Предмет и задачи геодезии в строительстве.

Предмет и задачи геодезии в строительстве.

Геодезия - наука, изучающая форму и размеры Земли, геодезические приборы, способы измерений и изображений земной поверхности на планах, картах, профилях и цифровых моделях местности. В современной геодезии находят применение новейшие измерительные средства, используют последние достижения в физике, механике, электронике, оптике, вычислительной технике. По разнообразию решаемых народнохозяйственных задач геодезия подразделяется на ряд самостоятельных дисциплин, каждая из которых имеет свой предмет изучения:

- высшая геодезия (гравимметрия, космическая геодезия, астрономическая геодезия) изучает форму и размеры Земли, занимается высокоточными измерениями с целью определения координат отдельных точек земной поверхности в единой государственной системе координат;

- топография и гидрография развивают методы съемки участков земной поверхности и изображения их на плоскости в виде карт, планов и профилей;

- фотограмметрия занимается обработкой фото-, аэрофотои космических снимков для составления карт и планов;

- картография рассматривает методы составления и издания карт;

- маркшейдерия область геодезии, обслуживающая горнодобывающую промышленность и строительство тоннелей;

- инженерная (прикладная) геодезия изучает методы геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных зданий и сооружений, а также рациональном использовании и охране природных ресурсов.

Задачами инженерной геодезии являются:

1) топографо-геодезические изыскания различных участков, площадок и трасс с целью составления планов и профилей;

2) инженерно-геодезическое проектирование - преобразование рельефа местности для инженерных целей, подготовка геодезических данных для строительных работ;

3) вынос проекта в натуру, детальная разбивка осей зданий и сооружений;

4) выверка конструкций и технологического оборудования в плане и по высоте, исполнительные съемки;

5) наблюдения за деформациями зданий и сооружений.

При топографо-геодезических изысканиях выполняют:

а) измерение углов и расстояний на местности с помощью геодезических приборов (теодолитов, нивелиров, лент, рулеток и др.);

б) вычислительную (камеральную) обработку результатов полевых измерений на ЭВМ;

в) графические построения планов, профилей, цифровых моделей местности (ЦММ).

Общие сведения из теории ошибок измерений. Основные понятия о точности измерений. Средняя квадратическая, предельная и относительные ошибки измерений.

Результаты измерений разделяют на равноточные и неравноточные. Под равноточными понимают однородные результаты, полученные в процессе измерений инструментами одного класса точности при одинаковых условиях, а неравноточные результаты измерений получают при несоблюдении условий равноточности.

Измерения различаются на необходимые и избыточные. Число измерений, требующихся для решения поставленной задачи, называют необходимыми. Например, при измерении длины линии, чтобы получить результат, необходимо выполнить одно измерение.

В геодезической практике всегда выполняют некоторое число избыточных измерений с тем, чтобы обеспечить контроль, повысить точность и получить сравнительные данные для оценки точности полученного результата.

В процессе измерений участвуют наблюдатель, приборы и условия внешней среды, которые постоянно меняются, что и приводит к неизбежным ошибкам измерений.

Ошибки измерений подразделяют на грубые, систематические и случайные.

Грубые ошибки возникают из-за промахов и просчетов, связанных с неисправностью приборов, невнимательностью наблюдателя, резким ухудшением внешних условий. Теория математической обработки не рассматривает измерения с грубыми ошибками, такие измерения либо отбрасываются, либо выполняются заново.

Систематические ошибки обычно имеют одну величину и знак и могут быть выявлены и учтены путем введения поправок в результате измерений. Например, при измерении длин линий лентой или рулеткой в зимнее время необходимо вводить в результаты измерений поправку за температуру.

Случайные ошибки неустранимы и неизбежны.

Для случайных ошибок установлены следующие свойства:

а) случайные ошибки для данных условий не могут превышать по абсолютной величине известного предела;

б) малые по абсолютной величине ошибки появляются чаще больших;

в) по знаку положительные ошибки появляются так же часто, как и равные им по величине отрицательные ошибки;

г) среднее арифметическое из случайных ошибок одной и той же величины неограниченно стремится к нулю с увеличением числа измерений. Это свойство можно записать так:

 (1)

где ∆ – случайная ошибка; n – число измерений.

