Определение крена сооружения

2.1. Для наблюдений за креном высокого сооружения необходимо не менее трех определенным образом расположенных вокруг него точек - пунктов наблюдения. На этих пунктах в каждом цикле наблюдений (через определенные промежутки времени) устанавливаются теодолиты и измеряются направления на выбранные точки сооружения.

Для определения крена способом координат нужно знать координаты пунктов наблюдения в принятой системе координат. Последние определяются путем включения пунктов наблюдения в геодезическую сеть, создаваемую вокруг сооружения известными методами геодезии, пункты которой (в том числе и пункты наблюдения) связаны друг с другом подлежащими измерениям направлениями и линиями.

В случае применения способов направлений (горизонтальных углов), малых углов, вертикального проектирования геодезическая основа представляет собой совокупность трех-четырех геодезически не связанных между собой пунктов наблюдения, причем для способа направлений она должна включать в себя еще и по два для каждого пункта наблюдения ориентирных пункта. Но видимость между пунктами и в этом случае должна быть обеспечена.

Для стереофотограмметрического способа необходимо иметь два пункта наблюдения, являющихся концами базиса фотографирования.

Определение крена остальными способами выполняется с одного пункта или не требует ни одного пункта. Пункты геодезической основы вместе с пунктами наблюдения называют опорными пунктами, а совокупность их - опорной сетью.

2.2. Взаимное положение пунктов наблюдения и сооружения должно удовлетворять следующим требованиям: они должны располагаться в местах, обеспечивающих стабильность их положения и максимальную сохранность, видимость не менее 3/4 высоты сооружения, наиболее выгодную геометрическую форму засечки и на удалении порядка двух-трех высот от сооружения.

Наивыгоднейшей формой засечки является та, при которой угол засечки .

При составлении проекта основы следует стремиться к тому, чтобы этот угол находился в пределах от 60 до 120°, а пункты наблюдения располагались примерно на одинаковом удалении от сооружения.

2.3. Перед проектированием геодезической основы необходимо собрать сведения о ранее выполненных на территории сооружения геодезических работах, картографические и топографические материалы, проанализировать их качество и пригодность к использованию в проектируемых работах, данные о подземных коммуникациях.

Проектируемая сеть должна располагаться с учетом удобства привязки ее к пунктам существующей геодезической сети (плановой и высотной) или возможности использования этих пунктов в качестве пунктов наблюдения. На промышленных предприятиях в качестве пунктов наблюдения за кренами дымовых труб можно использовать пункты геодезической сети, предназначенной для крупномасштабных съемок и разбивочных работ при расширении и реконструкции предприятия, или сохранившиеся пункты геодезической основы строительной площадки.

2.4. Привязку проектируемой основы к близлежащим пунктам государственной геодезической сети следует производить по согласованию с территориальными органами Госгеонадзора ГУГК.

2.5. При проектировании самостоятельной геодезической основы следует установить условную систему координат с началом в точке, расположенной в юго-западной части участка сети для получения положительных и минимальных по величине координат, и осью абсцисс, ориентированной по инстинному меридиану.

2.6. Наиболее целесообразный метод построения геодезической основы устанавливается в зависимости от высоты сооружения и требуемой точности определения его крена.

Для высокоточных систематических наблюдений за креном сооружения большой высоты (250 - 400 м), выполняемых, как правило, способом координат, создают основу в виде кольцевой системы триангуляции, одной из разновидностей которой является центральная система различной степени сложности (рис. 1), или в виде геодезического четырехугольника.

Пункты триангуляции

Наблюдаемое сооружение

Базисная сторона

Направления засечки

Рис. 1. Геодезическая основа для способа координат в виде

а - центральная система; б - геодезический четырехугольник

Обычно такая сеть имеет и другое назначение - она должна служить главной геодезической основой для развития разбивочной сети, с помощью которой осуществляется вынос в натуру проекта самого сооружения и сопутствующих ему других инженерных сооружений.

