DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций


Исследование и разработка координатного метода разбивочных работ в строительстве

Яндров Игорь Алексеевич, 10.06.2009

 

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован выбор темы, показана ее актуальность, научная новизна и практическая значимость применения координатного метода разбивочных работ. К использованию координатного метода привело настоящее состояние строительства и методов измерений. Поэтому целесообразно рассмотреть современные тенденции в строительстве зданий и современное состояние методов разбивочных работ, что и было сделано в первой и второй главе соответственно.

В первой главе отражено состояние и основные направления строительства. Показаны основные преимущества современного монолитного домостроения. В стесненных условиях строительства, особенно в условиях мегаполиса, монолитные дома позволяют обеспечить то, что хочет заказчик - любую конфигурацию здания, количество этажей, фасад, планировку. Таким образом, оказываются развязанными руки у архитектора, и здания внешне могут быть разнообразны и интересны. Увеличение темпов строительства, комбинированные решения в выполнении наружных стен, звукоизоляция, жесткость и прочность, стоимость монолитного здания, сопоставимая со стоимостью панельных домов, позволяют сделать вывод, что за монолитным домостроением большое будущее.

Вторая глава

Отмеченные особенности современного строительства привели к необходимости пересмотра методов геодезического обеспечения высотного строительства. В связи с этим во второй главе выполнен обзор состояния методов разбивочных работ в строительстве.

Рассматриваются традиционные методы разбивочных работ по установке элементов конструкций в плане, по высоте и установке конструкций и оборудования в вертикальное положение. Однако в настоящее время традиционные методы и средства геодезического обеспечения при возведении строительных объектов не удовлетворяют возросшим масштабам и темпам строительства, а также уровню механизации и автоматизации строительно-монтажных работ. В связи с этим появилась необходимость в создании новых методов геодезического обеспечения при возведении строительных объектов. Наряду с уже имеющимися на сегодняшний день методами был рассмотрен новый координатный метод разбивочных работ.

Третья глава

В третьей главе отражена сущность координатного метода и поставлены задачи исследований.

С применением современных приборов и соответствующего программного обеспечения в сложных, стесненных условиях строительной площадки координатный метод обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными способами, однако требует решения ряда вопросов теоретического и организационного характера.

Для сложных по конфигурации современных зданий или комплексов, возводимых из монолитного железобетона, может быть использован координатный метод, причем не только для выноса основных осей, но и для всего разбивочного цикла, включая монтаж строительных конструкций. Для применения координатного метода прежде всего необходимо непременное для геодезического обеспечения строительства условие: весь объем точек, фиксирующих положение разбивочных осей и характерных элементов конструкций, должен иметь координаты в какой-либо системе координат данного строительства, то есть по результатам соответствующей аналитической подготовки необходимо определить все разбивочные элементы (а это не только горизонтальные и вертикальные углы, горизонтальные и наклонные расстояния, а прежде всего сами координаты X, Y, H). Зная координаты характерных точек осей и элементов конструкций здания или сооружения, эти точки можно выносить в натуру любым удобным в данных строительных условиях способом, опираясь на координаты пунктов внешней и внутренней разбивочной сети.

Внешняя разбивочная сеть может быть создана путем различных линейно-угловых построений как с помощью электронных теодолитов или тахеометров, так и с помощью спутниковых методов измерений.

Следует подчеркнуть, что координатный метод разбивочных работ лучше других отвечает задачам современного строительства, поскольку обладает универсальностью. При наличии координат X, Y, H, характерных точек объекта, метод позволяет выносить конструкции в натуру при наличии лишь только оптической видимости с произвольной точки стояния прибора (тахеометра) на точки конструкций. При наличии спутниковых приемников даже оптической видимости необязательно, необходимо наличие “видимости” на созвездие спутников.

Очевидно, что для реализации координатного метода разбивочных работ наиболее целесообразно применять современные производительные приборы: электронные теодолиты и тахеометры, спутниковые приемники. Однако даже при использовании современных приборов и методов разбивочных работ возникают некоторые сложности и проблемы. Это вопросы связанные реализацией координатного метода, организацией разбивочных работ. В связи с этим, целью диссертационной работы является разработка рекомендаций по совершенствованию координатного метода разбивочных работ путем рационального сочетания современных средств измерений и методов разбивочных работ.

Представляется, что для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

выявить особенности применения координатного метода разбивочных работ при строительстве зданий.

рассмотреть вопрос преобразования координат для применения спутниковых технологий в процессе строительства

выполнить анализ возможностей использования спутниковых методов в процессе строительства

разработать принципы составления проекта производства геодезических работ (ППГР) с применением координатного метода и предложить вариант ППГР с применением координатного метода.

Четвертая глава

Четвертая глава посвящена особенностям применения координатного метода. Для его применения необходимо, чтобы весь объем характерных пунктов строительной площадки имел координаты в какой-либо единой системе координат данного строительства. Иными словами встает вопрос о преобразовании систем координат.

К тому же должна быть создана внешняя разбивочная сеть, сохраняющая систему координат на весь период строительства и состоящая от простых построений, определяющих положение точек пунктов на близлежащих элементах ситуации, до сложных линейно-угловых сетей. В любом случае, пункты должны, по возможности, располагаться в местах просматриваемых со всех горизонтов строительства. Для посадки объекта в запроектированном месте, отрытия котлована и строительства подземной части здания внешняя разбивочная сеть должна быть привязана к местной системе координат, т.е. пункты внешней разбивочной сети должны иметь координаты в двух системах: местной и строительной.

При возведении надземной части здания на исходном горизонте создается внутренняя разбивочная сеть с пунктами, расположенными в местах, удобных для вертикального проектирования на монтажные горизонты и дальнейших разбивочных работ. Координаты пунктов внутренней разбивочной сети определяются в принятой для данного строительства системе от пунктов внешней разбивочной сети.