Если одна и та же величина равноточно измерена n раз, то за ее окончательное значение принимают среднее арифметическое, то есть:

Для правильного использования результатов измерений необходимо знать, с какой точностью, т. е. с какой степенью близости к истинному значению измеряемой величины, они получены. Характеристикой точности отдельного измерения в теории ошибок служит предложенная Гауссом средняя квадратическая ошибка m, вычисляемая по формуле

(5.2)

где п - число измерений данной величины.

Эта формула применима для случаев, когда известно истинное значение измеряемой величины. Такие случаи в практике встречаются редко. В то же время из измерений можно получить результат, наиболее близкий к истинному значению,- арифметическую средину. Для этого случая средняя квадратическая ошибка одного измерения подсчитывается по формуле Бесселя

(5.3)

где δ - отклонения отдельных значений измеренной величины от арифметической средины, называемые вероятнейшими ошибками, причем [δ]=0.

Точность арифметической средины, естественно, будет выше точности отдельного измерения. Ее средняя квадратическая ошибка М определяется по формуле

М = m/√n(5.4)

где т - средняя квадратическая ошибка одного измерения, вычисляемая по формуле (5.2) или (5.3).

Часто в практике для контроля и повышения точности определяемую величину измеряют дважды - в прямом и обратном направлениях, например, длину линий, превышения между точками. Из двух полученных значений за окончательное принимается среднее из них. В этом случае средняя квадратическая ошибка одного измерения подсчитывается по формуле

(5.5)

а средний результат из двух измерений - по формуле

39

(5.6)

где d - разность двукратно измеренных величин, п - число разностей (двойных измерений).

В соответствии с первым свойством случайных ошибок для абсолютной величины случайной ошибки при данных условиях измерений существует допустимый предел, называемый предельной ошибкой. В строительных нормах предельная ошибка называется допускаемым отклонением.

Штативы, визирные цели.

Для установки теодолитов на местности используют штативы (рис. 8.7, а, б). Верхняя часть штатива представляет собой горизонтально расположенную металлическую площадку 1, называемую головкой. В середине головки размещается отверстие, через которое пропускают становой винт 2, крепящий теодолит со штативом. С головкой соединены нераздвижные (постоянной длины) и раздвижные (переменной длины) ножки 3. В нижней заостренной части 4 ножек есть упоры 6, с помощью которых ножки вдавливают

 

Рис. 8.7. Штативы ШН (а) и ШР (б):

1 - головка (площадка); 2 - становой винт, 3 - ножка, 4 - наконечник, 5 - ремень для перенести, 6 - упор, 7 - ограничитель, 8 - зажимной блок

в грунт для придания устойчивости штативу. Раздвижные ножки позволяют регулировать высоту штатива. Штативы с нераздвижными ножками позволяют изменять высоту головки над поверхностью грунта в более ограниченных пределах, однако они более устойчивы.

Так как непосредственное визирование на точку, закрепленную в грунте знаком, бывает затруднено из-за неровностей местности и растительности, над знаком устанавливают визирные цели, марки, вехи, шпильки.

Если требуется измерить угол с большой точностью, используют комплект визирных целей КВЦ (рис. 8.8, а), который состоит из визирных марок 1, подставок 2 и штативов 3. Стандартный набор КВЦ включает также аккумуляторы, шнуры с вилками, лампы электрической подсветки для работы в ночное время или в шахтах. Для центрирования визирной марки над точкой применяют оптический двусторонний отвес ОДО (рис. 8.8, б).

