Предмет и задачи прикладной геодезии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Варианта №1

Тема: Предмет и задачи прикладной геодезии



Содержание

1. Предмет и задачи курса прикладной геодезии

2. Инженерно-геодезические изыскания

3. Исполнительные съемки

4. Геодезические методы определения деформаций инженерных сооружений

4.1 Виды деформаций и причины их возникновения.

4.2 Задачи и организация наблюдений за деформациями.

4.3 Точность и периодичность наблюдений.

4.4 Геодезические знаки, применяемые при выполнении наблюдений за деформациями.

4.5 Определение горизонтальных смещений сооружений

4.6 Определение вертикальных смещений сооружений методом геометрического нивелирования

4.7 Геодезические наблюдения за наклонами и кренами зданий и сооружений.

Литература



1. Предмет и задачи курса прикладной геодезии

Предметом изучения прикладной геодезии являются методы топографо - геодезического обеспечения различных производственных и научных задач, возникающих в строительном производстве, землеустройстве, градостроительстве, разведке, добыче полезных ископаемых и других природных ресурсов. Всё это относится к современной народно- хозяйственной задаче геодезии по обеспечению управленческих решений геопространственной информацией.

В более узком смысле прикладная геодезия основное внимание уделяет инженерно- геодезическим изысканиям для строительства, вынесению проектов в натуру, разбивочным работам, соблюдению геометрических параметров возводимых сооружений и другим работам по сопровождению их строительства и эксплуатации. Такие работы называются инженерно- геодезическими, поэтому прикладную геодезию называют также инженерной геодезией.

В прикладной геодезии используют геодезические приборы, методы измерений и математической обработки такие же, как в геодезии и топографии. В тоже время, для геодезического сопровождения строительно- монтажных работ, выверки конструкций, наблюдения за деформациями инженерных сооружений используются специальные геодезические приборы. Это микронивелиры, струнно-оптические, интерференционные приборы, приборы для вертикального проектирования, геодезические приборы автоматизированного контроля работы строительной техники при выполнении планировочных работ при вертикальной планировке территории, лазерные нивелиры, оптические визиры, приемники глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).

Можно выделить несколько составных частей прикладной геодезии:

1) инженерно-геодезические изыскания для строительства;

2) инженерно-геодзическое проектирование;

3) геодезические разбивочные работы;

4) геодезическая выверка конструкций и технологического оборудования;

5) исполнительные съемки;

6) наблюдения за деформациями сооружений и их оснований.

Каждая из перечисленных выше составных частей связана с определенным этапом строительного производства и отличается решаемыми задачами, составом работ и точностью геодезических измерений.



2. Инженерно-геодезические изыскания

Инженерно-геодезические изыскания- наиболее распространенный и известный вид инженерно-геодезических работ. Входит в состав основных видов инженерных изысканий, в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации [1], различают следующие основные и специальные виды изысканий.

I. Основные виды инженерных изысканий включают:

Инженерно-геодезические изыскания

2. Инженерно-геологические изыскания

3. Инженерно-гидрометеорологические изыскания

4. Инженерно-экологические изыскания

5. Инженерно-геотехнические изыскания

II. Специальные виды инженерных изысканий включают:

Геотехнические исследования

2. Обследования состояния грунтов оснований зданий и сооружений, их строительных конструкций

3. Поиск и разведка подземных вод для целей водоснабжения

4. Локальный мониторинг компонентов окружающей среды

5. Разведка грунтовых строительных материалов

6. Локальные обследования загрязнения грунтов и грунтовых вод.

Таким образом, основные задачи инженерных изысканий- изучение природных и экономических условий района будущего строительства.

Инженерно-геодезические изыскания для строительства должны обеспечивать получение топографо-геодезических материалов и данных о ситуации и рельефе местности (в том числе дна водотоков водоемов и акваторий) существующих зданиях и сооружениях (наземных подземных и надземных) и других элементах планировки (в цифровой графической фотографической и иных формах) необходимых для комплексной оценки природных и техногенных условий территории (акватории) строительства и обоснования проектирования строительства эксплуатации и ликвидации объектов а также создания и ведения государственных кадастров обеспечения управления территорией проведения операций с недвижимостью.

Инженерно- геодезические изыскания включают построение на объекте плановых и высотных геодезических сетей, крупномасштабную топографическую съемку площадок, трассирование линейных сооружений, геодезическую привязку геологических выработок, гидрологических створов, точек геофизической разведки и другие работы. Порядок, методика и точность геодезических работ при инженерных изысканиях устанавливается нормативными документами. В строительстве это- Строительные нормы и правила (СНиП 11-02-96) и Свод правил (СП 11-104-97).

Материалы инженерно- геодезических изысканий служат основой для проектирования строительства или реконструкции сооружений, на их основе выполняются остальные виды изысканий.

Инженерные изыскания должны обеспечивать различные стадии проектирования, поэтому различают следующие изыскания:

-предварительные на стадии технико-экономического обоснования (ТЭО) или технико-экономического расчета (ТЭР);

-на стадии рабочего проекта;

- на стадии рабочей документации.

Различают изыскания площадных сооружений и линейных сооружений. В зависимости от размера площадного сооружения состав изысканий бывает различным. На небольших площадях инженерно-геодезическими, инженерно-геологическими и инженерно-гидрометеорологическими изысканиями. На больших площадях проводят все виды изысканий.

На предварительной стадии проектирования выполняют выбор площадки в камеральных условиях, используя имеющиеся топографические карты крупных масштабов, затем при полевых обследованиях уточняют возможности подключения к инженерным сетям и дорожной сети, согласовывают возможность отвода земель.

