«Кафедра Изыскания и проектирование дорог Е. К. АТРОШКО, М. М. ИВАНОВА, В. Б. МАРЕНДИЧ ГЕОДЕЗИЯ В ПРОМЫШЛЕННОМ И ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ Учебно-методическое пособие для студентов факультета Промышленное и гражданское ...»

При наличии компенсатора в шифр прибора добавляется буква “K”, например Н-3К, а если нивелир изготовлен с лимбом для измерения горизонтальных углов, то еще добавляется буква “Л”, например Н-10КЛ.

При нивелировании в строительстве в основном применяют точные и технические нивелиры следующих марок: Н-3, Н-3К, Н-10КЛ.

Нивелир Н-3 (рисунок 1.9) относится к приборам с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе. Для установки нивелира в рабочее положение его закрепляют на штативе и, действуя тремя подъемными винтами, приводят пузырек круглого уровня в центр ампулы. При этом ось вращения нивелира занимает отвесное положение. Наведение зрительной трубы на рейку осуществляют вначале вручную с помощью мушки, а затем зажимают закрепительный винт зрительной трубы и наводящим винтом делают точное визирование на рейку. Резкость изображения сетки нитей достигается вращением окулярного кольца, а Рисунок 1.9 – Устройство нивелира Н-3:

резкость изображения рейки – 1 – элевационный винт; 2 – зрительная вращением винта кремальеры. Пе- труба; 3 – цилиндрический уровень;

ред каждым отсчетом по рейке ви- 4 – кремальера; 5 – закрепительный зирную ось нивелира приводят в винт; 6 – наводящий винт; 7 – круглый горизонтальное положение, добиваясь совмещения изображения концов пузырька цилиндрического уровня в поле зрения зрительной трубы путем вращения элевационного винта (рисунок 1.10).

Поверки нивелира Н-3. Под поверками нивелира понимают действия, контролирующие соблюдение условий, которым должен удовлетворять прибор для геометрического нивелирования. При невыполнении условий поверок производят необходимые исправления (юстировки).

Нивелир Н-3 должен удовлетворять следующим геометрическим условиям:

Поверка 1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

После установки штатива и закрепления на нем нивелира тремя подъемными винтами приводят пузырек круглого уровня в центр ампулы и поворачивают верхнюю часть нивелира на 180. Если пузырек уровня останется в центре ампулы, то условие выполнено, если нет, то исправительными винтами круглого уровня переместить пузырек к центру на половину дуги отклонения. Поверку повторяют до полного выполнения условия.

Поверка 2. Средний горизонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен оси вращения нивелира.

Ось вращения нивелира устанавливают в отвесное положение. Наводят зрительную трубу на неподвижную рейку, установленную в 20–50 м от нивелира. Условие будет выполнено, если при плавном вращении трубы горизонтальный штрих не будет сходить с точки наведения (т. е. отсчет по рейке будет оставаться неизменным). Если условие не выполняется, то отвинчивают и снимают окулярную часть зрительной трубы и за счет люфта в отверстиях для винтов, удерживающих оправу сетки в корпусе трубы, поворачивают сетку. Обычно выполнение этого условия обеспечивается заводом.

Поверка 3. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.

Это главное условие нивелира поверяется двойным нивелированием концевых точек линии длиной 50–75 м. На концевых точках забивают колышки. Нивелир устанавливают на начальной точке линии, а рейку – на конечной. Приведя элевационным винтом нивелира пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт, снимают отсчет по рейке (П 1 ) и измеряют высоту нивелира (i 1 ) с точностью до 1 мм.

Например: П 1 = 1426 мм, i 1 = 1371 мм. Затем меняют нивелир и рейку местами и, приведя элевационным винтом пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт, снимают отсчет по рейке П 2, измеряют высоту нивелира (i 2 ).

Например: П 2 =1260 мм, i 2 = 1337 мм. Если ось цилиндрического уровня не параллельна визирной оси трубы, то отсчеты по рейке будут ошибочны на величину Х, которая должна быть не более ± 4 мм:

Если Х превышает указанную величину, тогда, не снимая нивелира со второй станции, элевационным винтом устанавливают средний горизонтальный штрих сетки нитей на отсчет по рейке, равный П 2 – Х. При этом произойдет смещение изображения половинок концов пузырька уровня в поле зрения трубы. Сняв крышку коробки цилиндрического уровня, вертикальными исправительными винтами производят точное совмещение половинок концов пузырька уровня в поле зрения трубы. Затем поверку повторяют до соблюдения условия.

Пример. Для вышеуказанных отсчетов Х = [(1426 + 1260) – (1371 + 1337)]/2 = –22/2 = –11 мм > 4 мм.

Поэтому необходимо выполнить юстировку уровня. Для этого устанавливают элевационным винтом по рейке отсчет П 2 – Х = 1260 мм + 11 мм = = 1271 мм и исправительными винтами совмещают концы пузырька уровня.

Нивелир Н-3К (рисунок 1.11). Этот нивелир относится к приборам компенсаторного типа с самоустанавливающейся линией визирования. Главной конструктивной особенностью таких нивелиров является то, что при небольших углах наклона зрительной трубы ( < ±15) луч визирования устанавливается компенсатором в горизонтальное положение автоматически. Время самоустановки визирного луча составляет 1–2 с.

Нивелир приводят в рабочее положение по круглому уровню тремя подъемными винтами. Когда пузырек круглого уровня находится в центре ампулы, ось вращения нивелира занаводящий винт зрительной трунимает отвесное положение. Нивелир Н-3К не имеет закрепительного винта, 4 – круглый уровень с исправительпоэтому приближенное наведение ными винтами; 5 – подставка нивезрительной трубы на рейку осуществ- лира; 6 – подъемный винт; 7 – в нужном направлении. Точное наведение зрительной трубы на рейку выполняют вращением винта бесконечной наводки. Перед снятием отсчета по рейке необходимо проверить, чтобы пузырек круглого уровня находился в центре ампулы.

Поверки нивелира Н-3К. Поверки 1 и 2 нивелира Н-3К выполняются и исправляются аналогично поверкам нивелира Н-3.

Поверка 3. После приведения нивелира в рабочее положение визирная ось должна занимать горизонтальное положение.

Это условие является главным условием для нивелиров с компенсаторами. Для выполнения поверки на местности закрепляют колышками концевые точки линии длиной 50–70 м. Нивелир устанавливают точно в середине данной линии, приводят его в рабочее положение по круглому уровню, снимают отсчеты по рейкам, установленным на концах линии З 1 и П 1, и определяют превышение h 1 = З 1 – П 1. Затем нивелир переносят в точку на расстоянии 3–5 м от переднего конца линии (наименьшее расстояние визирования). Вновь снимают отсчеты по рейкам, установленным на концах линии З 2 и П 2, и определяют превышение h 2 = З 2 – П 2.

Разность Х = h 2 – h 1 между превышениями не должна быть больше ±4 мм. Если эта разность более указанного допуска, то находят исправленный отсчет на заднюю рейку З исп = h 1 + П 2. При этом отсчет П 2 принимают за безошибочный (ввиду малого расстояния до передней рейки). Сняв крышку у окулярной части трубы и действуя исправительными винтами сетки, наводят средний горизонтальный штрих сетки нитей на исправленный отсчет (З исп ). Поверку повторяют до соблюдения условия.

З 1 = 1120 мм; П 1 = 0908 мм; h 1 = З 1 – П 1 = 1120 – 0908 = +212 мм;

З 2 = 1346 мм; П 2 = 1114 мм; h 2 = З 2 – П 2 = 1346 – 1114 = +232 мм;

Поскольку Х более 4 мм, то средний горизонтальный штрих сетки надо установить исправительными винтами сетки нитей на отсчет Нивелир Н-10Л относится к нивелирам с цилиндрическим уровнем при трубе. Нивелир предназначен для технического нивелирования и может применяться при инженерно-геодезических изысканиях, строительстве сооружений и других видах работ.

Вместо подставки с подъемными винтами нивелир Н-10Л имеет шаровую пяту, позволяющую грубо установить его по круглому уровню с помощью рукоятки станового винта на головке специального штатива. Нивелир не имеет закрепительного и наводящего винта зрительной трубы, поэтому труба наводится на рейку вручную; вначале предварительно с помощью мушки, а более точно – по вертикальному штриху сетки нитей. Наличие у нивелира горизонтального круга (лимба) позволяет использовать его для измерения горизонтальных углов с небольшой точностью (до 0,1). Резкость изображения, сетки нитей и рейки устанавливают, как у нивелира Н-3. Перед отсчетом по рейке визирная ось зрительной трубы устанавливается горизонтально с помощью контактного цилиндрического уровня. Для этого вращением элевационного винта, расположенного между зрительной трубой и основанием прибора, производят совмещением противоположных концов пузырька уровня, изображенных в поле зрения зрительной трубы.

