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

Строительную сетку выполняют  в виде квадратов и прямоугольников, которые подразделяют на основные и дополнительные. Длина сторон основных фигур сетки 100...200 м, а дополнительных - 20... 40 м.

При проектировании строительной сетки должны быть: для выполнения разбивочных работ обеспечены максимальные удобства; основные возводимые здания и сооружения расположены внутри фигур сетки; линии сетки расположены  параллельно основным осям возводимых зданий и по возможности ближе  к ним; непосредственные линейные измерения[4].

Разбивку строительной сетки  на местности начинают с выноса в  натуру исходного направления, для  чего используют имеющуюся на площадке (или вблизи от нее) геодезическую  сеть. По координатам геодезических  пунктов и пунктов сетки определяют полярные координаты и углы, по которым  выносят на местность исходные направления  сетки. Затем от исходных направлений  на всей площадке разбивают строительную сетку и закрепляют ее в местах пересечений постоянными знаками  с плановой точкой. Знаки делают из забетонированных обрезков труб, рельсов  и т. п. Основание знака (низ знака, опора знака) должно располагаться  ниже границы промерзания грунта минимум на 1 м [4].

4. Метод полярных координат

Способ полярных координат  широко применяют при разбивке осей зданий, сооружений и конструкций  с пунктов теодолитных или  полигонометрических ходов, когда  эти пункты расположены сравнительно недалеко от выносимых в натуру точек[5].

В этом способе положение  определяемой точки С (рисунок 2.4.1) находят на местности путем отложения от направления АВ проектного угла β и расстояния S. Проектный угол ft находится как разность дирекционных углов β_AB и α_AC, вычисленных как и расстояние S из решения обратных задач по координатам точек А, В и С. Для контроля положение зафиксированной точки С можно проверить, измерив на пункте В угол β’ и сравнив его со значением, полученным как разность дирекционных углов α_BA и α_BC. [5]

 

Средняя квадратическая ошибка выноса в натуру точки С определяется формулой

m²_C = m²_с.р. + m²_исх + m²_ц + m²_ф,                                                             (3)

Ошибка собственно разбивки полярным способом зависит от ошибки m_β построения угла β и ошибки m_s отложения проектного расстояния S

m²_с.р. = m²_S

Влияние ошибок исходных данных при т_A = т_B = т_AB выражается формулой

(4)

а ошибок центрирования 

 ,                                                                (5)

Формулы (16.33) и (16.34) аналогичны. Из этих формул следует, что для уменьшения влияния ошибок исходных данных и  центрирования необходимо, чтобы  угол β и отношение  были минимальны, полярный угол был бы меньше прямого, а проектное расстояние - меньше базиса разбивки, т. е. β ≤ 90°, S ≤ b. [5]

 

Для приближенных расчетов, приняв β = 90° и S = b, получим формулы (6) и (7)

                                                                                                      (6)

 ,                                                                                                            (7)

 

а для суммарной  ошибки в положении точки, разбиваемой  способом полярных координат [5],

,                                                       (8)

5. Метод обратной угловой засечки

К элементарным измерениям относится  и измерение угла β на определяемой точке P между направлениями на два  пункта A и B с известными координатами X_A, Y_A и X_B, Y_B , рисунок 2.5.1. Однако, это измерение оказывается теоретически довольно сложным, поэтому рассмотрим его отдельно.

Проведем окружность через  три точки A, B и P. Из школьного курса  геометрии известно, что угол с  вершиной на окружности измеряется половиной  дуги, на которую он опирается. Центральный  угол, опирающийся на ту же дугу, измеряется всей дугой, следовательно, он будет равен 2β , рисунок 2.5.1.