 

Рис. 8.8. Комплект визирных целей (а) и оптический отвес (б):

1 - марка, 2 - подставка, 3 - штатив, 4 - вертикальная ось, 5 - уровень, 6, 9 - объективы, 7 - переключатель направлений, 8 - окуляр

Марку центрируют следующим образом. Штатив устанавливают над точкой, следя за тем, чтобы его головка была примерно горизонтальна, а центр находился над точкой. Подставку с ОДО помещают на головке штатива. Глядя в окуляр 8, смещают по головке штатива подставку с ОДО до совпадения креста сетки нитей с точкой и в этом положении закрепляют ее. Выдвигая - вдвигая ножки штатива, приводят пузырьки двух взаимно перпендикулярных уровней 5 в нуль-пункт. При этом наведение креста сетки нитей на точку может немного нарушиться. Чтобы исправить положение, слегка открепляют винт и перемещением подставки вновь наводят ОДО на точку. В этом случае может незначительно нарушиться вертикальность оси ОДО. Восстанавливают ее подъемными винтами подставки. Центрирование и приведение оси ОДО в отвесное положение повторяют несколько раз, добиваясь совпадения креста сетки нитей визирной трубы отвеса с точкой при положении уровней в нуль-пункте. По окончании центрирования подставки над точкой ОДО вынимают и на его место в подставку устанавливают визирную марку.

 

Юстировка теодолита 3Т5КП

9.2.1 Регулирование зеркала отсчетного устройства. Если зеркало подсветки, отсчетногомикроскопане сохраняетприданного емуположения, увеличить трение в шарнирах двумя регулировочными винтами, сжимающими прорезь в оправе зеркала.

9.2.2 Устранение параллакса и рена отсчетного устройства. Если резкое изображение штрихов лимба достигается при одном положении окуляра микроскопа, а резкость штрихов отсчетной шкалы – при другом, устранить параллакс следующим образом: снять крышку 3 (см. рис. 2), открывающуюдоступ к двумкронштейнам, в которых расположенылинзы объективовмикроскопа горизонтального и вертикального кругов.

9.2.3 Юстировка уровней. Если при проверке цилиндрического уровня смещение пузырька превышает одно деление, половину смещения исправить подъемным винтом подставки, другую – юстировочным винтом.

9.2.4 Устранение остаточных смещений штатива и подставки.

9.2.5 Устранение наклона сетки нитей зрительной трубы.

9.2.6 Юстировка компенсатора.

9.2.7 Исправление коллимационной погрешности и места нуля вертикального круга.

9.2.8 Юстировка коллиматорных визиров.

9.2.9 Юстировка центрира.

9.2.10 Устранение систематической погрешности буссоли:

- установить визирную ось проверяемого теодолита по магнитному меридиану, используя значениемагнитногоазимутаориентира, принимаемое за истинное;

- ослабить крепление корпуса буссоли к кронштейну 2 (см. рис. 8), слегка вывинтив два винта на нижней его части, и разворотом корпуса буссоли относительно кронштейна совместить концыстрелки с индексами буссоли;

- скрепить корпус буссоли с кронштейноми повторить проверку.

Состав полевых работ.

Полевые работы при теодолитной съемке заключаются в создании на подлежащем к съемке участке ломанной или замкнутой линии, представляющую ту или иную фигуру, ее называют теодолитным ходом.

Точки перегибов линии, закрепляемых на местности деревянными кольями или другими знаками, называют вершинами, а прямые, соединяющие вершины – сторонами теодолитного хода.

Углы при вершинах теодолитного хода измеряют с точностью 30″ теодолитом, а длины сторон – мерными приборами с относительной погрешностью чаще 1:2000. Горизонтальные проложения сторон определяют с учетом угла наклона местности, который также измеряется теодолитом. Опираясь на полученный теодолитный ход, который является плановым обоснованием горизонтальной съемки, производится съемка характерных точек контуров местности (ситуации) с зарисовкой способов съемки и измеренных при съемке углов и длин линий на схематических чертежах, называемых абрисами.

 

Общие сведения об инженерных изысканиях и их виды. Требования к инженерно- геодезическим изысканиям на различных стадиях проектирования зданий и сооружений

Инженерные изыскания – комплекс специальных работ, обеспечивающих проектирование и строительство инженерных сооружений.

Задачи Инженерных Изысканий:

1. Изучение природных и экономических условий района строительства 2. Инженерная защита сооружений и обеспечение безопасности населения 3. Прогноз взаимодействия объектов строительства с окружающей средойПроектирование объектов строительства осуществляют, как правило, в одну или две стадии, в зависимости от технической сложности объекта и необходимости разработки рабочих чертежей со сметами. Инженерные изыскания осуществляют раздельно для каждой стадии проектирования. При этом для сложных объектов могут выполняться дополнительные изыскания в целях доработки проектных решений.