На стадии разработки проекта намеченную площадку снимают в масштабе 1:2 000 с сечением рельефа через 1 м. Одновременно выполняют инженерно- геологическую съемку площадки. Дополнительно к имеющимся топографическим картам на район работ составляют ситуационный план строительства в масштабах 1:10 000 или 1:25 000. На участках, площадь которых превышает 1 кв.км., для получения топографических планов эффективнее использовать аэрофотосъемку в масштабах 1: 7000-1: 10000.

На стадии разработки рабочей документации для составления рабочих чертежей основных сооружений выполняют топографическую съемку площадки в масштабах 1:1000 или 1:500 с сечением рельефа через 0,5 м. На этих же участках выполняют детальную инженерно- геологическую и гидрогеологическую разведку. Топографическую съемку выполняют традиционными наземными или фотограмметрическими способами. При выполнении съемок на застроенной территории углы капитальных зданий и сооружений, а также узловые точки коммуникаций, координируют ,то есть, определяют координаты по результатам геодезических полевых измерений.

При изыскания линейных сооружений определяется плановое и высотное положение трассы- оси проектируемого сооружения. Комплекс работ по нахождению оптимального, для предъявляемых условий, положения трассы называется трассированием. Оптимальное положение трассы находят сравнивая различные варианты. Если положение трассы находят по топографическим планам, картам и аэрофотоматериалам, то такое трассирование называется камеральным, если положение трассы выбирается непосредственно в поле, то такое трассирование называется полевым. При трассировании получают плановые и высотные параметры трассы. К плановым параметрам относятся углы поворота, радиусы горизонтальных кривых, длины переходных кривых, прямые вставки. К высотным - продольные уклоны на участках и их протяженность. Радиусы вертикальных кривых.

При изысканиях линейных сооружений на предварительной стадии для составления ТЭО выполняют рекогносцировочные работы, на имеющихся топографических картах намечают несколько вариантов трасс, по каждому составляют продольный профиль, сравнивая технико-экономические показатели выбирают наиболее выгодные варианты и разрабатывают техническое задание на проектирование.

На стадии изысканий под проект, по выбранному варианту выполняют детальное камеральное и полевое трассирование. При этом выбирают наилучшую трассу и собирают материалы для разработки технического проекта этого варианта трассы и сооружений на ней.

На стадии рабочего проекта трассы в поле определяют положение углов поворота и производят трассировочные работы: разбивку пикетажа, измерение углов и сторон хода по трассе, построение поперечных профилей, закрепление трассы, дополнительную крупномасштабную съемку переходов трассы через дороги или другие инженерные коммуникации либо места со сложным рельефом.

В результате выполнения инженерно-геодезических изысканий по созданию геодезической основы должны быть представлены

-ведомости обследования исходных геодезических пунктов (марок реперов и др.)

-схемы планово-высотных геодезических сетей с указанием привязок к исходным пунктам

-материалы вычислений уравнивания и оценки точности ведомости (каталоги) координат и высот геодезических пунктов нивелирных знаков и точек закрепленных постоянными знаками

-данные о метрологической аттестации средств измерений (исследований поверок и эталонирования приборов компарирования реек и мерных приборов и т.д.)

-акты о сдаче геодезических пунктов и точек геодезических сетей закрепленных постоянными знаками на наблюдение за их сохранностью

-акты полевого (камерального) контроля.

По опорной геодезической сети дополнительно представляются

-карточки установленных постоянных геодезических знаков и центров

-журналы измерения направлений (углов) сводки измеренных направлений и листы графического определения элементов приведения

-абрисы геодезических пунктов привязанных к постоянным предметам местности

-абрисы нивелирных знаков (марок стенных и грунтовых реперов)

-журналы измерения базисов и длин линий материалы по определению их высот

-журналы нивелирования

-ведомости превышений.

По планово-высотной съемочной геодезической сети дополнительно представляются

-абрисы точек закрепленных постоянными знаками и точек постоянного съемочного обоснования

-журналы измерения углов и линий технического и тригонометрического нивелирования.

При этом, результаты выполненных геодезических измерений могут быть представлены в виде данных полученных с регистрирующих устройств спутниковой геодезической аппаратуры или других носителей информации.

В результате выполнения топографической съемки должны быть представлены

оригиналы инженерно-топографических и кадастровых планов с формулярами

журналы обследования надземных сооружений и колодцев шурфов подземных сооружений

абрисы съемки подземных сооружений и др. материалы ;

акты полевого приемочного контроля.

Дополнительно по видам наземных съемок должны представляться

по горизонтальной и высотной съемке - абрисы и журналы съемки

по мензульной съемке - схема участков съемки с разграфкой листов плана

журналы мензульной съемки кальки высот и контуров (электрографические копии выкопировки по рамкам южной и восточной) планов в масштабах 15000 - 12000

по тахеометрической съемке - кальки стереообработки контуров и высот

журналы обработки стереопарсводки по рамкам ведомости оценки качества негативов.

Результаты выполненной топографической съемки контроля и приемки работ должны включаться в состав технического отчета в соответствии с требованиями СНиП 11-02-96.

Примечания

При создании инженерно-топографических планов на малодеформируемых пластиках формуляры как правило не составляются. Необходимые данные должны помещаться за рамками планшета.

2. При использовании при съемке спутниковой геодезической аппаратуры электронных геодезических приборов с автоматизированной регистрацией и накоплением результатов измерений представляются абрисные журналы.

Таким образом, конечным продуктом при инженерно- геодезических изысканиях на площадных объектах будут крупномасштабные топографические планы в цифровом и бумажном виде, каталоги координат и высот геодезического съемочного обоснования, карточки привязки заложенных геодезических знаков.

