Геодезическое обеспечение строительства


А. Ю. Михайлов







ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА

Учебное пособие

2-е издание











Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2021

  УДК 528.48
  ББК 38.115
       М69




Рецензент: канд. техн. наук, доцент кафедры промышленного и гражданского строительства
ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет» Пименов В. А.






          Михайлов, А. Ю.
  М69       Геодезическое обеспечение строительства : учебное по          собие / А. Ю. Михайлов. - 2-е изд. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. - 276 с.
            ISBN 978-5-9729-0676-5

      Раскрыты практические вопросы геодезического обеспечения строительства с использованием современных технологий. Рассмотрены основные геодезические приборы и оборудование, изложены принципы построения сетей. Приведены примеры решения задач, даны задачи для самостоятельного решения с целью закрепления изученного материала.
      Для студентов вузов строительных специальностей. Может быть полезно преподавателям, слушателям курсов повышения квалификации и начинающим геодезистам.

УДК 528.48
ББК 38.115

  ISBN 978-5-9729-0676-5 © Михайлов А. Ю., 2021
                       © Издательство «Инфра-Инженерия», 2021
                       © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2021

СОДЕРЖАНИЕ


Предисловие............................................. 6
Глава 1. Общие положения
1.1. Термины, определения и условные знаки............... 7
1.2. Нормативные документы.............................. 13
1.3. Современные геодезические приборы и оборудование... 19
1.3.1. Спутниковые технологии в прикладной геодезии..... 19
1.3.2. Электронные тахеометры........................... 25
1.3.3. Теодолиты........................................ 33
1.3.4. Построители плоскостей........................... 40
1.3.5. Нивелиры......................................... 43
1.4. Геодезические сети................................ 47
1.4.1. Общие сведения о геодезических сетях............. 47
1.4.2. Традиционные способы построения плановых геодезических сетей..................................... 51
1.4.3. Спутниковые способы построения плановых геодезических сетей.................................... 66
1.4.4. Высотные геодезические сети..................... 75
1.5. Городскаяполигонометрия........................... 80
1.5.1. Общие сведения о городской полигонометрической опорной сети........................................... 80
1.5.2. Восстановительные системы стенных знаков........ 84
1.5.3. Ориентирные системы стенных знаков.............. 87
1.5.4. Привязка полигонометрических ходов к стенным знакам 90
1.5.5. Привязка полигонометрических ходов к пунктам геодезической сети..................................... 92
1.5.6. Определение и учёт элементов приведения........ 100
1.5.7. Обработка результатов измерений................ 103
Глава 2. Геодезические работы в промышленном и
гражданском строительстве
2.1. Геодезические разбивочные работы................. 106
2.1.1. Состав и принципы разбивочных работ............ 106
2.1.2. Проект производства геодезических работ........ 108
2.1.3. Нормы точности разбивочных работ............... 114
2.1.4. Способы подготовки разбивочного чертежа объекта.. 119
2.1.5. Традиционные способы выноса проекта............ 123
2.1.6. Примеры решения задач по выносу проекта в натуру. 134

