книги из ГПНТБ / Геодезические разбивочные работы

Г л а в а IV

ЭЛЕМЕНТЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАЗБИВОЧНЫХ РАБОТ

§ 18. Проектирование норм точности геодезических разбивочных работ

Геодезические разбивочные работы призваны обеспечить возве­ дение инженерных сооружений строго определенных форм и разме­ ров, предусмотренных проектом, т. е. точность разбивки должна соответствовать предусмотренной проектом сооружения, но и не быть излишней, что приведет к дополнительной затрате сил, средств

исроков строительства. Она проектируется на основе установлен­ ных допусков в промышленном и жилищно-гражданском строи­ тельстве, которые регламентируются Строительными нормами и пра­ вилами (СНиП), а также Техническими условиями на производство-

иприемку строительных и монтажных работ.

Разбивочным работам предшествуют стадии изыскания и проек­ тирование сооружения. Для составления проектного задания и рабо­ чего проектирования производится съемка в масштабах 1 : 1000— 1 : 5000. Для сложных сооружений или отдельных его узлов при­ меняются планы масштаба 1 : 500. При этом точность измерений при съемочных работах зависит от масштаба плана и выражается стандартом

разбивочных работ сооружения определяется не масштабом проект­ ного плана, а видом строительных работ и допусками на их выполне­ ние. За геометрическую основу проекта при перенесении его на мест­

ствие возведенного сооружения и отдельных его частей относительно" главных осей.

Главные оси сооружения определяются относительно осей про-

94

странственной системы координат, принятой для картографирова­ ния строительной площадки. Смещение главных осей от проектного положения и характеризует точность разбивочных работ первого вида.

Для локально располагаемых сооружений точность разбивочных работ первого вида предопределяется масштабом топографического плана, необходимого для составления рабочих чертежей, и может быть сравнительно низкой. Главные оси выносят на местность на основе графических построений (определение координат точек на осях), дополненных аналитическими расчетами (вычисление проект­ ных расстояний и установочных углов).

Такие задачи чаще всего возникают при возведении зданий и со­ оружений в застроенной части, при разбивке осей плотин и больших мостов.

Более сложные задачи возникают в случае технологической связи возводимого здания или сооружения с существующими соору­ жениями либо одновременно возводимыми в различных местах строи­ тельной площадки. Точность геометрической связи определяется назначением зданий и сооружений, конструктивными особенностями и местом их расположения. Сама геометрическая связь обеспечи­ вается путем создания специальной геодезической основы, чаще всего в виде строительной сетки и привязки осей зданий и сооруже­ ний к ее пунктам. Опыт показывает, что в промышленном и граждан­ ском строительстве средняя квадрэтическая погрешность положения пунктов строительной сетки относительно исходного пункта не должна превышать 10—20 мм. Точность разбивочных элементов определяют на основе предрасчетов, которые будут приведены ниже.

Детальная разбивка сооружений заключается в построении ос­ новных, рабочих и вспомогательных осей сооружения, по которым производится установка узлов и деталей сооружения в проектное положение. Она составляет второй вид точности разбивки и опре­ деляется факторами: погрешностью определения размеров частей зданий и сооружений в процессе проектирования; материалом, из которого возводится сооружение; местом расположения зданий и со­ оружений; характером спецоборудования, связанного с частями со­ оружений; размерами зданий и сооружений, их назначением; эстети­ ческими требованиями; порядком и способом производства строи­ тельных работ.

При графическом проектировании отдельных частей зданий и со­ оружений точность разбивочных работ определяется точностью гра­ фических построений. При определении размеров частей зданий и со­ оружений расчетным путем, например гидротехнических сооруже­ ний, необходимо учитывать точность самих расчетов. Применение стандартов по модульной системе требует указывать размеры со­ оружений с погрешностью 5—10 мм, что приводит к повышению точ­ ности разбивочных работ. Для высотных и уникальных сооружений точность разбивки определяется на основе расчетов с учетом проч­ ности и устойчивости их.

