Геодезическое обеспечение высотного строительства

Считается одним из сложных инженерных процессов, который должен быть увязан в строгой технологической цепочке строительного производства. От начала и до конца строительства геодезической службой, обеспечивающей геометрию сооружений, решаются довольно сложные технические и инженерные задачи. Для выполнения этих задач все геодезические и маркшейдерские работы базируются на теории измерений, теории погрешностей и основных принципах:

• от общего к частному;
• оптимальной точности;
• обязательного внутреннего контроля;
• объективности;
• независимости.

Следует отметить, что первые три принципа, заложенные в основу всех геодезических работ, вытекают один из другого и выполняются на всех стадиях высотного строительства от разбивочной основы до исполнительных съемок. А вот двум последним стоит уделить внимание.

Принцип объективности понятен и достигается в совокупности с принципом независимости с наделенной геодезистами функцией контроля всей геометрии в условиях строительной площадки. Поэтому для получения объективной информации (соблюдения четвертого принципа) необходимо отдалить геодезические службы от влияния ИТР и должностных лиц подрядчиков строительных работ (выполнить соблюдение пятого принципа независимости). При появлении значений, превышающих предельные отклонения, зачастую геодезисты поддаются давлению и уговорам не показывать их. На самом деле даже незначительные превышения предельных отклонений особо не влияют на жесткость всей конструкции сооружений. Но такая порочная практика не должна иметь места, ввиду необходимости получения заказчиком, авторами проекта объективной информации о геометрии объекта.  Для этого, пожалуй, следует осуществлять отдельное финансирование заказчиком напрямую геодезических служб и организаций, ведущих геометрическое сопровождение строительства. И приравнять их полномочия к техническому надзору в рамках соблюдения геометрии строительства.

Первое событие понятно в части финансовой независимости. А второе,  - в рамках технической независимости. Участие в приемочном контроле сооружений, определения необходимости и своевременности предоставления геодезистами разбивочных геодезических работ. В то же самое время на строительных объектах произойдет пересмотр отношения к своим обязанностям линейными инженерно-техническими работниками в части геометрии элементов возводимых конструкций. Они должны, но и будут обязаны принимать более активное участие со своей стороны (подрядчика работ) в разбивочных работах и оперативном контроле геометрии смонтированных конструкций, и нести за это ответственность.

Основные этапы геодезического обеспечения высотного строительства

Геодезическое обслуживание высотного строительства можно разделить на несколько этапов:

• создание геодезической разбивочной основы;
• обеспечение нулевого (подземного) цикла;
• формирование внутренней геодезической сети;
• детальные разбивочные работы на монтажных горизонтах;
• проверка соответствия ответственных монтажных элементов конструкций их проектному положению;
• приемочный контроль конструкций и завершенных строительных сооружений на отдельном участке (отсечке), этаже;
• перенесение внутренней планово-высотной сети на новый горизонт работ.   

Известно, что высотным строительством, а в «старых» редакциях СНиПа геодезических работ в строительстве, считались здания выше девяти этажей. В соответствии с этими правилами предусмотрены требования по разработке специальных проектов производства геодезических работ. Они, как правило, разрабатываются в соответствии с условиями, возможностями и решениями, принятыми в части геодезического раздела проекта организации строительства, так называемого ПОСа.

Так вот, в таких проектах производства геодезических работ предусматриваются все этапы геометрического обеспечения, методы их выполнения, точность работ, инструменты, контроль и охрана труда при их проведении.

Отдельные особенности

При возведении высотных зданий встречаются два вида конструкций, их которых они сооружаются:

• монолитный железобетон;
• металлический каркас.

В каждом из них существуют свои особенности при их геодезическом обслуживании в геометрии строительства.

В первом случае внимание геодезистов приковано к построению единой системы координат на каждом горизонте работ и уже относительно ее выстраивается монолитный железобетонный каркас с перекрытиями на определенных проектных уровнях.

Во втором случае важными аспектами возведения сооружения являются:

• проверка на заводе изготовителе и строительной площадке металлических конструкций, от которых во многом зависит правильная геометрия будущего сооружения;
• изначально на самом первом этапе монтаж первых металлических секций колонн, прогонов, ригелей (каркаса) с минимально возможными отклонениями.

В обоих случаях, на практике геодезисты совместно со строителями и монтажниками сталкиваются с внешними факторами воздействия ветра, температур (их перепадов), действия механизмов (башенных кранов и высотных подъемников) в пределах сооружения. И все эти проблемные факторы им приходится периодически решать.

