Перенос проектных элементов с плана на местность

Вот ответы на вопросы, оформленные так, чтобы их было удобно переписать в тетрадь школьнику, с использованием MathJax для формул и без Markdown.

30. Способы перенесения проектных углов, точек, линий и плоскостей с плана на местность. Построение на местности угла заданной величины.

Перенесение проектных элементов с плана на местность – это процесс, при котором проектные данные (углы, координаты точек, направления линий, положение плоскостей) воплощаются в натуре, то есть на реальной строительной площадке. Это ключевой этап в строительстве, обеспечивающий точное соответствие возводимого объекта проекту.

Основные способы перенесения:

1. Полярный способ (способ углов и расстояний):
• Известна одна исходная точка на местности (например, точка А) и направление (например, на точку В).
• Для перенесения проектной точки С измеряют проектный горизонтальный угол от направления АВ до направления АС и проектное расстояние АС.
• На местности устанавливают теодолит в точке А, ориентируют его по направлению АВ. Откладывают проектный угол, затем по этому направлению отмеряют проектное расстояние до точки С.
• Этот способ удобен для перенесения отдельных точек и углов.
2. Способ прямоугольных координат:
• На плане каждая проектная точка имеет свои координаты (x, y) относительно принятой системы координат.
• На местности создают геодезическую разбивочную сеть, состоящую из точек с известными координатами.
• Для перенесения проектной точки С с координатами \((x_C, y_C)\) используют две исходные точки А и В с известными координатами.
• Измеряют расстояния от А до С и от В до С, или углы от направлений АВ до АС и ВС.
• Этот способ обеспечивает высокую точность и удобен для перенесения множества точек.
3. Способ створных пересечений:
• Используется для перенесения точек, лежащих на прямых линиях (створах).
• На местности закрепляют две точки, определяющие створ.
• Проектные точки на этом створе находят путем откладывания расстояний от одной из закрепленных точек.
4. Способ перпендикуляров (ординат):
• Применяется для перенесения точек, расположенных относительно прямой линии.
• На местности закрепляют прямую линию (базис).
• От этой линии откладывают перпендикуляры заданной длины, на концах которых и будут находиться проектные точки.

Построение на местности угла заданной величины:

Для построения угла заданной величины (например, \(\alpha\)) на местности используют теодолит.

1. Устанавливают теодолит над вершиной угла (точкой А).
2. Центрируют и горизонтируют прибор.
3. Наводят зрительную трубу на одну из сторон угла (например, на точку В) и устанавливают отсчет по горизонтальному кругу на 0°00'00" (или записывают текущий отсчет).
4. Поворачивают алидаду теодолита на заданный угол \(\alpha\).
5. Фиксируют алидаду и визируют в направлении, соответствующем отложенному углу. В этом направлении закрепляют точку С, которая будет лежать на второй стороне угла.
6. Таким образом, угол ВАС будет равен заданной величине \(\alpha\).

31. Перенесение в натуру линии заданной длины.

Перенесение в натуру линии заданной длины – это процесс закрепления на местности двух точек, расстояние между которыми соответствует проектной длине линии.

Основные этапы:

1. Выбор начальной точки: Определяют и закрепляют на местности начальную точку линии (например, точку А). Это может быть точка с известными координатами или точка, определенная относительно других элементов.
2. Определение направления:
• Если направление линии задано углом от известного направления, используют теодолит (как описано в п. 30) для откладывания этого угла.
• Если направление задано координатами двух точек, то сначала определяют дирекционный угол линии по формуле:
\[ \text{tg}(\alpha) = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} \]

где \((x_1, y_1)\) и \((x_2, y_2)\) – координаты начальной и конечной точек линии. Затем этот дирекционный угол откладывают на местности с помощью теодолита.

3. Измерение и откладывание длины:
• По определенному направлению от начальной точки А отмеряют проектную длину линии (L) с помощью мерной ленты, рулетки или электронного тахеометра.
• На конце отложенного расстояния закрепляют вторую точку линии (точку В).
• При использовании электронного тахеометра или GPS-приемника, можно сразу определить координаты конечной точки и вынести ее на местность.
4. Контроль: После закрепления линии обязательно проводят контрольные измерения длины и, при необходимости, направления, чтобы убедиться в точности перенесения.

32. Перенесение в натуру проектных точек в плане. Разбивка криволинейных сооружений.

Перенесение в натуру проектных точек в плане – это закрепление на местности положения точек, определенных на плане своими координатами или относительно других элементов.

Основные способы перенесения точек:

1. Полярный способ (способ углов и расстояний):
• Выбирают исходную точку (станцию) на местности с известными координатами и ориентируют теодолит по известному направлению.
• Для каждой проектной точки вычисляют полярные координаты: горизонтальный угол от ориентирного направления до направления на проектную точку и расстояние до этой точки.
• На местности откладывают вычисленный угол и расстояние, закрепляя проектную точку.
• Формулы для вычисления полярных координат:

Пусть станция находится в точке \(S(x_S, y_S)\), ориентирное направление на точку \(O(x_O, y_O)\), а проектная точка \(P(x_P, y_P)\).

