Техническая документация для геодезических работ на стройплощадке

Национальным институтом охраны труда и профилактики профессиональных заболеваний США было проведено обследование операторов видеотерминалов (мониторов персональных компьютеров), которое показало, что они подвержены стрессам в значительно большей степени, чем работники других профессиональных групп. Операторы жаловались на пелену перед глазами, сыпь на лице, хроническую головную боль, тошноту, головокружение, сильную возбудимость, депрессию, быструю утомляемость, снижение трудоспособности и нарушение сна.

Техническая документация для геодезических работ на стройплощадке.

Инженерно-геодезические работы на стройплощадке ведут на основе документов:

а) строительный паспорт - комплекс документов, где дается право пользования участком, границы и красные линии, исходные данные для проектирования, инженерно-геологическая характеристика участка, схемы подключения коммуникаций; б) генеральный план - основной технический документ, состоит из комплекса графических и текстовых материалов. Основная графическая часть - топоплан масштабами 1:500, 1:1000, 1:2000, на котором показаны надземные и воздушные сооружения, подземные коммуникации, проектируемый рельеф и растительность; в) строительный генплан- вид генплана, на котором есть все возводимые, вспомогательные и временные сооружения, транспортные пути, подземные коммуникации, служебные здания и т.д.; г) исполнительный генплан служит для учета изменений при строительстве и эксплуатации. На нем фиксируют фактическое положение существующих и построенных надземных сооружений, транспорта, подземных коммуникаций и рельеф; д) оперативный (текущий) генплан исходный для построения исполнительного генплана. На нем отражен ход измерений в расположении сооружений при строительстве и эксплуатации объекта.

Кроме названных, для построения осей и габаритов зданий используются разбивочные чертежи, на которых показаны углы и линии разбивочных элементов для перенесения проекта в натуру. Для правильного размещения сооружений и коммуникаций составляют проект производства строительных работ (ППР), на основе которого разрабатывается проект производства геодезических работ (ППГР).

Создание геодезической основы.

Геодезические опорные сети на стройплощадке создаются в соответствии с Проектом производства геодезических работ (ППГР) для обеспечения всех видов геодезических работ и содержат плановые и высотные координаты. Они представляют собой систему геометрических фигур, вершины которых закреплены на местности знаками, не попадающими в зону земляных работ. В зависимости от требований к строительству (плотины требуют многоярусные сети, трубопроводы - повышенную точность по направлению и др.) сети создаются разными способами. Триангуляцию применяют при значительной по площади или протяженности объектах в открытой местности, трилатерацию для объектов повышенной точности, полигонометрию в закрытых местностях, строительную сетку - на промплощадках. Высотные сети строят обычно геометрическим нивелированием ходами между реперами.

Триангуляционные сети используются как основа для съемок, создания сетей низших классов и разрядов, разбивочных работ и для наблюдений за деформациями. При развитии сети наиболее типичными являются цепи треугольников, четырехугольников и небольшие сети из этих фигур. Треугольники стараются делать равносторонними.

Трилатерационные сети бывают 3 и 4 класса и сгущения 1 и 2 разряда. Строят из 4-угольников, комбинаций с треугольниками. Типовой фигурой является треугольник с измеренными сторонами, в котором вычисляют углы. Но чаще строят четырехугольники, в котором измеряют 6 сторон (1 избыточная и вычисляется как контрольная). Сети применяют для высокоточных работ, т.к. стороны измеряют высокоточными светодальномерами. Сети с короткими сторонами - микротрилатерация.

Полигонометрические сети наиболее распространены. Состоят из ходов 4 класса, 1 и 2 разрядов. Проектируются в виде одиночных ходов, опирающихся на исходные пункты высшего класса, систем замкнутых по­лигонов. В последнее время длины сторон измеряются светодальномерами, углы теодолитами. В городах из-за застройки делают короткими стороны.

