Вынос проекта сооружения на местность

6.1 Понятие о разбивочных работах

Разбивочные работы являются одним из основных видов инженерно-геодезической деятельности. Выполняют их для определения на местности планового и высотного положения характерных точек осей и плоскостей строящегося сооружения в соответствии с рабочими чертежами проекта.

Проект сооружения составляют на топографических планах крупных масштабов. Определяют расположение проектируемого сооружения относительно окружающих предметов и сторон света. Кроме того, топографический план определяет систему координат, задающую положение характерных точек и осей проектируемого сооружения относительно этой системы.

Разбивочные работы диаметрально противоположны съёмочным. При съёмке на основании натурных измерений определяют координаты точек относительно пунктов опорной сети.

При разбивке же, наоборот, по координатам, указанным в проекте, находят на местности положение точек сооружения. При разбивочных работах углы, расстояния и превышения не измеряют, а откладывают на местности. В этом основная особенность разбивочных работ.

Компоновка сооружения определяется его геометрией, которая, в свою очередь задается осями. Относительно осей сооружения в рабочих чертежах указывают местоположение всех элементов сооружения.

Главными осями линейного сооружения служат продольные оси этих сооружений. В промышленном и гражданском строительстве в качестве главных осей принимают оси симметрии зданий.

Основными называют оси, определяющие форму и габариты зданий и сооружений.

Промежуточные или детальные оси – это оси отдельных элементов зданий и сооружений.

На строительных чертежах оси обозначают цифрами или буквами в кружках.

Указанные в проекте сооружения координаты, углы, расстояния и превышения называют проектными.

Высоты плоскостей и отдельных точек проекта задают от условной поверхности. В зданиях за условную поверхность (нулевую отметку) принимают уровень первого этажа.

Для выноса в натуру проекта инженерного сооружения необходимо выполнить специальную геодезическую подготовку, которая предусматривает: 1) его аналитический расчет, 2) геодезическую привязку проекта, 3) составление разбивочных чертежей, 4) разработку проекта производства геодезических работ.

В качестве плановой опоры на строительной площадке могут быть приняты точки государственной геодезической сети и сети местного значения (пункты триангуляции, трилатерации, полигонометрии, теодолитных ходов и др., а также строительной сетки.

Все основные оси и узловые точки сооружений, по возможности, должны быть привязаны к опорной сети.

Геодезические разбивочные работы, связанные с перенесением проекта сооружения в натуру, преследуют цель найти и закрепить положение на местности его основных осей и деталей, содержащихся в проекте.

Разбивка основных осей сооружения в плане может быть выполнена следующими способами:

– полярным; прямоугольных координат; прямой угловой засечки;

линейной засечки; створной засечки.

Полярный способ применяется тогда, когда разбивочные работы выполняют в открытой местности, и имеется возможность осуществлять промеры от пунктов геодезической основы до точек здания или сооружения.

Перед полевыми работами производят расчет полярных расстояний и горизонтальных углов.

Пример:

Точки А и Б – точки геодезической сети с координатами Х_А,У_А, Х_Б,У_Б. Точки здания 1 и 2 заданы проект

ными координатами Х₁,У₁,Х₂,У₂, снятыми с плана графически или вычисленные по проектным данным.

Порядок вычисления:

1. Вычислить дирекционные углы линий АБ, А1 и А2 из решения

Рис.6.1. Полярные расстояния и

горизонтальные углы

обратных геодезических задач. Находим вначале румбы:

; ;

Перейти от румбов к дирекционным углам, используя знаки приращений координат.

2. Вычислить горизонтальные углы β ₁ , β ₂ как разность

дирекционных углов:

;

3. Вычислить горизонтальные расстояния d ₁, d ₂ от

полярной точки А до точки 1 и точки 2 по формулам

 

4. Вычислить расстояния S ₁ и S ₂ на поверхность земли от точки А до точки 1 и точки 2, если угол наклона более 1º

или

 

Рис.6.2 Знаки приращений координат

 

5.Вычислить дирекционный угол линии 1-2 и расстояние между точками 1-2 по координатам этих точек и сравнить с проектным расстоянием d _пр.

