Корректировка и оценка точности существующей разбивочной основы высотного комплекса «Антарес»

В странах Азии высотное строительство  получило интенсивное развитие в  последние десятилетия XX века. В  большинстве случаев имеет место  формирование однофункциональных высотных деловых центров.

Для московской практики высотного строительства из проанализированных примеров представляется наиболее ценным опыт градостроителей европейских столиц и, в первую очередь:

• последовательная концентрация сил на ограниченном числе участков (Дефанс в Париже и Докленд в Лондоне);
• подчинение проекта принципам интегрированной урбанизации с комплексностью застройки и размещением транспортных сетей в нескольких уровнях;
• обеспечение комплексности застройки не за счет строительства многофункциональных зданий, а за счет сочетания объектов различного функционального назначения, объемно-планировочное решение которых наиболее гармонично отвечает их функции;
• сочетание в застройке жилых зданий и зданий различного назначения, способствующее созданию обширного круга рабочих мест для большей части населения комплекса.

Международная практика позволяет считать нецелесообразной московскую программу освоения 60, а в будущем и 200 строительных площадок с возведением на них 1 -3 высотных жилых (много функциональных) объектов. Более перспективна, по ее мнению, концентрация застройки на немногочисленных участках срединно-окраинной зоны столицы с наиболее надежными грунтами. При этом такие комплексы должны получить существенное социальное и композиционное осмысление, служить художественно-пространственными центрами организации безликой массовой жилой застройки «спальных районов». В социальном плане задача таких центров сделать жизнь этих городских зон полноценной, создать максимум рабочих мест, избавив большую часть населения от ежедневной миграции к рабочим местам, а городские коммуникации - от перегрузки и транспортных пробок [1].

2. Геодезическое обеспечение высотного строительства

Конструкции высотных зданий непрерывно совершенствуются и становятся все более разнообразными. Не менее  специфичны и отдельные конструкции  и элементы высотных зданий, на решении  которых от фундамента до крыши сказываются  требования комплексной безопасности. Разнообразие строительных конструкций, безусловно, диктует разработку современных подходов к геодезическому обеспечению строительства высотных сооружений.

Геодезические работы при  строительстве высотных зданий должны выполняться в объеме и с точностью, которая обеспечивала бы при их размещении и возведении соответствие геометрических параметров проектной документации, требованиям строительных норм, правил и государственных стандартов.

Высотные и уникальные (более 75 м) здания и сооружения относятся  к особой категории объектов мониторинга  — аварийное состояние таких  объектов при определённых условиях может стать причиной непредсказуемых катастрофических последствий. Возведение высоток на территориях существующей застройки, природные и техногенные нагрузки, воздействие ветра, изменения состояния грунтов и оснований, ошибки при проектировании и строительстве, — всё это факторы для возникновения различного рода деформаций. Мероприятия по мониторингу деформационных процессов являются важнейшей составляющей комплексной системы безопасности, реализуемой при проектировании, строительстве и эксплуатации высотных и уникальных зданий и сооружений. Современные подходы к вопросам безопасности высотных и уникальных зданий и сооружений требуют подготовки методики геодезического контроля уже на стадии проектирования, с последующей её реализацией при строительстве и эксплуатации объектов. Геодезический контроль актуален также при капитальном ремонте зданий и сооружений, проведении работ по усилению фундаментов и т. п. Методика мониторинга должна быть создана на основе исследований состояния инженерно-геологических особенностей подземного пространства, с учётом возможных геологических, технологических и технических причин зарождения деформаций [2].

1. Направления инженерно-геодезических работ на высотных объектах

Для выполнения инженерно-геодезических  работ создаётся каркасная сеть, пункты которой определены с использованием спутниковых приёмников и привязаны  к пунктам городской полигонометрии.

Определение положения основных осей здания или сооружения на каждом контрольном этаже могут быть выполнены методом спутниковых  наблюдений по программе «Статика». На первом этаже здания, где применение спутниковых приёмников затруднено или невозможно, работы могут вестись  методами полигонометрии и полярных засечек. Эти же методы могут быть востребованы и для определения  координат элементов строительных конструкций.

