Построение разбивочных сетей сооружения

Геодезические разбивочные работы подразделяются на основные и детальные. Основные разбивочные работы включают в себя определение на местности главных и основных осей зданий и сооружений.
Главные оси сооружения – это его взаимно перпендикулярные оси симметрии (рис. 7.1), а основные оси представляют собой линии, определяющие контур здания или сооружения в плане. Главные и основные оси сооружения являются геометрической и геодезической основой для производства детальных разбивочных работ. Иначе говоря, детальные разбивочные работы производятся от главных и основных осей сооружения.
Геодезические пункты (знаки), закрепляющие основные и главные оси сооружения, образуют внешнюю разбивочную сеть здания (сооружения), рис. 8.1.

Внешняя разбивочная сеть здания.

Главные и основные оси разбиваются на местности от пунктов плановой разбивочной основы – городской геодезической сети или разбивочной сети строительной площадки. Взаимное положение главных или основных осей определяется с более высокой точностью, чем положение пунктов плановой разбивочной основы или общего пятна застройки сооружения. В этой связи вынос в натуру осуществляют первоначально с разбивки на местности одной из осей, естественно, большей длины.


Дальнейшие разбивки осуществляют от этой, вынесенной в натуру оси.
Внешняя разбивочная сеть здания служит основой для работ по возведению конструкций нулевого цикла, а внутренняя разбивочная сеть – для обеспечения точного монтажа строительных конструкций.
Расположение пунктов сети определяется с учетом конкретных условий стройплощадки. Основное требование при этом – обеспечить сохранность пунктов и их стабильность до конца строительства. Во всех случаях места расположения пунктов разбивочной сети должны быть увязаны со стройгенпланом объекта.
Точность построения внешней и внутренней разбивочных сетей здания определяется точностью взаимного положения смежных осей сооружения (табл. 7.6).

Во всех случаях из соображений эффективности стремятся развить разбивочную сеть с минимальным числом избыточных связей. Разбивочные сети строятся, как правило, в одну стадию. Следует особо подчеркнуть, что внутренняя разбивочная сеть не является второй стадией развития внешней сети, поскольку их назначение различно: внешняя разбивочная сеть является исходной основой для работ нулевого цикла, а внутренняя служит для разбивок на монтажном горизонте, и они не связаны друг с другом единым параметром точности.
Способы построения внешней разбивочной сети здания могут быть различны, но мы рассмотрим два наиболее распространенных.

Сеть из знаков закрепления основных осей здания. Этот традиционный способ построения внешней разбивочной сети здания еще до недавнего времени повсеместно применялся при строительстве основной массы зданий и сооружений.

Сущность его заключается в том, что основные или главные оси сооружения закрепляются знаками, устанавливаемыми за границами контура котлована. Знаки могут быть выполнены в виде бетонных монолитов с металлическими центрами, в виде П-образных скамеек из арматуры и пр.
Натянув между одноименными знаками струны, получают материализованные оси сооружения, реализованные на местности. Эти оси проектируются отвесами в нужные места, где возводятся те или иные конструкции. Проектирование осей со знаков внешней сети, как на дно котлована, так и вверх в доступных пределах может осуществляться и теодолитом (рис. 8.2).

Внешняя разбивочная сеть здания, таким образом, строится с пунктов городской геодезической сети или разбивочной сети строительной площадки.

Построение разбивочной сети начинают с вынесения на местность двух точек длинной габаритной или главной оси сооружения. Расстояния между вынесенными точками тщательно измеряют и корректируют положение одной из точек таким образом, чтобы размер построенной оси соответствовал его проектному размеру в пределах точности, обусловленной нормами точности построения межосевых размеров по ГОСТ 21779-82.  
 Далее, опираясь на эту ось, как на базис, производят дальнейшие построения всех остальных осей, выполняют контрольные измерения диагоналей, сторон фигур и точки временно закрепляют. Дальнейшие действия будут заключаться в вынесении построенных точек за зону производства строительных работ и надежном их закреплении. Эти вынесенные точки и будут служить пунктами внешней разбивочной сети.
Контроль построения на местности основных осей осуществляется посредством полигонометрического хода, проложенного по знакам, закрепляющим оси.
После уравнивания результатов измерений одним из строгих способов определяют координаты точек, закрепляющих оси. Сравнивая вычисленные значения координат с проектными, определяют величины редукций, на которые перемещают центры знаков.