Поверки нивелира Н-10Л выполняют аналогично поверкам нивелира Н-3.

Нивелир Н-10КЛ – прибор с самоустанавливающейся линией визирования, предназначен для технического нивелирования со средней квадратической ошибкой не более 10 мм на 1 км двойного хода.

Предварительную установку нивелира в рабочее положение производят по круглому уровню тремя подъемными винтами. Точная установка визирной оси в горизонтальное положение осуществляется автоматически с помощью компенсаторного устройства.

Фокусировка зрительной трубы достигается вращением маховичка фокусирующего устройства, перемещающего подвижную призму компенсатора в вертикальной плоскости.

Наведение зрительной трубы на рейку производят вручную из-за отсутствия закрепительного и наводящего винтов.

Нивелир снабжен горизонтальным кругом, который можно переставлять с помощью специального винта, расположенного в нижней части прибора.

Точность отсчета по горизонтальному кругу составляет 0,1. Зрительная труба имеет прямое изображение.

Поверки нивелира Н-10КЛ выполняют аналогично поверкам нивелира Н-3К.

Нивелирные рейки. При нивелировании в строительстве применяют в основном двухсторонние шашечные рейки типа РН-3 и РН-10. Их изготавливают длиной 3 и 4 метра и маркируют с указанием длины в миллиметрах, РН-3-3000. Если рейка складная, то к ее маркировке добавляется буква «С»

(РН-3-3000С).

Сантиметровые деления на рейках окрашены через одно деление черным (черная сторона) или красным (красная сторона) и объединены по пять шашечек в виде буквы Е, что облегчает снятие отсчета. Дециметровые деления подписывают цифрами в перевернутом виде (для нивелиров с обратным изображением). Деление на таких рейках возрастает от нуля (у пятки рейки) вверх (мерная сторона). На красной стороне с пяткой рейки совпадает отсчет 4687 или 4787 мм, поэтому отсчеты по обеим сторонам рейки не одинаковы, а их разность, называемая разностью пятки или разностью нулей рейки, является постоянной величиной и используется для контроля отсчетов. Для нивелиров (Н-10КЛ) с трубами прямого изображения применяют рейки с прямой оцифровкой. При этом в маркировке рейки добавляется буква «П».

Снятие отсчетов по нивелирным рейкам. При нивелировании рейки ставят вертикально нулем вниз на забитые вровень с землей колышки. В отвесное положение рейку приводят с помощью круглого уровня, прикрепленного к ней, а при его отсутствии медленно покачивают рейку впередназад и берут наименьший отсчет, который соответствует отвесному положению рейки. Отсчет по рейке снимают по среднему горизонтальному штриху сетки нитей с точностью до миллиметра. При этом количество дециметров и сантиметров отсчитывается по рейке, а миллиметры оценивают на глаз. Например, на рисунке 1.10 отсчет по рейке равен 0652 мм.

Поверки нивелирных реек. Перед началом работы рейки поверяют.

Поверка 1. Деления рейки должны быть резко очерчены, равны между собой и соответствовать номинальной длине.

На рейку накладывают контрольную линейку (метр) или выверенную стальную рулетку с миллиметровыми делениями и дважды в прямом и обратном направлениях измеряют длины отрезков между делениями 1–10, 10–20 и 20–30 дм.

Расхождения длины делений рейки с соответствующими делениями рулетки не должны превышать 0,5 мм.

Поверка 2. Разность отсчетов по черным и красным сторонам рабочей пары реек должна равняться нулю.

При получении рабочей пары реек каждой бригаде необходимо проверить, чтобы оцифровка пятки рейки по красной стороне была одинакова.

Для выполнения поверки в 10–20 м от нивелира на колышек поочередно ставят первую и вторую рейки и берут по 3–4 отсчета по каждой стороне рейки. Разности одноименных отсчетов не должны отклоняться от нуля более чем на 2 мм. Одновременно определяют разности отсчетов по красной и черной стороне каждой рейки (разность пятки реек). Эти разности во время нивелирования дают возможность выявить грубые ошибки в отсчетах.

1.3 Приборы для измерения длин линий 1.3.1 Мерные рулетки Для непосредственного измерения длины линии на местности, строительных площадках применяют: рулетки стальные на катушке Р с, на крестовине Р к и тесмяные длиной 5, 10, 20 и 50 метров (рисунок 1.12) Рисунок 1.12 – Рулетка на катушке АНТ/10, ОПК3-30 АНТ/10, ОПК3-50 АНТ/10.

Перед выходом на полевые работы делается внешний осмотр состояния рулеток и их компарирование, т. е. длину каждого мерного прибора проверяют сравнением с выверенной контрольной длиной или длиной стационарного компаратора. В журнал записывают уравнение рабочей рулеткой:

где l – длина рабочей рулетки при температуре t;

l о – номинальная длина мерного прибора;

l – поправка за компарирование;

– температурный коэффициент линейного расширения;

t о – температура компарирования.

Чтобы обеспечить стальными рулетками относительные погрешности измерения линий, необходимо выполнить компарирование со средней квадратической погрешностью: 1/1000 –3 мм, 1/2000 и 1/3000 – 1,5 мм, 1/5000 – 0,5 мм, 1/10000 и 1/15000 до 0,2 мм.

Если длина линии на местности >100 м, то выполняют ее вешение, выставляя вехи в створе через 25–70 м в зависимости от рельефа. Измерение линии выполняют два мерщика, при этом задний направляет переднего в створ линии; передний выравнивает, натягивает рулетку и фиксирует каждое отложение шпилькой; задний после отложения ленты последовательно вынимает их из грунта и оставляет у себя. Когда у переднего мерщика будут израсходованы все шпильки, второй передает шпильки и делает запись в журнале измерений. В процессе измерений ведется строгий учет количества передач шпилек и уложенных рулеток по числу шпилек. При работе необходимо обеспечивать тщательную укладку рулетки в створ выставленных вех, вертикальную установку шпилек в грунт и равномерное натяжение рулетки на грунте при переходе через канавы, ямы и другие препятствия. Особенно внимательным нужно быть при отсчете остатка: цифры на верхней поверхности рулетки должны возрастать по направлению измеряемого расстояния. Остаток отсчитывается с округлением до сантиметра, а общее расстояние D определяется по формуле где Р – число передач шпилек переднему мерщику;

К – число шпилек в руках мерщика;

r – длина остатка;

n – число уложенных рулеток.

Следует также учитывать при измерении линии, что уложение в створ производится с помощью теодолита, а глазомерно для получения относительной погрешности от 1/1000 до 1/3000 и натяжения вручную; при точности 1/5000 до 1/15000 применять динамометр.

Учет разности температур рулетки при компарировании и линейных измерений выполняют термометром 1,5 оС при 1/10000 и 1/15000; 3 оС при 1/5000; 10 оС–1/1000.

Определение превышений концов измеряемой линии выполняется нивелированием для получения точности 1/5000–1/15000, а для 1/1000–1/ глазомерно.

Если при решении задач необходимо знать длины горизонтальных проложений, то измеряют угол наклона и горизонтальные проложения d вычисляются по формуле d = D cos. Можно пользоваться таблицей поправок за наклон линии. При углах наклона менее 2° поправки за наклон линии малы и ими можно пренебречь. Если измеряемая длина линии имеет несколько разных углов наклона, поправки за наклон определяют для каждого отрезка, после чего находят горизонтальное проложение для всей линии.

Поправки за наклон всегда вычитают из измеренных расстояний, т.е. они имеют знак минус.

1.3.2 Нитяный дальномер В комплект для измерения расстояния нитяным дальномером входят:

штатив, теодолит и дальномерная или нивелирная рейка. При измерении длины линии над начальной ее точкой устанавливают теодолит в рабочее положение, а на конечной – дальномерную рейку. Наводят зрительную трубу на рейку таким образом, чтобы визирная ось была по возможности горизонтальна, верхний дальномерный горизонтальный штрих проецировался на начало подписанного деления, а по нижнему дальномерному штриху выполняют отсчет (рисунок 1.13).

Длину линии определяют по формуле где k – коэффициент дальномера, который в теодолите равен 100;

l – количество сантиметровых делений на рейке между верхним и нижним горизонтальными штрихами, определяемое с точностью до 0,1 см;

с – постоянное слагаемое дальномера зрительной трубы теодолита с внутренней фокусировкой, равное 0,1 м.