Строительная сетка создается на промплощадках для разбивочных работ, монтажа оборудования и исполнительных съемок. Особенность - пункты располагаются в виде квадратов или прямоугольников параллельно осям здания. Она в отличие от других сетей проектируется заранее на генплане. Стороны квадрата обычно от 100 до 400 м. При создании используют частную систему прямоугольных координат с таким началом, чтобы координаты X и У были положительны. Выносят на местность способом редуцирования. Вначале выносят стороны большого квадрата, потом внутри него меньших квадратов, вершины которых закрепляются временными центрами. Потом триангуляцией или полигонометрией определяют точные значения координат сетки. Сравнивая эти координаты с проектными определяют их смещение (редуцирование), на которое смещают вершины. Редуцированные пункты сетки закрепляют постоянными железобетонными реперами.

Высотные опорные сети служат для производства разбивочных работ и наблюдения за осадками. Представляют собой систему знаков, абсолютные высоты которых определены нивелированием II, III, IV классов. Это могут быть пункты полигонометрии, строительной сетки и др. Сети опираются не менее чем на два пункта Государственной геодезической сети (ГГС), реже на 1 репер или являются свободными. Проект высотной основы содержит: схему сети, чертежи знаков, пояснительную записку с расчетом точности и стоимости работ. Для наблюдения за горизонтальными смещениями и осадками зданий создают самостоятельную плановую и высотную основы соответствующей точности.

Спутниковые методы измерений.

Спутниковые методы измерений предполагают использование глобальных спутниковых радионавигационных систем (СРНС) для решения геодезических задач. В настоящее время наиболее распространены системы GPS (США) и ГЛОНАСС (РФ). Принцип работы современного навигационного спутникового приемника (навигатора) очень прост. На каждом входящем в систему спутнике, находятся очень точные атомные часы. С атомными часами синхронизованы генератор цифрового кода и радиопередатчик спутника, посылающий на Землю сигналы в виде неких цифровых кодов. Со спутника на Землю передаются цифры: ноль, один, два, три и так далее — и данные о самом спутнике (его номер, параметры орбиты и другие параметры) и обо всей спутниковой группировке. Через время, определяемое скоростью распространения радиоволн и расстоянием до спутника, эти сигналы принимает навигационный приемник. Для того чтобы данные полученные со спутника были точными приемник принимает данные с нескольких спутников одновременно, чем с большего количества спутников приняты сигналы, тем точнее можно определить координаты точки на земной поверхности.

Подготовка рабочих чертежей

До начала строительства сооружений проводят их разбивку на местности, т.е. находят характерные точки объекта и закрепляют их на местности. Исходные данные определены в рабочих чертежах. Рабочий чертеж - технический документ, в котором в плане и в разрезе изображены проектные элементы и выписаны расстояния между осями. Он нужен для перенесения на местность проекта сооружения и коммуникаций. Данные для него берут с генплана или других документов способами:

Графический способ. Все величины (координаты точек, углы и расстояния, отметки) берутся с плана линейкой и транспортиром. Точность зависит от масштаба и деформации бумаги. Ошибку m_д расстояния Д находят по формуле

m_Д=m_d·M,

где m_d - точность масштаба, М - масштаб. Если план деформирован, то вводят поправку. Способ применим, если не нужна высокая точность, но нужна быстрота. Этим способом можно готовить данные для разбивки главных осей зданий.

Аналитический способ. Все данные находят вычислениями. Координаты существующих зданий определяются непосредственно измерениями в натуре. Здесь могут решаться прямая и обратная геодезические задачи. Если известны координаты опорной точки и направление и расстояние до определяемой точки, то ее координаты определяются по прямой задаче. Если известны координаты исходной и определяемой точки, то направление и расстояние между ними находят, решая обратную геодезическую задачу.

Графоаналитический способ. Положение исходных точек берется с плана, остальных - аналитически. Например, для определения положения здания на местности по плану находят координаты одного из углов здания и дирекционный угол на другой угол. Затем по проектным размерам вычисляют координаты всех остальных углов здания.

При геодезической подготовке проекта выполняют его привязку.

