Геодезические работы при возведении наземной части зданий

 

1.4.3.1. Плановая и высотная разбивочные сети при строительстве наземной части

По мере возведения цокольной части и стен здания или сооружения исчезает видимость по осям, например, на рис.1 - по осям А-А, В-B, Б-Б, 1-1,2-2 и т.д. Установленная ранее отмостка к этому времени обязательно окажется разрушенной и, следовательно, большая работа, проведенная при разбивке основных осей, пропадет. Возникает необходимость переноса строительных осей и отметок на фундаменты возводимого здания. С помощью геометрического нивелирования на цокольной части здания создается нулевой горизонт, который не является горизонтом “чистого пола” первого этажа. Горизонт “чистого пола” первого этажа несколько возвышается над цоколем и плоскостью подвального перекрытия.

Поэтому нивелированием выносят отметку условного уровня, который в практике строительства носит название исходного горизонта. Сети на исходном горизонте по мере возведения здания используют как опорные для передачи их координат на монтажные горизонты.

Монтажным горизонтом называется условная плоскость, находящаяся в нижнем уровне основания монтируемых элементов конструкций.

Опорная плановая разбивочная сеть может быть построена не только на подвальном перекрытии, но и на блоках фундамента или бетонной подготовке.

 

А) Плановая разбивочная сеть на исходном горизонте

Виды и точность плановой разбивочной сети зависят от этажности здания, высоты сооружения и их конструктивных решений. Однако в основном сеть создают в виде правильных геометрических фигур, повторяющих конфигурацию строящегося здания или сооружения. Стороны сети должны быть параллельны осям здания или сооружения, чтобы можно было проводить линейные измерения непосредственно от строительных осей или при разбивке широко применять способы створов, полярных или прямоугольных координат. Наиболее удобной формой сети для жилого строительства является полигонометрия (рис. 126).

Рисунок 126 - Разбивочная сеть при детальной разбивки осей зданий:

а) внешняя; б) внутренняя

Согласно СНиП 301.03-84 точность разбивочных геодезических работ назначается в зависимости от характеристики и конструкции строящегося объекта (см.табл.14).

Таблица 14- Требования к точности измерений при построении разбивочных сетей и выполнении разбивочных работ

	Величина средней квадратической погрешности
Характеристика зданий и их конструкций	угловые измерения, сек	линейные измерения, мм	определение превышения на станции, мм
Сооружение высотой от 100 и до 120 м или с пролетами от 30 до 36 метров   Здания выше 15 этажей или с пролетами от 18 до 30 метров   Здания от 5 до 15 этажей или с пролетами от 6 до 18 метров   Здания до 5 этажей или с пролетами до 6 метров		1:15000   1:10000     1:5000     1:3000	2.5

 

Следует отметить, что плановую разбивочную сеть на исходном горизонте необходимо выполнять более точно, чем сеть, которая создается на монтажном горизонте.

При возведении промышленных сооружений сложной конфигурации, оснащенной технологическим оборудованием, устанавливаемым с высокой точностью, а также при строительстве высотных зданий разбивочную сеть на исходном горизонте целесообразно создавать методом трилатерации.

Точки плановой сети на исходном горизонте I, II, III, IV,..., XII закрепляют обрезками арматуры или кернят на закладных частях в фундаментах или плитах перекрытия. Число опорных точек назначается в зависимости от характеристики здания или сооружения.

В необходимых случаях плановая разбивочная сеть на исходном горизонте может быть сдвинута и развернута относительно осей здания.

 

 

1.4.3.2. Проектирование разбивочных осей на монтажном горизонте

 

Для обеспечения монтажа конструкций в многоэтажных зданиях или многоярусных сооружениях на монтажные горизонты должны быть вынесены опорные точки, закрепляющие оси на исходном горизонте. Такие точки на монтажном горизонте образуют сеть геодезического обоснования. Число опорных точек, передаваемых на монтажные горизонты, зависит от размеров здания или сооружения в плане и технологии строительно-монтажного производства. Разбивочные оси на этажи или монтажные горизонты переносят разными способами.