базисе. На горизонтальной местности закрепляют точки через десять метров до максимального измеряемого расстояния – 10, рулеткой. На начальной точке устанавливают теодолит, а на закрепленные точки ставят расстояние. Разности расстояний d, полуРисунок 1.13 – Отсчет по ченных мерной рулеткой d р и нитяным дальномерной рейке – 19, нитяного дальномера d = d р – d н. Если нитяным дальномером измеряют по наклонной местности, то определяют угол наклона и получают расстояние D = 100 n + c, а затем вычисляют горизонтальное проложение d = D cos2.

1.3.3 Светодальномер СТ5 «Блеск»

В комплект светодальномера входят: приемопередатчик или светодальномер, два отражателя, блок питания, два оптических центрира, два штатива.

Прибор (рисунок 1.14) позволяет измерять расстояния до 5000 м с выводом результатов измерений на цифровое табло. Его можно устанавливать на теодолитах второго и третьего поколений (2Т5К, 3Т5К). Средняя квадратическая погрешность измерения расстояний, мм: 10 + 5·10-6 D.

Рисунок 1.14 – Светодальномер СТ 1 – лицевая панель; 2 – визир;3 – крышка;

4 – подъемные винты; 5 – цилиндрический уровень; 6 – юстировочные винты уровня;

7 – окуляр оптического центрира;

8, 9 – головки винтов наводящих устройств; 10 – рукоятки закрепительных устройств; 11 – стрелочный прибор; 12 – цифровое табло; 13 – переключатель «выключ. – наведение – счет»; 14 – переключатель «точно – контр. – грубо»; 15 – ручка «сигнал»; 16 – ручка установки контрольного отсчета; 17 – микротелефон Измерение расстояний выполняется в двух режимах: «грубо» на частоте f 2 = 149,855 кГц и «точно» на частотах f 1 = 14985,5 кГц и f 2. Для измерения длины линии устанавливают в рабочее положение над начальной точкой приемопередатчик с блоком питания, а отражатель – с соответствующим числом призм над конечной точкой. Наводят зрительную трубу светодальномера на центр призмы отражателя, устанавливают переключатели 14 и в положение «грубо» и «счет» и по табло 12 берут отсчет расстояния; затем переключатели устанавливают в положение «точно» и «счет», после звукового сигнала берут отсчет по табло и записывают в журнал.

Один прием составляет три отсчета, а всего для определения расстояния выполняют три приема. По окончании измерений выключить светодальномер.

Из девяти отсчетов находят среднее арифметическое значение, а затем по формуле вычисляют окончательную величину расстояния где D t – среднее арифметическое значение из отсчетов в режиме «точно»;

K n – поправочный коэффициент за температуру и давление, выбираемый K f – поправочный коэффициент, учитывающий температурное изменение частоты кварцевого резонатора, который определяется по D ц – поправка за циклическую погрешность по результатам последней поверки светодальномера.

Горизонтальное проложение вычисляется по формуле Поверки светодальномера выполняют один раз в шесть месяцев в соответствии с паспортом прибора.

1.3.4 Цифровой ультразвуковой дальномер DUS Ультразвуковой дальномер DUS 20 позволяет измерять расстояния в пределах от 0,6 до 20 м, при диапазоне рабочих температур от –5 °С до +50 °С с точностью 1 см, а угол распространения звука от ±4° до ±8°.

Расстояния могут быть получены в метрах, сантиметрах, футах или дюймах.

Для питания прибора применяются батерейки: литиевые CR2032 – 3 штуки, алкалиновые 1,5 VLR03 – 4 штуки. Батарейки-пуговицы обеспечивают ультразвуковой датчик, а пальчиковые – световой указатель.

На рисунках 1.15, 1.16 показаны расположение следующих элементов:

1 – клавиша сложения (+); 2 – клавиша умножения (х); 3 – клавиша включения и начала измерения (М) (MESSEN); 4 – окно дисплея вывода результатов; 5 – клавиша пересчета единиц измерения метров в футы и обратно (MODE); 6 – клавиша вызова дисплея (Display); 7 – клавиша стирания результатов (с); 8 – окно ультразвукового облучателя; 9 – линза светового указателя; 10 – крышка отделения для батареек (нажать на символ и сдвинуть крышку назад, затем вставить батарейки) и далее в указанном порядке выполнять измерения.

Рисунок 1.15 – Ультразвуковой Рисунок 1.16 – Ультразвуковой прибор 1 Проверить содержимое накопителя нажатием клавиши 6 и стереть имеющиеся данные клавишей 7.

2 Установить плотно плоской стороной прибора 11 на точку начала измерения, нажать клавишу Messen–3 (М), получим начало измерений, а через 10 секунд прибор выключится автоматически. Длина прибора учитывается автоматически.

3 Результат высвечивается на дисплее после трех сигналов, то есть после трех измерений. Если нет трех одинаковых результатов, то измерения прерываются и наблюдатель видит прерывистую линию. Причины ошибочных измерений:

- объект измерения находится не под прямым углом;

- перемещение прибора в процессе измерения;

- объект находится за пределами измерений (>20 м);

- в створе измерения находится препятствие для распространения ультразвука и, следовательно, измерение через стекло невозможно;

- объект измерения покрыт звукопоглощающим материалом;

- при резком перепаде температур внешних условий и прибора необходимо выдержать прибор, чтобы сравнять температуру.

4 При работе прибор автоматически накапливает результаты 6 (шести) измерений (или выполненных вычислений). На дисплее высвечиваются только два измерения по шесть знаков, а четыре не будут видны и остаются в памяти. Если же при измерении имеется переполнение накопителя, появляется “Metofull” и прибор дальнейшие измерения не производит.

5 Вызов накопленных результатов измерения из памяти прибора на дисплей выполняется с помощью клавиши 6 «Display». Имеющиеся ранее выполненные результаты измерений, хранящиеся в памяти, могут быть стерты в последовательном порядке нажатием клавиши 7 (с).

6 При работе нужно помнить следующие операции, которые невозможно выполнить: сложение площади и расстояния, сложение и умножение расстояний и объема, умножение двух площадей, умножение двух объемов.

7 Перед началом работы с этим прибором нужно выполнить поверку и если будут отклонения, то составить график введения поправок на различные расстояния, при условии, когда прибор защищен от прямого воздействия солнечных лучей.

На ровной поверхности измеряют компарированной мерной рулеткой (с ценой деления 1 мм) расстояния прямо и обратно несколько раз с одной и той же силой натяжения, вычисляют среднее значение и закрепляют концы полученного базиса. Затем измеряют расстояние ультразвуковым дальномером DUS20 прямо и обратно и вычисляют на разные расстояния, через 10 метров (10, 20, 30 и т. д) Затем вычисляют поправки на полученные расстояния и вводят в результат измерения линии дальномером DUS 20. Отклонение измеренной длины дальномером от величины, полученной рулеткой, может составлять 2–3 см. При правильной работе прибором можно получить относительные погрешности от f отн = 1/1000 до f отн = 1/2000.

Кроме описанного выше нужно учитывать и угол распространения ультразвука и при измерении расстояний не должно быть никаких препятствий по обе стороны от створа линии от 1,5–3 м.

Отчет о выполненной работе должен содержать задание с результатами поверки прибора, измерений, их оценка точности и схематический чертеж длины линии.

Лазерная ручная рулетка DISTO фирмы LEICA служит для быстрых и бесконтактных линейных измерений расстояний и объектов. Может также использоваться с прибором и с отражателем (рисунок 1.17).

Процесс измерения начинается нажатием верхней кнопки, а затем результаты считывают с дисплея. В зависимости Рисунок 1.17 – Лазерная рулетка до 10 м диаметр 6 мм, до 50 м диаметр 30 мм, а при 100 м – 60 мм.

Лазерная рулетка DISTO позволяет выполнять измерения в солнечные и пасмурные дни, а также и в помещениях.

Это позволяет широко использовать рулетку геодезистам, строителям, архитекторам, монтажникам, дизайнерам и оформителям при измерениях до недоступных объектов.

Средняя квадратическая погрешность измерения расстояний 2–3 мм.

1.4 Лазерные геодезические приборы В связи с возрастающими требованиями к качеству, точности и оперативности выполнения строительно-монтажных работ широкое применение в строительстве находят оптические квантовые генераторы (лазеры). В этих приборах вместо невидимого визирного луча используется видимый лазерный луч, который создает в пространстве опорную линию или плоскость, как горизонтальную, так и вертикальную.

В практике геодезического обеспечения строительства используют газовые гелий–неоновые лазеры непрерывного излучения, работающие в видимой части светового диапазона и излучающие узконаправленный пучок света. Средняя квадратическая погрешность фиксации центра лазерного луча на расстоянии 100 м составляет 3 мм.