3

Пример 1. Вынос одной точки полярным способом............  134
Пример 2. Вынос двух точек полярным способом.............. 135
Пример 3. Вынос в натуру основной оси здания способом засечек с одной опорной точки............................. 137
Пример 4. Подготовка разбивочного чертежа при наличии строительной сетки........................................ 139
Пример 5. Вынос в натуру основной оси здания полярным способом с двух опорных точек............................. 140
Пример 6. Прямая угловая засечка по измеренным углам (формулаЮнга)............................................. 142
Пример 7. Прямая угловая засечка по дирекционным углам (формулаГаусса)........................................... 144
Пример 8. Оценка точности способа прямой угловой засечки................................................... 145
Пример 9. Обратная геодезическая засечка (задача Потенота) 147
Пример 10. Оценкаточности обратной геодезической засечки................................................... 150
Пример 11. Комбинированная засечка........................ 152
Пример 12. Оценкаточности комбинированной засечки........ 155
Пример 13. Определение обратной засечкой двух точек по двум исходным пунктам (задача Ганзена)................. 159
Пример 14. Линейная геодезическая засечка................. 162
Пример 15. Оценка точности линейной геодезической засечки 164
Пример 16. Передача координат с вершины знака на землю ... 166
Пример 17. Лучевой метод определения положения дополнительных пунктов.................................... 169
Пример 18. Определение координатточекразомкнутого теодолитного хода с координатной привязкой................ 173
2.1.7. Современные способы выноса проекта................. 178
2.1.8. Вынос проекта красных линий, осей улиц и проездов. 185
2.1.9. Вынос проекта трасс подземных коммуникаций........ 189
2.1.10. Геодезическое обеспечение разработки котлованов..  193
2.1.11. Геодезические работы при сооружении насыпей и выемок.................................................. 195
2.1.12. Детальная разбивка ленточных фундаментов.........  197
2.1.13. Геодезические работы при монтаже фундаментов..... 201
2.1.14. Детальная разбивка свайных фундаментов............ 206
2.1.15. Геодезические работы при возведении надземной части зданий и сооружений....................................... 209

4

2.1.16. Передача отметок на монтажный горизонт........ 219
2.1.17. Геодезические работы при монтаже сборных конструкций........................................... 221
2.1.18. Геодезические работы при возведении многоэтажных зданий из сборных железобетонных конструкций.......... 227
2.1.19. Геодезические работы при монтаже подкрановых балок и рельсов мостовых кранов....................... 230
2.2. Геодезические наблюдения за осадками, смещениями и деформациями зданий и сооружений...................... 232
2.2.1. Общие сведения о деформациях и причинах их возникновения......................................... 232
2.2.2. Требования к размещению высотных и плановых деформационных знаков................................. 238
2.2.3. Способы измерений вертикальных перемещений..... 244
2.2.4. Упрощенные наблюдения за быстро протекающими осадками.............................................. 249
2.2.5. Способы измерений горизонтальных перемещений... 252
2.2.6. Автоматизация наблюдений за осадками зданий и сооружений............................................ 256
2.2.7. Особенности наблюдений за деформациями высотных зданий и сооружений................................... 257
Приложение 1. Проект производства геодезических работ. 261
Приложение 2. Акт приемки разбивочной основы для строительства......................................... 270
Список использованных источников...................... 271

5

ПРЕДИСЛОВИЕ


    Общеизвестно, что чем сложнее и значительнее объект строительства, тем сложнее задачи геодезического сопровождения. Не требует доказательства тот факт, что сколь-нибудь успешное строительство зданий и сооружений невозможно без надлежащей геодезической подготовки с целью выбора наиболее рациональной организации труда, приборов и инструментов, а также решения других практических задач.
     Появление в свет данного учебного пособия - результат долгих раздумий и обобщения труда многих авторов.
     В данном пособии учебный материал представлен с учетом современных достижений геодезической науки и производства по принципу от общего к частному - последовательное изложение основных теоретических и практических вопросов, подкрепленных для лучшего усвоения примерами решения наиболее типовых задач. Некоторые вопросы, рассматриваемые в настоящем пособии, достаточно хорошо отражены в обучающих видеороликах, например, изучение и использование электронного тахеометра, представленные в сети Интернет разными авторами, которые целесеобразно использовать как дополнительный обучающий материал.
     В современном мире, чрезвычайно перегруженном информацией, порой излишней, противоречивой, а иногда и устаревшей, бывает достаточно сложно отделить зерно от плевел. Достаточно часто, современные авторы учебных изданий приводят устаревшие технологии производства геодезических работ, описывают приборы, которые можно найти разве что в музее. Поэтому, одной из целей написания данного учебного пособия являлось максимальное сближение теории и практики, практики использования современных геодезических приборов, наряду с устаревшими, но все еще остающиеся актуальными.
     Учебных пособий по данной тематике написано пока что, достаточно мало, да и то они в основном рассредоточены по вузам. Автор настящего учебного пособия не претендует на исключительность учебного материала, но все же, искренне надеется, что представленный материал будет полезным и актуальным для всех, кто интересуется прикладной геодезией, а насколько он получился удачным, судить нашим уважаемым читателям.

