Геодезические работы при возведении надземной части зданий и сооружений

Геодезические работы при возведении надземной части зданий и сооружений включают в себя
• построение разбивочных осей на исходном горизонте;
• проектирование разбивочных осей и передачу высот на вышележащие монтажные горизонты;
• построение разбивочных осей на монтажных горизонтах;
• детальную разбивку мест положения конструкций на монтажных горизонтах;
• контроль установки конструкций и их выверку;
• исполнительную съемку готовых элементов и конструкций.

Исходными документами для построения разбивочных (монтажных) осей или внутренней разбивочной сети здания являются план этажа, план осей и исполнительные схемы внешней разбивочной сети здания.
Наиболее ответственной частью геодезических работ при возведении надземной части здания является построение на исходном монтажном горизонте внутренней разбивочной сети здания, которую часто называют базисной сетью.
Исходным горизонтом, на котором строится базисная фигура, может служить поверхность перекрытия подземных сооружений, технического подполья, фундаментная плита или бетонная подготовка под фундаменты.

Общие понятия о внутренней разбивочной сети здания нами приведены ранее, в разделе 7. Там же сказано о способах построения базисных фигур на исходном монтажном горизонте. Здесь же мы несколько подробнее остановимся на особенностях построения базисных фигур на монтажных горизонтах при высотном домостроении.
Внутренняя разбивочная сеть здания или сооружения строится на исходном монтажном горизонте в виде правильной геометрической фигуры, повторяющей общую конфигурацию здания. Стороны сети, рис. 8.8 проектируются параллельно осям здания и в некотором удалении от них (0,5÷1,0 м) так, чтобы разбивка монтажных осей выполнялась простыми линейными измерениями непосредственно от сторон базисной фигуры, створными и створно-линейными засечками.

Строят базисную сеть с пунктов внешней разбивочной сети полярным способом, используя проектные координаты пунктов базисной фигуры. При этом выносится на бетонную поверхность перекрытия только одна, длинная сторона, две точки фигуры, скажем, точка 6 и 4. Дальнейшие построения реализуются уже на поверхности монтажного горизонта. Это делается для того, чтобы погрешности положения пунктов внешней сети не оказали влияния на точность построения базисной сети.

Поскольку длины сторон базисной фигуры незначительны и не превышают нескольких десятков метров, то угловые измерения и построения для таких коротких расстояний выполнить с высокой точностью не представляется возможным. По этой причине внутренние разбивочные сети высотных зданий (базисные фигуры) строят методом трилатерации. Внутренние разбивочные сети промышленных предприятий могут иметь стороны значительной протяжённости, и их построение может быть выполнено способом полигонометрии.

Выполнив предварительную разбивку фигуры на бетонной поверхности, в местах расположения будущих знаков сети закладывают металлические пластины размером 100×100 мм или 150×150 мм. Все построения точной фигуры, включая измерения диагоналей и коррекцию положения пунктов, выполняют на поверхностях пластин, делая разметку карандашом. Завершив построения, выполняют окончательные измерения, фигуру уравнивают и, приняв координаты одной из вершин в качестве проектных, вычисляют координаты всех остальных пунктов.

Для упрощения вычислений применяется условная система координат.
Типовые фигуры трилатерации – это квадраты, прямоугольники, центральные системы, для которых разработаны простые методы уравнительных вычислений.
Найдя фактические координаты пунктов сети, сравнивают их с проектными и по разностям проектных и фактических координат вычисляют линейные и угловые значения редукций.

Для введения редукций и перемещения пунктов сети в их проектное положение составляются редукционные листы. На миллиметровую бумагу наносят положение пункта, направления не менее чем на два пункта сети, линейное и угловое значение редукции. Угол строят транспортиром, линейную величину редукции откладывают линейкой. Для введения редукции изображение действительного положения точки на редукционном листе совмещают с положением точки в натуре. Далее редукционный лист ориентируют по нанесённым на листе направлениям и переносят (перекалывают) на закладные пластины исправленное положение точек сети. Выполнив контрольные замеры и убедившись в правильности построений, точки закрепляют, кернят или просверливают в пластинах отверстия.

Построение осей на высоких монтажных горизонтах.