Перенос пунктов внутренней разбивочной сети на монтажные горизонты осуществляется, высокоточным прибором вертикального проектирования с последующим контролем путем линейно-угловых измерений на пунктах внутренней разбивочной сети на каждом монтажном горизонте или измерений с использованием спутниковых приемников. Фазовые измерения по сигналам спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS целесообразно производить в статическом дифференциальном режиме по стандартной схеме: один приемник на время наблюдений устанавливается на пунктах исходной разбивочной сети, другой перемещается по пунктам внутренней разбивочной сети.

Разбивочные работы на монтажном горизонте производятся электронным тахеометром полярным методом или применением различного вида засечек от пунктов базовой разбивочной сети.

Электронный тахеометр можно применить на всех этапах производства: от создания внешней и базовой разбивочной основы, выноса в натуру основных осей и элементов конструкций до геометрического обеспечения строительно-монтажных работ, контроля за соблюдением геометрических параметров строительных конструкций и исполнительной съемки. Спутниковые приемники можно использовать на всех этапах, кроме определения местоположения строительных конструкций.

Необходимо отметить, что спутниковые измерения в строительстве зданий могут служить альтернативой переносу пунктов внутренней разбивочной сети с помощью прибора вертикального проектирования. Спутниковые измерения могут быть выполнены в качестве контроля переноса пунктов внутренней разбивочной сети вместо угловых и линейных измерений между уже перенесенными на монтажный горизонт пунктами, а также для разбивочных работ на монтажном горизонте в режиме кинематики в реальном времени RTK.

На исходном и монтажных горизонтах пункты внутренней разбивочной сети могут располагаться в любых удобных для спутниковой технологии местах при последующем выносе в натуру местоположения строительных конструкций. Но при этом координаты пунктов внутренней разбивочной сети на каждом горизонте будут различные и придется каждый раз заново рассчитывать разбивочные элементы для выноса строительных конструкций, в связи с этим необходимо организовать процесс оперативного планирования геодезических работ и быстрой обработки полевых данных с самого начала строительства. При этом в идеале в качестве исходных данных нужно иметь чертежи и каталоги координат характерных точек в цифровой форме, для дальнейшего переноса в данных в тахеометр или спутниковый приемник.

Хотелось бы подчеркнуть, что именно координаты, а не характеристики взаимного положения точек (расстояния и углы) целесообразно иметь в цифровом виде, поскольку наличие координат характерных точек разбивки позволяет выносить эти точки независимо от геометрии геодезической сети и расположения строительной техники и оборудования на строительной

Исполнительную съемку целесообразно производить электронным тахеометром с сохранением координат характерных точек во внутренней или внешней (карте памяти) прибора с последующей передачей данных в компьютер для построения исполнительных чертежей.

Для приборной реализации координатного метода необходимо чтобы электронный тахеометр был оснащен встроенным программным обеспечением именно для производства разбивочных работ: определение и вынос в натуру пространственных координат, привязка прибора к станции через различного вида засечки или через внецентренное стояние. Наличие лазерного указателя цели позволит быстро выносить характерные точки, а возможность измерения расстояний без отражателя – производить исполнительную съемку недоступных объектов. При использовании спутниковых приемников необходимо предусмотреть возможность их совместного использования с электронным тахеометром.

Для всех приборов предъявляется требование: возможность передачи в прибор проектных координат характерных точек для разбивочных работ и получение с прибора координат пунктов разбивочной сети для обработки и уравнивания, а также фактических координат характерных точек конструкций для построения разбивочных чертежей. Также должно быть программное обеспечение, соответствующее решению задач по обработке полевых измерений, уравниванию и оценке точности геодезических разбивочных сетей с используемыми видами приборов, для преобразования координат при GPS измерениях и подготовки исполнительных чертежей.

Пятая глава

Пятая глава посвящена вопросу преобразования координат для применения спутниковых технологий в строительстве зданий.

Используемые системы координат при строительстве должны быть определены уже в начальный период строительства и показаны в проекте производства геодезических работ. Привязки отдельных элементов здания или сооружения должны быть даны относительно осей в установленной для данного объекта строительной системе координат.

При применении спутниковой технологии необходимо знать координаты выносимых в натуру точек конструкций, но не в системе координат WGS-84, а в строительной системе координат, где оси X, Y параллельны осям здания, а ось Z направлена вдоль отвесной линии. Кроме того, в начальный период строительства для посадки объекта в запроектированном месте координаты точек внешней разбивочной основы задаются в общегородской системе координат.

Таким образом, имеются три системы координат, но на весь период строительства удобно выбрать и работать лишь с одной системой. В связи с этим возникает задача преобразования координат, то есть определения параметров перехода от одной системы координат к другой.

Для того, чтобы определить параметры преобразования необходимо, чтобы в двух системах координат были известны координаты ряда связующих пунктов. Оптимальным расположением связующих пунктов является их равномерное расположение по всей территории строительной площадки. Основываясь на том, что размер площадки строительства в среднем составляет 100*100м можно считать, что используемые системы координат прямоугольные и произвольно ориентированные друг по отношению к другу, причем общегородская и строительная системы – топоцентрические, а WGS-84 - геоцентрическая.

Задача формулируется следующим образом: имеются координаты пунктов в двух системах координат: WGS-84 и строительной системе координат. Необходимо вычислить элементы разворота и сдвиги по осям координат. Общее преобразование описывается соотношенем, где каждый связующий пункт позволяет составить следующее уравнение:

, каждый из которых выражается через 3 угла разворота соответствующих осей координатных систем. Выразим эти углы через широту В, долготу L и азимут А (рис. 1).

Рис. 1 Углы разворота систем координат