Геодезическое обеспечение строительства промышленных сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра инженерной геодезии

КУРСОВАЯ РАБОТА

ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Автор работы

Чайковский Я.В.

Минск 2016

Содержание

Введение

1. Общие сведения об объекте

1.1 Характеристики промышленного предприятия и размещение объектов строительства

1.2 Геологическая, гидрологическая, гидрометеорологическая изученность района работ

1.3 Топографо-геодезическая изученность и обеспеченность геодезическими пунктами территории строительства

1.4 Описание топографии строительной площадки

2. Планово-высотная геодезическая основа строительного объекта

2.1 Назначение и точность плановой геодезической основы

2.2 Измерение длин ходов

2.3 Схемы сетей. Расчет стадии геодезического обоснования строительного объекта

2.4 Проектирование геодезической основы для детальной разбивки

2.5 Проектирование высотной геодезической основы

3. Разбивка промешленных сооружений в плане и по высоте

3.1 Геодезическая подготовка для перенесения объекта сооружения в натуру. Составление разбивочного чертежа здания

3.2 Разбивка и закрепление на местности главных и основных осей сооружения

3.3 Проектирование и составление обноски

3.4 Разбивочные работы для сооружения котлована

3.5 Разбивочные работы при сооружении фундаментов

4. Геодезическое обеспечение возведения надземной части сооружения

4.1 Построение планово - высотной геодезической основы на исходном горизонте

4.2 Передача планово-высотного обоснования на монтажный горизонт

4.3 Планово-высотная геодезическая основа на монтажном горизонте

5. Геодезическое обеспечение линейных строительных объектов

5.1 Описание схем коммуникаций и подъездных путей, подходящих к строительной площадке

5.2 Разбивка коммуникаций на строительной площадке

5.3 Геодезические работы при строительстве подъездной дороги



Введение

Геодезические работы в строительстве представляют собой комплекс измерений, вычислений и построений на местности, при котором должно обеспечиваться проектное размещение сооружений с необходимой точностью и возведение их конструкций (элементов) в полном соответствии с геометрическими их параметрами и требованиями нормативных документов. Решение указанных задач осуществляется в соответствии с этапами строительно-монтажного производства.

Перед началом строительства проводят ряд организационно-технических мероприятий, которые должны обеспечить плановые показатели строительства с соблюдением требуемой технологии и последовательности работ. Строительство может быть начато только после отвода на местности контура участка работ и создания разбивочной геодезической основы, предусматривающей не только выполнение разбивочных работ, но и необходимые наблюдения за деформациями строящегося объекта и сооружений, которые попадают в зону влияния строительства.

При подготовке к строительству изучают проектную документацию, которая содержит стройгенпланы для подготовительного и основного этапов строительства и пояснительную записку. Стройгенпланы обязательно содержат ситуационные планы с нанесенными на них знаками планово- высотной геодезической основы. В пояснительной записке имеются указания о методах выполнения инструментального контроля за качеством ведения строительных работ, сроках и объёмах производства геодезических и маркшейдерских (для объектов шахтного строительства) работ. Устанавливается потребность на те или иные инструменты, использование которых позволит обеспечить с необходимой точностью все планируемые инженерно-геодезические работы.

В связи с тем, что нормативные документы не могут в полной мере регламентировать строительство различных инженерных сооружений, каждый проект является индивидуальным как для строительной организации, так и для геодезической службы.

Геодезическая служба строительно-монтажной организации производит приёмку главной геодезической разбивочной основы: надёжность её закрепления в натуре; обеспеченность геодезическими знаками для всех запланированных работ; при необходимости принимает решение о сгущении главной геодезической основы и др. Геодезическая служба осуществляет совместно с техническим отделом приёмку от заказчика проектной документации, даёт по ней замечания, касающиеся неосоответствий геометрических параметров запроектированного сооружения, принимает участие в выносе и закреплении главных и основных осей сооружения, выполняет детальные разбивки в процессе строительства, производит периодический геодезический контроль за неизменностью положения геодезических пунктов разбивочной основы, выполняет восстановление геодезических знаков при их утрате либо установку дублирующих знаков для обеспечения сохранности главных или основных осей.



1. Общие сведения об объекте

1.1 Характеристики промышленного предприятия и размещение объектов строительства

Промышленное предприятие-металлургический завод нового типа, находящийся на территории города Сморгонь. Он предусматривает улучшение условий труда, механизацию и автоматизацию всех трудоемких работ, очищение воздушного бассейна в десятки раз по сравнению с существующим положением путем улавливания вредных выбросов.

Завод нового типа по выпуску продукции является комбинированным предприятием металлургии, химии, стройиндустрии. По организации производства это высокоавтоматизированное предприятие с предпосылкой превращения его в завод-автомат, а по условиям труда-в завод высокой культуры труда.

Совершенствование генерального плана осуществлено в результате комплексного решения производства, компактного размещения зданий и сооружений, учета дальнейшего развития завода, применения новых видов сооружений, учета дальнейшего развития завода, применения новых видов транспорта совмещенной прокладки коммуникаций и обеспечения наилучших условий труда.[1]

В проектируемом здании расположены конвейеры, оно имеет 4 этажа. Его размеры (в метрах) представлены на рисунке 1.1.

Физико-географическое расположение Сморгонского района определяется тем, что он размещается на западе Восточно-Европейской равнины, а точнее: большая часть района находится на Нарачанско-Вилейской низменности, а южная на Ошмянской возвышенности. Это расположение очень удобное для строительства города, деревень, других построек и прокладки дорог.



Рис.1.1 - Размеры проектируемого здания

1.2 Геологическая, гидрологическая, гидрометеорологическая изученность района работ

Сморгонский район размещается между 52 12 30 и 54 50 00 сев. шир. в условиях умеренно-континентального климата. Район вытянут с севера на юг на 67 км. и с запада на восток на 35 км. По территории района протекает река Вилия и ее многочисленные притоки, которые в достаточной степени обеспечивают Сморгониский район водой.