6

Глава 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Термины, определения и условные знаки

   Абрис - схематический чертеж участка местности.
   Базисная сеть - система треугольников, служащая для перехода от длины геодезического базиса к длине стороны триангуляции тригонометрическим способом.
   Базисная сторона - сторона треугольника триангуляции, длина которой определена из непосредственных измерений и служит исходной для определения длин других сторон.
   Высота сечения рельефа - заданное расстояние между соседними секущими уровенными поверхностями при изображении рельефа горизонталями.
   Генеральный план - подробный чертеж проекта строительного объекта с рельефом местности, сооружениями, элементами благоустройства и указанием их расположения. Является исходным документом, на основе которого осуществляется детальное проектирование и строительство отдельных сооружений объекта.
   Геодезическая сеть - сеть закреплённых точек земной поверхности, положение которых определено в общей для них системе геодезических координат.
   Геодезический знак - устройство или сооружение, обозначающее положение геодезического пункта на местности.
   Геодезический базис - линия, длина которой получена из непосредственных измерений и служит для определения длины стороны геодезической сети.
   Геодезическая засечка - определение координат точки по элементам, измеренным или построенным на ней или на исходных пунктах. Прямая засечка - засечка, выполненная с исходных пунктов. Обратная засечка - засечка, выполняемая на определяемой точке. Комбинированная засечка - засечка, выполняемая на определяемой точке и с исходных пунктов.
   Геодезический пункт - пункт геодезической сети (например, пункт триангуляции).
   Геодезический ход - построение в виде ломаной линии.


7

   Геодезическая сеть сгущения - геодезическая сеть, создаваемая в развитие геодезической сети более высокого порядка.
   Главные оси (оси симметрии) - две взаимно перпендикулярные линии, относительно которых здание или сооружение располагается симметрично.
   Горизонтальное проложение - длина проекции линии на горизонтальную плоскость.
   Государственная геодезическая сеть - геодезическая сеть, обеспечивающая распространение координат на территории государства и являющаяся исходной для построения других геодезических сетей.
   Детальная высотная разбивка - комплекс работ, включающий перенесение проектных отметок на конструкции от рабочих реперов монтажного горизонта. Выполняется способом геометрического нивелирования с технической точностью.
   Детальные разбивочные работы - процесс разбивки промежуточных осей, параллелей основным осям и ориентирных рисок, фиксирующих проектное положение конструкций на монтажном горизонте.
   Деформация - процесс изменения положения и геометрии сооружения в пространстве в горизонтальной или вертикальной плоскости.
   Дирекционный угол - угол между проходящим через данную точку направлением и линией, параллельной оси абсцисс по ходу часовой стрелки.
   Заложение - расстояние на карте между двумя последовательными горизонталями по заданному направлению.
   Зенит - точка пересечения отвесной линии или нормали к поверхности земного эллипсоида с небесной сферой.
   Инженерные изыскания - вид деятельности, обеспечивающей комплексное изучение природных и техногенных условий строительства, составление прогнозов взаимодействия этих объектов с окружающей средой, обоснование их инженерной защиты с целью разработки проектов возводимых зданий и сооружений.
   Исполнительные съёмки - процесс определения планового и высотного положения окончательно закрепленных конструкций и элементов здания и разбивочных осей. Они завершают каждый этап строительно-монтажных работ и геодезических построений. Выделяют текущие и окончательные исполнительные съемки.