При линейных изысканиях кроме топографических планов, предоставляются продольный профиль трассы, поперечные профили, списки координат и высот геодезических пунктов и пунктов закрепления трассы, расчеты элементов круговых и переходных кривых



3. Исполнительные съемки

Исполнительные съемки предназначены для выявления отклонений от проекта, допущенных в процессе строительства и установления точности вынесения проекта сооружения в натуру. Для этого определяются фактические координаты характерных точек построенных сооружений, размеры их отдельных конструкций и элементов, расстояния между ними, отклонения от вертикали, от плоскости и другие данные. Исполнительные съемки ведутся в процессе строительства после окончания его отдельных этапов. По завершению строительства выполняется окончательная исполнительная съемка всего сооружения. Поэтому различают текущие исполнительные съемки и съемки для составления исполнительного генерального плана.

Текущие исполнительные съемки выполняют на всех этапах строительства начиная от котлована и заканчивая этажами гражданских и монтажом технологического оборудования промышленных зданий и инженерных сооружений. По результатам исполнительных съемок осуществляется корректирование выполненных на каждом этапе работ и обеспечивается качество монтажа сборных конструкций. При этом особое внимание обращается на элементы сооружения, которые после завершения строительства будут недоступны для наблюдения.

Окончательная исполнительная съемка выполняется для всего объекта в целом и используется при решении задач, связанных с его эксплуатацией, реконструкцией и расширением. При окончательной съемке используются материалы текущих съемок, а также съемок подземных и надземных коммуникаций, транспортных сетей, элементов благоустройства и вертикальной планировки территории.

В качестве плановой геодезической основы для текущих исполнительных съемок служат пункты разбивочной сети, знаки и створы закрепления осей, установочные риски на конструкциях. Высотной основой служат реперы строительной площадки и отметки, фиксированные на строительных конструкциях. Геодезическим обоснованием съемки для составления исполнительного генерального плана служат пункты и реперы государственных геодезических и специальных разбивочных сетей, в том числе временные знаки, закрепленные с помощью зеркальных пленок на элементах конструкций.

При исполнительной съемке используются те же методы геодезических измерений, что и при выполнении разбивочных и съемочных работах. Например, для оценки положения строительных конструкций в плане применяют способы прямоугольных координат, линейных и створных засечек, линейные промеры от створов, линейно-угловые засечки с помощью электронных тахеометров, по высоте -- геометрическое нивелирование, тригонометрическое нивелирование электронным тахеометром. Отклонение конструкций от вертикали проверяют с помощыо приборов вертикального проектирования, отвесов, теодолитов. Применяют также лазерное сканирование для объектов сложной конфигурации или насыщенных инженерными коммуникациями. Методы съемки для исполнительного генерального плана зависят от масштаба его составления и вида снимаемого объекта. В большинстве случаев применяют методы линейных измерений (промеров, линейных засечек) и тахеометрический.

Текущие съемки выполняют с точностью, обеспечивающей надежное определение положения строительных конструкций и технологического оборудования. Для этого средняя квадратическая погрешность т контрольных измерений должна быть не более 0,2 величины отклонений д, допускаемых нормативными документами или проектом, т.е. т ? 0,2 д [2]. Точность съемки для составления исполнительного генерального плана должны обеспечивать графическую точность его масштаба.

Для строительства зданий и сооружений исполнительные съемки имеют особое значение, так как по выявленным отклонениям от проекта корректируют технологический процесс строительства непосредственно по ходу выполнения строительно-монтажных работ.

Исполнительные съемки являются частью технологического процесса строительства, поэтому очередность и способ их выполнения, технические средства и требуемая точность измерений зависят от этапов строительно-монтажного производства. Исполнительной съемке подлежат части зданий и конструктивные элементы, от положения которых зависит точность выполнения работ на последующих этапах, а также прочность и устойчивость здания в целом. Это определят вид и особенности геодезических работ при исполнительной съемке.

На этапе нулевого цикла исполнительную съемку выполняют после устройства котлована, свайного поля, сооружения фундамента, стен и перекрытий технического подполья. При устройстве котлована съемку производят после зачистки дна и откосов. При этом, относительно осей определяют внутренний контур, нивелированием по квадратам -- отметки дна. Далее, перенесением осей на оголовки свай определяют их фактическое положение в плане, нивелированием оголовков -- по высоте, для всего свайного поля.

Исполнительную съемку монолитных фундаментов производят после окончания бетонирования и затвердевания бетона. При этом, на фундаменты вновь переносят разбивочные оси, от которых измеряют фактическое положения фундаментов в плане. Для определения фактического положения по высоте нивелируют поверхность фундаментов в точках пересечения осей и между ними, примерно через 5 м. Аналогично производят съемку сборных фундаментов, перенося оси на все их элементы. При съемке по высоте сборных фундаментов стаканного типа определяют отметки дна стаканов.

При возведении надземной части здания производят поэтажную исполнительную съемку смонтированных конструкций.

В крупнопанельных зданиях положение стеновых панелей в плане определяют, измеряя расстояния от боковых граней на уровне перекрытий и трети этажа до параллелей разбивочных осей; по высоте измеряют толщину выравнивающего слоя раствора в горизонтальном стыке; определяют также отклонение панели от вертикальности.

В каркасных зданиях определяют смещения колонн в нижнем сечении относительно разбивочных осей, смещение колонн от вертикали и разность отметок оголовков колонн предыдущего этажа. При необходимости находят величины площадок описания ригелей на консоли колонн. Положение стенок жесткости определяют аналогично стеновым панелям.

При возведении блочных, кирпичных и монолитных зданий главным образом проверяют положение стен относительно параллелей осей, толщину и вертикальность стен и их горизонтальность через определенный интервал по высоте. В процессе строительства лифтовых шахт определяют в основном их внутренние размеры и вертикальность стен.

При строительстве промышленных зданий и сооружений, кроме съемки строительных конструкций, выполняют съемку положения различного рода опорных и анкерных устройств, закладных деталей под установку технологического оборудования. Положение этих элементов в плане определяют относительно монтажных (технологических) осей, по высоте -- относительно строительных реперов площадки или цеха. Особое место занимает исполнительная съемка подкрановых путей грузоподъемных механизмов. Эту съемку выполняют как в процессе строительства, так и периодически в эксплуатационный период. Съемка подкрановых путей включает в себя определения расстояний между осями рельсов и прямолинейности рельсов, а также разности отметок между головками двух рельсов и одного рельса.