Основные направления  инженерно-геодезических работ на высотных объектах:

• сопровождение строительства проверка выноса основных осей здания или сооружения, передачи высот и получения отметок перекрытий;
• исполнительная съёмка планового положения монтажа стен;
• исполнительная высотная съёмка перекрытий;
• определение осадок фундаментов.

Полученные координаты положения  строительных осей первого этажа  могут быть приняты за истинные, а на контрольных этажах определены их отклонения. Высотная съёмка перекрытий контрольных этажей выполняется  техническим нивелированием. Её результатом  являются исполнительные схемы:

• высотной съёмки пола и потолка;
• высотной съёмки отклонений пола и потолка от проектных значений;
• высотной съёмки отклонений пола и потолка от их средних отклонений от проектных значений.

Контроль за осадками фундаментов предполагает закладку исходных реперов и осадочных марок и проведение нескольких циклов инженерно-геодезических работ, в том числе:

• нивелирования IV класса для передачи Балтийской системы высот;
• нивелирования I класса для связи и определения стабильности исходных реперов;
• нивелирования II класса между исходными реперами и осадочными марками для определения их осадок [1].

2. Ошибки  при вертикальном проектировании

При возведении надземной части многофункционального высотного здания возникает необходимость  переноса точек внутренней разбивочной  сети на монтажные горизонты. Перенос точек целесообразно производить с помощью приборов вертикального проектирования шаговым методом через 5 этажей. Точность вертикального проектирования зависит от ошибок зенит-прибора и принятого способа проектирования.

Общая ошибка шагового способа проектирования σ_пр определяется из формулы 1:

,                                                                      (1)

где σ_виз – ошибка визирования; σ_ц – ошибка центрирования прибора; σ_ф – ошибка фиксации переносимой точки на палетке; σ_Н – ошибка прибора типа PZL; n – число поярусных перестановок прибора [3].

Ошибка  визирования может быть подсчитана по формуле 2:

,                                                                                              (2)

где Г^х – увеличение визирной трубы. В работе выполнен расчет средних квадратических ошибок проектирования для разных высот, при этом приняты следующие значения: Г^х =30, σ_ц=σ_ф = 0,5 мм, высота одного этажа – 3 м , таблица 2.2.1.

Таблица 2.2.1 — Расчет средних квадратических ошибок проектирования для разных высот

Высота передачи Н, м	Ошибка визирования σвиз, мм	Ошибка прибора σН, мм	Ошибка проектирования σпр, мм
3 (1 этаж)	0,01	0,33	0,78
15 (5 этаж)	0,05	0,45	0,84
30 (10 этаж)	0,10	0,60	1,09
45 (15 этаж)	0,15	0,75	1,30
60 (20 этаж)	0,20	0,90	1,49
75 (25 этаж)	0,25	1,05	1,65
90 (30 этаж)	0,30	1,20	1,80
105 (35 этаж)	0,35	1,35	1,94
120 (40 этаж)	0,40	1,50	2,07
135 (45 этаж)	0,45	1,65	2,20
150 (50 этаж)	0,50	1,80	2,31
165 (55 этаж)	0,55	1,95	2,42
180 (60 этаж)	0,60	2,10	2,53
240 (80 этаж)	0,80	2,70	2,91

Отметки на монтажный горизонт могут передаваться двумя путями: методом геометрического нивелирования, а также путем фиксации отметки на строительных конструкциях исходного горизонта и вертикального линейного промера по строительным конструкциям до репера или откраски на монтажном горизонте. Ввиду значительной высоты здания отметку целесообразно передавать шаговым методом через 30 м (10 этажей) высоты здания. Результаты расчета ошибок передачи отметки на монтажные горизонты по отношению к исходному представлены в таблице 2.2.2 [3].

Полученные  результаты подтверждают рекомендации по выбору соответствующих приборов и позволяют определить требования к точности и условия обеспечения точности геодезических измерений таблица 2.2.3.

