Геодезические работы

Современное строительство в крупных городах развивается по пути уплотнения застроек и повышения этажности. При возведении высотных зданий и сооружений обязательно возникает необходимость передачи осей на монтажные горизонты. Традиционно эта задача могла решаться несколькими способами: при помощи отвеса; теодолитом способом наклонного проектирования; или используя оптические или лазерные приборы вертикального проецирования. В последнее время добавился еще один способ – определения с использованием GPS-приемников.

Все эти способы хороши для малоэтажного строительства. При плотной застройке не всегда имеется возможность размещения теодолита на расстоянии, обеспечивающем приемлемую точность (не менее 100 м для зданий высотой до 30 м). Приборы вертикального проецирования, как и отвесы, работают относительно исходной геодезической основы, располагаемой внутри сооружения, которая может быть подвергнута деформациям в процессе выполнения работ, что при большой этажности здания может привести, в конечном счете, к предельному снижению точности разбивочной сети на верхних монтажных горизонтах. А использование GPS-приемников не всегда целесообразно экономически (если подобные приборы используются для выполнения только этой одной задачи).

Под монтажным горизонтом понимается условная плоскость, проходящая через опорные площадки возведенных несущих конструкций строящегося этажа или яруса надземной части здания.

Для детальной разбивки осей на монтажном горизонте точки базисной сети, определяющие положение осей, переносятся

 
Рис.18 Схема переноса, осей с исходного на монтажный горизонт наклонным проектированием

с исходного на монтажный горизонт. Эта работа может выполняться наклонным проектированием с помощью теодолита или вертикальным проектированием с помощью специальных высокоточных приборов вертикального проектирования.

Способ наклонного проектирования целесообразно применять при возведении зданий малой и средней этажности и при условии больших свободных территорий в границах строительной площадки. При этом способе теодолит устанавливается на некотором расстоянии от здания точно в створе переносимой оси (рис. 18). Труба теодолита ориентируется по точке на исходном горизонте, затем, поднимая ее в вертикальной плоскости, по вертикальному штриху фиксируют направление оси на перекрытии монтажного горизонта. Аналогичные действия выполняют при другом круге теодолита и из двух положений оси отмечают среднее. Точно так же определяют положение оси в перпендикулярном направлении; в пересечении получают точку на монтажном горизонте как проекцию соответствующей точки исходного горизонта.

При применении способа вертикального проектирования возможны два случая: сквозной - когда с исходного горизонта точки проектируются последовательно на все монтажные горизонты; шаговый - когда проектирование ведется с исходного на первый монтажный горизонт, с первого на второй и т. д. В обоих случаях методика проектирования одинакова. Зенит-прибор (рис. 19) центрируют над исходной точкой, визирный пучок приводят в вертикальное положение при помощи оптического компенсатора или точных уровней. На горизонте строительных работ укрепляют прозрачную палетку с квадратной сеткой, по которой берут отсчеты, определяющие положение проекции вертикальной оптической оси зенит-прибора. Для современных зенит-приборов с оптическим компенсатором, работающих в одной

 
Рис. 19 Схема переноса точек закрепления осей с исходного на монтажный горизонт вертикальным проектированием

плоскости, берут отсчеты по палетке при четырех положениях прибора - 0, 180, 90, 270°. Для каждой пары диаметрально противоположных отсчетов берут средние, которые и определяют положение переносимой точки.

После переноса базовой фигуры на монтажном горизонте выполняют контрольные измерения всех расстояний и углов между точками. Величины измеренных на монтажном горизонте элементов сравнивают с аналогичными на исходном. В случае недопустимых расхождений перенос повторяют.

Средняя квадратическая погрешность проектирования точки а0вычисляется по формуле:

,

где      h — высота монтажного горизонта;

L — расстояние от теодолита до проектируемой точки;

τ — цена деления цилиндрического уровня на алидаде горизонтального круга;

υ— увеличение зрительной трубы теодолита;

mф — средняя квадратическая погрешность фиксации точки на перекрытии.

