Оценка точности маркшейдерско-геодезического обеспечения при строительстве высотных инженерныхсооружений и методы ее повышения

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 621.1:528

ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ МАРКШЕЙДЕРСКО-ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВЫСОТНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХСООРУЖЕНИЙ И МЕТОДЫ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ

А. Е. Банников, Б. П. Голубко

Изложены основные принципы ведения геодезического обеспечения при строительстве высотных инженерных сооружений. Рассмотрен наиболее популярный метод ориентирования - обратная линейно-угловая засечка. Приведены формулы для предварительного расчета точности выполняемых работ. Эти формулы помогут определить на этапе проектирования, возможно ли использование предложенного метода или нужно применять что-либо другое (например, лазерное проецирование).

Ключевые слова: геодезическое обеспечение; обратная линейно-угловая засечка.

Задачами маркшейдерско-геодезического обеспечения горно-строительных работ являются:

- перенесение геометрических элементов проекта в натуру;

- контроль соблюдения геометрических элементов горно-строительных работ, предусмотренных проектом;

- производство маркшейдерско-геодезических съемок, составление и пополнение графической документации;

- учет объемов земляных работ.

При выполнении разбивочных работ, учитывая их особую ответственность, маркшейдеры выполняют вычисления и проверяют соответствие указанных в проектных чертежах координат и размеров основных элементов горно-строительных работ, выполняют привязку проекта, т. е. рассчитывают разбивочные элементы, по которым выносят проект в натуру от пунктов маркшейдерских и съемочных сетей. Разбивочными элементами являются расстояния, углы, превышения, выбор и расчет которых зависит от принятого способа разбивки. В результате подготавливаются рабочие чертежи, по которым выполняются разбивочные работы в натуре.

Точность разбивочных работ зависит от вида, назначения, местоположения объекта, его размеров, порядка и способа производства работ, особенностей эксплуатации и т. п.

Нормы точности на разбивочные рабо-

ты задаются в проекте или в нормативных документах (СНиП, ГОСТ, ведомственные инструкции). Точность геометрических параметров объекта в нормативных документах и чертежах определяется предельно допустимыми отклонениями [1, 2]. По принципу равных влияний всех источников погрешностей М на каждый из них, в том числе и на маркшейдерские измерения тм, приходится доля от общей погрешности Мобщ:

Мобщ тм =—Т—. УІП

Переход от допуска к среднему квадратическому отклонению получают из выражения:

5 = тм / 3.

Первыми пунктами исходной опорной сети на объекте строительства являются точки на основных осях будущего здания, вынесенные в натуру специализированными геодезическими организациями, имеющими допуск СРО по выданному и согласованному им проекту, и закрепленные металлическими штырями, П-образными обносками с нанесенными сверху рисками, имеющие региональные координаты. На рис. 1 представлена схема первичной разбивки сооружения - приложение к акту освидетельствования геодезической разбивочной основы. Дальше работы

ведутся в условной системе координат, где ось абсцисс направляется по вертикальным осям здания, а ось ординат - по горизонтальным. Пересечение главных осей (например «А»-«1») принимают за начало координат О [0; 0] (либо так, чтобы все опорные и разбивочные точки лежали в одной четверти, например О [1000; 1000]) (рис. 2). Далее прокладывается полигонометрический замкнутый ход по всем вынесенным точкам, где за исходные пункты принимаются две точки с присвоением им условных координат, остальные вычисляются после уравнивания хода (рис. 3). Предрасчет точности наиболее слабой точки хода выполняется по формуле [3]:

1 1

т.

= \ Т2Е ',2 + -2- Е ^,

м Т *=1 р *=1

где ц - коэффициент повышения точности при дополнительных условиях уравнивания

(в нашем случае для хода, опирающегося на два пункта и одну сторону, равен 6).

При строительстве в условиях с постоянной нехваткой свободной, незастроенной территории быстро теряет актуальность первоначальная опорная сеть, с помощью которой можно вести геодезические работы только на этапах раскопки котлована, возведения фундаментных конструкций и в лучшем случае первых этажей, так как точки находятся крайне близко к зданию.

Для решения данной проблемы предлагается способ ориентирования тахеометра обратной линейно-угловой засечкой. В результате исключается ошибка центрирования инструмента, появляется свобода выбора места стояния, сокращается время передачи опорной точки на разбивочный монтажный горизонт. Следовательно, и опорная сеть объекта строительства сильно видоизменяется. Теперь чаще это не точки закрепленные дю-

Рис. 1. Приложение к акту освидетельствования ГРО - схема разбивки

белями, арматурой, а стационарные (мониторинговые) светоотражатели и светоотражающие марки, располагаемые на всевозможных конструкциях, близлежащих зданиях, и несущие координаты X, У, Z.