Наиболее рационально применение метода триангуляции в случае построения геодезической основы для систематических высокоточных наблюдений за кренами совокупности высоких сооружений, в частности промышленных дымовых труб, которых на территории современных крупных предприятий может насчитываться до нескольких десятков, включая и трубы большой высоты.

В зависимости от этих факторов и от высоты сооружения длины сторон треугольников могут колебаться от 0,5 до 3 км. В сети триангуляции указанной конфигурации должно быть запроектировано не менее одной базисной стороны - связующей стороны, длина которой определяется из непосредственных измерений.

Для наблюдений одиночных сооружений большой высоты основа может быть создана и методом полигонометрии с длинами сторон 400 - 800 м в зависимости от высоты.

Для сооружений средней (150 - 250 м) и небольшой высоты (до 150 м), наблюдения за кренами которых требуют применения способа координат, строится замкнутый полигонометрический ход с длиной линии 100 - 500 м (рис. 2).

Пункты полигонометрии

Наблюдаемое сооружение

Исходная линия

Рис. 2. Геодезическая основа для способа

координат в виде полигонометрического хода

2.7. Проектируемая сеть опорных пунктов является исходной основой для определения положения наблюдаемых точек сооружения.

Точность определения положения опорных пунктов должна быть выше требуемой точности определения крена не менее чем в 1,5 раза. Для получения величины крена с точностью порядка 2 - 3 см ошибка взаимного положения исходных пунктов (в том числе и пунктов наблюдения) не должна превышать 1,5 - 2 см. Этим требованиям удовлетворяет триангуляция или полигонометрия 4-го класса.

Такие сети обычно и создают в качестве главной геодезической основы на территории промышленных предприятий.

При меньших требованиях к точности определения крена сооружений средней и небольшой высоты способом координат геодезическая основа проектируется в виде полигонометрии 1-го разряда повышенной точности и 1-го разряда.

2.8. Проект геодезической основы составляют на планах масштаба 1:1000 - 1:5000, на которых показано подлежащее наблюдениям сооружение.

Сначала на план наносят исходные пункты, т.е. пункты существующей геодезической сети, если таковые имеются. Если положение некоторых из них удовлетворяет вышеизложенным требованиям, то их следует наметить в качестве опорных пунктов.

После этого намечают пункты геодезической основы в соответствии с выбранным методом ее построения (триангуляции или полигонометрии), выбирая их положение под условием возможно более полного соблюдения указанных выше требований. При этом необходимо стремиться к наиболее рациональной привязке проектируемой сети к существующей, к максимальному использованию сторон последней (если она удовлетворяет по точности) в качестве исходных для новой сети.

Если основа предназначена для наблюдений способами горизонтальных углов, малых углов и вертикального проектирования, то на крупномасштабный план наносят ее пункты и ориентирные пункты, руководствуясь требованиями к их взаимному положению и положению относительно сооружения.

2.9. Для наблюдений за креном сооружения в процессе строительства проектировать специально предназначенную для этого геодезическую основу не нужно.

В качестве опорных пунктов на крупномасштабном плане строительной площадки намечают те пункты плановой и высотной геодезической разбивочной основы, положение которых удовлетворяет условиям п. 2.2.

2.10. В процессе рекогносцировки для обеспечения надежной устойчивости опорных пунктов их следует располагать вне зон влияния неблагоприятных геологических процессов, отдавая предпочтение местам с близким выходом коренных пород и глубоким залеганием грунтовых вод, вдали от оползней, плывунов, а также в местах, не подвергающихся затоплению, деформациям, не ближе 300 - 400 м от котлованов и подземных выработок, в стороне от подземных коммуникаций.

2.11. Места расположения опорных пунктов должны обеспечивать безопасность и удобство выполнения работ по их постройке и наблюдениям. Кроме того, их следует располагать в стороне от обочин проездов, тротуаров, пешеходных дорожек и в особенности от подземных коммуникаций.