Исполнительную съемку технологического оборудования производят после его установки. Ее выполняют геодезическими методами со знаков, закрепляющих основные или смещенные технологические оси. Контроль положения оборудования относительно технологических осей проводят по маркировкам или специальным знакам на оборудовании, определяющим его геометрические оси.

Результаты контрольных измерений отображают на схемах специальной исполнительной геодезической документации. Перечень исполнительной геодезической документации (ИГД) на строительном объекте устанавливается в соответствии с требованиями стандартов и другой нормативно-технической документации. В особых случаях, по требованиям государственного архитектурно-строительного, технического, авторского надзоров, может уточняться перечень ИГД, что происходит в основном за счет ее увеличения или детализации.

Исполнительная геодезическая документация создается главным образом в виде исполнительных схем (чертежей) с нанесением на них геометрических параметров направлений и величин отклонений от проектных положений установленных (смонтированных) строительных конструкций. Пояснительные записки или другая информация предоставляются только по дополнительным требованиям заказчика.

Основой ИГД являются рабочие чертежи проектной документации. Проектные размеры (габаритные) сопровождаются буквой П, действительные буквой Д. Буквы помещаются в прямоугольные рамки. Если необходимо указать оба размера, то в числителе пишется проектный, в знаменателе- действительный размеры.

Действительные отклонения от проектных отметок для грунтовых поверхностей показываются численным значением с точностью до сантиметров и до миллиметров -- для других элементов. Перед величиной отклонений ставится знак «плюс» в случае занижения поверхностей от проектной отметки.

Уклоны поверхностей показываются стрелками, над которыми указывается их величина в промилле (%.), а под стрелками - расстояние.

Для строительных элементов (колонн, свай и т.д.), фактические оси или грани которых доступны измерениям, точность положения в плане характеризуется действительными отклонениями осей или граней элементов от разбивочных. Действительные отклонения осей или граней от разбивочных осей показываются стрелками, направленными в сторону отклонения, и расположенными рядом числами -- значениями отклонений в миллиметрах.

На исполнительных схемах могут помещаться различные примечания, согласования допущенных (измеренных) отклонений с авторским надзором, а при необходимости также разъяснения к условным знакам.

Исполнительные схемы подписываются геодезистом, ответственным производителем работ по объекту и руководителем строительной (монтажной) организации. Эти схемы входят в состав обязательной исполнительной документации, предъявляемой строительной организацией при сдаче в эксплуатацию построенных зданий и сооружений. При продолжительном строительстве по завершении отдельных участков строительных работ такая документация передается заказчику по предъявлении к оплате выполненных на этом этапе работ.

Исполнительные схемы геодезической основы фиксируют действительные значения привязок и отметок знаков закрепления пунктов основы. Документация содержит следующую информацию:

схему вынесенных в натуру точек, осей и установленных знаков закрепления с необходимыми привязками (числовые значения);

сведения о способе закрепления точек и конструкции знаков.

В состав документации по подземным инженерным сетям включаются: исполнительные чертежи, продольные профили по оси сети (если они входят в состав проекта) схемы сварных стыков трубопроводов, каталоги координат выходов, углов поворота и створных точек сети (при ее аналитической привязке), полевые геодезические материалы исполнительной съемки.

В случае когда определение местоположения сети по плану, использованному для разработки проекта, невозможно или затруднено, в состав документации включают ситуационный план масштаба 1:2000 или 1:5000 с нанесенной на нем сетью.

Исполнительные чертежи составляются на топографических планах, использованных для разработки проектов.

При перекладке сетей на исполнительных чертежах отмечаются участки старых сетей, изъятых из земли или оставленные в земле, на чертежах указываются места и способы их отключения.

Фактическое положение подземных сетей характеризуется следующими геометрическими параметрами: действительными координатами характерных определяемых точек на сетях, действительной глубиной заложения, действительными значениями отметок, расстоянии, углов и высот между исходными и определяемыми точками.

Проектные значения геометрических параметров элементов, конструкций и частей зданий и сооружений, подземных сетей, как правило, на исполнительных чертежах подземных сетей не показываются. В состав исполнительной документации включаются профили коммуникаций.

Горизонтальный и вертикальный масштабы профиля принимаются одинаковыми с масштабами профиля в составе проекта.

Проектные и действительные значения геометрических параметров подземных сетей на продольных профилях показываются в виде дроби, числитель которой означает проектное значение, а знаменатель -- действительное.

Допускается совмещение исполнительных чертежей различных сетей, если информация об одной сети не может быть отнесена к другой.

При большой протяженности и (или) сложном расположении сетей допускается их изображение с разрывом, обозначаемым параллельными штриховыми линиями.

В случае когда масштабы исполнительных чертежей не позволяют с достаточной степенью детальности показать все размеры, от соблюдения которых зависят эксплуатационные характеристики сетей, применяются буквенные обозначения: В -- водопровод, К -- канализация и т. п.

Каталог координат точек сети составляется в системе координат, принятой при разработке проекта. При соответствии действительных размеров, отметок, уклонов, сечений (диаметров), привязок и других геометрических параметров проектным значениям (в пределах допустимых отклонений) на документах делается надпись «Отклонений от проекта по геометрическим параметрам нет».

При наличии отклонений помещается согласующая надпись или данные (название документа, дата, номер и др.) об их согласовании с проектной организацией.

Исполнительные чертежи, продольные профили, схемы сварных стыков и каталоги координат изготовляются на основе, обеспечивающий их длительное хранение.