Виды Инженерных Изысканий:

1 – по этапам проектирования а) предварительные – на стадии ТЭО или ТЭР б) на стадии составления проекта в) на стадии разработки рабочей документации.

2- экономические - цель: определение экономической целесообразности строительства в конкретном месте с учетом наличия сырья, строительных материалов, транспорта, воды, энергии, рабочей силы.

3 – технические – цель: получение сведений о природных условиях района строительства 4 – инженерно-геодезические – цель: получение информации о рельефе и ситуации местности. Они относятся к основным изысканиям.

Инженерные изыскания делятся на три периода:

подготовительный - сбор и анализ материалов ранее проведенных изысканий на данной территории, составление программы, смет и формирование изыскательских подразделений; полевой - выполнение работ по намеченной программе на местности;

камеральный - обработка и оформление результатов полевых работ, составление отчетной документации.

По содержанию работ и назначению инженерные изыскания делятся на инженерногеологические, инженерно-геодезические и инженерно-гидрометеорологические. Кроме того, могут проводиться специальные изыскания, в зависимости от почвенно-грунтовых, геоботанических, экономических и т.п.условий района будущего строительства.

При выполнении инженерно-геологических изысканий подлежат изучению качество грунта под здания и сооружения, грунтовые воды, физико-механические свойства и формы их проявления. При инженерно-гидрометеорологических изысканиях изучаются поверхностные воды и климатические условия. При инженерно-геодезических изысканиях объектом изучения являются рельеф и ситуация участка местности, выделенного под застройку.

Инженерные изыскания выполняют тресты инженерных изысканий и проектноизыскательские организации соответствующих министерств и ведомств, в которых для выполнения изыскательских работ формируются подразделения (экспедиции, партии, отряды и бригады).

Инженерные изыскания проводятся в соответствии с техническим заданием:

составляется проект или программа производства изысканий, в зависимости от сложности комплекса изыскательских работ.

На основе инженерно-геодезических изысканий проводят другие изыскания:

инженерно-геологические, гидрогеологические, гидрометеорологические.

По видам различают сооружения площадные и линейные.

Например, населенные пункты, промышленные предприятия, здания - это площадные сооружения;

железные и автодороги, ЛЭП, трубопроводы – это линейные сооружения.

 

Общие принципы разбивочных работ. Требования к точности разбивочных работ.

Разбивочные работы являются одним из основных видов инженерно-геодезической деятельности. Выполняют их для определения на местности планового и высотного положения характерных точек 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 общегеодезическую систему координат, задающую положение характерных точек проектируемого сооружения относительно этой системы.

Разбивочные работы диаметрально противоположны съемочным. При съемке на основании натурных измерений определяют координаты точек относительно пунктов опорной сети. Точность этих измерений зависит от масштаба съемки. При разбивке же, наоборот, по координатам, указанным в проекте, находят на местности положение точек сооружения с заранее заданной точностью. 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.

В нормативных документах существует понятие разбивочной оси. На практике же различают главные, основные, промежуточные или детальные оси.

Главными осями линейных сооружений (дорог, каналов, плотин, мостов и т.п.) служат продольные оси этих сооружений.

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

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

На строительных чертежах оси проводят штрихпунктирными линиями и обозначают цифрами или буквами в кружках. Для обозначения продольных осей служат арабские цифры, а для поперечных осей - прописные буквы русского алфавита, за исключением букв 3, И, О, X, Ы, Ъ, Ь. Оси обозначают слева направо и снизу вверх.

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 «чистого пола» первого этажа. Высоты относительно нулевой отметки обозначают следующим образом: вверх - со знаком «плюс», вниз - со знаком «минус». Точность построения проектного расстояния lпр в способе редукции в основном зависит от точности линейных измерений расстояния АВ'.Исходя из требуемой точности определения проектного расстояния, выбирают приборы для измерений.

Для каждого сооружения условная поверхность соответствует определенной абсолютной отметке, которая указывается в проекте.