Рис. 20. Передача осей на монтажный горизонт

 

Как правило, при передаче осей на монтажные горизнты используют точные теодолиты, такие как теодолит Т5 и его модификации (Т5К, 2Т5, 2Т5К, 3Т5КП), изображенные на рис. 21, с параметрами равными:

τ = 30”

υ= 27х

Величина ошибки фиксации mф обычно не превышает 0,5 - 1,0 мм.

Так, к примеру, при передаче оси на третий этаж с проектной высотой 5м с расстояния 30м средняя квадратическая ошибка будет равна:

Отметки на монтажный горизонт могут передаваться методом геометрического нивелирования с применением двух нивелиров и стальной компарированной рулетки. На исходном и монтажном горизонтах устанавливают нивелиры (рис. 21) (можно переносить один нивелир). На реперах, между которыми передаются отметки, устанавливают рейки. Берут отсчеты а и b по рейкам и отсчеты l1и l2 по подвешенной рулетке. Разность отсчетов l = l2 - l1 необходимо исправить поправками за компарирование и температуру. Искомую отметку монтажного горизонта Hмон вычисляют по формуле

 
Рис. 21Схема передачи отметки с исходного на монтажный горизонт

Hмон = Hисх + (a - b) + l,(20.7)

где Hисх - отметка репера на исходном горизонте.

Точность передачи отметки этим способом будет зависеть в основном от ошибок отсчетов по рейкам и рулетке, компарирования реек и рулетки, учета температуры рулетки. При применении нивелиров типа Н-3, шашечных нивелирных реек и стальных компарированных рулеток с ценой деления 1 мм средняя квадратическая ошибка передачи может быть выражена формулой

mH = 1,5 мм + 0,25n,(20.8)

где п - порядковый номер этажа или яруса, на который передается отметка от исходного репера.Передача отметки на монтажный горизонт может быть также выполнена путем фиксации отметки на строительных конструкциях исходного горизонта и вертикального линейного промера по строительным конструкциям до соответствующей откраски на монтажном горизонте.

Для удобства пользования стараются на монтажном горизонте зафиксировать отметку, кратную целым метрам или полуметрам, например +24,000 или +24,500.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проектирование Здания

Здание построено в программе SKAD-2013 с шириной 30м и длиной 30м и за высоту этажа взято 3м на каждый этаж. Всего этажей 5,построены на фундаменте.

По устойчивости и грузопдъемности, проверено через сделанный в программе SKAD,анализ расчетов. Способом подбора, в конечном итоге толщина колонн 37К1, толщина основных балок 24Б2 и вспомогательных 20Б2. Тем самым получили 3D изображение полученного каркаса здания. (Рис. 24)

 

Рис. 24.изображение полученного каркаса здания.

 

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА СМЕЩЕНИЯМИ И ДЕФОРМАЦИЯМИ ЗДАНИЙ

В процессе строительства и эксплуатации объектов повышенной ответственности возникает необходимость в проведении наблюдений за деформациями (осадками, сдвигами, кренами)

Геодезические наблюдения за деформациями и смещениями включают в себя измерения при помощи геодезических инструментов горизонтальных и вертикальных смещений как строящихся зданий и сооружений, так и находящихся в зоне влияния строительства с целью:

•своевременного установления критичных величин деформаций;

•выявления причин возникновения деформаций;

•выработки и принятия мер по устранению негативных процессов.

Выделяют наблюдения за вертикальными (осадки) и горизонтальными (сдвиги, крены) смещениями. Для получения полной картины состояния обследуемого объекта в целом одновременно за наблюдениями просадки основания здания производится геодезический мониторинг трещин его фасадов.

В результате наблюдений за деформациями зданий и сооружений составляется техническое заключение о состоянии и прогнозе развития выявленных смещений, вырабатываются рекомендации по проведению соответствующих мероприятий, предупреждающих негативные последствия критических нарушений.

Измерение горизонтальных смещений сооружений

Для измерения сдвигов сооружений применяют, главным образом, створный, тригонометрический (реже полигонометрический) способы и способ отдельных направлений.

 

Створный способ  заключается в измерении смещения liконтрольного знака i со створа опорной линии АВ, обычно совпадающей с осью сооружения или параллельно ей (рис. 22).