Геологическое строение.

Территория Сморгонского района расположена на западной части Восточно-Европейской платформы, в пределах которой кристаллический фундамент образовался в архее и протерозое 2,3-3,0 млрд. лет тому назад и сложен кристаллическими породами, гранитами, кварцитами. Вся территория лежит в пределах Белорусской антеклизы с глубиной залегания фундамента 250-500 м

Среди тектонических структур второго порядка выделяется Прибалтийская моноклиналь и Вилейский погребенный выступ Белорусской антеклизы в северной и центральной частях Сморгонского района с глубиной залегания кристаллического фундамента от 200 до 400 метров (над уровнем моря).

Южная часть района относится к Воложинскому грабену Белорусской антеклизы, фундамент платформы находится на глубине от 180 до 300 метров (над уровнем моря). [2]

Кристаллический фундамент перекрыт мощным слоем осадочных пород разного возраста. Среди древних пород встречаются песчаники, алевриты кембрийской системы и глины, мел, мергели. Для центральной и северной части характерны мергели, глины, вапняки, доломиты и песчаники. На крайнем севере-глины, пески, мергели среднего отдела девона.

Территория района ощущает новейшие поднятия 1-2мм в год.

В южной части Сморгонского района дерново-подзолистая почва, местами смытая, на моренных глинах и суглинках. В центральной и северной части дерново-подзолистая, дерново-подзолистая контактно-осветленная на водно-ледниковых супесках и суглинках и дерново-подзолистая заболоченная, редко торфяно-болотная

Климат. Умеренно-холодный климат в городе Сморгонь. В городе Сморгонь в течение года выпадает значительное количество осадков. Даже во время самого засушливого месяца выпадает много осадков. Среднегодовая температура в городе Сморгонь - 6.2 °C. Выпадает около 643 мм осадков в год.

График температуры

Рис.1.2 - График температуры



Самый теплый месяц года - Июль со средней температурой 17.3 °C. Средняя температура в Январе - -6.2 °C. Это самая низкая средняя температура в течение года.

Устойчивый снежный покров лежит около 80 суток с середины декабря до марта, его высота 25-30 см. Средняя глубина промерзания супесчаной и суглинистой почвы 45 - 50 см.

Полевой сезон начинается в конце марта и заканчивается в начале ноября.

Климатический график

Рис.1.3 - Климатический график

Гидрография. Реки Сморгонского района относятся к бассейну реки Неман и к бассейну Балтийского моря.

Почти все реки района принадлежат к Вилейскому гидрографическому району и впадают в главную артерию района - реку Вилию, которая является крупнейшим правым притоком Немана. Реки южной части района - являются притоками реки Западная Березина (правого притока реки Неман). Густота речной сети 0,45 км/км2 , общая длина каналов-8,6 тыс.км.

Тип питания рек смешанный: летом преимущественно дождевой и грунтовой, осенью-дождевой и грунтовой, зимой-грунтовой, весной-снеговой и дождевой.

Болота занимают значительную часть территории района(5,7 тыс. га.). Наиболее они встречаются в центральной пониженной части района. В районе насчитывается 25 небольших болот, которые относятся к Островецко-Минскому торфяному району. Многие участки болот теперь осушаются.

Вывод: сеть гидрографии развита хорошо и можно обойтись без бурения дополнительных скважин

1.3 Топографо-геодезическая изученность и обеспеченность геодезическими пунктами территории строительства

На территории карты расположен всего один нивелирный репер.Пунктов полигонометрии и триангуляции нет.

Решено заложить пункты GPS. Для этого базовый приемник устанавливают на штатив на пункте геодезической сети с известными координатами (постоянно действующий пункт). Мобильные приемники (роверы) центрируют своей антенной над пунктами, координаты которых требуется определить. Все приемники одновременно принимают сигналы с видимых спутников. В результате такой схемы приема сигналов искомые координаты мобильных приемников определяются относительно базового пункта.

При расстояниях до 30 в км относительно базовой станции наиболее точные GPS-приемники в режиме статика с последующей пост-обработкой сигналов со спутников.

Статика. Наблюдения 5-6 спутников в течении от 40 минут до нескольких часов, базисные линии длинной до 30 км. Компьютерная пост-обработка данных позиционирования. Точность указана в приложении 1.

В наши дни происходит активное развитие инфраструктуры постоянно действующих пунктов. Их принципиальное отличие от полевых базовых станций состоит в том, что постоянно действующий пункт монтируются стационарно и работают круглосуточно, обеспечивая в зоне своего действия работу неограниченного числа ГНСС приемников.



Рисунок 1.4 -Действующие и проектируемые пункты GPS

В районе работ размещены 2 таких пункта:

Таблица 1.1 - Пункты GPS

Название пункта	Вид	Координаты Х, м	Координаты У, м	Высота Н, м
P.1	GPS	7402151.5722	4099870.9954	136,1
P.9	GPS	7401618.5863	4100524.1914	130,1

1.4 Описание топографии строительной площадки

Строительная площадка представляет собой прямоугольник размером 300х800 метров. Располагается в центральной части карты. Перепад высот на склоне в пределах строительной площадки составляет 3-4 метра.

Большая часть территории представляет собой лесной массив смешанных пород деревьев.

Общая обеспеченность территории водными ресурсам достаточно хорошая и представлена лишь озером Белое в западной части карты, рекой Дохнарка на севере. Обеспечивать предприятие водой планируется бурением артезианских скважин, при необходимости забор воды может быть осуществлён из озера Белое.

Строительная площадка предприятия непосредственно примыкает к железной дороге, идущей с севера на юг. Дорога соединяет строительную площадку с населенным пунктом Гендики.

В километре от района будущего строительства располагается населённый пункт Гендики, где при строительстве можно будет разметить персонал. Также будет возможность найма рабочих, а также последующее трудоустройство жителей на предприятии. В пределах территории проходит линия электропередач, что значительно облегчает работы по элетрофикации предприятия.