Расширение опорной сети осуществляется путем закрепления пунктов на ближайшие

дома, вышки освещения, на любые доступные места с таким учетом, чтобы:

- опорная сеть образовывала выгодные с точки зрения точности геометрические фигуры для обратной геодезической засечки;

- точки сети располагались в пределах максимально допустимых измерений рассто-

янии;

- углы, образованные между плоскостью марки и визирным лучом, были по возможности близки к 90о

Марки координируются с нескольких точек существующего опорного обоснования методом полярных координат, уравниваются и только после этого вносятся в опорную сеть

Рис. 2. Условная система координат

как твердые точки. Приближенный расчет непосредственно полярного метода можно провести по формуле с учетом числа пунктов п [4]:

l

т =

п 4~п \

Ґ 2 Л

2 mp ,2 т +—l

Рис. 3. Схема полигонометрического хода

ляет вести геодезические работы при строительстве высотных зданий. Дальнейшие ограничивающие условия возникают при недостаточной точности конечного элемента разбивки.

Средняя квадратическая ошибка выноса в натуру разбивочной точки способом полярных координат определяется формулой:

Также координаты марок можно найти методом прямой линейно-угловой засечки. Среднюю квадратическую ошибку (СКО) метода можно найти по формуле [3]:

V2 2

m + m

т. ст р. п

m

ф :

Г1 + Г22 + Pl, + Pl2

(+Г22 ) ( Pl,+ Pl2, + sin2 y (r1 -Pk) (Г2 - PlD

Тогда CKO положения марки можно найти по формуле:

тмар =у[М 2сх + тм. к + тц2:

где M - погрешность положения точки стояния (для предрасчета можно принять равной СКО слабой точки полигонометрического хода); тм к - ошибка метода координирования; тц - ошибка центрирования на точке стояния.

Такая опорная база закоординированных марок вокруг строительного объекта позво-

где тт ст - СКО точки стояния, при ориентировании на монтажном горизонте способом обратной линейно-угловой засечки равна СКО самой засечки; тр п - СКО метода полярных координат, универсального и простого способа разбивки рабочих осей на монтажном ярусе; т^ - ошибка фиксации разбивочной точки.

Как уже отмечалось, перенос разбивоч-ной сети на монтажный горизонт производится обратной линейно-угловой засечкой. При этом измеряются расстояния до двух опорных марок и горизонтальный угол между ними. Ошибка положения определяемого пункта без учета ошибки исходных данных [3]:

2 2 (

Р ^ +(Pl, + Pl2

) ЇЇ

I P2 [Pl, (l2 -li cos Y)2 + Pl2 (l1 - l2 cos Y)2 ] + Pl,Pl2li2l22 sin2 Y

где с - длина базиса между марками; ри- веса линейных измерений, равные (тр/т/г.)2; у -прилежащий к определяемой точке горизонтальный угол.

Следует обратить внимание на то, что в расчетах принимаются плановые проекции расстояния до марок, тогда как измеряются расстояния наклонные и вертикальные углы (рис. 4). Это особенно важно в условиях высотного строительства, так как с увеличением высоты здания увеличивается вертикальный угол между горизонтом строительства и высотой закрепленной марки. А следовательно, увеличивается и вклад ошибки измерения вертикального угла в вычислении плановых расстояний до точек, ухудшается точность засечки, а вместе с тем и точность разбивочных работ. Ошибку определения горизонтального проложения можно найти по формуле:

где т.- инструментальная ошибка линейных измерений; 5 - вертикальный угол визирования на пункт; т5 - СКО измерения вертикальных углов.

Недооценка влияния вертикального угла визирования приводит к ошибочному завышению точности ориентирования. Исходя из опытных данных, взяв в расчет вертикальный угол наведения на пункты расширенной опорной сети, можно с уверенностью сказать, что СКО ориентирования обратной линейно-угловой засечкой больше на 10-25 % по

сравнению с расчетным СКО по плановым проекциям.

Lx

Рис. 4. Схематичное изображение измеряемых величин L, 5 и вычисляемой Lxy

Для контроля правильности координат, найденных из засечек, необходимо использовать избыточные пункты и производить избыточные измерения. Точность двукратных засечек улучшается в V2 раз при наиболее благоприятной геометрии засечки (у ~ 120о). Для предрасчета точности плановой линейно-угловой засечки с учетом исходных пунктов можно воспользоваться специализированными программными продуктами, например CREDO DAT. Где нужно будет внести СКО исходных пунктов, равные СКО марок, вычисленные по вышеприведенным формулам, а также внести ошибки горизонтальных проложений, формула нахождения которых также приведена выше.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СНиП 3.01.03-84. Геодезические работы в строительстве. М.: ЦИТЛ Госстроя СССР, 1985.

2. Пособие по производству геодезических работ в строительстве (к СНиП 3.01.03-84). М.: ЦНИИ ОМТПГос-строя СССР, 1985.

3. Гордеев В. А. Теория ошибок измерений и уравнительные вычисления: учеб. пособие. Екатеринбург: УГГУ, 2004. 429 с.

4. Голубко Б. П., Гордеев В. А., Яковлев В. Н. Маркшейдерия. Ч. 1. Маркшейдерские работы на карьерах и разрезах: учеб. пособие. Екатеринбург: УГГУ, 2010. 210 с.

Поступила в редакцию 4 июня 2013 г.

Банников Антон Евгеньевич - аспирант. 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, Уральский государственный горный университет. E-mail: bannikovaesun@mail.ru

Голубко Борис Павлович - кандидат технических наук, профессор. 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, Уральский государственный горный университет. E-mail: golubko.b@mail.ru