8

    Исходный горизонт - условная плоскость, проходящая по поверхности несущих конструкций подземной части зданий (фундаментов или перекрытия нулевого цикла).
    Исходный геодезический пункт - геодезический пункт, относительно которого определяются соответствующие характеристики положения других геодезических пунктов.
    Исходная сторона геодезической сети - сторона геодезической сети с заданным направлением и длиной, относительно которой определяются эти характеристики других сторон.
    Калька высот - документ на кальке, предназначенный для хранения полученной в процессе топографической съемки информации о рельефе.
    Калька контуров - документ на кальке, предназначенный для хранения полученной в процессе топографической съемки информации о ситуации.
    Каталог координат геодезических пунктов -систематизированный список геодезических пунктов, расположенных на площади, ограниченных листом или листами топографической карты определённого масштаба, где приведены сведения о геодезической сети.
    Кронштадский футшток - в России принята Балтийская система высот. Счет абсолютных отметок ведут от уровенной поверхности, проходящей через нуль Кронштадтского футштока, закреплённого на опоре Синего моста.
    Марка центра геодезического пункта - деталь центра геодезического пункта, имеющая метку, к которой относят его координаты.
    Местная система прямоугольных координат - при строительстве различных объектов часто используют условные системы координат, это могут быть главные или основные оси зданий или сооружений.
    Монтажный горизонт - условная плоскость, проходящая по поверхности перекрытия каждого последующего этажа или опорного яруса надземной части здания.
    Монтажные оси - оси технологического оборудования, которые разбивают и проверяют относительно основных осей. Делят на основные (оси технологических линий, основных агрегатов и машин) и вспомогательные (многоопорных валов, клетей и др.).
    Нивелирный репер - геодезический знак, закрепляющий пункт нивелирной сети.

9

    Обноска - ряд вкопанных в землю столбов с прибитой к ним обрезной доской толщиной 40-50 мм, расположенной перпендикулярно линии основных осей. Бывает сплошной, створной, скамеечной. При использовании вместо деревянных столбов и досок металлических стоек и горизонтальных штанг получают инвентарную металлическую обноску.
    Ориентирный пункт - пункт, закрепляющий на местности направление с геодезического пункта.
    Ориентирные риски - риски в виде черты 5-10 см, наносимые на горизонт и фиксирующие плановое положение конструкций в продольном и поперечном направлениях.
    Основные оси - оси, образующие контур здания или сооружения в плане.
    Оценка эксплуатационной надежности - комплекс работ, выявляющий текущее состояние зданий и сооружений на основе геодезических и не геодезических методов.
    План - чертеж, на котором в уменьшенном и подобном виде изображена горизонтальная проекция небольшого участка земной поверхности. Если на плане изображена только ситуация, его называют контурным. Если кроме ситуации на план нанесен и рельеф, такой план называют топографическим.
    Пикет трассы - точка оси трассы, предназначенная для закрепления заданного интервала.
    Проект вертикальной планировки - технический документ, определяющий преобразование рельефа местности для инженерных целей.
    Проектная отметка - высота точки относительно исходного уровня.
    Профиль - вертикальный разрез поверхности Земли по заданному направлению.
    Рабочие чертежи - масштабные изображения составных элементов сооружения, размеров в плане и по высоте частей объекта и геометрических связей между ними. Это технические документы, которые непосредственно используются на строительной площадке при размещении и установке отдельных деталей сооружения.
    Разбивочная ось - ось сооружения, по отношению к которой в разбивочных чертежах указываются данные для выноса в натуру сооружения или его частей.

10

    Разбивочные работы - процесс переноса геодезическими методами проекта сооружения на местность (в натуру) с последующим закреплением полученных точек.
    Разбивочная сеть - геодезическая сеть, создаваемая для перенесения проекта в натуру.
    Разбивочный чертеж - чертеж, содержащий все необходимые данные для перенесения отдельных элементов сооружения в натуру.
    Рельеф - сочетание неровностей земной поверхности.
    Система координат - для определения положения точки в геодезии применяют пространственные, геодезические и плоские прямоугольные координаты.
    Ситуация - совокупность находящихся на земной поверхности населённых пунктов, лесов, дорог, каналов, рек и инженерных коммуникаций.
    Створ - вертикальная плоскость, проходящая через две данные точки.
    Сторона треугольника триангуляции - сторона треугольника триангуляции, длина которой определена из базисной сети.
    Строительная сетка - вид наиболее часто используемой в строительстве разбивочной основы, как наиболее удобной для определения планового положения точек в прямоугольной системе координат. Представляет собой сетку квадратов или прямоугольников на генеральном плане со сторонами, равными 50, 100 или 200 м. Выбор формы сетки в основном зависит от конфигурации и типа строящегося объекта.
    Строительство - понятие «строительство» включает в себя новое строительство, расширение, реконструкцию и техническое перевооружение.
    Точка нулевых работ - точка, в которой проектная и фактическая отметка одинаковы.
    Уклон - это есть отношение превышения между точками к горизонтальному заложению между ними: i = h / d.
Уклоны могут измеряться в долях, процентах и промилях. В тех случаях, когда имеют дело уклонами, измеренными в градусах, обычно называют углами наклона.
    Уровенная поверхность - поверхность, на которой потенциал силы тяжести Земли всюду имеет одно и то же значение.