Вывод: Данная территория пригодна для строительства металлургического завода. Наличие развитой дорожной системы, близость реки, населённого пункта и линий электропередач, обусловили размещение предприятия в центральной части. Также данное расположение предприятия на местности экономически эффективно, с перспективой дальнейшего расширения производства, учитывая рост населения в близлежащих населённых пунктах.



2. Планово-высотная геодезическая основа строительного объекта

2.1 Назначение и точность плановой геодезической основы

Построение геодезической разбивочной основы для строительства следует производить методами триангуляции, полигонометрии, геодезических ходов, засечек и другими методами.

Геодезическую разбивочную основу для строительства следует создавать в виде сети закрепленных знаками геодезических пунктов, определяющих положение здания (сооружения) на местности и обеспечивающих выполнение дальнейших построений и измерений в процессе строительства с наименьшими затратами и необходимой точностью.

Геодезическую разбивочную основу для строительства надлежит создавать с привязкой к имеющимся в районе строительства пунктам геодезических сетей.

Разбивочная сеть строительной площадки создается для выноса в натуру основных или главных разбивочных осей здания (сооружения), а также при необходимости построения внешней разбивочной сети здания (сооружения), производства исполнительных съемок.

Внешняя разбивочная сеть здания (сооружения) создается для перенесения в натуру и закрепления проектных параметров здания (сооружения), производства детальных разбивочных работ и исполнительных съемок. [4]

Допустимые средние квадратические погрешности измерений при создании разбивочной сети строительной площадки принимаются в соответствии с таблицей 1 , приведенной в ТКП 1.03.26(приложение 2)

Допустимые средние квадратические погрешности измерений при построении внешней и внутренней разбивочных сетей зданий и производстве разбивочных работ в процессе строительства следует принимать в соответствии с таблицей 2 ТКП 1.03.26.(приложение 2)

Проектируемое здание (рисунок 1.2) -четырёхэтажное. Для здания ниже 5-и этажей точность построения плановой основы составляет 1/3000[4], исходя из точности построения, было решено запроектировать теодолитный ход повышенной точности.

Рисунок 2.1 - Проектируемое здание

По причине отсутствия пунктов триангуляции и полигонометрии, для создания плановой основы мы используем пункты спутниковой сети, которые расположены в Сморгони и в Вилейке.

Так как нам необходимо заложить два пункта GPS для создания планово-высотной основы на территории промышленной зоны, изначально нужно определить абсолютную погрешность, с которой могут быть определены эти пункты для того, чтобы выбрать режим позиционирования для работы.

Чтобы узнать абсолютную погрешность, необходимо сначала рассчитать относительную погрешность по формуле 2.1.

Чтобы узнать абсолютную погрешность, необходимо сначала рассчитать относительную погрешность по формуле 2.1.

,

,

где К - коэффициент повышения точности.

Абсолютную погрешность, с которой могут быть определены пункты GPS, найдем по формуле 2.2.

.

Таким образом, для определения пунктов GPS достаточно будет использовать режим кинематики «стой-иди», так как этот режим обеспечивает требуемую точность.

В результате спутниковых измерений было заложено 2 пункта, которые в дальнейшем будут использоваться как исходные (таблица 2.3). Режим кинематики используют при выполнении съемочных работ с одночастотными или двухчастотными приемниками, когда мобильный приемник останавливают на определяемых пунктах на короткое время, после чего перемещают (без выключения) на другие определяемые точки

Режим «cтой - иди» (Stop and Go) осуществлялся с кратковременными остановками ровера над съемочными точками, координаты которых определялись при постобработке [4].

Таблица 2.2 - Достижимая точность определения координат точек спутниковыми методами относительно базовой станции

Название режима позиционирования	Характеристика режима позиционирования мобильным приемником (ровером) относительно базовой станции	Достижимая точность плановых координат ровера, мм
Кинематика	Определение положения точек при работе ровера в движении или с короткими остановками
«Стой-иди»	Остановки на 1-2 мин на определяемых пунктах

В результате были запроектированы пункты GPS, местоположение которых описываются координатами (таблица 2.3).

2.2 Измерение длин ходов

Длина запроектированного теодолитного хода ([s]) составляет 595,624 м. Число сторон в ходе 6. Длины сторон хода: Sp1 - T1 = 62,367 м; Т1 - Т2 = 102,663 м; Т2 - Т3 = 119,260 м; Т3 - Т4 = 117,495 м; Т4 - Т5 = 121,901 м; Т5 - Sp2 = 71,938 м. Для измерений длин линий и углов применяется электронный тахеометр Leica TS06 plus R500 2'' (рисунок 2.3) Так как в дальнейшем этот прибор будет использовать для выполнения работ, которые требуют большей точности, выбираю именно его

2.3 Схемы сетей. Расчет стадии геодезического обоснования строительного объекта

Выбор конкретной схемы зависит от многих факторов. Одним из главных факторов является соблюдение требуемой точности. Однако не стоит забывать о требованиях, предъявляемых к расположению пунктов геодезической основы на строительной площадке:

1. Положение пунктов должно обеспечивать видимость всех остальных точек на строительной площадке;

2. Положение пунктов должно обеспечивать сохранность пунктов как можно большего времени;

3. Положение пунктов должно быть таким, чтобы вибрационные нагрузки на строительной площадке не влияли на работу на пункте.

Исходя из точности, как было описано выше, был выбран теодолитный ход с относительной ошибкой . Так как габариты здания небольшие, то можно спокойно использовать именно теодолитный ход из-за небольших длин сторон между пунктами. Порядок создания теодолитного хода следующий:

1. Осмотр местности (рекогносцировка) с целью определить самые хорошие места для закрепления точек хода и измерения расстояний между точками, чтобы было удобно мерить лентой. Точки хода закрепляют кольями или столбами.

2. Находят ближайшие точки опорной геодезической сети для привязки вашего хода к ним.