2.12. При выборе на местности окончательного положения опорных пунктов необходимо руководствоваться исходными положениями, изложенными в п. 2.2.

2.13. Линию базиса или базисную сторону триангуляции следует выбирать на ровной открытой местности так, чтобы угол наклона линии не превышал 3°.

2.14. Стороны полигонометрии должны проходить в местах, благоприятных как для угловых, так и для линейных измерений. При этом не следует допускать углов наклона линий, превышающих 5°.

2.15. Визирные лучи по сторонам хода и по сторонам триангуляции должны проходить не ниже 0,5 м от поверхности земли и не ближе 3 м от препятствий и 10 м от нагреваемых поверхностей (открытых тепловых коммуникаций на промышленных предприятиях и т.п.).

2.16. Вершины треугольников необходимо намечать при рекогносцировке с таким расчетом, чтобы углы треугольников были не менее 30°.

Вершины полигонометрического хода следует стремиться размещать на равных расстояниях друг от друга.

2.17. В виде исключения разрешается размещать опорные пункты на устойчивых жестких частях зданий и промышленных сооружений.

2.18. В качестве ориентирных пунктов основы, предназначенной для наблюдений за кренами способом направлений, следует использовать устойчивые и удобные для визирования местные предметы. При отсутствии таковых необходимо выбрать места для установки пунктов основы на расстоянии 100 - 500 м, соблюдая требования пп. 2.10 и 2.11.

2.19. После выбора в натуре окончательного положения опорных и ориентирных пунктов их закрепляют специальными центрами. Наиболее распространены конструкции двух типов: трубчатые или железобетонные центры, закладываемые ниже поверхности земли (скрытого типа), и центры, выступающие над землей.

Центр трубчатой конструкции (труба с приваренной к ней маркой и якорем в виде бетонного монолита) устанавливается бурением при уровне грунтовых вод менее 3 м.

Центр скрытого типа в виде железобетонного пилона, в верхний торец которого забетонирована марка, закладывается котлованным способом, если уровень грунтовых вод ниже 3 м от поверхности земли.

Центр второго типа представляет собой железобетонный столб (тур) с маркой в верхнем торце, выступающий над поверхностью земли на 1,3 - 1,5 м и укрепленный на фундаменте.

Примечание. При наблюдениях с опорных пунктов с центрами скрытого типа теодолит устанавливается на штативе и центрируется с помощью оптического отвеса, а для визирования на них над ними необходимо устанавливать визирные марки на штативах с помощью лот-аппарата. Во втором случае инструмент устанавливается непосредственно на туре и центрируется над маркой с помощью центрировочных устройств. Для визирования на туры на них устанавливаются при помощи трегера специальные визирные цели с цилиндрическим уровнем.

2.20. Ориентирные пункты закрепляются так же, как и опорные пункты с центрами второго типа, но с меньшим сечением столба.

2.21. Если опорный пункт совмещен с репером существующей или вновь создаваемой для измерения осадок нивелирной сети, то на головке нивелирной марки следует сделать насечку в виде креста или керна.

2.22. Параллельно с закреплением опорных пунктов на сооружении, подлежащем наблюдениям, в определенных местах бетонированием в специально оставленные штрабы устанавливаются визирные марки специальной конструкции, если это предусмотрено техническим заданием. Места установки визирных марок намечаются в соответствии с указаниями проектной организации, содержащимися в техническом задании, а также в соответствии с окончательным положением пунктов наблюдения. Обычно для наблюдений за сооружениями с круглым поперечным сечением (телевизионные башни, промышленные дымовые трубы и др.) визирные марки устанавливаются на верхнем и нижнем (по возможности наиболее низком) поясах (сечениях) на стороне, обращенной к пунктам наблюдения так, чтобы существовала одновременная видимость на них со всех пунктов наблюдения.

На сооружениях, имеющих квадратное или прямоугольное поперечное сечение, визирные марки устанавливают по углам или посередине сторон верхнего и нижнего сечений.