Величина li может быть измерена непосредственно с помощью подвижной марки, установленной на контрольном знаке i. Вращением наводящего винта визирная цель марки вводится в совпадающую со створом АВ коллимационную плоскость высокоточного теодолита, установленного в пункте А. Отсчет по шкале марки определит величину искомого смещения lt. Полученный результат контролируется наблюдением марки с пункта В.

Эта же задача может быть решена путем измерения малых углов Ра и Рб, образованных створом АВ и направлениями Aiи Biна установленную над контрольным знаком неподвижную марку Измерив с точностью 1 : 1000 расстояние L1и L2>вычисляют сдвиг liпо формуле:

В условиях плохой видимости по створу АВ вместо углов рд и Рд измеряют угол у на контрольном знаке, тогда:

Тригонометрические способы. В горной местности, когда контрольные знаки и опорные пункты располагаются на разных уровнях или при невозможности образовать створ, для наблюдений за горизонтальными смещениями сооружений пользуются способом триангуляции. Сущность способа состоит в периодическом определении координат контрольных знаков, включенных в триангуляционную сеть. По разностям координат в смежных циклах наблюдений определяют сдвиг сооружения.

На рис. 23 изображена сеть триангуляции, построенная для наблюдений за горизонтальными смещениями арочной плотины. Базисной стороной сети является наиболее удаленная от сооружения сторона I—II; с ближайших к плотине опорных пунктов V, VI и VII прямыми угловыми засечками определяют координаты контрольных знаков 1, 2, 3. Неизменность положения пунктов сети контролируется путем измерения направлений на удаленные ориентиры.

Недостатком способа триангуляции является его трудоемкость; в течение длительного периода полевых и камеральных работ положение сооружения может измениться. Поэтому все чаще триангуляционная сеть заменяется трилатерацией с использованием прецизионных светодальномеров. В этом случае повышается не только эффективность наблюдений, но и точность их результатов.

Наблюдения за осадками сооружений

Основным способом определения величин осадок сооружений является высокоточное геометрическое нивелирование и в некоторых случаях - гидростатическое.

Вокруг сооружения вне зоны возможных деформаций грунтов создается сеть из 3—4 глубинных реперов, закладываемых в коренные породы. В целях обеспечения незыблемости глубинного репера; его ограждают от соприкосновения с активным слоем грунта и предохраняют от гидротермического воздействия с помощью специальных защитных устройств.

Определение величины осадок состоит в измерении превышений между опорными реперами и контрольными знаками через выбранные промежутки времени. Разности высот одного и того же знака, вычисленные в смежных циклах наблюдений, характеризуют величину осадки знака и соответствующей части сооружения. По результатам наблюдений составляют график, хода осадок.

Методика нивелирования контрольных знаков имеет ряд особенностей: нивелирование производится по постоянно закрепленным связующим точкам, длина визирного луча ограничена в пределах 10—20 м, равенство плеч выдерживается с большой точностью. В горных районах для определения осадок сооружений применяют тригонометрическое нивелирование с использованием высокоточных теодолитов.

Наблюдения за креном сооружений

Креном называется отклонение сооружения от проектного положения в вертикальной плоскости; причиной его возникновения является неравномерная осадка основания сооружения. Геометрическая сущность измерения крена сводится к определению взаимного положения двух таких точек А и В сооружения, которые по техническим условиям проекта должны лежать на одной отвесной линии.

Фотограмметрические методы измерений деформаций

Сущность фотограмметрических методов измерения деформаций заключается в периодической фототеодолитной съемке сооружения и в сравнении координат его точек, определенных соответственно в периоды начального и текущего циклов наблюдений. Для измерения деформаций только в вертикальной плоскости сооружение фотографируется с одной установки прибора.

Несмотря на сравнительно высокую стоимость фототеодолитной съемки и сложность технологии обработки ее результатов, фотограмметрические методы наблюдений за деформациями часто оказываются предпочтительнее геодезических; они позволяют определять одновременно пространственное положение значительного, числа точек, в том числе и недоступных, без размещения в сооружении специальных контрольных знаков.

Геодезический мониторинг объектов и анализ деформаций является наиболее сложной задачей, требующей максимальной точности измерений, непрерывности и автоматизации процесса наблюдений, максимальной надежности датчиков и наличия гибких инструментов обработки и анализа данных.