95

Материал, наличие специального оборудования, непосредственно связанного с частями сооружения, и размеры сооружения, как по­ казывают исследования ряда ученых, приводят к необходимости выполнять линейные измерения с относительной погрешностью в диа-

пазонѳ от J L до

Место положения сооружения в большей степени влияет на точ­ ность разбивки первого вида, однако требует повышения точности разбивка второго вида при расположении инженерных сооружений на застроенной территории.

Точность разбивки зависит от назначения сооружения, ибо дол­ говечные, капитальные сооружения возводятся более тщательно, чем временные. Повышение эстетических требований приводит к не­ обходимости более точного выполнения разбивочных работ.

Стадии строительных работ и способы производства также влияют на точность разбивки. Если при выполнении разбивок подземной

На основе большого экспериментального материала и ведомствен­ ных технических условий на производство строительных работ обстоятельно исследованы нормы точности разбивки сооружений проф. А. Ф. Лютцем [36].

В основу разработки норм точности геодезических работ следует положить разработки по созданию научно обоснованной системы допусков в строительстве. В настоящее время геодезическомаркшейдерская служба в строительстве должна умело применять

Индустриальные методы строительства требуют одновременного решения задачи взаимозаменяемости элементов строительных кон­ струкций и узлов сооружений, что обеспечивает беспрепятственную установку их в проектное положение с гарантией оптимальных экс­ плуатационных, производственных качеств и соблюдением достаточ­ ной надежности и долговечности конструкции. Это требует приложе­ ния совместных усилий специалистов по теории геодезических раз­ бивочных работ, по теории инженерных конструкций и технологии строительного производства при разработке научно обоснованной системы допусков в строительстве и особенно при отыска­ нии оптимальных погрешностей возведения инженерных соору­ жений.

Исходными данными при разработке норм точности геодезиче­ ских разбивочных работ и контрольно-монтажных измерений служат допустимые отклонения размеров возведенного сооружения сравни­ тельно с размерами, указанными в рабочих чертежах. Строитель­ ные допуски приводятся в правилах производства строительных работ.

96

При известном стандарте о погрешностей производства строитель­ ных работ при заданной доверительной вероятности Р строительный допуск определяется по формуле

где t — интервал доверительной вероятности Р. В строительном производстве для условий полной взаимозаменяемости Р = 0,997, тогда t = 3, а

Дс-Зо-. (ІѴ.З)

Погрешность определения величины а характеризуется стан­ дартом а„. С достаточной вероятностью, примерно равной вероят­ ности принятого правила За, можно заключить, что

В настоящее время точность геодезических разбивочных работ значительно повысилась за счет создания новых приборов и раз­ работки новых методов. При этом повышение точности геодезических работ требует небольшой затраты по сравнению с затратами на повы­ шение точности строительных процессов.

С полным основанием можно заключить, что погрешности геоде­ зических разбивочных работ не будут оказывать существенного влия­ ния на величину строительного допуска Д с , если они не превысят значения стандарта о"„.

Это в большей мере относится к изготовительным допускам. Этот фактор необходимо всегда учитывать, чтобы не внести погрешность в расчетную точность производства геодезических разбивочных ра­ бот, особенно при расчетах на точность замыкающего звена кон­ струкции. Во всяком случае погрешности геодезических измерений, согласно формуле (IV.7), не должны превышать 33% строительных погрешностей.

Все предвычисленные и принятые нормы точности на производ­ ство геодезических разбивочных работ должны быть обоснованы в проекте производства геодезических работ (ППГР), который есть часть общего проекта производства строительных работ (ППР) при возведении всех видов инженерных сооружений.

1

§ 19. Вынос в натуру горизонтальных углов

Вынос в натуру горизонтальных углов является одним из эле­ ментов геодезических разбивочных работ. Эта задача существенно отличается от измерения горизонтального угла на местности. При выносе горизонтального угла задана вершина и одна из сторон угла. Положение второй стороны угла на местности определяется в ре­ зультате отложения по лимбу заданной величины горизонтального угла и фиксации положения визирной оси трубы.