Пространственные внешние сети из марок катафотов.

Возвращаясь к рисунку 7.3, нетрудно представить ситуацию на строительной площадке уже на первых этапах организации строительства, когда на отведенной территории начнут сооружаться вспомогательные цеха, бытовые сооружения, начнется завоз и складирование стройматериалов, а подъемные краны и землеройные механизмы расположатся в зонах производства работ. Ясно, что закрепленные в грунте немногочисленные знаки геодезической разбивочной основы очень быстро потеряют свое назначение: некоторые из них будут разрушены, а на некоторые будет закрыта видимость.

Сохранить закрепленные в грунте геодезические знаки строительной площадки на сколь-либо значительный период строительства практически невозможно.
Они уничтожаются не только по неосторожности строителей и несогласованности их действий, но и в связи с систематическими изменениями в планах организации строительства. Уничтожение пунктов геодезических разбивочных сетей ставит серьезные проблемы перед геодезистами, приводит к срыву сроков производства разбивочных работ и к удорожанию строительства.
Задача сохранения пунктов и сгущения разбивочной сети всегда была актуальной для геодезистов, работающих в строительстве.

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 большего количества позиций. Размеры катафота могут быть 15×15 мм, 30×30 мм или другие.

Преимущества 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.
Координаты центров катафотов можно определить с двух и более пунктов полигонометрического хода методом полярных координат.
Подсчитаем среднюю квадратическую ошибку центра катафота, которая будет складываться из ошибки собственно полярной засечки, ошибки центрирования и ошибки исходных данных.
Для полярной засечки имеем
   (8.1)
где mS – ошибка измерения линии; mB– ошибка измерения угла; S – длина линии.
Если mS =2 мм, mB=5", S=100 м, то mc.з.= 3,2 мм. Однако относительно ошибок исходных данных следует сказать следующее. Если координаты центров катафотов определены с одной стоянки 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 также можно найти способы построения пространственной разбивочной сети, ошибками исходных данных которой можно пренебречь.

Таким образом, в ближних окрестностях возводимого сооружения строится пространственная сеть из марок катафотов с погрешностью взаимного положения в несколько миллиметров. В относительной мере для расстояний между знаками в 100 м ошибки выразятся величиной около 1:30000. Следовательно, построенная по описанной технологии разбивочная сеть строительной площадки сможет удовлетворить требованиям СНиП 3.01.03-84 для сооружений самого высокого класса точности.

Относительно новым способом построения внешней разбивочной сети здания является построение в окрестностях возводимого сооружения спутниковыми методами сети пунктов, не связанных с осями здания. Применять такую сеть стало возможным с активным внедрением в геодезические работы электронных тахеометров. Разбивка сооружения при этом производится непосредственно с пунктов GPS определений, или эти пункты используются для определения координат «свободной станции». Технологии построения плановых сетей спутниковыми методами рассматриваются в специальных курсах.

Внутренняя разбивочная сеть здания.

Геодезические построения при возведении надземной части сооружений включают в себя построения опорной разбивочной сети на исходном горизонте и её проектирование на вышележащие монтажные горизонты. Разбивочная сеть, построенная на перекрытиях сооружения
в виде плановых и высотных знаков, служит для производства детальных разбивочных работ на монтажных горизонтах, а также для производства исполнительных съемок. Такая сеть называется внутренней разбивочной сетью здания.
Её размер и форма соответствуют размеру и форме самого сооружения.
Разбивочная сеть строится на фундаментной плите или ростверках, на бетонной подготовке или перекрытии подвальной части здания или технического подполья. Эта условная поверхность, на которой закрепляется внутренняя разбивочная сеть, называется исходным горизонтом.