В исполнительных чертежах, продольных профилях и каталогах координат применяются условные знаки, принятые в геодезии.

После завершения полевых и камеральных работ производится контроль правильности составления документации, который заключается в проверке ее состава, полноты содержания и оформления.

Исполнительный генеральный план составляют по результатам исполнительных съемок законченных зданий и сооружений комплексного объекта (жилой массив, промышленное предприятие и т.п.).

Различают генеральные планы оперативные, дежурные и окончательные.

Строительство крупных комплексов, как правило, продолжается несколько лет, в течение которых постоянно уточняется, дополняется и изменяется проектная документация. В этих условиях возникает необходимость в систематическом обновлении исполнительной документации, позволяющей оперативно снабжать геодезическими данными производителей строительных работ. Для этой цели ведется оперативный исполнительный генеральный план. Кроме того, возникает необходимость дополнительно иметь информацию об объемах выполненных на определенную дату строительных работ по всем отдельным объектам строительства. С этой целью составляют дежурный генеральный план. В отличие от оперативного на этот план наносят все возводимые здания и сооружения и условными значками показывают стадию строительных работ.

Окончательный исполнительный генеральный план составляют после завершения строительства. На этот план наносят все построенные по проекту здания и сооружения, которые сдают в эксплуатацию. План составляется на основании материалов исполнительных съемок, выполняемых по мере возведения объектов.

Комплект окончательного исполнительного генерального плана состоит: из сводного генерального плана в масштабах 1: 1000- 1: 2000, а для особо крупных объектов -- 1: 5000; генеральных планов отдельных объектов в масштабах 1:200 - 1:500; специализированных исполнительных планов коммуникаций, дорог, линий электропередачи, связи; вспомогательной пояснительной документации.

Исполнительный генеральный план составляют на планшетах стандартного размера или подрамниках, объединяющих несколько планшетов, в цветных условных знаках по общепринятым съемочным инструкциям.

Отдельные виды исполнительных съемок для составления исполнительного генерального плана имеют свои особенности.

Исполнительную съемку выполненной в натуре вертикальной планировки ведут методами нивелирования поверхности и приложением ходов по характерным точкам. Отметки определяют по отмосткам зданий, в местах пересечений и переломов профиля дорог, тротуаров, проездов, у решеток дождеприемников и других характерных местах. На открытых площадках нивелирование производится по квадратам или поперечникам.

Исполнительная съемка подземных коммуникаций проводится по мере их возведения, но, как правило, до засыпки траншей. Снимаются углы поворота, точки на прямолинейных участках не реже чем через 50 м, точки начала, середины и конца кривых, места пересечения трасс, места присоединений и ответвлений, люки, колодцы, камеры, компенсаторы. Собирают данные о числе прокладок, диаметрах труб, давлении в газовых и напряжении в кабельных сетях, материалах труб. Производят обмеры колодцев и камер с привязкой расположения труб и фасонных частей к отвесной линии, проходящей через центр крышки люка.

При съемке дорог проверяют элементы кривых, определяют координаты вершин углов поворота, точек пересечений и примыканий, центров стрелочных переводов. Определяют отметки головок рельсов и дорожного полотна, а также габарит приближения строений.

Главной особенностью съемок для составления исполнительного генерального плана, отличающей их от съемок при изысканиях, является координирование большого числа точек, определяющих фактическое положение на местности основных элементов зданий и сооружений.



4. Геодезические методы определения деформаций инженерных сооружений и природных объектов

4.1 Виды деформаций и причины их возникновения

геодезический деформация знак наблюдение

Деформация- изменение положения объекта, относительно его первоначального состояния. Возникает вследствие природных (экзогенных) и антропогенных (вызванных деятельностью человека) факторов, конструктивных особенностей сооружения и может воздействовать как на основание, так и на саму конструкцию.

Деформация или смещение может происходить как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.

Вертикальная деформация- осадки, происходящие в результате уплотнения грунтов под воздействием внешних факторов, например веса сооружения. Осадки могут быть вызваны оползнями, изменением уровня грунтовых вод, работой тяжёлых механизмов, движением транспортного потока. Эти явления вызывают сжатие грунта под фундаментом. Сжатие может быть неоднородным в разных частях фундамента, нагрузка на грунт различна, осадки в этом случае носят неравномерный характер. Это приводит к другим видам деформаций сооружений: горизонтальным смещениям, сдвигам, перекосам, прогибам. Деформации проявляются в виде трещин.

Высокие сооружения башенного типа (дымовые трубы) испытывают смещения- кручение и изгиб, вызываемые неравномерным солнечным нагревом или ветром. Для изучения деформаций в характерных местах сооружения устанавливают деформационные марки и определяют изменение их пространственного положения за определённый промежуток времени относительно начального.

Для определения полных осадок деформационных марок периодически определяют их высоты относительно репера, расположенного вне сооружения и принимаемого за неподвижный. Тогда полная или абсолютная осадка -S равна

S = , (1)

где -высота деформационной марки из текущей серии наблюдений,

- высота деформационной марки из первой серии наблюдений.

Средняя осадка всего сооружения или отдельных частей находится, как среднее арифметическое из суммы осадок всех точек:

, (2)

Крен или наклон определяются как разность осадок двух точек на противоположных краях сооружения. Наклон в направлении продольной оси- завал. Наклон в направлении поперечной оси- перекос.

Горизонтальные смещения отдельной точки сооружения определяют разностью координат по x и y из текущей и начальной серий наблюдений

(3)

Положение осей координат x и y совпадает с главными осями сооружения. Но горизонтальное смещение определяют по одной из осей координат.

Изменение величины деформации за выбранный интервал времени характеризуется средней скоростью деформации:

, (4)



где S₁, S₂ - осадки из сравниваемых циклов наблюдений, t- время между этими циклами.