вило, контролируется его измерением по способу полуприемов либо по способу повторений. Этот способ эффективен при сравнительно коротких сторонах ОС (до 200—300 м) и когда заранее известно, что данная методика обеспечивает необходимую точность выноса угла

внатуру.

Вслучае, когда данная методика выноса угла в натуру не удо­ влетворяет требуемой точности, особенно при значительных отстоя­

ниях точки С от О, то точность построения угла в натуре может быть повышена дополнительными построениями. Для этого в натуре при одном положении круга строят направление, к примеру ОСх, близ­ кое к проектной величине угла от стороны OA. Точными угловыми измерениями определяют значение угла ß (рис. 26). Проектное поло­ жение стороны ОС определится, если отложить малый угол Да = = а — ß в нужном направлении от стороны ОС'х, построив перпен­ дикуляр q к этой стороне.

При известном расстоянии s получим

98

Искомое направление пройдет через вершину перпендикуляра q, построенного с помощью прямоугольного треугольника либо при­ менением линейной засечки.

Методика угловых измерений и применяемые инструменты зави­ сят от требуемой точности построения в натуре проектного угла.

На строительной площадке подчас создаются трудные условия, поэтому переносу в натуру горизонтальных углов должен предше­ ствовать расчет, позволяющий учитывать все возможные источники погрешностей. При рассмотренной методике стандарт выноса гори­ зонтального угла в натуру аа включает в себя погрешности контроль­ ного измерения угла ß и дополнительного построения Да, характе­ ризуемые соответственно стандартами o"ß

и о-Д а . Тогда

где к — коэффициент соотношения точностей погрешностей измере­ ния угла и дополнительных построений. Это обусловливается тем, что погрешность дополнительных построений зависит от точности построения прямого угла и фиксации точек. Полезно помнить, что длина перпендикуляра q редко превышает 3—4 см при работе про­ веренными инструментами. Расчеты показывают, что даже отклоне­ ние отрезка q на 4—6° от направления перпендикуляра, длина кото­ рого 3—4 см, вызывает линейное смещение на 0,3—0,5 мм. Так как методика построения перпендикуляров аналогична при различных отстояниях точки С от точки О, то коэффициент соотношения точ­ ности для малых расстояний будет большим и с увеличением отстоя­ ния точки С от точки О уменьшается.

Кроме того, коэффициент к находится в прямой зависимости от точности применяемых инструментов и возрастает при построении углов более точными инструментами.

Поставим условие, чтобы погрешность угла от неточного построе­ ния перпендикуляра q равнялась точности отсчетного приспособле­ ния теодолита t.

Тогда

ние, при котором коэффициент соотношения точностей будет равен единице

а стандарт угловых измерений предварительно вынесенного угла будет

исходя из принципа равного влияния отдельных источников погреш­ ностей. Методика такого расчета приводится в § 12 I I I главы и не всегда соответствует математической и физической сущности рас­ сматриваемого явления.

100

Более реально предрасчет погрешностей измерения угла выпол­ няется, если в формуле ( I I I . 13) предположить

<*1 =а0;

C'a

(IV. 19)

°4 = fcsa0,

тогда

Коэффициенты соотношения точностей между отдельными источ­ никами погрешностей измерения угла определяются по формулам (IV. 19) на основе экспериментов или вычислений, учитывая ожидае­ мые погрешности всех источников. Это особенно актуально для усло­ вий строительной площадки, где заранее известно, какой теодолит и какие визирные приспособления можно использовать в работе.

Отсюда исходный стандарт отдельного источника погрешностей измерения угла по формулам (IV.18) и (IV.20) составит

подбором способа центрирования, редукции, ширины визирных при­ способлений, теодолита заданной точности и расчетом необходимого числа приемов.