Плановая разбивочная сеть на исходном монтажном горизонте создается в виде геометрических фигур, часто повторяющих общую конфигурацию сооружения.
Поскольку эта фигура многократно повторяется на последующих монтажных горизонтах, то ее называют базовой или базисной. Число опорных точек базисной фигуры, передаваемых на монтажные горизонты, должно быть не менее трех.
Базисную фигуру проектируют исходя из следующих соображений. Стороны базисной фигуры должны быть параллельны (перпендикулярны) основным осям сооружения. Пункты фигуры должны располагаться в местах, обеспечивающих взаимную видимость и сохранность на весь период строительства. Их располагают вблизи основных осей на расстоянии 0,5÷1,0 м с учетом возможности их дальнейшего вертикального проектирования на вышележащие монтажные горизонты.

При строительстве сравнительно простых по геометрической форме сооружений сети строят в виде треугольников, четырехугольников, рядов из ромбов и центральных систем (рис. 8.3). Измерения в таких фигурах выполняют по программам трилатерации или линейно-угловой сети. При строительстве сложных и уникальных сооружений проектируют специальные высокоточные радиальнокольцевые и линейные сети.
Проект внутренней сети сооружения составляют на плане перекрытия, подсчитывают координаты пунктов базисной фигуры в строительной системе координат.
Построение базисной фигуры на исходном горизонте производят с пунктов внешней разбивочной сети здания или со свободной станции по проектным координатам пунктов базисной фигуры.

Построение начинают с вынесения на поверхность исходного горизонта двух точек длинной стороны фигуры. Приняв одну из точек стороны и ее направление за исходные, строят остальные точки фигуры, производят угловые и линейные измерения, уравнивают фигуру и вычисляют координаты всех пунктов сети. Вычисленные координаты сравнивают с проектными и при наличии расхождений выполняют редуцирование. Процесс редуцирования или перемещения построенных точек удобно выполнять на предварительно закрепленных в бетоне металлических пластинах. После контрольных промеров пункты окончательно закрепляют: кернят или просверливают отверстия в металле.

Точность построения внутренней разбивочной сети, как отмечено ранее, определяется классом сооружения и отражена в СП 126.13330.2012, в табл. 7.6, а также в СНиП 3.01.03-84.
Так, например, при строительстве сооружений высотой от 100 м до 120 м величина средней квадратической погрешности построения внутренней разбивочной сети здания при линейных измерениях должна быть не хуже 1/15000, угловые измерения должны выполняться с погрешностями менее 5", а ошибки определения превышений на станции не должны быть более 1 мм.

Однако относительно точности построения внутренней разбивочной сети здания следует дополнительно сказать следующее. Поскольку внутренняя разбивочная сеть служит для построения осей и производства детальных разбивочных работ на монтажном горизонте, ее точность должна удовлетворять потребностям разбивок. Чтобы ошибки исходных данных, т.е. ошибки взаимного положения пунктов сети не влияли на разбивочные работы, погрешности планового положения точек внутренней разбивочной сети должны быть, по крайней мере, в два раза меньше ошибок разбивки точек и осей в плане.

Рассчитаем точность построения внутренней разбивочной сети здания, исходя из допусков разбивок точек и осей в плане. С этой целью из ГОСТ 21779-82 для интервала номинального размера 4000-8000 мм и класса точности 3 выпишем значение допуска разбивки точек и осей в плане. Он будет равен 4 мм, а средняя квадратическая погрешность составит 1 мм при доверительной вероятности 95%, следовательно, взаимное положение пунктов внутренней разбивочной сети должно быть определено с погрешностью не хуже 0,5 мм. Относительная средняя квадратическая ошибка для средней величины интервала (6000 мм) составит 1/12000, что, в общем–то согласуется с требованиями СНиП 3.01.03.-84.