При строительстве зданий малой и средней этажности перенесение основных или главных осей на вышележащие монтажные горизонты может быть произведено способом наклонного проектирования. Проектирование выполняется теодолитом со створных точек, закрепляющих оси, которые необходимо перенести (рис. 8.9).
Из рисунка 8.9 понятно, что для реализации способа необходимо наличие в границах строительной площадки больших свободных территорий.

Рис. 8.9. Схема перенесения осей способом наклонного проектирования
Средняя квадратическая погрешность проектирования точки на монтажный горизонт таким способом во многом зависит от используемого теодолита, чувствительности его уровней или компенсаторов и увеличения зрительной трубы.

Кроме того, на ошибку проектирования будут влиять ошибки установки теодолита в створ и ошибка фиксации точки перенесения, высота сооружения и расстояние от здания до теодолита. Естественно, прибор должен быть тщательно поверен.
Положение осей на монтажном горизонте определяют по двум створным точкам, перенесенным на противоположных сторонах контура перекрытия. При этом возникает возможность контрольных измерений на перекрытии установив теодолит на одну из перенесенных точек, наводятся на осевую (створную) точку и измеряют угол на вторую перенесенную точку. Если угол отличается от 180°, построения повторяют, и положение перенесенных точек корректируют. Выполнив перенос 4 точек, производят контрольные измерения сторон и диагоналей построенной фигуры.

Точки базисных фигур (точки внутренней разбивочной сети здания) могут быть перенесены на высшие монтажные горизонты через технологические отверстия в перекрытиях при помощи приборов вертикального проектирования, иначе, при помощи зенит-приборов. Процесс перенесения точек, следовательно, и осей отражён на рисунке 8.10.
Зенит-прибор (оптический или лазерный) центрируется над точкой базисной фигуры. Над отверстиемв перекрытии верхнего монтажного горизонта устанавливается палетка. Палетка выполняется из прозрачного материала, например, из восковки с нанесённой координатной сеткой. Восковка крепится на прозрачную основу, например на оргстекло, которое укрепляется над отверстием в перекрытии.

Процесс перенесения точки с нижнего горизонта на верхний заключается в координировании креста сетки нитей зенит-прибора (или энергетического центра лазерного луча) на палетке. Координирование выполняют при четырёх положениях горизонтального круга зенит-прибора, что позволяет исключить некоторые приборные ошибки. Подставку прибора на штативе также переставляют между приёмами на 120° с целью исключения ошибок центрирования.

Ранее было отмечено, что на монтажные горизонты с исходного должны быть перенесены как минимум три точки внутренней разбивочной сети здания. Логично предположить, что это требование СНиП обусловлено необходимостью контрольных измерений в построенной на монтажном горизонте внутренней разбивочной сети. Естественно, при любой возникшей возможности, когда открывается взаимная видимость между построенными пунктами, такие контрольные промеры следует выполнять.

Однако на практике такие возможности возникают крайне редко. Главной причиной тому является существующая технология производства монолитных работ по перекрытию. В монолитном домостроении перекрытия между монтажными горизонтами строятся так называемыми «захватками», т.е. небольшими участками, например 6 на 8 м или 10 на 3 м, и тут же, на едва схватившемся бетоне строители требуют построить разбивочные оси. При этом могут возникнуть две ситуации на монолитной «захватке» есть технологическое отверстие с перенесенной на данный монтажный горизонт точкой внутренней разбивочной сети, и случай когда такой точки нет.

Если точка базисной фигуры перенесена вертикальным проектированием через технологическое отверстие, то тахеометр устанавливается над ней, ориентируется на любую видимую точку основы и выполняются разбивочные работы.
Если нет технологического отверстия и, следовательно, нет точек базисной сети, то для их построения используют другие способы.

Построение разбивочной основы обратной засечкой.

В случае, когда на захватке и, следовательно, на монтажном горизонте нет точек внутренней сети, то задача построения разбивочных осей может быть решена, если с монтажного горизонта есть видимость на пункты внешней разбивочной сети здания или другие пункты, заблаговременно построенные в окрестностях возводимого сооружения. Такими исходными пунктами могут быть марки-катафоты пространственной сети.