Обычно комплект лазерных приборов и устройств состоит из двух пространственно разнесенных частей – передающей и приемной. Передающая часть формирует в пространстве луч или плоскость и состоит из лазерного излучателя и блока питания. Для приема излучения используют визуальную индикацию – экран в виде сетки квадратов или концентрических окружностей, нивелирную рейку или фотоэлектрическую (специальные фотоприемные устройства, с помощью которых регистрируют положение луча в пространстве).

Рассмотрим некоторые типы лазерных приборов, применяемых в строительстве.

Лазерная приставка ПЛ- Лазерная приставка ПЛ-1 предназначена для работы совместно с нивелиром Н-3. ОбРисунок 1.18 – Общий вид щий вид приставки ПЛ-1, установленной на нивелир Н-3, показан на рисунке 1.18.

Основными частями прибора ПЛ-1 являются: 1 – газовый лазер; 2 – световод; 3 – блок питания.

Лазерная приставка закрепляется на зрительной трубе геодезического прибора с помощью кронштейна и ее луч с помощью системы зеркал оптического световода 2 попадает в окуляр зрительной трубы нивелира. Совмещение лазерного луча с визирной осью зрительной трубы производят при помощи стопора, фиксирующего вертикальное положение световода и призмы. Приставка соединяется высоковольтным кабелем 4 с блоком питания 3. На лицевой панели блока питания находятся: колодка, для подключения излучателя, тумблеры включения-выключения, лампа индикации включения напряжения сети, клемма заземления.

Порядок подготовки приставки ПЛ-1 к работе следующий:

1 Выполняем поверки нивелира Н-3, с которым предстоит работать.

2 Закрепляем приставку при помощи кронштейна на зрительной трубе.

3 Подключаем кабель к блоку питания.

4 Устанавливаем на предохранитель на 1 А и включаем шнур питания в сеть.

5 Устанавливаем тумблеры в положение и. При этом загорается лампочка индикации 220 В и из оптической насадки выходит лазерный луч.

Выполняем настройку ПЛ-1. Для этого нивелир наводим на стену на расстоянии 1,0–1,5 м и, вращая кольца, вводим луч в центр окуляра. Величину диаметра пятна лазерного излучения регулируем вращением кремальеры нивелира. Оптическую насадку считаем настроенной, если пятно имеет форму круга с четкими краями.

Выходящий из нивелира луч используют в качестве опорной линии, относительно которой производят соответствующие измерения.

Лазерный визир ЛВ-5М В комплект прибора ЛВ-5М входят лазерный визир и блок питания (рисунок 1.19). Лазерный визир состоит из подставки 5 и верхней части, в которой труба крепится на колонке 1. В трубе установлен оптический квантовый генератор (гелий-неоновый лазер) 3, защищенный кожухом и коллиматор (зрительная труба) 2. Коллиматор предназначен для фокусирования лазерного луча с помощью кремальеры. Для фокусирования необходимо снять кожух коллиматора. ТруРисунок 1.19 – Лазерный визир ЛВ-5М горизонтальной плоскости в пределах 360о, а в вертикальной – в диапазоне ± 10о при помощи закрепительных и наводящих винтов 4. При повороте наводящего винта на один оборот труба наклоняется (поднимается) на 30о.

Барабан микрометренного устройства разбит на 120 делений, то есть цена его деления равна 15о. Для горизонтирования прибора используется круглый уровень 6, а для приведения лазерного луча в горизонтальное положение служит наблюдаемый в окуляр контактный цилиндрический уровень.

Прибор соединяют с блоком питания при помощи кабеля. На лицевой панели блока питания находятся: потенциометр с ручками регулирования, кнопка, тумблер для включения блока.

Порядок включения прибора следующий:

1 Осмотреть кабели, разъемы и убедиться в их исправности.

2 Присоединить кабель прибора к блоку питания.

3 Включить блок питания в сеть, перевести тумблер в положение 4 Через 1–2 минуты, нажав и отпустив кнопку, вызвать разряд в газоразрядной трубке.

5 После возникновения разряда ручками регулировки установить рабочий ток разряда, в соответствии с паспортными данными.

6 Для выключения прибора переводят тумблер в положение, отключают блок питания от сети и отсоединяют кабель прибора от блока питания.

Лазерный нивелир Лазерные нивелиры предназначены для измерения превышений и передачи высотных отметок (рисунок 1.20). Нивелир излучает видимый пучок света, относительно которого производят все необходимые измерения.

В нивелирах с уровнем ось светового пучка приводят в горизонтальное положение цилиндрическим уровнем, а в нивелирах-автоматах – компенсаторами.

Оси лазерного луча и цилиндрического уровня, по условиям геометрического нивелирования, должны быть параллельны.

В настоящее время лазерные нивелиры выпускаются в основном с автоматически горизонтируемым пучком излучения, с вращающимся лазерным лучом, что дает возможность формировать в пространстве световые линии и плоскости. Положение этой плоскости фиксируется на специальной рейке или стенах зданий.

Лазерный источник излучения находится в нижней части корпуса. В верхней части крепится устройство, в котором установлен электродвигатель с регулятором скорости вращения и механизмом компенсатора, обеспечивающего горизонтальность плоскости излучения. Прибор устанавливается на штатив.

Установка в вертикальное положение производится с помощью трех подъемных винтов, расположенных на подставке.

Световая плоскость фиксируется визуально или с помощью фотоприемного устройства.

в – положение для развертки вертикальной плоскости Строительный лазерный уровень ВL20SH BOSH Видимая линия лазерного луча зависит от особенности освещения помещения или местности. Поэтому в облачную (пасмурную) погоду луч виден до 50 м, в солнечную – 8 м. Точность нивелирования ±0,6 мм/м. Параллельность луча к ровной поверхности ±0,5 мм/м, а к вертикальной поверхности ± 1,0 мм/м. Диаметр лазерного луча на расстоянии 5 м составляет 6,5 мм, на 10 м – 8 мм, на 20 м – 9,5 мм. Температурный режим работы от минус 10 оС до плюс 50 оС, а температура хранения от минус 20 оС до плюс 70 оС. Для питания прибора применяются три батарейки по 1,5 В, которых достаточно на период работы 20 часов.

На рисунке 1.21 показано расположение следующих частей уровня:

1 – выходное отверстие лазерного луча; 2 – устройство для закрепления призмы; 3 – пузырек точного уровня; 4 – LED индикатор работы; 5 – клавиша включения и выключения прибора; 6 – крышка для установки батареек; 7 – клавиша крышки батареек; 8 – клавиша для поворота винта уровня;

9 – клавиша переключения; 10 – исправительный винт; 11 – крышка лицевой поверхности; 12 – информация о приборе и предупреждение не смотреть на луч; 13 – предостережение о лазерном луче; 14 – педальки для установки прибора; 15 – устройство для установки уровня; 16 – призма для отключения луча.

Рисунок 1.21 – Устройство лазерного уровня BL20SLM BOSH При работе с прибором нужно соблюдать технику безопасности и строго выполнять следующее: не направлять лазерный луч на другого человека, то есть помощника, поэтому с очень большим вниманием и осторожностью нужно визировать на направление.

Перед началом работы нажать на клавишу 7, открыть крышку для установки элементов питания и поместить батарейки. Далее нажать клавишу 5 и включить прибор, нажать клавишу 8 так, чтобы винт уровня 10 выдвинулся наружу, затем согнуть педальки 15 и поставить прибор на поверхность.

Установить прибор в рабочее положение вращением винта 10, то есть привести уровень 3 в нуль-пункт. Если поверхность неровная, то нужно установить опору (ровную дощечку). Если прибор нужно вращать вправо или влево, то после каждого поворота необходимо проверять уровень.

При работе лазерным уровнем по нивелирной рейке средняя квадратическая погрешность превышения равняется 2,4 мм. При работе по линейке с миллиметровыми делениями средняя квадратическая погрешность составляет 1,3 мм.

Для выполнения поверки надо провести на горизонтальной поверхности линию, установить ось уровня по этому направлению и привести пузырек уровня в нуль-пункт. Затем повернуть прибор на 180о и снова приложить к линии. Если пузырек уровня находится в нуль-пункте, то условие выполнено. В противном случае требуется исправление.

Лазерный уровень прост в обращении, ускоряет работу, можно работать вдвоем и одному. При помощи этого прибора можно выполнять все внутренние работы, начиная от горизонтальности уровня пола, монтаж различных конструкций, монтажные работы при укладке трубопроводов, установке подвесных элементов и ряд других работ.