Высотная основа строительной площадки. При построении высотной основы следует руководствоваться требованиями СП 126.13330.2012, а именно: определение отметок реперов на строительной площадке следует выполнять в зависимости от категории сооружений геометрическим нивелированием со средней
квадратической погрешностью 3 мм на 1 км нивелирного хода, 6, 10 или 15 мм.
Иначе говоря, это ходы нивелирования II, III, IV класса или технического нивелирования.
Основные требования к нивелирным сетям для строительных площадок отражены ранее в табл. 2.6, а в табл. 2.7 приведены основные показатели нивелирных ходов по классам точности.

Высотная сеть строительной площадки и высотная сеть здания создаются в виде нивелирных ходов, опирающихся не менее чем на два репера исходной высотной основы.
Пункты нивелирной и плановой разбивочных сетей следует совмещать, и в любом случае нивелирные реперы устанавливаются по границам и внутри застраиваемой территории у каждого здания не менее одного знака, а вдоль осей линейных сооружений не реже 0,5 км.

Закладку всех видов сооружений на стройплощадке, прокладку подземных коммуникаций, планировку и другие работы в общем случае достаточно обеспечить высотами, определенными с погрешностью 3-5 мм. Если принять длину хода III класса, проложенного между марками нивелирования II класса, от одной из них до наиболее слабо определяемого репера L = 1 км, то погрешность определения высоты репера будет

где n – средняя случайная погрешность 1 км хода, равная в нивелировании III класса 5 мм; б- средняя систематическая погрешность, равная в нивелировании III класса 0,8 мм.
Подставив эти данные в формулу, получим m1,2 = 5,1 мм.
Погрешность в высоте такого репера, определяемой от двух исходных марок (без учета погрешностей исходных данных), вычисляется по формуле

Высотную привязку к таким пунктам производят только для передачи абсолютной высоты на реперы площадки. Высотная основа на самой площадке в этом случае является строго увязанной свободной сетью. Единая система высот города и площадки высотного здания необходима, так как к сооружению подводится ряд городских коммуникационных линий.

Условная отметка чистого пола здания или сооружения соответствует абсолютной отметке, указанной на чертежах проекта для каждого здания индивидуально.

Построение рабочей высотной основы для строительства здания или сооружения начинается с составления рабочей схемы, необходимой также для оценки и уравнивания нивелирной сети. На схеме указывают отметки исходных реперов, количество строительных реперов на площадке и их расположение по отношению к возводимым сооружениям, направление нивелирных ходов и др.

Количество и расположение реперов высотной основы должно обеспечивать передачу отметок на элементы конструкций возводимого здания с минимальной постановки нивелира: одной или двух. Для каждого здания следует предусмотреть закрепление не менее двух строительных реперов, а для многосекционных зданий – по одному реперу на каждую секцию.

Нивелирная сеть строится отдельными ходами, опирающимися концами на реперы и марки городской высотной сети. Ходы могут быть замкнутыми или образовывать узловые точки. Класс нивелирования определяют в соответствии с таблицами 7.1 и 7.6 и согласно рекомендациям СП 126.13330.2012.

На основании результатов измерений производят уравнивание нивелирной сети. На рабочую схему наносят номера и направления ходов, измеренные превышения по секциям между узловыми точками с указанием числа штативов в секции или длины нивелирного хода в километрах, номер полигона и полученную по нему невязку.

Уравнивание нивелирной сети рабочего высотного обоснования следует производить как для одиночного хода или каким-либо из способов: с одной узловой точкой, эквивалентной замены, коррелатным, узлов, полигонов или параметрическим способом. Выбор способа зависит от формы и размеров нивелирной сети. При массовой застройке, как правило, прокладывают одиночные нивелирные ходы.
Уравненное значение НС строительного репера С некоторого нивелирного хода АВ вычисляют по формуле

Отметим, что вычисленные отметки рабочих реперов на строительной площадке следует принимать постоянными на весь период строительства независимо от его продолжительности и величины осадки сооружения. Однако высоты на монтажные горизонты здания следует передавать с репера, закреплённого на фундаменте (цоколе) данного здания, поскольку осадки по мере увеличения нагрузок на фундамент могут привести к серьёзному искажению отметок конструкций, определённых от независимого репера.