3. Измерение длин линий между точками. Расстояния между точками должны быть в пределах 20 - 350 метров. Это зависит от масштаба топографической съёмки, степени застройки территории по которой прокладывается теодолитный ход.

4. Измерение горизонтальных углов между точками теодолитного хода. Измеряются правые по ходу горизонтальные углы. Правильность измерения углов контролируют по разнице между полуприёмами.

5. Для передачи координат на точки теодолитного хода необходимо произвести привязку их к опорным точкам геодезической сети более высокого класса. Измеряют расстояние от опорной точки до точки теодолитного хода и горизонтальный примыкающий угол. Такая привязка называется передачей координат и дирекционных углов с пунктов привязки на точки теодолитного хода.

Результаты измерения углов и расстояний записывают в журналы установленной формы. При выполнении измерений тахеометром запись результатов измерений выполняется автоматически - в памяти прибора, откуда в последующем они вводятся для обработки в компьютер. Пока на пункте в журнале не будут зафиксированы результаты всех требуемых измерений, снимать прибор с пункта и переносить его на другой запрещается.

При создании теодолитного хода использовался электронный тахеометр Trimble М3, описанный в приложении 3, также необходим комплект отражателей (приложение 4). Основные геодезические задачи, решаемые тахеометром, описаны в приложении 5.

Каталог координат пунктов полигонометрии следующий:

Таблица 2.1-Каталог пунктов полигонометрии

Название пункта	Вид	Координаты Х, м	Координаты У, м
P.2	Теодолитный ход	7401980.291	4099770.601
P.3	Теодолитный ход	7401882.147	4099954.320
P.4	Теодолитный ход	7401767.810	4100121.925
P.5	Теодолитный ход	7401670.914	4100005.141
P.6	Теодолитный ход	7401555.493	4100115.712
P.7	Теодолитный ход	7401672.928	4100198.791
p.8	Теодолитный ход	7401525.025	4100326.916

Стоит отметить тот факт, что одной из самых больших проблем при построении плановой основы является влияние исходных данных. Было определено, что влияние исходных данных уменьшается при увеличении коэффициента понижения точности сети K. Установлено, что оптимальное значение коэффициента K=1,8 -2,2 и вычисляется как , где -точность ГГС , - точность сети сгущения.

Однако, в настоящее время эта задача решается намного проще с применением электронных тахеометров. Как известно, на относительную ошибку теодолитных ходов влияет точность измерения длин ходов. Применяя для измерения длин сторон светодальномер, увеличивают точность измерения сторон, добиваясь удлинения теодолитного хода.

Вывод: данная сеть обеспечивает выполнение дальнейших построений и измерений в процессе строительства с наименьшими затратами и необходимой точностью и отвечает всем требованиям, предъявляемым к созданию плановой основы на строительной площадке.

2.4 Проектирование геодезической основы для детальной разбивки

В связи с широким внедрением в практику производства геодезических работ электронных тахеометров изменился сам подход к разбивочным работам, изменяется и технология производства работ, обусловленная новыми возможностями тахеометров. Так, например, электронный тахеометр позволяет из наблюдения двух и более точек с известными координатами достаточно оперативно вычислить координаты точки стояния. Далее, зная проектные координаты разбиваемых точек и введя их, тахеометр тут же выдает разбивочные элементы для выноса этих точек в натуру. Такие возможности тахеометров позволяют избежать строительства дорогостоящих грунтовых знаков разбивочной сети сооружения, а разбивочную сеть строительной площадки и здания совместить и представить единой пространственной разбивочной сетью строительной площадки, знаки которой можно закрепить на окружающих площадку объектах: стенах существующих зданий и сооружений, фонарных столбах, опорах ЛЭП, и пр. Сам знак, при этом представляет собой квадратик светоотражательной пленки (катафот), приклеенный на достаточной высоте на объектах так, чтобы обеспечивать видимость этого знака с возможно больших позиций. Размеры катафота могут быть 15Ч15 мм, 30Ч30 мм или другие.

Преимущество такой разбивочной сети сооружения очевидны: исключается необходимость строительства грунтовых знаков, а сохранность пунктов на период строительства практически абсолютная. Сами пункты всегда открыты для выполнения наблюдений, и нет необходимости устанавливать на них и центрировать отражатели или визирные цели.

Если координаты центров катафотов определены с одной станции тахеометра, что характерно для разбивочных сетей здания и небольших объектов строительства, то, естественно, ошибки исходных данных следует принять равными нулю, поскольку для разбивочных работ существенным является не общее смещение сооружения, а взаимное расположение его осей. Для больших по площади объектов способы построения пространственной сети подбирают исходя из конкретных условий строительной площадки.

Таким образом, в ближних окрестностях возводимого сооружения строится пространственная сеть из марок катафотов с погрешностью взаимного положения в 3-5 мм. В относительной мере для расстояний между знаками в 100 м ошибки выразятся величиной около 1:30000-1:20000.[5]

Схема расположения марок представлена на рисунке 2.3:

Рисунок 2.3 - Схема расположения марок на строительной площадке

Возникает задача уравнивания. Для этого между марками прокладывают полигонометрический ход 2 разряда. Этот выбор обусловлен точностью, прописанной в таблице 1 ТКП 1.03.26

При построении полигонометрического хода 2 разряда необходимо соблюдать требования, приведённые в таблице 2.2 :

Таблица 2.2- Полигонометрия 2 разряда. Основные положения

Показатели	2 разряд
Предельная длина хода, км: Отдельного Между исходной и узловой точкой Между узловыми точками	3 2 1,5
Предельный периметр полигона, км	9
Длины сторон хода, км : Наибольшая Наименьшая Средняя расчетная	0,35 0,08 0,20
Число сторон в ходе, не более	15
Относительная погрешность хода
СКП измерения угла, сек	10
Угловая невязка хода или полигона в сек ,где n- число углов в ходе

В отдельных случаях при привязке ходов полигонометрии к пунктам государственной геодезической сети с использованием светодальномеров длины привязочных сторон хода могут быть увеличены до 30%.[6]

Измерение углов на пунктах полигонометрии производится способом измерения отдельного угла или способом круговых приемов, как правило, по трехштативной системе .