 

А) Способ наклонного проецирования

В технических условиях монтажа крупнопанельных зданий основные разбивочные оси рекомендуется переносить при помощи теодолита, тщательно центрируемого над сохранившимися створными знаками (см. рис. 127). При этом сначала наводят трубу на соответствующую риску, закрепляющую ось на цоколе, затем, поднимая трубу в вертикальной плоскости, переносят оси на верх смонтированной части здания. Ось отмечают карандашом в виде риски на лицевой поверхности наружных элементов и переносят на перекрытие при помощи отвеса.

Рисунок 127 - Схема переноса разбивочных осей на этажи наклонным проецированием

В практике строительства зданий высотой до 9-ти этажей иногда применяют другой способ передачи осей (рис. 128). Выносят створные линии по наружным продольным стенам на равное расстояние (15-20 м) от монтируемого здания и забивают колышки (точки А и В на рис.3), потом на середине между этими колышками забивают осевой колышек Б, фиксирующий среднюю продольную ось. Над этим колышком центрируют теодолит, затем ось переносят на этаж, применяя вышерассмотренный способ. Таким же образом средняя продольная ось переносится на здании с другой стороны. В рассмотренном способе возникает необходимость в сохранении створных точек (точка Б) или в постоянном их построении.

Рисунок 128 - Схема переноса осей на этажи с восстановлением створных точек

Б) Способ прямой засечки

Имеет место и третий способ переноса осей снизу вверх, при котором створные точки нужны только в начале строительства для переноса межсекционных осей на смонтированную цокольную часть здания (см. рис. 129). На цоколе оси отмечают яркой устойчивой краской для сохранения их до конца строительства. Затем точки осей с цоколя могут быть переданы наверх теодолитом способом прямой засечки с двух произвольно выбранных станций. При этом теодолит совершенно не центрируют на станции, что уменьшает ошибку в переносе осей и ускоряет процесс переноса. В некоторых случаях точки осей с цоколя (если последний отстоит от плоскости стены на некотором расстоянии) передают вверх на специальные козырьки, где эти точки получают пересечением двух визирных (коллимационных) плоскостей.

Рисунок 129 - Схема переноса точек осей на этажи способом прямой засечки

 

При первом способе на точность переноса осей снизу вверх влияют ошибки центрирования прибора, наведения на фиксированную точку оси на цоколе и визирования на искомую точку вверху, а также ошибка приведения основной оси прибора в отвесное положение (наклон оси теодолита). При способе прямой засечки ошибка центрирования прибора не имеет значения, и в расчет надо принять только ошибки визирования и наклона оси теодолита.

¨ Ошибка визирования вычисляется по формуле:

,

где V -увеличение трубы.

При 2.4”.

¨ Ошибка наклона оси вычисляется по формуле:

где i -наклон вертикальной оси прибора, равный примерно 1/5 цены деления уровня горизонтального круга;

-угол наклона трубы теодолита.

При цене деления уровня ” и , получим i=9”, ”.

Средняя квадратическая ошибка направления при этих данных будет равна:

”.

Средняя квадратическая ошибка перенесения точек снизу вверх определяется по формуле

где - расстояние от прибора до риски оси на цоколе;

j - угол при засекаемой точке оси на цоколе (см. рис.129).

Если допустить, что прибор устанавливают в вершинах правильного треугольника со стороной 30 метров и с ”, то получим:

мм.

Даже при самых худших условиях (больших расстояниях и остром угле ) средняя квадратическая ошибка не превышает 3 мм, что точнее, чем при других способах передачи точек осей снизу вверх для зданий выше 9-ти этажей.

В настоящее время для переноса осей многоэтажных зданий и сооружений на монтажный горизонт широко применяются приборы для вертикального проектирования (ОЦР, PZL, ЛЗЦ и др.).

 

В) Способ вертикального проектирования

Сущность этого способа заключается в том, что опорную точку, расположенную на исходном горизонте, проектируют на монтажные горизонты сквозь специальные отверстия в перекрытиях. В зависимости от технологии монтажных работ вертикальный луч может проходить сквозь все монтажные горизонты или последовательно с одного монтажного горизонта на другой (рис. 130, 131).