2.23. Закладку пунктов плановой основы обычно производят в тот же период, что и установку реперов для наблюдений за осадками сооружения. Высоты пунктов плановой основы и реперов определяют затем геометрическим нивелированием II класса.

2.24. Измерение горизонтальных углов в сети, создаваемой методом триангуляции и полигонометрии 4-го класса, должно выполняться со средней квадратической ошибкой, не превышающей 2" (невязка треугольника не должна быть более 8"). Углы измеряются высокоточными и точными теодолитами ОТ-02, Т-1, Т-2, ТБ-1 или равными им по точности инструментами способом круговых приемов. Базисные стороны триангуляции и стороны полигонометрии измеряются базисным прибором или точным светодальномером с относительной ошибкой не более 1:150000.

2.25. Если геодезическая основа создается в виде полигонометрии 1-го разряда повышенной точности или 1-го разряда, то измерение горизонтальных углов выполняется со средней квадратической ошибкой, не превышающей соответственно 3" и 5", а относительная невязка хода не должна быть более 1:25000 и 1:10000.

2.26. Уравнивание сети триангуляции и полигонометрического хода выполняют методом наименьших квадратов, обычно способом условий, после чего составляют каталог координат пунктов и дирекционных углов сторон сети, используемый в последующих наблюдениях за кренами способом координат.

Методы проектирования вертикальной планировки городской территории.

Вертикальную планировку территории можно выполнять различными методами. Выбор метода вертикальной планировки зависит от особенностей существующего рельефа и стадий разработки проекта. В практике применяют методы проектных (красных) отметок, проектных профилей, проектных (красных) горизонталей и др. Их используют как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом (комбинированный метод).
Метод проектных (красных) отметок.
Применяется на предварительных этапах проектирования, когда определяют принципиальное высотное решение уличной сети, а также при детальной вертикальной планировке. Этот метод дает возможность определить превышения, уклон, высотное положение проектируемого рельефа. Практически, метод проектных отметок используется при проектировании схем вертикальной планировки в проектно-планировочных работах по генеральному плану города или по проекту детальной планировки и застройки района города.

Проектирование схемы вертикальной планировки

Процесс проектирования схемы вертикальной планировки состоит из двух последовательных этапов. На первом предварительном этапе тщательно изучаются рельеф местности и материалы инженерных изысканий. На втором этапе разрабатывается окончательная схема вертикальной планировки.
При разработке схемы вертикальной планировки необходимо избегать образования пониженных мест на перекрестках и по трассе улиц, т. е. бессточных участков, куда направлены уклоны по улицам и где, соответственно, будут собираться поверхностные воды. На схеме вертикальной планировки на перекрестках, в местах пересечения осей улиц и в точках изменения уклона наносят существующие (черные) и проектируемые (красные) отметки, а также рабочие отметки со своим знаком (разница между красной и черной отметкой); стрелкой показывают направление продольного уклона улицы от более высоких отметок к пониженным, над стрелкой отмечают продольный уклон, под ней - расстояние между точками, ограничивающими участок улицы с этим уклоном. Проектные продольные уклоны желательно не изменять на небольших по длине участках, так как переломы продольного профиля (отрезки с разным уклоном) сопрягаются вертикальными выпуклыми или вогнутыми кривыми, имеющими определенные наименьшие допустимые радиусы.
Пример построения схемы вертикальной планировки методом проектных отметок, представлен на рис. 3.

Рис. 3. Схема вертикальной планировки, выполненная методом проектных (красных) отметок.

22 Вычисление объемов земляных работ.