 

Расстояние b между пунктами A и B считается известным, и из прямоугольного треугольника FCB можно найти радиус R окружности:

                                                                                                               (9)

Уравнение окружности имеет  вид:

                                                                                      (10)

где X_C и Y_C - координаты центра окружности. Их можно вычислить, решив либо прямую угловую, либо линейную засечку с пунктов A и B на точку C. В уравнении (10) X и Y - координаты любой точки окружности, в том числе и точки P, но для нахождения двух координат точки P одного такого уравнения недостаточно.

Обратной угловой засечкой называют способ определения координат  точки P по двум углам β₁ и β₂, измеренным на определяемой точке P между направлениями на три пункта с известными координатами A, B, C, рисунок 2.5.2.

Графическое решение. Приведем способ Болотова графического решения обратной угловой засечки. На листе прозрачной бумаги (кальки) нужно построить углы β₁ и β₂ с общей вершиной P; затем наложить кальку на чертеж и, перемещая ее, добиться, чтобы направления углов на кальке проходили через пункты A, B, C на чертеже; переколоть точку P с кальки на чертеж.

Исходные данные: X_A, Y_A, X_B,  
                                    Y_B, X_C, Y_C;

Измеряемые элементы: β₁, β₂.

Неизвестные элементы: X, Y.

 

Аналитическое решение. Аналитическое решение обратной угловой засечки предусматривает ее разложение на более простые задачи, например, на 2 прямых угловых засечки и одну линейную, или на 3 линейных засечки и т.д. Известно более 10-ти способов аналитического решения, но мы рассмотрим только один - через последовательное решение трех линейных засечек.

Предположим, что положение  точки P известно, и проведем две  окружности: одну радиусом R₁ через точки A, B и P и другую радиусом R₂ через точки B, C и P, рисунок 2.5.2. Радиусы этих окружностей получим по формуле (9):

                                                                                       (11)

Если координаты центров  окружностей - точек O₁ и O₂ будут известны, то координаты точки P можно определить по формулам линейной засечки: из точки O₁ по расстоянию R₁ и из точки O₂ - по расстоянию R₂.

Координаты центра O₁ можно найти по формулам линейной засечки из точек A и B по расстояниям R₁, причем из двух решений нужно взять то, которое соответствует величине угла β₁: если β₁<90^o, то точка O₁ находится справа от линии AB, если β₁>90^o, то точка O₁ находится слева от линии AB.

Координаты центра O₂ находятся по формулам линейной засечки из точек B и C по расстояниям R₂, и одно решение из двух возможных выбирается по тому же правилу: если β₂<90^o, то точка O₂ находится справа от линии BC, если β₂>90^o, то точка O₂ находится слева от линии BC.

Задача не имеет решения, если все четыре точки A, B, C и P находятся  на одной окружности, так как обе  окружности сливаются в одну, и  точек их пересечения не существует.

3. Создание  разбивочной основы для выноса точек  по методу обратной угловой засечки

Внутренняя разбивочная  сеть создается в виде плановых и  высотных знаков и служит для производства детальных разбивочных работ  на монтажных горизонтах, а также  для производства исполнительных съемок. Она строится на фундаментной плите, бетонной подготовке или перекрытии подвальной части здания. Плановая разбивочная сеть  на исходном монтажном  горизонте создается в виде базисных фигур с числом опорных точек  не менее 3, причем стороны базисной фигуры должны быть параллельны (перпендикулярны) основным осям, на пунктах должна быть обеспечена взаимная видимость и  сохранность. Пункты располагают вблизи основных осей на расстоянии 0,5 – 1,0 м  с учетом возможности вертикального  проектирования. В данном случае внутренняя разбивочная сеть будет выполнена  в виде четырехугольника. Построение базисной фигуры на исходном горизонте  производится с пунктов внешней  разбивочной сети по проектным координатам  методом обратной угловой засечки. Подсчитаем СКО пункта, координаты которого будут определены по данному  методу, она будет складываться из ошибки самой засечки и ошибки исходных данных, формулы выглядит следующим образом, формула 12 [3]:

,                                                                                (12)

где S – расстояния от определяемого до соответствующих опорных пунктов, b – расстояния между опорными пунктами,  w – угол между исходными сторонами [3]. 