11

Условные знаки

Таблица 1.1

0.2           Пункт геодезической сети сгущения и ее номер   
77Г71 326.53  при обозначении на планах масштаба 1:1000 и    
ч. 326.9      1:500.                                         
2.0                                                          
3 /X          Пункт геодезической сети сгущения при разме-   
113.2бУ sk\   щении на стенах зданий для масштаба плана      
хх            1:1000и 1:500.                                 
7ft 349.80    Репер грунтовый (в числителе дроби - отметка   
7?~350.2      головки, в знаменателе - отметка земли, слева 2.0           номер знака).                                  
строит. 2     Репер строительный, для планов масштаба 1:1000 
2J5 3         и 1:500.                                       
    25 Х\     Реперы и марки стенные, для планов масштаба    
 /73в4И   \   1:1000и 1:500.                                 
3.5 351224 52 Пункты закрепления разбивочной сетки для стро- 
“X224J        ительства поперечников и осей зданий и соору-  
              жений                                          
" (у7 У Хх    Строения жилые огнестойкие (кирпичные, ка-     
г'            менные, бетонные и др.)                        
              1) одноэтажные;                                
              2) выше одного этажа.                          
J85.82        Точки плановых съемочных сетей долговремен-    
1,5           ного закрепления на местности                  
              Точки плановых съемочных сетей долговремен-    
              ного закрепления в стенах зданий               

12

1.2. Нормативные документы


    Геодезические работы в строительстве осуществляются в соответствии с нормативно-технической документацией. Такой документацией являются своды правил (СП), строительные нормы и правила (СНиП), государственные стандарты (ГОСТ), технические условия (ТУ) и другие документы. В них указываются методы и способы производства геодезических работ, их точность для различных этапов строительства, видов сооружений и их особенностей.
    Обобщенно инженерно-геодезические работы при возведении зданий и сооружений условно можно разделить на составные части:
    -      топографо-геодезические изыскания площадок строительства и трасс под линейные сооружения;
    -     инженерно-геодезическое проектирование;
    -     геодезические разбивочные работы;
    -      геодезическое обеспечение работ при монтаже конструкций и технологического оборудования;
    -     наблюдения за деформациями сооружений и их оснований.
    Строительные нормы и правила (СНиП) - в них отражаются основные положения по проектированию и строительству всех видов зданий и сооружений, выбора конструкций и инженерного оборудования, определения сметной стоимости строительства.
    При проектировании и строительстве инженерных сооружений кроме отмеченных нормативных актов используются также СП (своды правил), ТУ (технические условия), ВСН (ведомственные строительные нормы), РДС (руководящие документы в строительстве), ТСН (территориальные строительные нормы), СТП (стандарты предприятий строительного комплекса), а также инструкции и другие нормативные документы.
    Государственные стандарты - междгосударственные стандарты СНГ, принимаемые Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (МГС), имевшие до недавнего время обязательный характер.
    Постановление Правительства Российской Федерации «О лицензировании отдельных видов деятельности» от 11 февраля 2002 г. № 135.
    Этим Постановлением Правительства РФ было ограничено количество ведомств, лицензирующих геодезические и картографиче

13