Подсчёт объёмов земляных работ по устройству выемок (котлованов, траншей) и насыпей при известных размерах достаточно прост. При сложных формах выемок и насыпей их разбивают на ряд более простых геометрических тел, которые затем суммируют. Подсчёт объёмов земляных работ необходим для того, чтобы обоснованно выбрать методы и средства их выполнения, установить необходимость отвозки или возможность распределения вынутого из котлованов или траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для устройства обратных засыпок, определить стоимость и продолжительность производства земляных работ.
Определение объёмов котлованов. Уточнив по приведённым выше формулам размеры котлована понизу Вк и Lк, назначив крутизну откосов m и зная глубину котлована H, определяют размеры котлована поверху Bкв, Lкв и затем вычисляют объём грунта, подлежащего разработке при устройстве котлована.

Рис. 11.4 Схема для определения объёмов земляных работ при устройстве котлованов различной формы, траншей, насыпей: а, б, в - котлованы прямоугольные, многоугольные, круглые; г - траншея с откосами; д - насыпь

Объём котлована Vк прямоугольной формы с откосами (рис. 11.4, а) определяют по формуле опрокинутой усечённой пирамиды (призматоида):

Vк = H/6*{BкLк + BквLкв + (Bк + Bкв)*(Lк + Lкв)},

где Bк и Lк - ширина и длина котлована по дну, м; Bкв и Lкв - то же, поверху; H - глубина котлована, м.
Объём котлована, имеющего форму многоугольника с откосами (рис. 11.4, б),

Vк = H/6*(F1 + F2 + 4Fср),

где F1 и F2 - площади дна и верха котлована, м; Fср - площадь сечения по середине его высоты, м2.
Объём квадратного котлована с откосами определяют по формуле опрокинутого призматоида:

Объём круглого в плане котлована с откосами (рис. 11.4, в) определяют по формуле опрокинутого усечённого конуса:

где R и r - радиусы верхнего и нижнего оснований котлована.
Котлованы для сооружений, состоящих из цилиндрической и конической частей (радиальные отстойники, метантенки и др.), которые обычно возводятся группами, т.е. по несколько в одном котловане, отрывают в два этапа: вначале устраивают общий прямоугольный котлован с размерами Bк, Lк понизу и Bкв, Lкв поверху от отметки заложения их цилиндрической частей, а затем делают углубления для конических частей сооружения. Соответственно и объёмы земляных работ определяют в два этапа: вначале рассчитывают объём общего прямоугольного котлована по приведённым выше формулам, а затем объём конических углублений с использованием приведённой формулы усечённого конуса.
При расчётах объёмов земляных работ следует также учитывать объёмы въездных и выездных траншеё:

где Н - глубина котлована в местах устройства траншей, м; b - ширина их понизу, принимаемая равной при одностороннем движении 4,5 м и при двухстороннем - 6 м; m - коэффициент откоса (уклона) въездной или выездной траншеи (от 1: 10 до 1: 15).
Общий объём котлована с учётом въездных и выездных траншей: Vобщ = Vк + nVв.тр.,
где Vк - объём собственно котлована, м3; n - количество въездных и выездных траншей; Vв.тр. - их объём, м3.
Из общего объёма котлована следует выделить объём работ по срезке растительного слоя, которую обычно производят бульдозером или скрепером, а также объём работ по срезке недобора, который оставляют у дна котлована, разрабатываемого экскаватором, чтобы не нарушить целостность и прочность грунта у основания, на которое опирается сооружение.
Объём срезки растительного слоя можно определить по формуле:

Vс = Vск + Vср,

где Vск - объём срезки грунта в пределах котлована, м3; Vср - то же, в пределах рабочей зоны, м3.

Vск = BквLквtс,

где Bкв, Lкв - ширина и длина котлована поверху, м; tс - толщина срезаемого слоя, принимаемая равной 0,15-0,20 м.

Vср = B*l,

где B - ширина рабочей зоны на берме котлована, необходимая для складирования материалов, конструкций и движения строительных машин, принимаемая равной 15-20 м; l - протяженность рабочей зоны, м.
Объём работ по зачистке недобора по дну котлована равен:

Vз.к = BкLкhн,

где Bк, Lк - ширина и длина котлована понизу, м; hн - толщина недобора, м.