Рисунок 130 - Схема переноса точек опорной сети на монтажный горизонт способом вертикального проектирования

Рисунок 131 - Палетка для приборов вертикального проектирования:

1- места крепления палетки; 2- доски, укладываемые под отверстиями в плитах перекрытия.

Передача разбивочных осей на монтажный горизонт способом вертикального проектирования обеспечивает заданный проектом класс точности. Например, для здания высотой Н=40 метров средняя квадратическая ошибка передачи осей составляет 0.6 мм.

При использовании способа вертикального проектирования необходимо предусматривать двухстороннюю связь между исполнителями, находящимися на монтажном и исходном горизонтах.

 

1.4.3.3. Построение разбивочной сети на монтажном горизонте

 

Основой для построения разбивочной сети на монтажном горизонте служат опорные пункты, полученные проектированием с исходного горизонта. Построение сети на монтажном горизонте осуществляют как на исходном горизонте, но с точностью на класс ниже, чем на исходном горизонте.

Разбивочные оси и монтажные (установочные) риски наносят на перекрытие монтажного горизонта от пунктов разбивочной сети с помощью построения створов, проектных отрезков и способом перпендикуляров.

При построении створа особое внимание уделяют центрированию теодолита и визирной цели. При небольших длинах сторон, как правило, не применяют построений проектных углов с помощью теодолита. Для получения отдельных точек используют линейные засечки. Требования к точности измерений приведены в СНиП 301.03-84.

Для контроля разбивки измеряют расстояния между рисками осей и диагонали полученных прямоугольников. После контроля разбивочные оси и установочные риски закрепляют на перекрытиях монтажного горизонта несмываемой краской ярких цветов, керном на закладных деталях сборных железобетонных конструкций или дюбель гвоздями. На рис. 132 приведен пример построения разбивочных осей:

Рисунок 132 - Схема детальной разбивки осей на монтажном горизонте

По створам сторон сети V-I и V-IV откладывают проектные отрезки, равные соответственно 1000 и 400 м и получают точки К и М. Линейной засечкой с точек К и М и пункта V получают точку N. По створам линий NM и KV откладывают проектные отрезки 2400 мм и получают поперечные оси 1-1, 2-2, 3-3 и т.д.

Положение осей на перекрытиях закрепляют открасками, Аналогично проводят разбивку по створным линиям NK, VM и получают положение осей Б-Б и В-В. Для контроля измеряют диагонали прямоугольников, образованных осями и расстояниями от осей до пунктов разбивочной сети.

 

1.4.3.4. Создание высотной основы

 

На крупных строительных объектах для создания высотной основы по пунктам строительной сетки прокладывают нивелирный ход. Требования к точности измерений в ходе зависит от характеристики объекта.

Если нет строительной сетки, то на территории строительства закладывают ряд реперов и определяют их отметки. Число реперов и их расположение на объекте должно обеспечивать передачу отметок на здания и сооружения с одной постановки нивелира. Для обеспечения надлежащего контроля за неизменностью высотного положения реперов на строительной площадке их должно быть не менее трех.

Рисунок 133 - Передача отметок на монтажный горизонт

 

Внутренней высотной основой при возведении многоэтажных зданий служат реперы (марки), заложенные в конструкцию фундамента или первого этажа. Эти реперы в период возведения здания называют основными. Для обеспечения контроля за сохранностью высотного положения реперов число их на здании должно быть не менее трех.

Передачу отметок на основные реперы здания производят геометрическим нивелированием с пунктов (реперов) внешней разбивочной основы.

В качестве высотного обоснования на монтажном горизонте служат рабочие реперы, отметки которых получают от реперов, расположенных на исходном горизонте. Одним из способов передачи отметки на монтажный горизонт является их передача при помощи двух нивелиров и рулетки (рис. 133).