2 ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАЗБИВОЧНЫЕ РАБОТЫ

В соответствии с техническим кодексом установившейся практики «ТКП 45-1.03–26–2006 (02260)», разработанным научно-проектным производственным республиканским унитарным предприятием «Стройтехнорм»

и утвержденным приказом Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь от 3 марта 2006 г. № 60, предлагаются схемы плановой разбивочной сети строительной площадки в виде: строительной сетки, центральной системы треугольников двух перекрывающихся систем и фигур, ограниченных красными линиями на основе пунктов государственной сети.

Красные линии удобны, так как они ограничивают контуры застроек, устанавливают сеть квадратов и площадей границ, жилых и промышленных зон города (рисунок 2.1).

Второй тип геодезической основы для разбивки зданий или других сооружений создается геодезическими строительными знаками, расположенными около объекта, чтобы перенести на монтажные горизонты основные оси здания и обеспечить точность геометрических условий строительства.

Рисунок 2.1 – Схемы разбивочной сети строительной площадки в виде:

а – строительной сетки; б – красных линий; в – центральной системы Рекомендуются также типы геодезических знаков закрепления подземных центров. Для зоны сезонного промерзания применяют металлические трубы диаметром 50–70 см с координатным выступом или кусок рельса с якорем.

При закладке ниже зоны рыхлых грунтов применяют сваи с координатным выступом глубиной 3000–6000 мм (рисунок 2.2).

Для закладки в капитальные сооружения применяют типы стенного репера с координатной меткой.

Рисунок 2.2 – Типы геодезических знаков и схемы их закрепления:

а, б – для зоны сезонного промерзания; в – для закладки ниже зоны рыхлых грунтов; г – для заложения в капитальные сооружения; д – для заложения в бетонные плиты перекрытия;

1 – пластина 200200 мм; 2 – выступ координатный; 3 – металлическая труба диаметром 50–70 мм; 4 – граница промерзания грунтов; 5 – якорь; 6 – рельс; 7 – скважина под бур;

8 – свая; 9 – сферическая поверхность; 10 – толща рыхлых грунтов; 11 – глубина погружения Для геодезических работ в строительстве техническим кодексом установлены следующие средние квадратические погрешности измерений при создании разбивочной сети строительной площадки (таблица 2.1).

Т а б л и ц а 2.1 – Средние квадратические погрешности измерений при разбивке Здания на участках площадью более 1 км2; отдельно стоящие здания с площадью застройки более Здания на участках площадью менее 1 км2; отдельно стоящие здания (сооружения) с площадью Отдельно стоящие здания (сооружения) с площадью застройки менее 10 000 м2; дороги, инженерные сети в пределах застраиваемых Дороги, инженерные сети вне 2.1 Общие принципы геодезических разбивочных работ Прежде чем приступить к геодезическим разбивочным работам необходимо выполнить комплекс инженерных, экономических исследований района, чтобы можно было принять решение по проектированию, строительству и эксплуатации сооружений. Называется этот процесс геодезическими изысканиями строительных сооружений.

Разбивкой сооружения или перенесением проекта в натуру называется комплекс геодезических работ по определению на местности положения будущего сооружения в плане и по высоте.

Перенос проекта в натуру обычно выполняется в несколько этапов, от пунктов геодезической разбивочной основы соответствующей точности.

Геодезическая основа создается предварительно в виде сетей триангуляции, полигонометрии, строительной сетки или других геодезических построений.

На первом этапе разбивки, называемом основными геодезическими работами, выносятся в натуру главные и основные оси сооружения. На следующем за ним этапе детальной разбивки, от закрепленных на местности главных и основных осей разбиваются промежуточные (продольные и поперечные) оси сооружения и определяется высотное положение его отдельных элементов. На заключительном этапе работ разбиваются монтажные оси и выполняется геодезический контроль за установкой технологического оборудования в проектное положение.

Переносу проекта в натуру предшествует геодезическая подготовка, в процессе которой по заданным или определенным графически координатам характерных точек сооружения вычисляются разбивочные элементы, определяющие положение этих точек относительно пунктов геодезической разбивочной основы. Этапы геодезических работ при строительстве выполняются по разработанному проекту производства геодезических работ (ППГР) с использованием основных чертежей:

1) генеральный план, определяющий состав и местоположение объекта;

2) рабочие чертежи возводимого сооружения в масштабе 1: 100 – 1:500;

3) проект вертикальной планировки площадки в масштабе 1:1000 – 1:2000;

4) планы и профили подземных коммуникаций и сооружений;

5) план организации рельефа;

6) план геодезической разбивочной основы.

2.2 Элементы разбивочных работ Элементами разбивочных работ являются геодезические построения в натуре заданных проектом углов, расстояний и высот на основе разбивочных чертежей.

Перенос в натуру проектного горизонтального угла Для выноса в натуру заданного горизонтального угла, должно быть известно положение на местности вершины угла А и одной из его сторон АВ.

Задача заключается в определении направления и закрепления на местности стороны АС, расположенной под углом к стороне АВ. Теодолит устанавливают над вершиной угла, в точке А, и визируют на точку В. Движением алидады откладывают на лимбе угол 1 и отмечают точку С 1 по этому направлению. Трубу переводят через зенит и то же самое выполняют при другом положении круга, отмечая точку С 2 (рисунок 2.3). Расстояние С 1, С делят пополам и на местности закрепляют точку С 3. Построенный таким образом угол С 3 АВ и есть заданный проектный угол. Так как угол построен при двух положениях круга теодолита, то он свободен от коллимационной погрешности.

Для контроля измеряют угол способом приемов. Если не соответствует по точности, то исправляют. Вычисляют погрешность полученного угла 1 – = и расстояние СС 3 = (·d)/ затем исправляют линейной величиной в сторону уменьшения или увеличения.

Рисунок 2.3 – Перенос в натуру проектного горизонтального угла Вынос в натуру проектного расстояния Для перенесения прямой линии в натуру необходимо знать ее горизонтальное проложение и направление Рисунок 2.4 – Вынос в натуру проектного расстояния заданной точности) за горизонтальную, то при перенесении линии в натуру пользуются взятым непосредственно с проекта расстоянием. Если же поверхность наклонена, то мерным прибором необходимо откладывать наклонное расстояние D, которое вычисляют по формуле где d – горизонтальное расстояние, взятое с проекта;

– угол наклона линии, который измеряют теодолитом или эклиметром.

Если точность отложения расстояния не выше 1:2000 (на 100 м ошибка 5 см), а угол наклона не более 0, то разницу между D и d не учитывают и на местности откладывают взятое с проекта горизонтальное расстояние d.

Для отложения расстояния с точностью более высокой, чем 1:2000, вводят поправки: за наклон, за компарирование мерного прибора, за разность температур компарирования и отложения длин. Длина D измеряемой линии определяется по формуле где n – число уложений мерного прибора;

l – номинальная длина мерного прибора;

r – остаток, меньший длины мерного прибора;

D к – поправка за компарирование;

D t – поправка за температуру.

Вынос в натуру проектной отметки При производстве строительно-монтажных работ задача выноса отметок на местность возникает при рытье котлованов, траншей, вертикальной планировке, при устройстве фундаментов, возведении стен, установке колонн, монтаже оборудования и т. д. Наиболее часто при решении этой задачи применяется геометрическое нивелирование, реже – тригонометрическое или другие виды нивелирования.

Нивелир устанавливают примерно посредине между ближайшим репером и местом перенесения отметки (рисунок 2.5). Приводим его в рабочее положение по круглому уровню. Установив на репер с отметкой H рп рейку в точке А, берут по ней отсчет З ч по черной стороне рейки.

Рисунок 2.5 – Вынос в натуру проектной отметки Вычисляют горизонт нивелира ГН на одной станции по формуле Затем вычисляют отсчет П ч по черной стороне рейки, соответствующий проектной отметке H пр. в точке В.

Далее рейку поднимают или опускают до тех пор, пока средний штрих сетки нитей не совпадет с отсчетом П ч. Уровень пятки рейки и будет соответствовать искомой проектной отметке H пр. Этот уровень фиксируют в натуре и закрепляют специальным знаком. Для контроля правильности перенесения проектной отметки рекомендуется выполнить повторное нивелирование с изменением высоты нивелира или с привязкой ко второму реперу.

Можно выполнять передачу отметки на ярусы здания, полов зданий с применением стальных компарированных рулеток и двух нивелиров. Нивелиром 1 выполняют отсчеты а о и Е, а нивелиром 2 – отсчеты F и c. Высоту точки C вычисляют по формуле где а о и c – отсчеты по рейкам, установленным на репере а о, а на здании с.

Решение поставленной задачи выполняют при помощи стальной компарированной рулетки и двух нивелиров (рисунок 2.6).