должно быть равно d _пр.

6. Составить разбивочную схему и выписать значения углов β ₁ β ₂ и расстояний d ₁ d ₂. Пример разбивочного чертежа приведен на рис.7.3.

Теперь можно приступить к перенесению точек 1 и 2 в натуру.

Для этого необходимо:

1. Установить теодолит в точке А и привести его в рабочее положение.

2. От направления АБ построить при помощи теодолита углы β ₁ β ₂.

3. Отложить мерным прибором по земле расстояния S ₁ и S ₂.

4. В конце отмеренных линий закрепить точки 1 и 2.

 

6.2. Подготовка исходных данных индивидуальных заданий

Исходные данные для выноса проекта сооружения на местность берутся в методических указаниях с учетом своего номера зачетной книжки.

Рассмотрим выполнение этой части практики на конкретном примере.

1. Проектные координаты точки пересечения оси А и оси 1 (А /1) (рис. 6.1) сооружения вычисляем по формулам:

х_{А /1} = 1500,15 м + 1,11 м ∙ N_з; у_{А /1} = 1000,20 м + 1,20 м ∙ N_з,

где N_з - две последние цифры номера зачетной книжки.

 

Рис. 6.3. Схема размещения сооружения

 

2. Дирекционный угол продольной оси сооружения вычисляем

α_AA = 60° + l°15' ∙ N_з. (6.1)

3. Размеры сооружения:

длина – 60 м + 0,3 ∙ N_з; ширина - 20 м + 0,4 ∙ N_з; сооружение прямоугольной формы.

4. Координаты точек разбивочной основы для всех вариантов принимаем:

х₁ = 1400,16 м; y₁ = 1000,55 м; х₂ = 1621,34 м; у₂ = 920,76 м;

х₃ = 1577,24 м; у₃ = 1100,15 м; х₇ = 1410,57 м; y₇ = 1127,27 м

6.3. Основные положения

 

На площадке будущего строительства в подготовительный период выполняют комплекс работ по перенесению проекта сооружения на местность, который включает в себя:

· аналитический расчет проектных координат точек пересечения основных осей сооружения;

· аналитический расчет разбивочных элементов;

· составление разбивочного чертежа, на котором показывают все необходимые данные для выноса осей сооружения в натуру;

· полевые работы по перенесению в натуру и закреплению осей сооружения.

В методических указаниях будут рассмотрены первые три этапа по перенесению проекта сооружения на местность. Исходные данные для выполнения расчетов приведены в 6.1.

 

6.4. Аналитический расчет проектных координат точек

пересечения основных осей сооружения

 

Используя исходные данные (см. 6.1) и схему расположения основных осей, приведенную на рис. 6.1, вычисляем проектные координаты точек пересечения основных осей А /2, В /1 и В /2:

, где (6.2)

, где (6.3)

Для примера, рассматриваемого в методических указаниях, примем: d_AA = 50 м; d₂₂ = 18 м; = 80°18'; N = 0. В этом случае координаты узла А /2 будут равны:

;

.

Для вычисления координат углов В /1 и В /2 необходимо предварительно вычислить дирекционные углы направлений А /1 - В /1 и А /2 - В /2. Так как здание прямоугольной формы, то углы в узлах А /1 и А /2 равны 90°. Используем формулу вычисления дирекционных углов смежных сторон:

; (6.4)

. (6.5)

Найдем :

.

, так как эти линии параллельны друг другу. Используя размеры здания и значения и найдем координаты узлов В /1 и В /2:

;

;

;

.

Подставив значения, получим:

;

;

;

.

 

6.5. Аналитический расчет разбивочных элементов

Используя координаты точек разбивочной основы (см. 6.1) и проектные координаты узлов пересечения основных осей, полученные в 6.3, вычислим разбивочные элементы.

Перенесение проекта сооружения на местность может производиться различными способами: прямоугольных координат; полярных координат; засечек и т.п.

Так как расчет разбивочных элементов для этих способов во многом схож, мы рассмотрим наиболее общий для всех случаев расчета разбивочных элементов для способа полярных координат.