Отметка рабочего репера будет вычислена по формуле:

Во втором способе отметки на каждый этаж передаются от точек нулевых отметок, закрепленных на цоколе или другом удобном месте, или от строительных реперов, имеющихся на строительной площадке, с использованием для этой цели стальной рулетки, нивелира и рейки.

Сначала измеряют расстояние рулеткой от точки цоколя, на которую передана отметка, до верха возведенного этажа по фасаду здания. Получают отметку промежуточной точки. Далее встают с нивелиром на перекрытие соответствующего этажа и передают отметку от этой промежуточной точки на любую конструктивную точку этажа.

Средняя квадратическая ошибка m такой передачи отметки будет зависеть от ошибок: отсчетов по рейке , измерения вертикального расстояния , компарирования рулетки и рейки и ошибки , зависящей от влияния всех других источников:

После завершения работ по созданию плановой и высотной основы составляют исполнительную схему для каждого монтажного горизонта.

 

1.4.3.5. Геодезические работы при подготовке к монтажным работам

 

1.4.3.5.1. Контроль геометрических параметров сборных конструкций

При подготовке к монтажу производят контроль геометрических параметров сборных конструкций и их разметку.

Для плоских элементов измеряют длину, ширину, диагонали и толщину детали. При измерениях используют стальные компарированные рулетки с миллиметровыми делениями. Для фиксации граней применяют уголковые фиксаторы (рис. 134, а). Погрешности измерений не должны превышать 0.2 допуска на отклонение конструкции от проектного размера. Результаты измерений сравнивают с проектными размерами и вычисляют отклонения .

Отклонения сборного элемента от прямоугольной формы характеризуют разностью его диагоналей. При определении отклонений поверхности от плоскости используют специальные шаблоны. Шаблон прикладывают к проверяемой поверхности и линейкой измеряют зазоры между рабочей поверхностью шаблона и поверхностью конструкции (рис. 134, в).

Рисунок 134 - Контроль геометрических параметров конструкций:

а- схема измерений плоского элемента;

б - схема расположения точек;

в- определение отклонений.

 

Для проверки крупных конструкций используют геометрическое нивелирование. Конструкцию укладывают так, чтобы проверяемая поверхность располагалась приблизительно горизонтально. В девяти ее точках устанавливают рейку и производят отсчеты по нивелиру (рис.134,б). При определении отклонений от плоскости сравнивают отсчеты по восьми линиям: 1-3, 4-6, 7-9, 1-7, 2-8, 3-9, 1-9 и 3-7. Для каждой из них вычисляют отклонения средней точки от прямой, соединяющей крайние точки. Это отклонение можно вычислить с помощью отсчетов по рейке а. Для линии 1-3 (рис.134, в) имеем:

Все полученные отклонения сравнивают с допусками на изготовление конструкции и делают заключение о ее качестве и о ее пригодности к монтажу. Контролю подвергаются наиболее ответственные конструкции.

Одновременно с промерами на сборные конструкции наносят установочные риски, по которым при монтаже устанавливают сборный элемент в проектное положение. Обычно риской обозначают геометрическую ось конструкции, например, ось колонны. При этом измеряют ширину колонны в ее нижнем и верхнем сечениях, а риску наносят на середине грани ярким цветным карандашом (рис. 135, а).

Разметку навесных стеновых панелей производят нанесением рисок 1 для установки ее по высоте и рисок 2 для установки в направлении оси здания (рис. 135, б).

Рисунок 135 - Разметка конструкций рисками: а - колонны, б - панели.

Выверка конструкций

После предварительной установки и временного закрепления конструкции выполняется выверка конструкций, т.е. введение ее небольшими перемещениями в проектное положение. Точность установки сборного элемента в проектное положение зависит от вида конструкции, типа сооружения и регламентируется «Строительными нормами и правилами» (СНиП). Так, например, в СНиП III-16-80 “Бетонные и железобетонные конструкции сборные” допустимое смещение оси колонны в нижнем сечении относительно разбивочной оси ограничено величиной 5 мм, а отклонение оси колонны в верхнем сечении относительно разбивочной оси при высоте колонны до 8 м - величиной 20 мм.