В этом случае плановое положение тахеометра или любой другой удобной для производства разбивочных работ точки находится методом обратной засечки по трем и более точкам. Обратная засечка может быть чисто угловой (задача Потенота) или линейно-угловой. При наличии электронного тахеометра естественно воспользоваться возможностями современного высокоточного прибора и его встроенными программами, в том числе программой обратной линейно-угловой засечки. При этом разбивка осей на монтажном горизонте производится со «свободной станции» в координатном режиме обычными приемами.
Погрешности разбивки осей будут слагаться из погрешностей планового положения исходных пунктов, погрешностей обратной засечки и разбивочных работ.

Если на «захватке» есть точка внутренней сети, построенная методом вертикального проектирования, то для производства контрольных измерений и разбивочных работ опять-таки необходима видимость на пункты внешней сети сооружения. Это позволит выполнить контрольное определение координат точки стояния прибора и ориентировать его. Если с ростом этажности здания теряется видимость на знаки внешней сети и на окружающей застройке не представляется возможным установить марки-катафоты, то, начиная с некоторого монтажного горизонта, засекают окрестные, четко различимые предметы местности (шпили, антенны, громоотводы и пр.), которые могут служить хорошими ориентирами и позволяют контролировать перенос точки. На рис. 8.11 схематически показана ситуация на монтажном горизонте.

А и В – ориентирные точки, расположенные соответственно на расстояниях S1 и S2 от места производства работ. Точка D соответствует вертикальной проекции точки внутренней (базисной) сети, а реальному ее положению соответствует точка С. Таким образом, ошибка вертикального переноса в линейном выражении есть величина е.
Контроль вертикального переноса, как отмечено ранее, производится измерением горизонтальных направлений на предметы местности.

Иначе говоря,о качестве вертикального переноса точки судят по разности значений горизонтальных углов х и v, измеренных на данном монтажном горизонте и исходном соответственно. Нетрудно видеть, что на приведенной схеме разность х – v есть ошибка измерения угла из-за ошибки е, т.е. известной ошибки центрирования.
Влияние ошибки центрирования на точность измерения горизонтального угла в классическом виде выражается зависимостью


Это недопустимые смещения базисной точки с вертикали. Следовательно, ориентирные визирные цели должны располагаться как можно ближе, а допустимые угловые отклонения не должны превышать нескольких секунд.

Построение разбивочной основы полярной засечкой.

Ранее описанный способ наклонного проектирования может быть использован с некоторым видоизменением при построении точки внутренней плановой разбивочной сети на «захватке» прямым наклонным визированием с ближайшего нижнего монтажного горизонта при наличии прямой видимости между монтажным горизонтом и «захваткой».
Точка или несколько точек строятся способом полярных координат с нижнего монтажного горизонта наклонным визированием в прямом и обратном направлениях. Измеряемыми величинами при этом являются полярный (ориентирный) угол и полярное расстояние.
При наличии электронного тахеометра построение точки выполняется «в координатах», следовательно, закреплённой точке на захватке тут же приписываются и её координаты.
С построенной точки для контроля выполняют обратные измерения, используя хотя бы одну точку внешней разбивочной сети вне здания.

Построение разбивочной основы спутниковыми методами.

Разбивочную основу на открытом монтажном горизонте можно построить спутниковыми методами. Для этого необходимо иметь несколько спутниковых приёмников, часть из которых устанавливается на пунктах внешней разбивочной сети здания или разбивочной сети строительной площадки. Обычно это два приёмника R1 и R2 (рис. 8.12).

Кроме того, один или два приёмника устанавливаются на перекрытии в местах с открытым горизонтом (точки R1 и R2). Места установки приёмников как над знаками исходной планово-высотной основы, так и на монтажном горизонте тщательно выбирают с тем, чтобы исключить многолучевого приёма отражённых сигналов со спутников. Выполнив наблюдения, результаты обрабатывают специальными компьютерными программами и вычисляют координаты точек на монтажном горизонте.

При спутниковых определениях на высоких объектах (сверхвысоких зданиях, сооружениях башенного типа и т.п.) возникают дополнительные проблемы, связанные с колебаниями сооружений под влиянием ветровых нагрузок, кручения башни из-за неравномерности солнечной радиации и других факторов. В связи с этим, немало важным является выбор времени наблюдений. Это могут быть ночные безветренные часы или облачная спокойная погода.