 – Построение обноски разреженного типа

(скамеечная обноска)

Для разбивки осей на обноске теодолит устанавливают и ориентируют по ней, например по линии I - IV. Затем, передают трубой и закрепляют гвоздями оси на ребрах досок обноски: сначала точку 4', а потом, после поворота трубы через зенит - точку 1'. Отложив теодолитом угол 90°, фиксируют на обноске ось 2" - 1".

Все построения теодолитом производят при двух положениях круга, каждый раз намечают точку и при допустимом расхождении в их положении принимают и фиксируют окончательно среднюю. Теперь по доскам обноски откладывают рулеткой расстояния а и b и фиксируют точки 2", 3" и 3", 4". Пользуясь линиями 2' 3' и 3" 4" как створами, сносят на землю точку III и измеряют в ней теодолитом контрольный угол 2' III 4", который должен быть равным проектному. В зависимости от точности разбивки отклонение угла не должно превышать 10 - 30". После этого разбивают все промежуточные оси. Окончательное положение осей на обноске фиксируют гвоздями, обводят масляной краской и подписывают их номера.

Независимо от вида обноска должна удовлетворять следующим требованиям: стороны ее должны быть параллельны продольным и поперечным осям сооружения, а доски - прямолинейными и горизонтальными. Степень соблюдения этих требований зависит от точности разбивки осей на обноске.

Таблица 13 - Примерные величины предельных погрешностей разбивки сооружений и конструкций, мм

Земляные сооружения:
· разбивка осей и бровок	20 - 30
· перенос в натуру проектных отметок
Бетонные и железобетонные сооружения:
· разбивка осей и контуров фундаментов	3 - 5
· передача проектных отметок на отдельные горизонты фундаментов	3 - 4
· разбивка осей закладных деталей, колонн, опор подкрановых пролетов	2 - 3
· перенос в натуру проектных отметок опорных плоскостей строительных конструкций и оборудования	1 - 2
Монтаж строительных конструкций и оборудования:
· плановая и высотная выверки строительных конструкций	2 - 3
· плановая и высотная выверки типового оборудования	1 - 2
· плановая и высотная выверки прецизионного оборудования и направляющих путей	0,2 - 1
· плановая и высотная выверки уникального оборудования	0,05 - 0,20

При относительной средней квадратической погрешности линейных измерений 1: Т на обноске, погрешность каждого фактора не должна превышать: Поэтому должны выполняться следующие условия:

¨ угол непараллельности обноски: (13¢);

¨ непрямолинейность или нестворность обноски для рулетки длиной l: (4 см);

¨ негоризонтальность обноски при расстоянии с между ее столбами: (2 см).

Так, при Т = 25 000, l = 20 м, с = 6 м указанные выше величины соответственно равны: 13', 4 и 2 см. Отсюда устанавливают необходимость разбивки столбов обноски теодолитом, а высотного контроля досок - нивелиром. Верхний уровень обноски рационально размещать на расстоянии целого числа метров над уровнем котлована, чем обеспечивается простота контроля земляных работ.

Для контроля незыблемости обноски в процессе строительства основные оси дополнительно закрепляют грунтовыми знаками, размещаемыми под обноской. Контроль производится отвесом. Для сохранения обноски иногда ее строят после подготовки котлована.

Завершив работы по разбивке и закреплению основных осей, составляют исполнительный чертеж, на который наносят:

а) пункты строительной сетки, от которых по координатам разбиваются главные оси, с указанием порядка разбивки последних;

б) обноску с расположением осей и с указанием расстояний между ними по результатам контрольных измерений;

в) знаки крепления осей.

Разбивку оформляют актом, к которому прилагают схему расположения и закрепления осей, включая исходные пункты геодезической основы, с указанием результатов контрольных измерений.

1.2. ИНЖЕНЕРНО- ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