 

               

,                                                                                        (13)

где τ = β₁ + β₂ + w -180 , а m_п - ошибка в положении исходного пункта.

Общая ошибка в положении  точки определенной обратной засечкой определяется из формулы :

                                                                                                         (14)

    Данная точность  удовлетворяет требуемой точности  выполнения разбивочных работ  согласно СНиП 3.01.03-84 для сооружений  высокого класса точности [3].

     Построение  базисной фигуры начинают с  вынесения на поверхность исходного  горизонта двух точек длинной  стороны фигуры. Приняв одну из  точек стороны и ее направление  за исходные, строят остальные  точки фигуры, производят угловые  и линейные измерения и вычисляют  координаты всех пунктов сети. Для того, чтобы ошибки исходных  данных, т.е. ошибки взаимного  расположения пунктов сети не  влияли на разбивочные работы, погрешности планового положения  точек внутренней разбивочной  сети должны быть, по крайней  мере, в два раза меньше ошибок  разбивки точек и осей в  плане.

    При построении  высотной основы следует руководствоваться  требованиями СП 11-104-97 «Свод правил  по инженерным изысканиям для  строительства». Высотная сеть строительной  площадки и внешней разбивочной  сети создается в виде нивелирных  ходов, опирающихся не менее  чем на два репера исходной  сети. Чаще всего пункты нивелирной  и плановой разбивочной сети  совмещаются. Выполнение работ  по передаче отметок  необходимо  производить с погрешностью 3-5 мм (III класс точности). Если принять длину хода до наиболее слабо определяемого репера L=1 км, то погрешность высоты репера вычисляется по формуле:

,                                                                                  (15)

где n – средняя случайная погрешность 1 км хода, равная в нивелировании III класса 5 мм, σ – средняя систематическая погрешность [3].

4. Программное обеспечение применяемое в геодезическом обеспечении высотного строительства

Программное обеспечение (ПО) геодезического сопровождения строительства  должно решать следующие задачи:

• строгое уравнивание результатов измерений, выполняются для создания сетей внешней и внутренней разбивочной основы;
• составление исполнительных чертежей и схем;
• обработка и уравнивание данных спутниковых измерений и преобразование координат [6].

В связи с отсутствием  единого программного комплекса, предназначенного для геодезического сопровождения  строительства и способного решать все задачи, современные программы  и программные комплексы можно  разделить по распространенности и  по возможностям программ. Ряд фирм-производителей геодезического оборудования предлагают собственное программное обеспечение  к своим приборам. В таблице 4.1 приведено программное обеспечение фирм-производителей геодезического оборудования, наиболее распространенного в России.

Таблица 4.1 — Фирмы-производители геодезического оборудования

Фирма-производитель  оборудования	Программное обеспечение	Возможности и задачи, решаемые программным обеспечением
Trimble (США)	Trimble Geomatics Office	Пакет программ для                                                                      совместной обработки данных GPS и  данных, полученных                                                                              традиционными                                                                                                   методами. Решает следующие задачи: обработка GPS базовых линий, уравнивание; пересчет в различные системы координат из WGS-84 и обратно; создание отчетов по проекту
Leica(Швейцария)	Liscad	Обработка данных, полученных традиционными методами, построение цифровой модели местности
Thales Navigation	Ashtech Solutions	Комплекс программ для планирования, постобработки GPS измерений и уравнивание сети
Javad	Javad Navigation	ПО для постобработки  и уравнивания данных GPS и планирования измерений, поддержка ГИС, разбивочные  работы и съемка с использованием GPS

 

Для составления разбивочных  чертежей и исполнительных схем рекомендуется  использовать следующие программы: CREDO, AutoCAD, Microstation. В таблице 4.2 приведены обзор программ и их возможности [6].