Таблица 2.2.2 — Результаты расчета ошибок передачи отметки на монтажные горизонты по отношению к исходному

Высота передачи Н, м	Средняя квадратическая ошибка передачи mН, мм	Высота передачи Н, м	Средняя квадратическая ошибка передачи mН, мм
3 (1 этаж)	1,75	30 (10 этаж)	4,00
6 (2 этаж)	2,00	60 (20 этаж)	5,65
9 (3 этаж)	2,25	90 (30 этаж)	6,93
12 (4 этаж)	2,50	120 (40 этаж)	8,00
15 (5 этаж)	2,75	150 (50 этаж)	8,94
18 (6 этаж)	3,00	180 (60 этаж)	9,80
21 (7 этаж)	3,25	210 (70 этаж)	10,58
24 (8 этаж)	3,50	240 (80 этаж)	11,30

 

Таблица 2.2.3 — Требования к точности геодезических измерений

Вид работ	Средняя квадратическая ошибка
Измерение углов	3"
Измерение линий	2,0 мм
Определение взаимного положения  смежных пунктов внешней разбивочной  сети	2,5 мм
Определение положения точки из измерений  способами прямой или обратной линейно-угловой  засечек	3,0 мм
Вынос осевых рисок способом полярной засечки	2,0 мм
Перенос точек по вертикали  шаговым методом на высоту Н	15 м		90 м		150 м		240 м
	0,84 мм		1,8 мм		2,3 мм		3,0 мм
Передача отметки шаговым методом  на высоту Н	15 м	30 м		90 м		150 м		240 м
	2,75 мм	4,0 мм		7,0 мм		9,0		11,3 мм
Определение Превышения на станции	2,5 мм

Важным этапом при возведении высотных зданий является производство исполнительных съемок конструктивных элементов. В процессе возведения здания необходимо производить геодезический контроль точности его геометрических параметров, который является составной частью производственного контроля качества строительства. Точность контрольных измерений должна составлять 0,2 величины отклонений, допускаемых нормативными или проектными документами [3].

В данной главе  уделено особое внимание организации  мониторинга высотных зданий и сооружений, основанного на использовании технологии GPS-измерений. Этот метод предполагает дискретное разбиение файлов непрерывных  спутниковых наблюдений, полученных GPS-приемниками, с определённым интервалом. В результате получаются пространственные координаты реперов, расположенных  на крыше здания, на каждую тридцатиминутную эпоху в пределах интервала непрерывных  измерений. В качестве примера таких  наблюдений в работе приведены результаты, полученные компанией «Навгеоком», с использованием измерительно-вычислительного комплекса Trimble. Исследования позволяют заключить, что измерительно-вычислительный комплекс может стать эффективным и недорогим средством проведения геодезических работ при мониторинге высотных зданий и сооружений. Высокоточные наблюдения за деформациями зданий и сооружений целесообразно дополнить специальными средствами измерений, в разработках которых автор диссертации принимал непосредственное участие [3].

Анализ  методов геодезического обеспечения, выполненный в данной главе, определяет необходимость разработки новых унифицированных методов производства геодезических работ, основанных на использовании современных технических средств, которые обеспечивали бы необходимую точность при всем многообразии конструктивных систем и технологических схем, присущих высотному строительству.

3. Создание  разбивочной основы для вертикального  проектирования

На стадии подготовки площадки к строительству должна быть создана  геодезическая разбивочная основа, служащая для планового и высотного  обоснования при выносе проекта  подлежащих возведению зданий и сооружений на местность, а также (в последующем) для геодезического обеспечения на всех стадиях строительства и после его завершения.

Геодезическую разбивочную  основу для определения положения  объектов строительства в плане  создают преимущественно в виде: строительной сетки, продольных и поперечных осей, определяющих положение на местности  основных зданий и сооружений и их габаритов, для строительства предприятий  и групп зданий и сооружений; красных  линий (или других линий регулирования  застройки), продольных и поперечных осей, определяющих положение на местности  и габариты здания, для строительства  отдельных зданий в городах и  поселках[4].