Привязкой проекта называют расчеты разбивочных элементов (расстоя­ния, углы, превышения), по которым его выносят в натуру от геодезической основы. Результаты подготовки заносят в разбивочный чертеж. На нем контуры выносимых сооружений, пункты разбивочной основы, разбивочные элементы. Иногда указывают координаты исходных пунктов, длины и дирекционные углы, отметки реперов и другие данные.

Основные виды разбивочных работ.

Разбивочные работы выполняются для определения планового и высотного положения характерных точек строящегося сооружения в соот­ветствии с рабочими чертежами. Эта процедура обратная съемке: по ко­ординатам точек находят их положение на местности.

При строительстве сооружений различают: главные оси - продольные оси линейных сооружений и оси симметрии при строительстве зданий; основные - определяют габариты и промежуточные - оси отдельных элементов зданий и сооружений. Продольные оси подписывают цифрами, поперечные - буквами. Разбивку выполняют в три этапа. На первом по привязке выносят главные или основные оси. На втором от этих осей выносят продольные и поперечные оси с определением уровня проектных высот. На третьем выносят технологические оси оборудования.

Вынос в натуру проектных углов и длин линий.. Заданы вершина угла В и исходное направление АВ. Надо отложить от него угол β и в этом направлении отрезок ВС. В точке В ставится теодолит, при КЛ наводят на точку А и берут отсчет. Прибавляют к нему проектный угол (или вычитают, если откладывается отрезок вправо) и устанавливают полученный отсчет. В этом направлении га проектном расстоянии фиксируют точку С₁. Переводят прибор на КП и повторяют действия, фиксируя точку С₂. Из двух точек берут среднее. Проектную линию откладывают с учетом поправок на наклон местности к горизонту, компарирование (соответствие длины прибора номиналу) и температуру.

Вынос в натуру проектных отметок. Все отметки в проекте задаются от «чистого пола» или другого уровня, поэтому их пересчитывают в систему высот репера. Для выноса отметки Н_пр посредине между репером и заданной точкой ставится нивелир. На репере и точке ставятся рейки. По рейке берут отсчет а и вычисляют горизонт инструмента

ГИ = Н р_п + а.

Вычисляют отсчет в на точке, соответствующий проектной отметке

в = ГИ-Н_пр.

Рейку поднимают или опускают, пока отсчет по ней не будет равен в. Под пятку забивают кол. Вынос в натуру проектного уклона нивелиром. Есть несколько способов. Например, в точках А и В ставятся рейки. Нивелир ставится за точкой А. Если известна проектная отметка в точке А, то проектная отметка в точке В по формуле:

Н_B = Н_A + i_ABd,

где i_AB проектный уклон линии АВ, d - расстояние между ними. Приведенным выше способом в точке В устанавливают проектную отметку. Наклоняя трубу нивелира подъемными или элевационным винтом добиваются, чтобы отсчеты по рейкам были одинаковы. Визирная ось будет наклонена под проектным уклоном. Далее по линии АВ через некоторые расстояния ставят рейки и добиваются, чтобы отсчет по ним был равен отсчету на конечные точки. Под пятки рейки забивают колышки.

Вынос в натуру проектного уклона теодолитом. В точке А устанавливают теодолит и измеряют высоту инструмента. На вертикальном круге устанавливают отсчет, равный проектному углу плюс место нуля. Визирная ось будет наклонена под проектным уклоном. Отметив на рейке или вехе высоту прибора, выполняют те же, что и выше, операции.

Схемы построений при перенесении проекта в натуру.

1. Схема прямоугольных координат. Применяют при наличии строительной сетки и параллельности осей сооружения строительной сетки. Если известны координаты углов здания, то вычисляют приращения координат какого-либо угла и узла сетки ΔХ и ΔУ. От узла сетки вдоль ее стороны откладывают большее приращение (ΔХ или ΔУ), в полученной точке ставят теодолит, откладывают прямой угол и в полученном направлении откладывают второе приращение координат. Остальные углы здания могут быть перенесены аналогичным способом.