Для этого способа необходимо вычислить длину полярного расстояния и полярный угол. Для вычисления расстояний и дирекционных углов используем формулы обратной геодезической задачи, а полярные углы найдем как разность дирекционных углов.

Составим схему расположения сооружения и точек разбивочной основы, чтобы наглядно видеть расчетные элементы (рис. 6.2).

Используя координаты точек разбивочной основы и проектные координаты узлов сооружения, вычислим румб r направления 7- А /2 по формуле

. (6.6)

 

Для рассматриваемого варианта получим r_7-A/2 = СЗ 38°26'30".

Название румба ставим в соответствии со знаками приращений координат ∆х, ∆у:

∆х +, ∆у +, - СВ;

∆х -, ∆у +, - ЮВ; (6.7)

∆х -, ∆у -, - ЮЗ;

∆х +, ∆у -, - СЗ.

По формулам связи между румбами и дирекционными углами найдем значение дирекционного угла направления 7- А /2:

СВ - α = r;

ЮВ - α = 180° - r;

ЮЗ - α =180° + r; (6.8)

СЗ - α = 360° - r;

α_7-A/2 = 360° - r = 321°33'30".

Производя аналогичные расчеты, находим дирекционный угол направления 7—1.

; (6.9)

.

Зная дирекционные углы направлений 7-1 и 1- A /2, найдем полярный угол β₁ по формуле

. (6.10)

Для рассматриваемого варианта полярный угол β₁ будет иметь следующее значение:

β₁ = 321°33'30" - 265°18'14" = 56°15'16".

Полярное расстояние d₁ = d_{7-A /2} вычислим по формуле

, (6.11)

где ∆х = х_{А /2} - х₇ = 98,00 м; ∆у = у_{A /2} - у₇ = -77,79 м. Подставив значения ∆х и ∆у, получим d₁ = 125,12 м.

Аналогично вычисляются дирекционные углы и расстояния от точек разбивочной основы до остальных узлов сооружения:

; ;

; ; ;

; α_1-A/1 = 359°47'58";

; ; ;

; α_2-В/1 = 143°32'59"; ;

; ; ;

; .

Расстояние d₆ вычисляют для контроля так же, как и значения d₃, β₃.

,

где ∆х = х_{в /2} - х₃ = -50,93 м; ∆у = у_{в /2} - у₃ = -53,70 м.

Кроме того, контроль вынесения сооружения на местность производится по длинам d₁₁ и d₂₂ и углам в узлах, которые должны быть 90°. Используя вычисленные разбивочные элементы, составляют разбивочный чертеж (рис.6.4.).

 

6.6. Составление разбивочного чертежа

 

Разбивочный чертеж составляют в масштабе 1:500 (см. рис. 6.4), на разбивочном чертеже показывают:

· пункты разбивочной основы, от которых производится разбивка;

· значения разбивочных элементов;

· координаты точек разбивочной основы и проектные координаты узлов сооружения;

· дирекционные углы направлений;

контуры выносимого сооружения с указанием его размеров и осей

Рис. 6.4. Разбивочный чертеж (М1:500):

• - узлы сооружения; о - точки разбивочной основы

 

Геодезические задачи

 

Основными элементами разбивочных работ при строительстве инженерных сооружений является построение проектных расстояний, вынесение в натуру проектных высот, а также линии и плоскости проектного уклона.

Задания по решению инженерно-геодезических задач выдаются бригаде преподавателем.

Построение проектного горизонтального угла β осуществляют от известного направления между пунктами разбивочной основы или от известной оси сооружения. Для этого устанавливают теодолит над вершиной переносимого в натуру угла, приводят его в рабочее положение и берут отсчет по горизонтальному кругу при одном из положений вертикального круга. К полученному отсчёту прибавляют проектный угол β и открепив алидаду, устанавливают вычисленный отсчёт. На некотором расстоянии от теодолита фиксируют в створе его визирной оси точку С₁ на местности.

Аналогичное построение выполняют при другом положении вертикального круга и получают точку С₂

В качестве искомого проектного угла принимают угол между исходным направлением и отмеченной на местности точкой С в середине между точками С₁ и С₂, полученными при двух полуприемах.