В результате произведенных полевых работ по полигонометрии представляются:

1. схемы ходов с обязательным показом привязок к исходным пунктам;

2. журналы компарирования мерных приборов, измерения линий, нивелирования штативов при измерении линий проволоками, журналы измерения углов (направлений);

3. материалы исследований приборов;

4. материалы полевой обработки и контрольных вычислений;

5. карточки закладки пунктов полигонометрии;

6. акты сдачи пунктов полигонометрии на наблюдение за сохранностью;

7. пояснительная записка.

Таблица 2.3- Каталог координат марок

Название пункта	Вид	Координаты Х,м	Координаты У,м	Высота Н,м
М1	Марка	7401757.9451	4100062.284	132,2
М2	Марка	7401786.1474	4100209.7735	131,2
М3	Марка	7401667.3402	4100224.7138	131,4



На все закрепленные точки полигонометрических ходов должны быть переданы отметки нивелированием. Для этого используем тригонометрическое нивелирование. Тригонометрическое нивелирование между двумя пунктами А и В включает измерение расстояния и угла наклона между ними( рисунок 2.4.) с последующим вычислением превышения h по тригонометрическим формулам. Над пунктом А ставят электронный тахометр или теодолит, на пункт В - рейку или веху. На рейке или вехе отмечают точку визирования W и измеряют высоту визирования (высоту вехи) х - превышение WВ. Над пунктом А измеряют высоту прибора i (превышение JА). Прибором измеряют угол наклона н линии JW. Наклонное расстояние JW = D определяют, например, светодальномером или оптическим дальномером. Из треугольника JWЕ вычисляют неполное превышение ЕW = h?. Вертикальный отрезок WВ? = h + х = h? + i, отсюда искомое полное превышение h = h? + i - х.

Рисунок 2.4- Тригонометрическое нивелирование

На наклонных участках местности, как правило, непосредственно измеряют расстояние D = АВ = JW светодальномером или лентой. Тогда в треугольнике JWЕ неполное превышение равно h? = D sin н, и h = D sin н + i - х.

Если известно горизонтальное проложение АВ? = JЕ = d, то h? = d tg н,

h = d tg н + i - х.



При тригонометрическом нивелировании необходимо учитывать вертикальную рефракцию и кривизну Земли. В электронных тахеометрах это выполняется в соответствие с меню программ.

Показатели точности тригонометрического нивелирования представлены в таблице 2.4:

Таблица 2.4-Показатели точности тригонометрического нивелирования[6]

Класс точности	Допускаемая погрешность измерения
	Расстояний, мм при значении вертикальных углов,	Вертикальных углов, сек, при их значениях, градус
	До 10	10-40	До 10	Св.10 до 40
II	7	1	2.5	1.5
III	14	3	5	3
IV	35	8	12	10

Отметки высот марок представлены в таблице 2.5:

Таблица 2.5-Каталог отметок высот марок

Название пункта	Вид	Высота Н,м
М1	Марка	132,2
М2	Марка	131,2
М3	Марка	131,4

2.5 Проектирование высотной геодезической основы

В качестве исходных пунктов послужат пункты GPS с известными координатами и высотами ( смотри таблицу 1.2). По теодолитному ходу пройдёт техническое нивелирование. Невязки в ходах и полигонах технического нивелирования не должны превышать



,

где L - длина хода в километрах.

Отсюда предельная ошибка определения превышения на станции не должна быть больше +10, 20 и 30 мм при расстояниях от нивелира до рейки 25, 75 и 150 м соответственно.

Техническое нивелирование производится при помощи нивелиров, реек, костылей, башмаков.

Согласно ГОСТ 10528-69 для технического нивелирования предназначены нивелиры НТ, НТС, НЛС; кроме того, возможно применение нивелиров, используемых для работ более высокого класса точности: НС4, Н3 и равных им по точности нивелиров прежних выпусков НВ-1, НГ и других инструментов.В данной работе используется цифровой нивелир South DL -202. Его описание -приложение 6.

Рейки, применяемые при производстве технического нивелирования, изготавливаются по ГОСТ 11158-65 с шашечными делениями по 10 мм. Для изготовления реек применяются деревянные бруски, предварительно пропитанные олифой и окрашенные; концы брусков укрепляются металлическими оковками. Деления на рейках могут быть нанесены на одной стороне (односторонние рейки) или на двух (двусторонние). На двусторонних рейках деления наносятся краской разного цвета: на основной стороне - черной, на дополнительной - красной.

Все инструменты до применения их должны быть исследованы, поверены и отъюстированы с тем, чтобы исполнитель был уверен в их безусловной надежности.

Техническое нивелирование производится, как правило, способом «из середины» при нормальной длине визирных лучей, равной 100 м; при благоприятных условиях работы: увеличении зрительной трубы не менее 25Ч, цене деления цилиндрического уровня не более 15" на 2 мм и хорошей погоде (тихо, пасмурно) возможно увеличить длину визирных лучей до 150 м. Расстояния до реек измеряются шагами, допустимое неравенство визирных лучей на станции - 10 м.

По характеру организации и выполнения геодезических работ при техническом нивелировании ходы бывают:

1. разомкнутые, прокладываемые между двумя точками с известными отметками ;

2. реперами;

3. замкнутые (полигоны), когда ход кончается на начальной точке;

4. висячие, опирающиеся на одну точку с известной отметкой, применяющиеся как исключение и обязательно нивелирующиеся дважды (в этом случае допустимое расхождение превышений равно ).

Рассмотрим порядок работы при техническом нивелировании. При двусторонних рейках на станции без промежуточных точек реечники под руководством наблюдателя забивают костыли в выбранных точках и ставят на них рейки.