Передача отметки на дно котлована от репера На краю котлована устанавливают кронштейн и подвешивают металлическую рулетку с грузом 5 кг, который обеспечивает такое же натяжение, как при компарировании. На другом краю котлована между рулеткой и репером устанавливают нивелир в рабочее положение и берут по черной стороне рейки, установленной на репере, отсчет а; затем визируют на рулетку и берут отсчет l. Одновременно устанавливают другой нивелир на дно котлована и берут отсчеты b и c соответственно по рейке и рулетке. На дне котлована рейка устанавливается на кол, забитый в грунт. Отметку H А на дне котлована вычисляют по формуле Для контроля отметку H А определяю от другой точки с известной отметкой или можно выполнить повторные измерения от репера.

Построение линии и плоскости заданного уклона При строительстве линейных сооружений, выполнении вертикальной планировки и т. д. всегда возникает задача построения линии и площадей с заданными уклонами.

Построение заключается в фиксировании в натуре нескольких точек (минимум двух), определяющих положение с заданным уклоном. Может быть несколько случаев решения этой задачи, в каждом из них расстояние d между точками известно или его надо измерить.

Для построения линии заданного уклона прямолинейного отрезка прежде всего выносят на местности и закрепляют проектные отметки точек A и F. Далее нивелир устанавливают в рабочее положение над точкой A таким образом, чтобы один из подъемных винтов подставки был направлен по створу на точку F и два других перпендикулярно (рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 – Построение линии заданного уклона прямолинейного отрезка Устанавливаем на точку F рейку и вращением этого винта подставки наклоняют зрительную трубу нивелира и визирный луч в направлении А 1 и F 1 до момента, когда отсчет по рейке будет равен i или высоте прибора в точке А и забивают колышек в грунт до уровня пятки рейки. Устанавливая поочередно рейки в точках Е, D, С, В, каждый раз вращением подъемного винта добиваются отсчета i. Точность этого способа составляет от 1 до 5 мм.

Эту задачу можно выполнять другими способами теодолитом или лазерным прибором.

Чтобы построить линию А В С с заданным проектным уклоном (рисунок 2.8), нужно установить нивелир между точками А и В и определить превышение точек В и С над точкой А по формулам:

Визируют нивелиром на рейку, установленную в точке А, снимают отсчет З и вычисляют проектные отсчеты П 1 и П 2 в точках В и С:

Затем забивают в точках В и С колышки до тех пор пока, получат значения П 1 и П 2, т. е. проектные отсчеты.

Рисунок 2.8 – Разбивка линий заданного уклона с применением нивелира При построении линии с заданным уклоном теодолитом (рисунок 2.9) нужно определить угол наклона визирной оси теодолита i, который соответствует проектному уклону по формуле i = tg v, получаем угол наклона = arctg v = = Л – МО, для теодолитов 2Т30, 2Т5К, 3ТКП будем иметь Л = v + МО.

Измеряют высоту теодолита d в точке А, наводят трубу теодолита в точке B, вращают трубу до тех пор пока по отсчет по вертикальному кругу будет равен Л, а визирная ось теодолита будет иметь уклон i. Затем забивают колышек в точке В, чтобы отсчет по рейке был равен d.

Рисунок 2.9 – Разбивка линий заданного уклона с помощью теодолита При построении наклонной плоскости обязательно в проекте плоской наклонной площадки укладывают проектные отметки ряда точек. На местности при переносе заданной проектной плоскости в натуру разбивают проектные точки А, В, С, D и забивают колышки с ровными срезами таким образом, чтобы их верх был равен проектной отметки указанных точек (рисунок 2.10).

тив в рабочее положение над точкой А таким образом, чтобы подъемный винт 1 подставки был направлен по линии АВ. Приводят цилиндрический уровень в нуль пункт, измеряют высоту прибора i, вращая зрительную трубу нивелира, наводят на точку D, где установлена рейка. Затем, вращая подъемные винты подставки 2 и 3, наклоняют прибор до получения отНD счета по рейке, равного высоте при- АА ва на рейку в точке В и, вращая подъ- Рисунок 2.10 – Построение емный винт 1, наклоняют прибор до получения отсчета, равного высоте прибора i. Выполняют визирование на точку D, снимают контрольный отсчет по рейке и визируют на рейку, установленную на точке С, выполняют контрольный отсчет.

После соблюдения контроля в проектных точках выполняют установку на заданную отметку верха колышков всех промежуточных точек на площадке. Отсчеты должны быть равны i, для выполнения этой задачи можно применить теодолит и лазерный визир.

Определение высоты угла здания Устанавливаем в рабочее положение теодолит (рисунок 2.11) на некотором расстоянии от угла строящегося здания, измеряем высоту прибора и расстояние d от закрепленной точки Для контроля меняют базис d и снова выполняют аналогичные измерения.

2.3 Способы разбивки сооружений При составлении проекта будущего сооружения имеется очень важный документ – генеральный план, на котором показывают плановое и высотное положение всех объектов. Для выполнения всех элементов строительства с требуемой точностью необходимо иметь соответствующей точности и опорную геодезическую сеть. Применяют различные методы создания сети:

триангуляции, полигонометрии строительной сетки, базисных линий и другие.

Для перенесения в натуру основных осей и других точек сооружений существуют следующие способы: полярных координат, прямоугольных координат, угловых и линейных засечек, теодолитных ходов и створных засечек.

Способ полярных координат для линейных сооружений выполнить измерение линий и углов от геодезической опорной сети. Точки A и B являются закрепленными пунктами исходной полярных координат для линейных сооружений строят на местности горизонтальный угол и на полученном направлении откладывают линию d (рисунок 2.12).

Способ прямоугольных координат Этот способ (рисунок 2.13) применяют в основном для разбивки точек сооружения 3 и 4 от сторон строительной сетки. Устанавливают тео- x В С долит в рабочее положение в точке А, визируют на веху в точке D c створе строят проектные расстояния y 3 = d 1 и y 4 = d 2 и закрепляют полученном створе измеряют расРисунок 2.13 – Способ стояния x 3 и x 4 и закрепляют прямоугольных координат точки 3 и 4. Осуществляют контроль разбивки двух точек сооружения (3 и 4) по проектному расстоянию d пр.

Способ прямой угловой засечки Разбивку точек сооружения можно выполнять от стороны строительной сетки или точек геодезического обоснования в том случае, когда нет возможности измерить расстояния d 1 и d 2, мешает препятствие, или до мостовых опор (рисунок 2.14). Определя- С ется положение искомой точки С на основе двух вычисленных горизонтальных углов 1 и 2 при решении обратной геодезической задачи.

положение в точку А и откладывают А угол 1 и отмечают створ линии АС.

Затем устанавливают теодолит в точки В и строят угол 2. Точка С будет располагаться на пересечении двух створов АС и ВС. Если угол при построении засечки будет в пределах от 30о до 150о, то погрешность прямой засечки будет малой.

Способ линейной засечки Данный способ для перенесения точек сооружения в натуру применяют Рисунок 2.15 – Способ длины d 1 и d 2 не должны превышать длины мерного прибора.

Способ створной засечки В зависимости от типа строящегося сооружения и местных условий створные засечки могут быть разных типов. Они применяются для выноса точек сооружения, расположенных в недоступных местах: например, при разбивке оси моста через реку, проложении линии в заболоченных местах и другие.

На рисунке 2.16 приведен пример определения при помощи трех теодолитов расстояний по мостовому створу положения точек О 1, О 2, О 3. Сначала вычисляют положения точек Л, К, И, Г, Б, З на линии ЗЛ и точек Д, С, Б, М, Н, Р на линии РД. Их закрепляют столбами. Выполняют установку теодолитов в точках А, М, Б в рабочее положение и визируют на точки В, З, Л.

При пересечении трех створов получают с контролем положение точки О по створу моста.

Аналогично можно получить и точки О 2 и О 3.

На рисунке 2.17 показано получение искомой точки О при пересечении двух створов под прямым углом. Точки А, В, С, D – закрепленные точки квадрата строительной сетки.

З Е Г В И К Л

3 ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Основой для определения положения точек и линий сооружения могут служить: 1) геодезические опорные пункты; 2) строительная сетка; 3) красная линия застройки; 4) предметы местности. Основные способы выполнения разбивочных работ рассмотрены в разделе.

Для выполнения разбивочных работ необходимо иметь следующие основные технические документы: разбивочный чертеж с указанием на нем элементов привязки к опорной сети или постоянным предметам местности;

рабочие чертежи, на которых в крупных масштабах показаны планы и разрезы, профили всех частей сооружения с размерами и высотами деталей;

план организации рельефа; планы и профили дорог, подземных коммуникаций.