При проектировании зданий, сооружений и их элементов, строительных конструкций пользуются модульной системой координации размеров в строительстве (МКРС). МКРС предусматривает в основном применение прямоугольной модульной пространственной системы.

Весь процесс разбивки сооружения определяется общим геодезическим правилом перехода от общего к частному. Разбивка главных и основных осей определяет положение всего сооружения на местности, т.е. его размеры и ориентирование относительно сторон света и существующих контуров местности. Детальная же разбивка определяет взаимное положение отдельных элементов и конструкций сооружения.

Разбивочные работы – это комплексный взаимосвязанный процесс, являющийся неотъемлемой частью строительно-монтажного производства. Поэтому организация и технология разбивочных работ целиком зависит от этапов строительства.

В подготовительный период на местности строят плановую и высотную геодезическую разбивочную основу соответствующей точности, определяют координаты и отметки пунктов этой основы.

Затем производится геодезическая подготовка проекта для перенесения его в натуру.

Непосредственную разбивку сооружений выполняют в три этапа. На первом этапе производят основные разбивочные работы. По данным привязки от пунктов геодезической основы находят на местности положение главных или основных разбивочных осей и закрепляют их.

На втором этапе, начиная с возведения фундаментов, проводят детальную строительную разбивку сооружений. От закрепленных точек главных и основных осей разбивают продольные и поперечные оси отдельных строительных элементов и частей сооружения, одновременно определяя уровень проектных высот.

Детальная разбивка производится значительно точнее, чем разбивка главных осей, поскольку она определяет взаимное расположение элементов сооружения, а разбивка главных осей - лишь общее положение сооружения и его ориентирование.

Если главные оси могут быть определены на местности со средней квадратической ошибкой 3 - 5 см, а иногда и грубее, то детальные оси разбивают со средней квадратической ошибкой 2 - 3 мм и точнее.

Третий этап заключается в разбивке технологических осей оборудования. На этом этапе требуется наибольшая точность (в отдельных случаях – доли миллиметра).

 

Предмет и задачи геодезии в строительстве.

Геодезия - наука, изучающая форму и размеры Земли, геодезические приборы, способы измерений и изображений земной поверхности на планах, картах, профилях и цифровых моделях местности. В современной геодезии находят применение новейшие измерительные средства, используют последние достижения в физике, механике, электронике, оптике, вычислительной технике. По разнообразию решаемых народнохозяйственных задач геодезия подразделяется на ряд самостоятельных дисциплин, каждая из которых имеет свой предмет изучения:

- высшая геодезия (гравимметрия, космическая геодезия, астрономическая геодезия) изучает форму и размеры Земли, занимается высокоточными измерениями с целью определения координат отдельных точек земной поверхности в единой государственной системе координат;

- топография и гидрография развивают методы съемки участков земной поверхности и изображения их на плоскости в виде карт, планов и профилей;

- фотограмметрия занимается обработкой фото-, аэрофотои космических снимков для составления карт и планов;

- картография рассматривает методы составления и издания карт;

- маркшейдерия область геодезии, обслуживающая горнодобывающую промышленность и строительство тоннелей;

- инженерная (прикладная) геодезия изучает методы геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных зданий и сооружений, а также рациональном использовании и охране природных ресурсов.

Задачами инженерной геодезии являются:

1) топографо-геодезические изыскания различных участков, площадок и трасс с целью составления планов и профилей;

2) инженерно-геодезическое проектирование - преобразование рельефа местности для инженерных целей, подготовка геодезических данных для строительных работ;

3) вынос проекта в натуру, детальная разбивка осей зданий и сооружений;

4) выверка конструкций и технологического оборудования в плане и по высоте, исполнительные съемки;

5) наблюдения за деформациями зданий и сооружений.

При топографо-геодезических изысканиях выполняют:

а) измерение углов и расстояний на местности с помощью геодезических приборов (теодолитов, нивелиров, лент, рулеток и др.);

б) вычислительную (камеральную) обработку результатов полевых измерений на ЭВМ;

в) графические построения планов, профилей, цифровых моделей местности (ЦММ).