4.2 Задачи и организация наблюдений за деформациями

Основная цель наблюдений за осадками- определение величины смещений для оценки устойчивости сооружения и принятия своевременных профилактических мер, обеспечивающих нормальную работу сооружения. По результатам наблюдений проверяется правильность проектных расчетов, и выявляются закономерности, позволяющие прогнозировать процесс деформации. Наблюдения ведут с начала строительства. Геодезические измерения должны быть обеспечены высокоточной и надёжно закреплённой планово-высотной геодезической основой.

Ссостав геодезических работ для наблюдения за осадками включает:

1) создание главной высотной основы с закладкой реперов, устанавливаемых в местах неподверженных изменению во время строительства;

2) плановая и высотная привязка реперов к главной высотной основе;

3) закладка деформационных или осадочных марок в элементы конструкций сооружения;

4) геодезические измерения для определения высот осадочных марок. Эти измерения ведутся как при строительстве, так и при эксплуатации сооружения;

5) математическая обработка результатов геодезических наблюдений, то есть уравнивание с оценкой точности, вычисление высот осадочных марок в каждом цикле наблюдений, составление ведомостей и графиков осадок всех марок, определение средней осадки и прогнозирование осадок.

Кроме геодезических измерений, в состав работ по наблюдению за сдвигами, осадками и деформациями сооружений входят:

-геологические работы (по определению физико-механических свойств грунтов);

-гидрогеологические работы (по определению степени воздействия воды на бетон).

В зоне распространения многолетней мерзлоты, выполняются дополнительно измерения температур грунтов.

4.3 Точность и периодичность наблюдений

От правильного выбора точности и периодичности наблюдений за деформациями в целом зависят методы и средства наблюдений, затраты на их производство и достоверность полученных результатов. Требования регламентируются СНиПом П-15-74 «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования». Согласно этому СНиПу наблюдения за осадками зданий и сооружений необходимо осуществлять методами геометрического нивелирования. При этом дополнительные ошибки определения осадок не должны быть более: 1 мм- для зданий и сооружений, возводимых на скальных и полускальных грунтах; 2 мм- на песчаных, глинистых и других сжимаемых грунтах; 5 мм- на насыпных, просадочных, заторфованных и других сильно сжимаемых грунтах.

Измерение сдвигов (горизонтальных смещений) частей зданий и сооружений допускается выполнять с ошибками не более: 1 мм- на скальных и полускальных грунтах; 3 мм- на песчаных, глинистых и других сжимаемых грунтах; 10 мм -на насыпных, просадочных, заторфованных и других сильносжимаемых грунтах; 15 мм- для земляных сооружений.

При измерении кренов зданий и сооружений допустимые ошибки не должны превышать: 1/10000 -высоты стен гражданских и производственных зданий и сооружений; 1/10000- высоты матч сооружений связи.

Выбор времени между циклами наблюдений зависит от вида сооружения, скорости изменения деформаций. В строительный период систематические наблюдения выполняют 1-2 раза в квартал, а в период эксплуатации- 1-2 раза в год. При резких изменениях осадки временной цикл наблюдений уменьшается. Первый цикл наблюдений во время строительства. Следующий цикл после возведения фундамента на 25%. Следующий- на 50%. Следующий- после 75% и после завершения, так как большая доля осадок происходят в строительный период. Наблюдения прекращают когда скорость их не будет превышать 1-2 мм. в год. Через 5 лет повторяют наблюдения.

При наблюдениях за осадками возможно применение следующих методов наблюдений:

1) геометрическое нивелирование коротким лучом;

2) тригонометрическое нивелирование;

3) гидростатическое нивелирование;

4) микронивелирование.

Выбор метода зависит от требуемой точности измерений, конструкции и назначения сооружения.

4.4 Геодезические знаки, применяемые при выполнении наблюдений за деформациями

От правильности выбора конструкции и места размещения марок зависит качество результатов наблюдений, а само размещение марок зависит от применяемого метода измерений. Самый распространённый метод- высокоточное нивелирование марок геометрическим нивелированием коротким лучом. Марки, закрепленные в сооружение, перемещаются вместе с ним, поэтому по наблюдениям за марками можно судить о величине осадки отдельных частей сооружения. Высотной основой является сеть фундаментальных реперов.

Проект размещения марок составляют с учётом конструкции фундамента, нагрузки на основ, геологических и гидрологических условий. Осадочные марки располагают: по углам зданий вдоль продольных и поперечных осей фундамента; в местах наиболее возможных осадок; на стыках блоков; по сторонам температурных и усадочных швов. Количество, вид и периодичность установленных марок регламентируется «Руководством по наблюдению за осадками и деформациями сооружений и зданий».

Места расположения марок проектируют на плане фундамента зданий. Каждой марке присваивается свой номер. Кроме марок, на фундаменте сооружения размещают ряд скважин диаметром 100 мм. для режимных наблюдений за температурой фундамента и уровнём грунтовых вод.

Виды осадочных марок. В простейшем виде деформационная марка- отрезок уголковой стали размером до 15 см., устанавливаемая под углом элементу конструкции (Рис а). Более сложная- со специальным крючком. Монтируется в само сооружение. Заглубляется в стену и бетонируется(Рис б).

Размещено на http://www.allbest.ru/

а) б)

Рисунок 1 -Деформационные марки: а) из уголковой стали;б) крючковая

В качестве специальных деформационных марок для высокоточных наблюдений могут использоваться шкаловые. Таки марки могут заменять рейки и повышают точность наблюдений при нивелировании. Шкала на марке имеет такую же оцифровку, как и инварная полоса рейки. За нуль шкалы принимают точку пересечения оси нулевого штриха основной шкалы с осью симметрии марки. Эта марка является переносной и привинчивается винтами (Рис.2, а).