Нивелир устанавливают в рабочее положение по круглому уровню, затем берут отсчет по верхней и средней нитям сетки черной стороны задней (и передней реек. После этого рейки поворачивают к наблюдателю красной стороной и снимают отсчеты только по средней нити передней и задней реек. До перехода на следующую станцию производят вычисления. Контролируют правильность отсчетов по рейкам, для чего вычисляются разности высот нулей пяток реек.

Неверные отсчеты, записанные в журнал, перечеркивают одной четкой чертой, а новые отсчеты пишут на следующей строке.

При техническом нивелировании рейки не снабжаются уровнями; для исключения ошибок за наклон реек при отсчитывании их покачивают в плоскости визирования и берут минимальный отсчет.

Камеральная обработка материалов нивелирования делится на предварительные (обработка полевых журналов) и окончательные вычисления. При окончательных вычислениях оценивается точность результатов нивелирования, уравниваются результаты и вычисляются отметки точек.

После уравнивания ходов и вычисления отметок точек составляется ведомость отметок точек хода и отчет о выполненной работе. Сдаче подлежат:

1. все полевые журналы;

2. ведомости отметок точек;

3. схема ходов;

4. технический отчет.

В отчете необходимо отразить условия работы, применяемые инструменты, методы наблюдений и обработки, исходные данные, краткие результаты работ, а также состав исполнителей, оснащенность, плановые и фактические сроки выполнения работы и замечания по организации работы.

Все документы должны быть подписаны, пронумерованы и сброшюрованы или сложены в папки с составлением описей.

Схема нивелирного хода выглядит следующим образом(рисунок 2.5):

Рисунок 2.5 - Схема нивелирного хода

Каталог высот пунктов нивелирного хода представлен в таблице 2.6:



Таблица 2.6-Каталог отметок высот

Название пункта	Вид, класс	Отметка Н, м
P.2	Нивелирование, техническое	134,1
P.3	Нивелирование, техническое	132,4
P.4	Нивелирование, техническое	132,0
P.5	Нивелирование, техническое	132,7
P.6	Нивелирование, техническое	132,1
P.7	Нивелирование, техническое	131,5
p.8	Нивелирование, техническое	130,8



3. Разбивка промешленных сооружений в плане и по высоте

3.1 Геодезическая подготовка для перенесения объекта сооружения в натуру. Составление разбивочного чертежа здания

Перед выносом в натуру проекта инженерного сооружения необходимо выполнить специальную геодезическую подготовку, которая предусматривает его аналитический расчет, геодезическую привязку проекта, составление разбивочных чертежей, разработку проекта производства геодезических работ.

Для выноса сооружения в натуру необходимо иметь на местности геодезические пункты с известными координатами. В этой же системе должны быть получены координаты основных точек сооружения, определяющих его геометрию. Координаты пунктов геодезической разбивочной основы определяют по результатам измерений, проводимых при об создании. Координаты точек, принадлежащих сооружению, определяют графически или вычисляют аналитически. При этом используют основные чертежи проекта: генеральный план, определяющий состав и местоположение сооружения; рабочие чертежи, на которых в крупных масштабах показаны планы, разрезы, профили всех частей сооружения с размерами и высотами деталей; план организации рельефа; планы и профили дорог, подземных коммуникаций.

Весь комплекс геодезической подготовки проекта состоит из аналитического расчета элементов проекта. По значениям проектных размеров и углов находят в принятой системе проектные координаты основных точек сооружений, элементов планирования и благоустройства (осей проездов, коммуникаций, дорог и гл.). Одновременно контролируют правильность нанесения размеров на чертеж.

Различают три способа геодезической подготовки проекта: аналитический, графо-аналитический и графический.

При аналитическом способе все данные для разбивки находят путём математических вычислений, причем координаты существующих зданий и сооружений определяют непосредственно геодезическими измерениями в натуре, а размеры элементов проекта задают, исходя из технологических расчетов. Этот способ применяют в основном при реконструкции и расширении предприятий, в стесненных условиях застройки.

Независимо от используемого способа все геометрические элементы должны быть строго увязаны между собой и с существующими на площадке капитальными зданиями и сооружениями.

Произведем аналитический расчет координат пересечения главных и основных осей инженерного корпуса

Разбивка сооружения включает в себя:

- основные разбивочные работы;

- детальную строительную разбивку сооружения;

- разбивку технологических осей.

Под разбивкой главных осей здания или сооружения понимают геодезические работы, связанные с определением и закреплением объекта на местности в соответствии со строительным проектом.

В качестве главных выбирают две взаимно перпендикулярные оси. Положение этих осей в натуре должно полностью определять положение сооружения на местности. В промышленном строительстве в качестве главных осей принимают оси симметрии здания. Разбивку главных и основных осей производят на основе утвержденного проекта строительства. Исходными материалами служат:

- генеральный план строительства или генеральный план застройки с привязкой осей к красным линиям застройки или к существующим капитальным зданиям;

- планы фундаментов, планы первых и типовых этажей; планы разбивки осей объекта (квартала);

- исполнительные чертежи перенесения в натуру красных линий или построения строительной сетки;

- схема планового обоснования и каталоги координат.

Построение в натуре осей осуществляют одним из следующих способов: геодезический котлован фундамент монтажный

1. Разбивка осей от красных линий или линий застройки производится по проектным размерам, нанесенным проектной организацией на генеральный план участка или на разбивочный чертеж.

2. Разбивка осей от существующих капитальных строений производится по размерам, заданным проектной организацией.

3. Разбивка осей с пунктов строительной сетки осуществляется промерами по сторонам сетки и построением створов.

4. Разбивка осей с точек теодолитного хода или пунктов планового обоснования производится полярным методом.

5. Разбивка осевых точек сооружения посредством электронного тахеометра.

Выбор способов разбивки зависит в основном от вида сооружения и условий его возведения, схемы построения разбивочной основы, наличия приборов и требуемой точности выполнения разбивочных работ.[5]

В нашем случае разбивка осей будет производиться посредствам электронного тахеометра.