Управление вертикальностью

При возведении высотных сооружений является одной из основных, если не самой главной задачей. Понятно, что при любом виде каркаса высотного здания, сборном металлическом или монолитном железобетонном, на начальном этапе следует уделить внимание первым возводимым конструкциям. Чем точнее будет выставлен первый ярус каркаса, тем легче им будет управлять на стадии второго яруса, третьего и так далее. Это как при выстраивании башни из детских кубиков. Если один кубик поставить на другой, смещение башни будет в какую-то одну сторону. Для того чтобы конструкция не завалилась нужно сместить в противоположную сторону последующий кубик и так далее. Вроде просто. Но допустимые предельные смещения для каждого вида конструкций и их параметров имеют свои определенные значения.  Строители и монтажники, и тем более геодезисты знают все допуски, вернее предельные отклонения на каждый такой геометрический параметр конструкций, индивидуальное максимальное значение которых не более 20 мм, а на вертикальность находится в пределах 15мм. И стоит только отклониться от требуемого значения параметра, особенно вертикальности, следует приложить усилия и умения, чтобы на следующей стадии (ярусе) привести отдельные элементы или всю конструкцию в соответственное проектное положение.

Корректируются вертикальные положения конструкций по результатам исполнительных съемок на последующих этажах и ярусах. После бетонной заливки перекрытий в определенном проектном уровне, помимо плоскостности самой поверхности плиты, геодезистами контролируются плановое положение:

• контуров всего перекрытия;
• технологических проемов;
• лестничных проемов;
• лифтовых шахт.

Все эти контуры взаимно увязаны с вертикальностью (верхним плановым положением) конструкций нижнего горизонта и они должны быть в пределах плюс-минус 20 мм от проектных координат. На верхнем этаже по монтажным разбивочным осям, установочным линиям с учетом сведений исполнительных съемок монтажники и строители корректируют установку новых конструкций.

Таким образом, каждый возведенный элемент, конструкция, ярус, его часть (отсечка) строительного сооружения контролируется и должна находиться в проектном положении относительно системы координат принятой на объекте.

Управление точностью работ и способы построения геодезической сети

Помимо существования допусков, предельных отклонений в строительных конструкциях в геодезических измерениях при обслуживании строительства существует своя точность работ. Она в пределах строительного отклонения должна составлять не более 0,2 абсолютной величины строительного допуска или быть не выше 0,4 значения его предельного отклонения. Поэтому точности работ самими геодезистами уделяется особое внимание. Для этого в геодезических работах существует свой контроль, проверки полученных значений измерений и оценка точности их результатов.

Известно, что при возведении каждого нового яруса, внутри него создается опорная сеть, с которой в дальнейшем производят разбивки монтажных и вспомогательных осей для всех несущих конструкций. При незначительных высотах зданий передача системы координат на вышележащие этажи может происходить через оставленные технологические проемы в перекрытиях с пунктов разбивочной основы первого этажа методом вертикального проектирования специальными приборами (ПВП) с оптическим (FG-L100) или лазерным (LV-1) лучом визирования.

При открытом пространстве вокруг строящегося сооружения на расположенных рядом зданиях на расстоянии досягаемости визирования крепятся самоклеящиеся отражательные пленки оптимальной площади отражения. Перенесение координат на новый горизонт может происходить методом обратной геодезической засечки с использованием этих внешних знаков (пленок), заранее координированных в качестве внешней сети. Кроме этого в системе сети могут быть задействованы выбранные ориентиры (шпили, купола, башни и т.д.) для наблюдения и ориентирования закрепленных пунктов.

В сочетании с вышеназванными методами в высотном строительстве геодезистами могут быть использованы приборы пространственного позиционирования, так называемые GPS. Непосредственно на монтажных горизонтах такие приборы-приемники применяются с целью определения координат пунктов внутренней сети или любых других точек необходимых для выполнения геодезического и строительного процессов. При этом, при использовании современных спутниковых технологий, следует учитывать регламентированную точность геодезических работ в строительстве.

После осуществленных построений и определений координат на новых горизонтах традиционными методами (электронным тахеометром, теодолитом) могут выполняться разбивки монтажных и вспомогательных осей, высотных отметок. При выполнении геодезических работ на высоте требуется, помимо соблюдения правил охраны труда и собственной безопасности, учитывать геодезистам влияния движения стрел башенных кранов, отдельных элементов и всей конструкции сооружения вследствие разности сезонных и суточных температур, ветровых нагрузок.