Грунтовая марка Брайта (Рис.2, б) закладывается прямо в грунт в специально подготовленную скважину и используется в сыпучих грунтах На поверхности фундамента могут устанавливаться марки-заклёпки (Рис.2, в)., состоящие из хвостовой части (60-100 мм.) и полусферы (головка) из нержавеющей стали диаметром 20-30 мм. Марка заглубляется на 100 мм. и закрывается крышкой.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

а) б)

Размещено на http://www.allbest.ru/

в)

Рисунок 2 - Специальные деформационные марки:

а) шкаловая; б) грунтовая марка Брайта; в) марка-заклепка.

4.5 Определение горизонтальных смещений сооруженнй

Метод створных наблюдений. Створом называют вертикальную плоскость, проходящую через две закреплённые точки, относительно которых измеряют нестворности наблюдаемых точек на сооружении, то есть их отстояния (смещения) от этой плоскости. Обычно вдоль створа размещают ось абсцисс, тогда смещение- ось ординат. Закреплённые точки створа должны по возможности размещаться в недеформационной зоне и быть в пределах точности измерений, неизменяющейся на весь период наблюдений. Створ задаётся высокоточными оптическими приборами или реализуется натянутой струной. Створные наблюдения применяют для определения смещений прямолинейных мостовых переходов, колонн зданий, плотин и других сооружений, у которых имеется возможность установить наблюдаемые точки в плане на одной прямой для производства наблюдений. На рис 3 представлена схема определения смещения деформационных марок способом малых углов.

Сущность изменения смещений малыми углами заключается в том, что установив прибор в точке I и сориентировав по створу I-II , измеряют несколькими приёмами угловое отклонение от створа каждой наблюдаемой точки. По вычисленным углам в и расстояниям L определяют линейные величины поперечных смещений:

. (5)

В формуле (5) значение радиана (206265 в секундах или 3438 в минутах). Точность определения смещений можно оценить по формуле

. (6)



Пример: При L =200 м. с ошибкой измерения угла m_в =0,7", погрешность определения смещения составит - m_y= 0,7 мм.

Определение горизонтальных смещений возведённого сооружения способом подвижной марки. Измерения смещений производят непосредственно с помощью специальной конструкции марки. Подвижная марка имеет центрировочное шаровое устройство и микрометренный винт. Отчёт по шкале этого винта называют местом нуля марки. При наблюдении подвижную марку устанавливают на створном знаке и по сигналу наблюдателя ею визирную цель, наводящим винтом передвигают до полного совмещения вертикальной оси с коллимационной плоскостью теодолита, ориентированного по створу. Берут отсчёт по шкале наводящего винта и отняв от него место нуля находят величину нестворности.

Определение горизонтальных смещений возведённого сооружения методом триангуляции. В некоторых случаях для определения горизонтальных смещений сооружения невозможно создание прямолинейных створов (в горных районах). Применяют метод микротриангуляции или определение марок с помощью засечек путём сравнивания координат, полученных тем или иным способом, определяют линейные смещения точек сооружения. При этом горизонтальные углы измеряют с точностью 0,5-0,7 секунд, тогда величины линейных смещений получаются в пределах 1-2 мм. Метод триангуляции более трудоёмок, требует значительного объёма вычислений. При определении деформации крупных гидротехнических сооружений применяют комбинированный способ створных наблюдений, когда смещения точек определяют методом створов, а высотное положение контролируется тригонометрическими методами, то есть опорные пункты, из которых ведутся створные наблюдения, включаются в тригонометрическую сеть и за ними ведутся периодические наблюдения. Путём сравнения координат повторных наблюдений вычисляют горизонтальные смещения опорных пунктов, составляющих створ.

Способ полигонометрических наблюдений за линейными смещениями применяется в стеснённых условиях, то есть в условиях подземных работ.

Схема частей створа. При наблюдениях створным методом не всегда есть возможность разбить полный створ, поэтому створ можно делить на несколько частей. Сначала определяют нестворность средней части относительно общего створа; затем определяют отклонения последующих точек, относительно рядом расположенных частей створа; отклонение начальной и конечной частей створа. Этот способ менее точнее, чем способ общего створа, так как требует дополнительных разбивочных работ.

4.6 Определение вертикальных смещений сооружений методом геометрического нивелирования

При наблюдениях за осадками сооружений применяется способ высокоточного геометрического нивелирования коротким визирным лучем. Этим способом можно определить разности высот точек от 5-10 м. с ошибкой от 5-10 мм. В зависимости от требуемой точности (вида и назначения сооружений), применяют различные классы нивелирования (табл.1).

Таблица 1- Геометрическое нивелирование для определения осадок

Виды сооружений	Классы нивелирова-ния	Средняя квадратическая погреш-ность измерения превыше-ний на станции, мм	Fh предельная допустимая невязка , мм
Бетонные плотины и гидроузлы.	I , II	0,3-0,4	0,3vn
Промышленные здания и сооружения.	III	0,9	0,2vn

Для нивелирования используются высокоточные оптические нивелиры и штриховые инварные рейки или цифровые нивелиры с штрих-кодовыми рейками. Нивелирование выполняют короткими визирными лучами со строгим соблюдением разности плеч при двух горизонтах прибора в прямом и обратном направлении. Длина визирного луча до 25 м. Высота луча над подстилающей поверхностью не менее 0,5 м.

По результатам нивелирования вычисляют отметки осадочных марок. По разностям отметок из циклов наблюдений определяют осадки, составляют ведомости хода осадок, строят графики осадок (Рис.4).

Величина осадок между циклами 1 и 2 находится как разность:

. (7)

Тогда наклон фундамента i, оценивается по формуле

, (8)

где l- расстояние между деформационными марками.

Скорость осадки:

, (9)

где S_N -суммарная осадка марки за время наблюдения t.

Скорость средней осадки:

, (10)

где r- количество наблюдаемых марок.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4 -Графики осадок

По результатам наблюдений по циклам подбирается аппроксимирующая линия, которая наилучшим образом характеризует ход осадок.