2. Способ прямой угловой засечки применяют, когда нельзя отложить линии или опорные пункты далеко друг от друга. По известным координатам углов здания и пунктов опорной сети А и В решением обратной геодезической задачи определяют углы β₁ и β₂. В точки А и В ставят теодолит и откладывают вычисленные углы. В каждом из полученных направлений А₁А₂ и В₁В₂ около их пересечения натягивают шнуры. В пересечении получится искомая точка. Для контроля можно отложить угол с третьей точки и в полученном треугольнике найти искомую точку.

3. Способ линейной засечки применим, если расстояние от опорных пунктов А и В не более длины мерного прибора и угол при искомой точке Е от 30° до 150°. По проектным координатам точки Е и пунктов А и В решение обратной геодезической задачи определяют расстояния S₁ и S₂. Взяв 2 ленты, приложив к точкам А и В натягивают в направлении точки Е, чтобы длины S₁ и S₂ пересеклись в одной точке.

4. Схема полярных координат используется при густой разбивочной основе и возможности линейных измерений. По проектным координатам точек А и В и осевых точек Е и решением обратной геодезической задачи определяют углы β₁ и длины D₁. В точке А ставят теодолит, ориентируют в точку В и от этого направления откладывают угол β₁ и длину D₁ с учетом поправок. Получают точку Е.

5. Схема створной засечки применяют при разбивке осей, где оси пересекаются под прямым углом. Положение точки Е определяется пересечением двух створов АВ и CF. Створы обычно задаются проволокой.

6. Схема теодолитного хода применяют, если вблизи нет опорных пунктов и для выноса трасс трубопроводов. Например, надо вынести точки поворота трассы 1, 2, 3, 4, 5 с известными опорными пунктами А, В, С и F. Решением обратной геодезической задачи определяют углы β_b, β₁ и т.д. и длины D₁, D₂ и т.д. с учетом поправок. Над точкой В ставят теодолит, откладывают угол β_b, в полученном направлении длину D₁ и забивают колышек 1. Устанавливают теодолит над точкой 1 и аналогично выносят точку 2 и т.д. По полученным точкам прокладывают теодолитный ход и вычисляют координаты точек 1, 2 и т.д. Эти координаты сравнивают с проектными и, если есть расхождения, то на местности поправляют (редуцируют) положение точек.

Обеспечение строительства зданий и сооружений.

Выделяют следующие этапы геодезических работ:

1. Выбор площадки под строительство включает сбор, анализ и обобщение материалов.

2. Строительное проектирование включает топографо-геодезические изыскания, геодезическое обеспечение других видов изысканий, обеспечение строительного проектирования дополнительными исходными данными.

3. Изготовление строительных конструкций включает контроль за соблюдением геометрических параметров элементов, в которых формируются строительные конструкции, статистический контроль геометриче­ских параметров изготовленных строительных конструкций.

4. Подготовительный период строительства включает создание геодезической разбивочной основы, инженерную подготовку территории (планировочные работы, прокладку подземных коммуникаций и подъездных дорог), вынос в натуру главных и основных осей.

5. Основной период строительства включает вынос в натуру осей конструктивных элементов, геометрическое обеспечение строительно-монтажных работ при возведении подземных и надземных частей здания, исполнительную съемку законченных строительных элементов и составление исполнительной документации, подготовку комплекта исполнительной геодезической документации к сдаче.

6. Окончание строительства включает составление и сдача технического отчета о результатах выполненных в процессе строительства геодезических работ, составление исполнительного генплана и специальных исполнительных инженерных планов, профилей и разрезов.

Исполнительные съемки.

Основное назначение - установить точность вынесения проекта в натуру и выявить все отклонения от проекта при строительстве путем определения фактических координат характерных точек сооружения, размеров элементов, расстояний и других данных. Ведется по мере строительства отдельных этапов (текущие съемки) и готового сооружения (составление исполнительного генплана).