Рис. 7.1 Вынос проектного угла

Для контроля правильности построения проектного угла его измеряют одним полным приемом.

Если для построения проектного угла не требуется высокой точности, нередко используют способ совмещения нулей. Для этого на горизонтальном круге устанавливают отсчёт, равный 0º 00' и в этом положении закрепляют алидаду. Открепив лимб, ориентируют прибор на исходное направление и закрепляют лимб. Открепив алидаду, устанавливают отсчет по горизонтальному кругу, равный значению проектного угла β и отмечают точку на местности. Аналогичные действия повторяют при другом положении вертикального круга. За окончательное положение берут точку посередине между двумя построениями.

Для построения на местности угла с повышенной точностью используют способ приближений

В этом случае строят угол на местности одним из изложенных выше способов и затем измеряют его с заданной точностью (обычно способом повторений). Полученный результат β ₁ как правило отличается от проектного значения β. Вычислив отклонение , вычисляют длину отрезка СС ₁, (где – отклонение угла в секундах; =206265'').

Отложив на местности отрезок СС ₁ перпендикулярно к линии ВС ₁ получают искомую точку С. В заключении повторяют контрольное измерение полученного угла с заданной точностью.

Отложение проектного расстояния в общем случае заключается в определении и закреплении на местности наклонного расстояния D, соответствующего проектному горизонтальному расстоянию d.

Перед работой мерный прибор должен быть прокомпарирован.

Вычисляется длина отрезка D, который нужно отложить на местности.

d – горизонтальное проектное расстояние.

– поправка за наклон местности:

,

если известно превышение h между начальной и конечной точками линии

– поправка за компарирование:

– имеет знак + если длина мерного прибора короче номинала N

– поправки за температуру:

– температурный коэффициент линейного удлинения мерного прибора (сталь = 0,0000125)

– температура при компарировании

- температура при выносе линии

V – угол наклона местности.

Требуемые для вычисления расстояния D угол наклона ν или превышение h определяют путем непосредственных геодезических измерений на местности или по материалам проекта.

Если допустимая относительная ошибка отложения проектной длины не превышает 1:2000, то при углах наклона до 1º поправку за наклон местности можно не вводить.

 

Вынос в натуру проектной высоты H_п обычно осуществляют геометрическим нивелированием. Положение точки в плане должно быть обозначено на местности и вблизи ее должен располагаться постоянный или временный репер (точка А) с известной высотой H_Rp. Установив нивелир приблизительно посередине между репером и соответствующей точкой, проектную высоту которой надо перенести на местность определяют ГИ:

,

где а – отсчет по черной стороне рейки, установленной на репере. Затем вычисляют отсчет по рейке на искомой точке В_1, соответствующей установке ее на проектной высоте.

Рис.7.2. Вынос в натуру проектной высоты

В месте вынесения проектной высоты устанавливают рейку, опуская её или поднимая таким образом, чтобы получить расчетный отсчет “ b” Уровень пятки рейки при этом будет соответствовать проектной высоте . На этот уровень забивают кол, а рядом устанавливают сторожок. В местах срезок грунта (например, в выемках) выкапывают ямки соответствующей глубины, где и закрепляют точку на проектной высоте.

Для проверки правильности выноса проектной высоты выполняют повторное нивелирование.

Построение линий с проектным уклоном осуществляют при строительстве дорог, улиц, взлетно-посадочных полос и аэродромов, подземных коммуникаций и т.д.

Для выноса на местность линии заданного уклона при небольших превышениях используют нивелир, а при значительных превышениях – теодолит. При строительстве земляных сооружений чаще всего применяют визирку. Обычно это делают при вертикальной планировке, при строительстве земляного полотна автодорог, при укладке трубопровода подземных сетей.

Во всех этих случаях должны быть известны величина проектного уклона i, положение исходной точки А (рис.7.3), направление створа и длина линии d с разбивкой ее на участки (по указанию преподавателя).