Проводится оценка точности нивелирования по результатам полевых измерений и поправок, полученных в результате уравнивания.

, ( 11)

где d- разность двойных превышений, n- число разностей.

Для нивелирных ходов и полигонов по невязкам - оценивается точность:

определения превышения на станции:

. (12)

где n- число станций в ходе, N- количество полигонов;

средняя квадратическая погрешность километрового хода

(13)

или

, (14)

где n- число нивелирных станций, L- длина хода (протяжённость полигона) в км.

При уравнивании замкнутой нивелирной сети строгими методами определяют среднюю квадратическую погрешность на 1 км. хода (километрового хода):

, (15)

где N- число ходов, r-число узловых точек, Р- вес хода, V- поправка из уравнивания.

4.7 Геодезические наблюдения за наклонами и кренами зданий и сооружений

Крен -- это вид деформации, свойственный сооружениям баненного типа. Появление крена может быть вызвано как неравномерностью осадки сооружения, так и изгибом и наклоном верхней его части из-за одностороннего температурного нагрева и ветрового давления. В связи с этим полную информацию о кренах и изгибах можно получить лишь по результатам совместных наблюдений за положением фундамента и корпуса башенного сооружения.

Крен зданий и сооружений измеряют несколькими основными способами:

Вертикального проецирования с использованием отвеса, теодолита или прибора оптического вертикального визирования;

2.Горизонтальных углов,

3. Угловых засечек.

Общая схема измерения крена (отклонения) способом вертикального проецирования состоит в перенесении по отвесной линии верхней точки здания на исходную горизонтальную плоскость.

Самым простым способом проецирования является использование тяжёлого отвеса. Его закрепляют в точке, а отклонения нити отвеса от исходной точки здания измеряют миллиметровой линейкой в двух взаимно перпендикулярных плоскостях здания и вычисляют общую линейную величину крена по рабочей формуле. В связи с неудобствами, связанными с закреплением отвеса в верхних точках, а также влиянием действия ветра на величину отклонения нити отвеса от вертикали, его используют при высоте зданий и сооружений до 15 м.

В сложных условиях, особенно для сооружений большой высоты, для определения крена применяют способы вертикального проектирования, координат, углов и др.

В способе координат вокруг сооружения на расстоянии, равном полутора-двум его высотам, прокладывают замкнутый полигонометрический ход и вычисляют в условной системе координаты его пунктов. С этих пунктов через определенные промежутки прямой засечкой определяют координаты точек на сооружении. По разностям координат в двух циклах наблюдений находят составляющие крена по осям координат, полную величину крена и его направление.

Пример типовой исполнительной схемы результатов контроля решетки ствола башни четырехугольной формы представлен на рис. 5.

Рис. 5 Исполнительная схема решетки ствола башни

Типовая схема угловых измерений при контроле башни четырехугольной формы представлена на рис. 1,6. Угловые измерения выполняются с пунктов планового обоснования.



Рис. 6 Схема угловых измерений при контроле башни четырехугольной формы

Для определения величины крена по результатам нивелирования осадочных марок должно быть не менее трех на фундаменте или цокольной части сооружения. С этой же целью применяют различного вида клинометры, представляющие собой накладные высокоточные уровни с ценой деления до 5".

Основные требования к точности определения крена и применяемых методов указаны в ГОСТе 24846.81, согласно которому:

- предельные погрешности измерения крена в зависимости от высоты H наблюдаемого здания (сооружения) не должны превышать величин (мм), для:

гражданских зданий и сооружений - 0,0001 Н;

промышленных зданий и сооружений, дымовых труб, доменных печей, мачт, башен и др. - 0,0005 Н;

фундаментов под машины и агрегаты - 0,00001 Н.

- при измерении кренов фундамента (здания, сооружения) методом проецирования следует применять теодолиты, снабженные накладным уровнем, или приборы вертикального проецирования.

- проецирование верхней деформационной марки вниз и отсчитывание по палетке (рейке), устанавливаемой в цокольной части, должно выполняться при двух положениях визирной трубы оптического инструмента не менее чем тремя приемами.

- величина крена определяется по разности отсчетов, отнесенной к высоте здания (сооружения) в двух циклах наблюдений.

- при измерении кренов методом координирования необходимо установить не менее двух опорных знаков, образующих базис, с концов которого определяются координаты верхней и нижней точек здания (сооружения).В случае, если с концов базиса не видно основание здания (сооружения) необходимо способом засечек вычислить координаты верхней точки здания (сооружения), а координаты основания определить, используя полигонометрический ход, проложенный от пунктов базиса и имеющий не более двух сторон.

- для измерения крена зданий и сооружений сложной геометрической формы следует использовать метод измерения горизонтальных направлений с двух постоянно закрепленных опорных знаков, расположенных на взаимно перпендикулярных направлениях (по отношению к зданию, сооружению).

Величина крена (в угловой мере) должна определяться по линейной величине сдвига, отнесенной к высоте деформационной марки над подошвой фундамента.

- для измерения кренов фундаментов под машины и агрегаты в промышленных зданиях и сооружениях надлежит применять переносные или стационарные кренометры, позволяющие определить наклон в градусной или относительной мере.

Для определения крена сооружений в основном применяются приборы вертикального проектирования как оптические, так и лазерные. Оптические приборы не обеспечивают дистанционный съем информации, поэтому при долговременных наблюдениях за осадками сооружений целесообразно использовать лазерные приборы вертикального проектирования. Лазерная автоматическая система (ЛАС) состоит из излучателя, в качестве которого используют лазерный центрир (ЛЗЦ), снабженный жидкостным компенсатором. Он обеспечивает отвесное положение лазерного пучка, который является опорным. Пучок проходит через все тело плотины по специальной трубе.