Текущие исполнительные съемки производятся при возведении здания, начиная с котлована и кончая этажами и техническим оборудованием зданий. Особое внимание обращается на элементы, которые будут недоступны по окончанию строительства.

Окончательная исполнительная съемка выполняется для всего объекта и нужна для решения задач, связанных с эксплуатацией зданий. Здесь используются текущие съемки, съемки подземных коммуникаций, транспортных сетей, благоустройства и вертикальной планировки.

Геодезической основой служат пункты разбивочной основы, знаки и створы осей, пункты и реперы государственных разбивочных сетей.

Методы измерений те же, что и при съемке (прямоугольных координат, засечек, геометрическое нивелирование и т.д.).

Исполнительная геодезическая документация (ИГД). Составляется согласно требованиям стандартов, но может быть дополнена. Создается обычно в виде исполнительных схем с нанесением отклонений от проектных размеров. Пояснительная записка и другая информация (диаметр труб, марка электродов и др.) указывается по дополнительным требованиям. Проектные размеры обозначают буквой П, действительные Д, помещенной в рамки. Если указываются оба размера, то в числителе проектный, в знаменателе действительный. Отклонения записываются стрелками, миллиметрами и др. На схемах могут быть примечания, согласования и пояснения. Под­писываются геодезистом, ответственным за работу и руководителем строительной организации.

Исполнительные схемы геодезической основы фиксируют действительные значения привязок и отметок знаков пунктов основы. В документации дают: а) схему вынесенных в натуру точек, осей и установленных знаков закрепления с привязками; б) сведения о способе закрепления точек и конструкций знаков.

Состав чертежей ИГД зависит от объекта. В подземных сетях даются профили, схемы сварных стыков и т.д.

Составление исполнительных генпланов. Составляют по результатам исполнительных съемок законченных зданий. Бывают оперативные, дежурные и окончательные. Оперативный составляется систематически для снабжения строителей изменениями в проекте и построенной части, т.к. строительство может идти несколько лет. Дежурный составляется на какую-нибудь дату. В отличие от оперативного на нем есть все возводимые здания и сооружения и условными знаками показывают стадию строительных работ. Окончательный составляют после строительства. Наносят все построенные здания и сооружения, которые передаются в эксплуатацию. Комплект плана состоит сводного генплана в масштабе 1:1000 - 1:2000, для крупных объектов 1:5000, отдельных объектов 1:200 - 1:500, планов дорог, коммуникаций, ЛЭП и др. и пояснительной документации.

Главная особенность съемок для генплана в отличии от изыскательских в координировании большого количества точек, определяющих фактическое положение основных элементов зданий и сооружений.

Определение деформации сооружений.

Со временем из-за ряда причин элементы сооружения испытывают деформации - изменение формы. Деформация проявляется в виде осадки, просадки, смещения, кручения, изгиба.

Осадка - уплотнение грунта под фундаментом и смещение в вертикальной плоскости. Вызывается от давления грунта, собственной массы, карстом, оползнями, изменением грунтовых вод и т.д. Если грунты сжимаются неодинаково под фундаментом, то осадка неравномерна, что может привести к горизонтальным смещениям, трещинам, кренам.

Просадка - быстро протекающая во времени деформация, вызванная коренным изменением структуры пористых и рыхлых грунтов.

Смещение - деформация в горизонтальной плоскости, вызванная боковым давлением грунта, воды, ветра и т.д.

Кручение и изгиб - деформации высоких сооружений (дымовые трубы, телевышки), вызванные неравномерным солнечным нагревом.

Для изучения деформаций в зоне работ и характерных точках сооружения закладываются специальные реперы и определяют пространственные изменения во времени. Для осадок на фиксированных точках определяют отметки относительно репера нивелированием. Горизонтальные смещения определяют по разности координат X и У отдельных точек, полученных в начальный и текущий моменты времен Координаты определяют построением триангуляции или полигонометрии и другими методами. Крен определяют с помощью отвеса и приборами вертикального проектирования. По окончании работ составляется технический отчет.