Пример. Требуется вынести угол с предельной погрешностью 15" от исходного направления на расстоянии от точки О, равном 200 м. Исходное направление OA = 220 м. Угол а = 60°.

Стандарт направления

о-« = у == 5 .

Используем теодолит Т5. По формуле (IV.16) определяем

Тогда стандарты угловых измерений, выраженные в угловой мере, составят: центрирования о+ = 2", редукции сг2 = 2", инструмен­ тальные а3 = 1", наблюдения угла о4 = 4".

101

Это дает возможность по формулам § 12 определить точность центрирования е, редукции е1, ширину визирного приспособления d и количество приемов п. Так как OA ~ ОС ~ АС, то

е, — —— = 2 мм, е — — ~ — ~ 1,4 мм.

Следовательно, необходимо применение штангового или оптиче­ ского центрирования, что соответствует применению теодолита Т5. Так как ширина визирного приспособления d = 5,6 •е1 = 112, то наблюдения можно вести на целик лотаппарата или на марку. Для Т5 погрешность визирования примем ов = 2", а погрешность отсчета

§ 20. Вынос в натуру длин линий

При производстве геодезических работ измерение линий на мест­ ности, концы которых фиксированы геодезическими знаками, за­ ключается в определении их фактической длины, вычислении гори­ зонтальных проложений и оценке точности выполненных измерений.

Задача выноса в натуру длин линий при геодезических разбивоч­ ных работах состоит в отложении горизонтального проложения известной длины прямолинейного отрезка на местности в заданном направлении. Точность отложения длины линии заранее известна и может быть задана относительной или абсолютной погрешностями.

При низкой точности выноса в натуру заданной длины линии, что чаще всего возникает при выполнении геодезических разбивоч­ ных работ второго вида, и для предварительных разбивок задача решается сравнительно просто. Для этого от исходной точки, которая фиксирует начало линии, откладывают длину горизонтального проложения в нужном направлении и конечную точку его закрепляют.

В этом случае поправку за наклон определяют по плану с гори­ зонталями. По возможности желательно использовать данные про­ дольного профиля проектной линии по формуле (III.27) или с исполь­ зованием угла наклона ската местности

используя разности температур компарирования и температуры, при которой предполагается вести полевые работы.

102

Погрешность несоответствия действительной длины / мерного прибора его номинальной длине N устраняется введением в измерен­ ную длину поправки за компарирование

Кроме этого, соблюдают соответствие натяжения мерного при­ бора при измерении натяжению при компарировании.

Точность отложения линий описанным способом характеризуется относительной погрешностью порядка 1 : 5000 — 1 : 10 ООО.

Следует иметь в виду, что в условиях производства строительных работ непосредственный способ выноса проектных длин линий в на­ туру представляет довольно сложную операцию ввиду условий строительной площадки и требуемой точности производства работ.

Такие измерения сопровождаются остаточными погрешностями: компарирования прибора, уложения концов ленты в створе линии, неровности подстилающей поверхности, разности температур компа­ рирования и при измерении линии, фиксации концов мерного при­ бора.

Эти погрешности имеют как случайный, так и систематический характер. Исходя из заданной погрешности переноса в натуру длины линии, предвычисляют возможные значения перечисленных выше отдельных источников погрешностей, основываясь на принципе равного влияния.

Если стандарт выноса в натуру проектной длины линии равняется oL, то стандарт совместного влияния случайных о^ и систематических

погрешностей а2 не должен превышать

Считая, что каждая из частных погрешностей, вызванных недо­ статочно точным определением температуры, натяжения и фиксации концов мерного прибора, носит случайный характер, требуем, чтобы

где п — число уложений мерного прибора.

Аналогично требуем, чтобы каждая из систематических погреш­ ностей, обусловленная недостаточно точным компарированием мер­ ного прибора, уложением в створе линии, учетом угла наклона и из­ гиба ленты, равная ас т , удовлетворяла условию

(ІѴ.26)

103