 

1.4.3.5.2. Монтаж и выверка колонн, исполнительная съемка колонн

Для основных отраслей промышленности одноэтажные промышленные здания с ж/б каркасом проектируют на основе унифицированных типовых секций, пролетов, шагов колонн.

Перед монтажом колонн проверяют их размеры и наносят риски, облегчающие установку колонны в стакан фундамента или на оголовки подколонников. Колонну, установленную в стакан фундамента, центрируют до совпадения рисок с рисками на верхней плоскости фундамента.

Для проверки вертикальности колонны, два теодолита располагают под прямым углом к цифровой и буквенной осям зданий. При этом визирную ось теодолита совмещают с рисками, нанесенными на стакане в нижней части колонны, а затем, плавно поднимая трубу теодолита, - с риской у верхнего конца колонны. Расстояние теодолита от выверяемой колонны принимают таким, чтобы при максимальном подъеме трубы угол ее наклона не превышал (рис. 136, а).

Рисунок 136 - Схемы выверки колонн и панелей:

а - выверка колонны двумя теодолитами;

б - выверка колонны специальным устройством;

в - схема работы устройства для выверки колонны;

д - схема выверки панели.

Более перспективный способ, основанный на использовании устройства с сигнальными лампочками (рис. 136, б, в). Это устройство с помощью специальных держателей 1 прикрепляют к выверяемой колонне. При этом штанга 2 располагается параллельно оси колонны. К штанге крепится устройство 3 с пятью сигнальными лампочками 4. Четыре лампочки красного цвета располагают по боковым граням устройства, зеленая лампа - внизу. Устройство имеет сферическую поверхность 4 с отверстиями 3. Металлический шарик 2, перемещаясь по сферической поверхности, замыкает контакты 1 в отверстиях 3 и включает сигнальные лампы.

Если штанга занимает вертикальное положение, то шарик располагается в центральном отверстии и включает сигнальную лампочку 6 зеленого цвета. Если колонна, а следовательно и штанга, наклонена, то шарик старается занять самое низкое положение и перемещается в другое отверстие. В этом случае загорается красная лампочка с той стороны, куда наклонен верх колонны. Если колонна наклонена в плоскости, перпендикулярной плоскости устройства, то загорается сразу две красные лампочки. Этот способ значительно сокращает затраты труда и не требует предварительной разметки колонны.

Плоскости на торцах колонн или консолях колонн нивелируют по маркированным отметкам, или по рейке, подвешенной к нивелируемой плоскости. Если есть отклонения, то головки колонн наращивают. Выверенные колонны закрепляют в стакане фундамента с помощью кондукторов или клиньев.

Для контроля вертикальности ряда колонн можно применять способ бокового нивелирования, сущность которого заключается в следующем. Разбивают вспомогательную линию, параллельную оси колонн и удаленную от нее на расстоянии 0.5 - 1м. Над одной из точек, например, над точкой А (рис. 137), расположенной на вспомогательной линии, устанавливают теодолит и ориентируют его коллимационную плоскость по линии А-А`, параллельной оси колонн. Затем, прикладывая пятку малой рейки к боковой грани колонны, берут по рейке отсчеты при двух положениях вертикального круга теодолита. По отклонениям средних отсчетов от заданного расстояния определяют качество монтажных работ. Недостаток этого способа заключается в необходимости устройства подмостей для работы реечника.

Для более надежного и точного контроля монтажа колонн, а также для обеспечения необходимой точности последующих монтажных работ по установке подкрановых путей выносят общие для всего здания по оголовкам ряда колонн продольные и поперечные оси.

Рисунок 137 - Схема проверки вертикальности колонн способом бокового нивелирования

 

Если колонны будут установлены вертикально, то продольные и поперечные оси пройдут через центр их оголовков, а при наклоне колонн будут отмечены смещения геометрических центров от проектных точек пересечения осей. При помощи составленной исполнительной схемы устанавливают размеры этих смещений и при необходимости положения колонн рихтуют.