До начала выполнения геодезических работ необходимо изучить чертежи строящегося объекта и проверить взаимную увязку размеров, координат и отметок в чертежах, используемых при разбивочных работах, а при необходимости составить дополнительные разбивочные чертежи (схемы). Недостающие для геодезических построений на строительной площадке размеры и отметки должны определяться аналитически. Графическое определение размеров и отметок допускается как исключение при строительстве временных зданий и сооружений.

К началу производства разбивочных работ соответствующие участки должны быть освобождены. Для закладки реперов и знаков, закрепляющих оси зданий и сооружений, должны быть подготовлены свободные места.

Для измерения линий, углов должны быть расчищены полосы шириной не менее 1 м.

Действительное положение элементов, узлов и конструкций в плане, по высоте, их вертикальность, соосность, горизонтальность, уклон, совмещение плоскостей, размеры швов, зазоров или уступов, положение закладных элементов, ниш или штраб и другие геометрические параметры должны определяться на всех этапах производства строительных работ.

3.1 Разбивка и закрепление осей сооружений Разбивка осей здания разделяется на два этапа. Первый этап – разбивка основных осей сооружения заключается в последовательном построении на местности линий и углов.

сооружения выносят с точек закрепления осей внешней разбивочной сети при помощи теодолита. Такой вынос делают при двух 37 и 38 (аналогично будет выполняться вынос в натуру сооружений с привязкой от красных линий или от существующих зданий и сооружений).

Нанесены черные и проектные (в скобках) отметки по углам здания, обозначена проектная отметка пола первого этажа.

Сначала выносят более длинную сторону. Для этого от ближайших пунктов геодезической основы (в нашем примере это точки № 25 и 26) переносят в натуру контур здания по способу прямоугольных координат.

Для этого разбивают вспомогательные точки М и N в створе линии № 25, 26. Над точками М и N устанавливают теодолит и строят углы в 90о при двух положениях вертикального круга. От инструмента в направлении NB и MA откладывают последовательно расстояния 30 и 36 м и закрепляют точки A, B, C, D металлическими штырями или кольями.

После разбивки наружного контура необходимо измерить стороны и диагонали здания. Расхождения между полученными и заданными размерами не должны превышать 1: 2000 – 1:3000.

Допустимые средние квадратические погрешности измерений при производстве разбивочных работ в процессе строительства принимают в соответствии с таблицами 3.1 и 3.2.

Для сохранения основных осей на весь период строительства каждую из них закрепляют створными точками 2 (рисунок 3.2.) Если в створе осей находятся капитальные строения 1 то на их стенах оси маркируют яркой несмываемой краской.

Створные точки закрепляют за пределами разработки котлована, вне призмы обрушения, в местах, свободных от складирования строительных материалов и т. д., руководствуясь стройгенпланом. При монтаже надземной части здания со створных точек основные оси передаются на его этажи.

Поэтому при выборе мест размещения створных точек учитывают и этажность здания: чем оно выше, тем дальше от него должны отстоять створные точки. На рисунке 3.2 такими точками будут точки расположенные по осям 1–1, 8–8, А–А, В–В. Оси закрепляют по обе стороны от габаритов сооружения не менее чем двумя знаками. Знаки, которыми точки закреплены, должны быть тем надежнее, чем сложней и крупнее сооружение.

Т а б л и ц а 3.1 – Допустимая средняя квадратическая погрешность стями; сборные железобетонные конструкции, монтируемые методом самофиксации в узлах; сооружения высотой св. 100 до Здания св. этажей, сооружения высотой св. 60 до 100 м или пролетами Здания св. 5 до этажей, сооружения высотой св. 15 до 60 м или пролетами Здания до 5 этажей, сооружения высотой до 15 м или дерева; инженерные 1 При наличии двух и более характеристик величины средних квадратичных погрешностей назначаются по той характеристике, которой соответствует более высокая точность.

2 Точность геодезических построений для строительства объектов с повышенной геометрической точностью следует определять расчетами с учетом особых требований к допускам, предусматриваемым проектной документацией.

Т а б л и ц а 3.2 – Условия обеспечения точности высотных измерений Тип приборов, условия Допустимая негоризонтальнность визир- 1 мм на 100 м длины визирного луча ного луча Неравенство плеч более Допустимая длина разбивках Высота визирного ем, м, не менее Типы реек для лаРейка с фотоприемником; РН-3 для ЛВ-5М зерных приборов Для выполнения в дальнейшем детальной разбивки параллельно контуру сооружения устраивают строительную обноску. Расстояние от оси рассчитывают таким образом, чтобы обноска не попала в зону обрушения при устройстве котлована.

Обноска может быть сплошной, разреженной и створной. Сплошную обноску обычно применяют при устройстве сборных и монолитных фундаментов с большим объемом опалубочных работ, при сложной конфигурации опалубки, при значительном количестве устанавливаемых закладных деталей, анкерных болтов.

Обноска представляет собой доску, закрепленную горизонтально на столбах, установленных на расстоянии от 3 до 6 м на высоте 500–700 мм от земли (рисунок 3.3). Стороны обноски должны быть параллельны соответствующим осям сооружения при допустимом отклонении 0,1 м на длину участка обноски от 15 до 20 м. Поверхность обноски должна быть горизонтальной.

Такие же требования предъявляются и к установке инвентарной обноске.

Применяют также инвентарную металлическую обноску (рисунок 3.4, а).

Металлическая обноска изготавливается из стальных труб в виде стоек 1, забиваемых в грунт на расстоянии 2–4 м друг от друга. К верхней части стоек крепятся на хомутах 2 трубчатые перекладины. Другая конструкция инвентарной обноски (рисунок 3.4, б) состоит из стальных стоек 1 и струбцины 2, в гнездо которой укладывается и закрепляется перекладина из обрезной доски. Необходимо, чтобы обноска была неподвижна и сохраняла одно и то же положение во всех своих частях как в плане, так и по высоте.

Рисунок 3.3 – Устройство обноски После устройства обноски на нее с помощью теодолита переносят оси здания. Для этого теодолит устанавливают на одной из вершин прямоугольника, например в точку А/1 (см. рисунок 3.2). Теодолит центрируют, приводят в горизональное положение. Совмещают нуль алидады с нулем лимба и трубу наводят на точку А/8. После этого, перемещая трубу в вертикальной плоскости, проектируют ось на обноску. Открепив зажимной винт алидады, откладывают угол 180° и намечают на обноске вторую точку, фиксирующую положение оси А–А. Для контроля делают то же самое при другом положении вертикального круга.

Если намеченные точки на обноске при двух положениях вертикального круга не совпадают, то за окончательный результат принимают среднее.

Затем трубу наводят на точку В/1 и намечают точно также ось 1–1. Переставив инструмент в точку В/8 аналогичным образом, наносят оси В–В и 8–8.

После выноса осей измеряют расстояния между осевыми метками на обноске и сравнивают их с проектными.

Для строительства здания за пределами контура котлована закрепляют не менее двух внешних рабочих реперов, а для многосекционных зданий – не менее одного рабочего репера на две секции. В качестве рабочих реперов можно использовать знаки внешней разбивочной сети здания.

Рабочий репер должен находиться в удобном для пользования им месте.

Тип рабочих реперов и места их установки указываются в ППГР (проект производства геодезических работ) или в геодезическом разделе ППР (проект производства работ).

Детальная разбивка осей оформляется исполнительным чертежом разбивки основных осей и составляется акт приемки-передачи осей по ниже приведенной форме.

Форма акта приемки-передачи результатов геодезических работ приемки-передачи результатов геодезических работ Объект Комиссия в составе: ответственного представителя строительно-монтажной организации, передающей работы _ ответственного представителя строительно-монтажной организации, принимающей работы _ рассмотрела представленную техническую документацию на выполненные геодезические работы (схемы геодезической разбивочной основы для строительства, внутренней разбивочной сети здания, сооружения, схемы исполнительных съемок, каталоги координат, отметок, ведомости и т. д.) при строительстве _ _ Предъявленные к приемке знаки разбивочной сети, их координаты, отметки, места установки и способы закрепления соответствуют представленной на них технической документации, и работы выполнены с соблюдением заданной точности построений и измерений.