Разбивочный чертеж здания находится в приложении 8

3.2 Разбивка и закрепление на местности главных и основных осей сооружения

Перенесение на местность проекта здания или сооружения начинают с разбивки главных и основных осей по данным геодезической подготовки генплана (разбивочным чертежам, схемам), где указана их привязка к пунктам разбивочной основы.

Главные оси - это оси симметрии здания, сооружения. Такие оси используются для строительства объектов большой площади и сложной конфигурации.

Основные оси образуют внешний контур здания ( его габариты) и характерны для объектов промышленного и гражданского строительства.

Главные и основные оси являются геодезической основой для последующих разбивочных работ.

Вспомогательные разбивочные оси - оси, относительно которых определяются геометрические параметры зданий и сооружений. Вспомогательные оси разбиваются параллельно или под углом к основным или главным осям.

Разбивку зданий и сооружений сложной в плане формы начинают с перенесения главных осей, а зданий простой формы - с основных осей.

Разбивка всех осей выполняется электронным тахеометром, технические характеристики представлены в приложении 2.

Электронный тахеометр дает возможность выносить проектные точки относительно временных станций, не центрированных над осями объекта, т.е. относительно «свободной станции» (рис.3.1). Такие станции выбирают вне участков занятых строительными материалами, временными постройками, траншеями и т.п.

Рисунок 3.1 - Схема к определению координат «свободной станции» и выносу основной оси здания в натуру

Если контрольные измерения подтвердят правильность разбивочных работ, то ось закрепляется постоянными знаками.

Для определения координат геометрического центра тахеометра Т1, поставленного на свободной станции, центрируют светоотражатели над исходными точками внешней геодезической сети строительной площадки. В данном случае это пункты теодолитного хода.

Например, для выноса основных осей в натуру электронным тахеометром измеряются наклонные расстояния D1, D2, D3, горизонтальные углы , углы наклона тех же расстояний. В соответствии с меню встроенных программ процессор тахеометра решает обратную линейно угловую засечку по определению координат свободной станции (геометрического центра тахеометра) с оценкой их точности.

При решении обратной линейно-угловой засечки в процессоре тахеометра вычисляются дирекционные угла и длины d горизонтальных проложений линий, а координаты центра в процессоре тахеометра рассчитываются, например, относительно точки F по формулам:

;

;

,

где - дальномерное расстояние; - высота светоотражателя над точкой F.

Аналогично определяются координаты точки Т1 относительно пунктов М и Е.

Приближенная оценка точности определения плановых координат центра тахеометра способом обратной линейно-угловой засечки по двум расстояниям в горизонтальной проекции на дистанциях до 100 - 150 м выражается формулой

,

где - угол между линиями засечки; - погрешность светодальномера в проекции на горизонтальную плоскость; - погрешность взаимного положения опорных пунктов.

Вынос проектных точек 1Б, 2Б, 3Б, 4Б, 1А, и т.д. (рисунок 3.1) относительно свободной станции (центра тахеометра) Т1 в его процессор вводят их проектные плановые координаты. Например, для точки 4Б в соответствии с программой полярного выноса вычисляют (рисунок 3.2) проектный дирекционный угол линии Т1-4Б, проектные горизонтальные расстояния и наклонное .

Рисунок 3.2- Схема выноса разбивочной точки сооружения в проектное положение

Пользуясь проектными значениями и (или ) наблюдатель, визируя зрительной трубой тахеометра, указывает помощнику место светоотражателя (используемый отражатель представлен в приложении 3) на искомой точкой - получают место в точке (4Б). Затем процессор тахеометра, по результатам проверочного наблюдателя светоотражателя и в соответствии с заданной программой выдаются на дисплее данные для окончательного перемещения светоотражателя в проектное положение - поперечное перемещение и продольное . Результат выноса проверяется таким же способом. Точка обозначается.

Расчетная СКП координат точки в результате ее выноса полярным способом относительно центра тахеометра выражается формулой

,

где - СКП горизонтального проложения измеренного расстояния D; - его угол наклона; - 206265 - число секунд в радиане; - погрешности центрирования и фиксации определяемой точки. При =2мм, ; D= 50 м; ; находим . Аналогично выносят остальные осевые точки.

Оси, которые будут использоваться при переносе плановой сети здания, сооружения с исходного горизонта на монтажный при возведении надземной части, закрепляют вне объекта -- постоянными и временными знаками.

При выносе в натуру основных осей зданий, сооружений, как правило, закрепляется временными знаками одна из продольных осей. После надлежащего контроля от точек основной продольной оси выносят проектные точки основных поперечных осей и продольные оси, которые закрепляются постоянными знаками после установления правильности выноса их на местность.

Постоянных осевых знаков, закрепляющих главные и основные оси зданий, должно быть не менее двух с каждой стороны контура объекта.

Главные и основные оси зданий закрепляют постоянными знаками в виде отрезков забетонированных в якорь рельсов, штырей, труб специальными марками на капитальных зданиях. Центр знака (носитель координат) отмечается отверстием или лункой. Временные знаки представляют собой вбитые в землю деревянные колья с гвоздем в торце.

Осевые знаки следует размещать вне контура здания и зон предстоящих земляных работ, в местах, свободных от размещения временных и постоянных вспомогательных сооружений, складирования строительных материалов и т.п.

Точность производства разбивочных работ по выносу главных и основных осей, тип геодезических знаков закрепления осей и схемы их закрепления принимаются в соответствии с приложениями ТКП 45-1.03-26-2006 (Д, Е, Ж) [6] или обосновываются в ППГР или ППР с учетом специальных требований к допускам при монтаже строительных конструкций и технологического оборудования. Типы геодезических знаков и схемы их закрепления (в соответствии с ТКП) приведены в приложении 8. Число постоянных знаков, закрепляющих главные и основные оси зданий и сооружений, зависит от ситуации стройплощадки, сложности объемно-планировочных и конструктивных решений, организации производства и технологии строительно-монтажных работ, определяется проектом производства геодезических работ (ППГР).