При выносе линии с помощью теодолита поступают следующим образом (смотри рис. 7.3, в):

1. В точке А устанавливают теодолит и измеряют высоту инструмента «I».

2. Устанавливают микрометренным винтом зрительной трубы отсчет по вертикальному кругу (КЛ), соответствующий проектному уклону , например:

Задан проектный уклон i=11‰, по формуле находим значение угла наклона и вычисляем отсчет по вертикальному кругу, соответствующий этому углу наклона КЛ=

3. Рейку поднимают до уровня, соответствующего отсчёту, равному высоте инструмента «I». Под пятку забивают колышек.

Рис. 7.3. Схемы разбивки линии заданного уклона: а) нивелиром; б) наклонно

установленным нивелиром; в) теодолитом; г) с помощью визирок

При выносе линии с помощью нивелира (горизонтальным лучем визирования):

Проектную отметку Н_В конечной точки В вычисляют по формуле:

и выносят ее в натуру с помощью нивелира, как было сказано выше. При этом отметка горизонта нивелира определяется по формуле:

где а – отсчет по черной стороне рейки на исходной точке А. Отсчет по рейке на точке В определяют по формуле:

Отметку точки В фиксируют на местности верхним срезом кола, забиваемого на такую глубину, чтобы отсчет по рейке был равен "b" (см. рис. 7.3, а).

Промежуточные точки 1, 2, 3….к, выносят по их отстояниям d₁, d₂,d₃….d_k от начальной точки и вычисляют соответствующие отсчеты на рейках по формуле:

где b – отсчет по рейке в данной точке; а – отсчет по рейке в начальной точке, i – заданный уклон, d – расстояние от начальной точки до данной. Знак "плюс" берется при отрицательном уклоне, а знак "минус" – при положительном.

При выносе линии наклонным лучом визирования нивелира.

При малых уклонах ускорение работы достигается установкой нивелира в наклонное положение (рис. 7.3,б). Нивелир ставят как можно ближе к проектной линии так, чтобы два его подъемных винта располагались по направлению, ей параллельному. Действуя подъемными винтами, наклоняют нивелир, добиваясь, чтобы отсчеты по рейкам, установленным на кольях, закрепляющих концы проектной линии, были одинаковы. Устанавливают рейку в любой точке створа АВ и, поднимая или опуская ее, добиваются, чтобы отсчет был равен отсчету на конечных точках. Эту линию закрепляют кольями, забивая их на соответствующую глубину.

При выносе линии с помощью визирки.

При разбивке коротких линий, когда не требуется высокая точность, для выноса промежуточных точек 1, 2, 3… (рис. 7.3,г) пользуются визирками –вешками одинаковой длины с прибитыми вверху горизонтальными планками. Установив две визирки на кольях А и В на концах проектной линии заданного уклона, третью ходовую визирку ставят в точках 1, 2, 3…. Колья под ходовую визирку забивают по указаниям наблюдателя, находящегося перед точкой А или за точкой В, так, чтобы верх всех трех визирок оказался на одной прямой. Тогда и торцы забитых кольев будут расположены на прямой, имеющей проектный уклон. Точность такого метода 1–2 см.

Построение проектной плоскости АВСD осуществляют при планировке горизонтальных либо наклонных площадок следующим образом. Вначале выносят в натуру точки А,В,С и D, принадлежащие проектной плоскости и строят их проектные высоты. Нивелир устанавливают вблизи одной из точек (например, вблизи точки А), таким образом, чтобы два подъёмных винта располагались параллельно линии АВ, а третий винт – по направлению D.

Рис.7.4 Построение проектной плоскости.

 

Измеряют высоту прибора i и подъёмными винтами 1 и 2 наклоняют зрительную трубу так, чтобы отсчет по рейке В был равен «i». Установив затем рейку в точке D, вращением подъемного винта 3 устанавливают отсчёт по рейке, равный «i». Для контроля берут отсчет по рейке, установленной в точке С, который также должен быть равен «i». В необходимых точках планируемого участка устанавливают рейку и забивают колья таким образом, чтобы отсчеты по рейке были равны «i». Построение плоскости можно производить и с помощью теодолита.