На основании изложенного комиссия считает, что ответственный представитель строительно-монтажной организации _ сдал, а представитель строительно-монтажной организации _ _ принял указанные выше работы по_ _ наименование объекта, отдельных частей зданий и сооружений Приложения: _ Представитель строительно-монтажной организации, передающей работы _ подписи производителя работ, работника геодезической службы Представитель строительно-монтажной организации, принимающей работы _ подписи производителя работ, работника геодезической службы 3.2 Геодезические работы при устройстве котлованов До начала разработки котлована под фундаменты площадку, предназначенную для земляных работ, нивелируют. При нивелировании используют точки пересечения осей (см. рисунок. 3.2.), которые образуют сетку прямоугольников. От вынесенных на обноску осей сооружения разбивают контур котлована в соответствии с данными разбивочного чертежа, определяющими форму и размеры котлована. Для этого по вынесенным на обноску рискам осей натягивают монтажную проволоку (см. рисунок 3.3.) и их проекции закрепляют кольями. Разбивку ведут способом промеров. Если котлован разрабатывают с откосами, то при разбивке необходимо наметить очертание верхней бровки откоса. Ширина котлована поверху будет зависеть от его глубины, отметок дневной поверхности и коэффициента откоса.

Для разбивки траншей под ленточные фундаменты от осей вправо и влево откладывают величины, указанные на рабочих чертежах, которые в сумме составляют ширину подошвы фундамента с запасом по ширине для установки опалубки.

Разбивка котлованов под столбчатые фундаменты ведется по осям, в створе которых намечаются центры столбчатых фундаментов.

На исполнительном чертеже приводится схема закрепления точек с расстояниями между ними и их абсолютными отметками.

Контроль выемки грунта осуществляется с помощью нивелира. Для контроля разработки грунта можно применять и лазерные приборы. Устанавливая луч лазера параллельно проектной поверхности и отмеряя необходимые величины, можно производить контроль планировки. При этом должен быть недобор грунта на 5–10 см до проектной отметки. Остающийся слой выбирается либо вручную, либо планировочными машинами, чтобы не нарушить материковый грунт основания.

Разбивка контура основания фундамента после выемки грунта до проектной отметки повторяется на дне котлована.

После зачистки откосов и дна котлована производится исполнительная съемка как в плане, так и по высоте.

3.3 Геодезические работы при сооружении фундаментов Состав геодезических работ определяется типом сооружаемого фундамента. Если фундаменты сборные, то перед монтажом на фундаментных блоках наносят установочные риски (рисунок 3.5). На дно котлована выносят оси под установку угловых и маячных фундаментных блоков. Для укладки блоков вдоль продольной и поперечной оси по меткам 3 на обноске 1 натягивают стальную проволоку 4 и прикрепляют к ней отвесы. Сначала устанавливают угловые и маячные блоки 5, добиваясь совпадения установочных рисок блоков с отвесами 6. Натянув затем по граням уложенных блоков шнур 7, укладывают по нему промежуточные блоки. Правильность монтажа блоков по высоте контролируют геометрическим нивелированием.

При большой длине сооружения (более 50 м) детальная разбивка осей под фундаменты и их установка производится с помощью теодолита или электронного тахеометра, установленных и ориентированных по двум взаимно перпендикулярным разбивочным осям и измерением расстояний компарированной металлической или лазерной рулеткой. В этом случае укладываемые блоки ориентируют по теодолиту, перемещая их относительно створа визирной оси трубы, пока вертикальная нить сетки не совпадет с установочной риской блока.

Рисунок 3.5 – Передача разбивочных осей с обноски При устройстве монолитных фундаментов на свайном основании разбивка состоит в нанесении продольных и поперечных осей сооружения на оголовки свай. Оси переносят на грани свай при помощи теодолита с закрепленных створных точек. Арматуру каркасов и опалубку размечают в плане от осей, вынесенных на оголовки свай. Правильность установки опалубки проверяют, измеряя расстояния от осевых рисок на оголовках свай до внутренней грани опалубки.

При устройстве фундаментов из монолитного железобетона в готовом котловане предварительно устанавливают опалубку. Контур опалубки устанавливают от осей сооружения, которые вынесены на обноску. Для этого используют натянутую по вынесенным на обноске разбивочным осям стальную проволоку и отвесы. Внутренняя часть опалубки по своему положению и размерам должна соответствовать проекту. Ошибка в плане не должна превышать 5–10 мм. Вертикальность щитов опалубки проверяется по отвесу или уровнем. Отклонение от вертикали более 5 мм на 1 м высоты опалубки не допускается.

Работа по установке опалубки завершается ее выверкой с помощью теодолита и выноса отметки верха заливки бетона на внутренней стороне опалубки. При устройстве фундаментов стаканного типа опалубку стакана устанавливают таким образом, чтобы после бетонирования дно стакана было ниже проектной отметки на 2–3 см.

После окончания работ по устройству фундаментов проводят исполнительную съемку их положения в плане и по высоте.

3.4 Геодезические работы при возведении надземной части сооружений 3.4.1 Построение разбивочной основы на исходном горизонте Геодезические работы при возведении надземной части сооружений состоят из построения опорной разбивочной сети на исходном горизонте, передаче разбивочных осей и отметок на вышележащие горизонты и детальной разбивки мест положения конструкций на монтажном горизонте.

Исходным горизонтом обычно называют плоскость, проходящую через опорные площадки последних по высоте несущих конструкций подземной части здания, перекрытие подвала, бетонная подготовка или блоки фундамента. Построение разбивочной основы может осуществляться на блоках фундамента, бетонной подготовке или перекрытии подземной части.

Плановая разбивочная основа на исходном горизонте создается обычно в виде правильных фигур, повторяющих общую конфигурацию сооружения. Стороны плановой основы располагают параллельно осям сооружения так, чтобы разбивка установочных осей могла выполняться непосредственно линейными измерениями вдоль сторон разбивочной оси или методом построения створов.

Построение разбивочной основы начинают с переноса основных осей сооружения со створных знаков на цокольную часть. Для этого устанавливают теодолит над одним из знаков. Трубу теодолита наводим на другой знак. Вращая трубу теодолита в вертикальной плоскости, по центру сетки нитей на цокольной части отмечаем краской разбивочную ось. Правильность перенесения осей контролируется промерами стальной рулеткой.

Кроме этого на цокольную часть выносим проектную отметку чистого пола первого этажа.

Одновременно с переносом и закреплением осей на цокольной части выполняем построение разбивочной основы на исходном горизонте.

Расположение точек и их количество определяются возможностью их дальнейшей передачи на монтажный горизонт.

3.4.2 Передача осей и отметок на монтажный горизонт Монтажным горизонтом называется уровень, на котором ведутся монтажные работы. Для детальной разбивки осей на монтажном горизонте точки разбивочной основы, определяющие положение осей, переносятся с исходного горизонта на монтажный.

В зависимости от типа сооружения, его этажности, конструктивных особенностей и сложности технологического оборудования в нем, перенос точек опорной сети на монтажный горизонт может осуществляться наклонным (рисунок 3.6) проектированием с помощью теодолита или вертикальным (рисунок 3.7) с помощью приборов вертикального проектирования (ПОВП, PZL и т. д.).

Способ наклонного проектирования обычно применяют при возведении сооружений малой и средней этажности и при наличии больших свободных территорий в пределах строительной площадки. При этом способе теодолит центрируют над створным знаком 5 (см. рисунок 3.6). Наводят трубу на точку на исходном горизонте 4 и затем, поднимая ее в вертикальной плоскости, по вертикальному штриху сетки нитей фиксируем направление оси на перекрытии монтажного горизонта 2. То же самое делаем при втором положении вертикального круга теодолита и из двух положений оси отмечают среднее.

Рисунок 3.6 – Передача разбивочных Рисунок 3.7 – Передача разбивочных Аналогичным образом определяют положение оси в перпендикулярном направлении. В пересечении получаем точку на монтажном горизонте как проекцию соответствующей точки исходного горизонта.

Метод передачи осей наклонным лучом обладает рядом недостатков.

При проектировании точек разбивочных осей на монтажные горизонты этим способом влияют ошибки наклона оси вращения инструмента, визирования, фиксации точки на монтажном горизонте, установки инструмента в створ, коллимационная ошибка. Это все в сумме может дать ошибку в положении оси на этаже, достигающую 5–10 мм. Поэтому, при возведении зданий повышенной этажности и в стесненных условиях, применяют метод вертикального проектирования (см. рисунок 3.7). При использовании этого метода возможны два случая: сквозной – когда точки с исходного горизонта проектируются последовательно на все монтажные горизонты и шаговый – когда проектирование ведется с исходного на первый монтажный горизонт, с первого на второй и т. д. В обоих случаях методика выполнения работ одинакова. При этом способе передачи осей применяют приборы вертикального проектирования (ПВП). Проецирование называется зенитным, когда определяемая точка расположена выше заданной, и надирным – если ниже заданной. При этом способе передачи осей на монтажные горизонты применяются оптический двухсторонний центрир ОДЦ, прибор оптического вертикального проектирования ПОВП, прибор вертикального проектирования PZL, лазерный зенит-центрир и др.