3.3 Проектирование и составление обноски

Линейные измерения при разбивке осей зданий производятся электронным тахеометром, точность которого от 3 до 5 при измерении углов, от 2 до 3 мм при измерении расстояний светодальномером.

Для устройства фундаментов необходимо произвести детальную разбивку их осей и закрепить оси на обносках. Обноска может быть сплошной, разреженной и створной. Сплошную обноску применяют при устройстве сборных и монолитных фундаментов с большим объемом опалубочных работ, при сложной конфигурации опалубки, при значительном числе устанавливаемых анкерных болтов, закладных деталей, арматурных выпусков.

Разреженную и створную обноску строят в виде пар столбов, которые устанавливают на основных и промежуточных осях на расстоянии от 2 до 3 м от верхней бровки котлована. Такие обноски применяют при устройстве сборных и свайных фундаментов, а также при возведении столбчатых монолитных фундаментов, расположенных на межосевых расстояниях 12 м и больших. При котловане глубиной свыше 3 м столбы обноски часто располагают в котловане вдоль его нижней бровки.

Так как фундамент свайный то наилучшим образом подходит разреженная обноска.

Рисунок 3.4 - Разреженная обноска

Столбы обноски закапывают на глубину 1 м, а доски длинной 1,5 - 2,0 м прибивают на одном уровне высотой 0,4-1,2 м, так чтобы по их верхним граням удобно было откладывать проектные расстояния. Для исключения ошибок в линейных измерениях и за наклон, откладываемых по обноске проектных расстояний, она должна быть горизонтальна, а её стороны - параллельны основным осям здания.

Вдоль основных осей откладывают выбранное расстояние до обноски, получая местоположение крайних стоек обноски. Створность проверяется тахеометром, установленным над точками.

Углы в пересечении сторон обноски должны быть прямыми. Это условие контролируется путем их измерения тахеометром. На обноску с помощью тахеометра переносят основные оси здания.

Для выноса основных осей на деревянную обноску используют теодолит, последовательно устанавливая его в двух точках пересечения осей и отмечая на верхних обрезах доски положение точек при двух положениях вертикального круга тахеометра. Контроль положения осей осуществляют промером расстояния между вынесенными точками.

Отклонение между ними не должно превышать 5 мм для сторон до 10м и 20 мм - для сторон в 100 м и более.

От реперов на обноску переносят и отмечают краской исходные отметки, от которых задают высотное положение элементов здания: глубину котлована, глубину заложения фундамента и т.п. За начало отсчёта высот берут уровень чистого пола первого этажа.

В процессе строительства должен осуществляться периодический контроль состояния обноски и положения закрепленных на ней осей.

Для обеспечения сохранности на весь период строительства, а также на случай восстановления утраченных по каким-либо причинам осей их дополнительно закрепляют створными знаками I-I', 2-2', а-а', б-б' (бетонными, металлическими столбиками с насечкой), размещенными в защищенном от повреждений месте.

Они устанавливаются на продолжении главных или основных осей, строго по створу, на расстоянии 20-30 м от строящегося здания. [7]

Схема детальной разбивки и закрепления осей представлена в приложении 9

3.4 Разбивочные работы для сооружения котлована

Разбивка котлованов. При устройстве котлованов выполняется следующий комплекс геодезических работ:

- проверка геодезических данных на рабочих чертежах проекта;

- разбивка и закрепление контуров котлована;

- нивелирование дневной поверхности в пределах контура котлована;

- передача разбивочных осей и высотных отметок на дно котлована;

- периодические исполнительные съемки для подсчета объемов

земляных масс;

- окончательная плановая и высотная исполнительные съемки от-крытого котлована.

До начала разбивки котлована по проектному чертежу составляется подробная схема с данными привязки котлована к геодезической основе и всеми разбивочными элементами.

Рабочие чертежи определяют контур котлована по габаритам нижнего обреза фундамента, т. е. дают привязку в плане низа откосов котлована. Разбивка на местности контура котлована ведется от основных и вспомогательных осей здания, нанесенных на обноске, способом промеров.

От основных осей здания производится разбивка угловых точек контура здания, контура основания откоса на проектной отметке глубины котлована и контура верхней бровки котлована на проектной отметке будущей планировки.

Производство земляных работ. По мере разработки котлована контроль выравнивания дна его осуществляется с помощью визирок. После зачистки откосов и дна котлована производится исполнительная съемка как в плане, так и по высоте. При этом плановая съемка контуров котлована производится путем промеров с помощью стальной рулетки от разбивочных осей здания. Все высоты для земляных работ по котловану определяют нивелированием IV класса с точностью mh = 1 см.

При устройстве котлована производятся текущие и окончательные замеры объемов земляных масс. Эти замеры производятся по способу квадратов. Для контрольного подсчета объемов вынутого грунта до начала работ внутри контура верхней бровки нивелируют поверхность по сетке квадратов 10 на 10 м, разбиваемой параллельно продольной и поперечной осям здания. За пределами контура котлована поперечники через 10 м закрепляют столбами. Данные нивелирования на день замера наносят на вычерченные поперечные профили. Планиметром определяют площадь, образуемую на профиле линией поверхности до начала работ и линией выемки грунта при замере. Вынутые объемы подсчитывают по известным формулам с учетом разрыхления грунта.

Для зачистки дна котлована под бетонную подготовку следят за недобором грунта на 10 - 20 см. Оставшийся слой выбирают по кольям-маякам, устанавливаемым через 10 - 20 м в ямках на проектную отметку по нивелиру от двух рабочих реперов, снесенных в котлован двойным ходом IV класса.

Между маяками производят зачистку по трем одинаковым по высоте визиркам. После зачистки дна котлована контур основания разбивают на дне от осей, перенесенных в котлован от знаков внешней основы, или от осей, закрепленных на обноске, теодолитом при двух положениях круга. Дно котлована нивелируют по квадратам и составляют исполнительную схему - один из документов скрытых работ. По данным этой схемы определяют окончательный объем грунта, вынутого из котлована.