Дирекционный угол направления \(SO\):

\[ \alpha_{SO} = \text{arctg}\left(\frac{y_O - y_S}{x_O - x_S}\right) \]

Дирекционный угол направления \(SP\):

\[ \alpha_{SP} = \text{arctg}\left(\frac{y_P - y_S}{x_P - x_S}\right) \]

Горизонтальный угол \(\beta\) от \(SO\) до \(SP\):

\[ \beta = \alpha_{SP} - \alpha_{SO} \]

Расстояние \(SP\):

\[ D_{SP} = \sqrt{(x_P - x_S)^2 + (y_P - y_S)^2} \]
2. Способ прямоугольных координат (линейные засечки):
• Используют две исходные точки А и В с известными координатами на местности.
• Для каждой проектной точки С вычисляют расстояния АС и ВС.
• На местности из точек А и В делают засечки (дуги) радиусами АС и ВС соответственно. Точка пересечения дуг будет искомой точкой С.
• Формулы для вычисления расстояний:
\[ D_{AC} = \sqrt{(x_C - x_A)^2 + (y_C - y_A)^2} \] \[ D_{BC} = \sqrt{(x_C - x_B)^2 + (y_C - y_B)^2} \]
3. Способ створных пересечений и перпендикуляров:
• Как описано в п. 30, эти способы применяются для точек, лежащих на прямых линиях или расположенных относительно них.

Разбивка криволинейных сооружений:

Разбивка криволинейных сооружений (например, дорог, железнодорожных путей, арок) требует особого подхода, так как их форма не является прямолинейной.

Основные методы:

1. Разбивка полярным способом:
• Выбирают одну или несколько станций на кривой или рядом с ней.
• Для каждой точки кривой вычисляют полярные координаты (угол и расстояние) от станции.
• На местности откладывают эти углы и расстояния, закрепляя точки кривой.
• Этот метод особенно эффективен при использовании электронных тахеометров, которые могут автоматически вычислять и выносить точки по заданным координатам.
2. Разбивка по ординатам от хорды:
• На кривой выбирают начальную и конечную точки, соединяя их прямой линией (хордой).
• От этой хорды через равные промежутки откладывают перпендикуляры (ординаты) до точек кривой. Длины ординат вычисляются по проектным данным.
• Этот метод часто используется для разбивки круговых кривых.

Для круговой кривой радиуса \(R\) и хорды \(L\), ордината \(y\) на расстоянии \(x\) от середины хорды вычисляется по формуле:

\[ y = R - \sqrt{R^2 - x^2} \]

или от начала хорды:

\[ y = \sqrt{R^2 - (L/2 - x)^2} - \sqrt{R^2 - (L/2)^2} \]
3. Разбивка по тангенсам и хордам:
• От начальной точки кривой откладывают касательную (тангенс).
• От точек на касательной откладывают хорды до точек кривой.
• Этот метод также применяется для круговых кривых.
4. Разбивка с использованием GPS-приемников:
• Современные GPS-приемники позволяют выносить точки с заданными координатами непосредственно на местность с высокой точностью, что значительно упрощает разбивку сложных криволинейных сооружений.

33. Способ прямоугольных координат. Способ продолженных хорд.

Способ прямоугольных координат:

Этот способ является одним из наиболее универсальных и точных для перенесения проектных точек на местность. Он основан на использовании прямоугольной системы координат, в которой положение каждой точки определяется двумя значениями – абсциссой (x) и ординатой (y).

Принцип:

1. Создание геодезической разбивочной сети: На строительной площадке создается сеть опорных точек (пунктов), координаты которых (x, y) определены с высокой точностью. Эти пункты служат основой для всех дальнейших разбивочных работ.
2. Вычисление координат проектных точек: Все проектные точки, которые необходимо вынести на местность, имеют свои координаты в той же системе, что и опорные пункты.
3. Вынос точек на местность:
• С помощью электронного тахеометра: Это наиболее распространенный и эффективный метод. Тахеометр устанавливается на одном из опорных пунктов, его ориентируют по другому опорному пункту. Затем в прибор вводят координаты проектной точки. Тахеометр автоматически вычисляет угол и расстояние до этой точки. Оператор, следуя указаниям прибора, находит и закрепляет проектную точку на местности.
• С помощью линейных засечек: Как описано в п. 32, из двух опорных пунктов с известными координатами вычисляют расстояния до проектной точки. На местности эти расстояния откладывают с помощью рулеток или мерных лент, находя точку пересечения.
• С помощью угловых засечек: Из двух опорных пунктов измеряют углы до проектной точки. На местности эти углы откладывают с помощью теодолитов, находя точку пересечения визирных лучей.

Преимущества:

• Высокая точность.
• Универсальность – подходит для любых форм сооружений.
• Удобство автоматизации с использованием современных геодезических приборов.

Способ продолженных хорд:

Этот способ применяется для разбивки криволинейных участков, чаще всего круговых кривых, когда невозможно или неудобно использовать полярный способ (например, из-за препятствий или большой протяженности кривой).

Принцип:

1. Начальная точка и касательная: Определяют начальную точку кривой (Т1) и направление касательной к кривой в этой точке.
2. Откладывание первой хорды: От точки Т1 по касательной откладывают короткий отрезок (например, 10-20 м) до вспомогательной точки А.
3. Построение первой хорды кривой: Из точки А откладывают перпендикуляр к касательной. На этом перпендикуляре откладывают величину, вычисленную по формуле для продолженных хорд, чтобы найти следующую точку кривой (Т2).
4. Продолжение хорды: Соединяют точки Т1 и Т2 прямой линией (хордой). Затем эту хорду продолжают за точку Т2 на такую же длину до вспомогательной точки В.
5. Построение следующей точки кривой: Из точки В откладывают перпендикуляр к продолженной хорде. На этом перпендикуляре откладывают величину, вычисленную по формуле, чтобы найти следующую точку кривой (Т3).
6. Повторение процесса: Процесс повторяется до тех пор, пока не будет разбита вся кривая.

Формулы для продолженных хорд (для круговой кривой радиуса \(R\) и равных хорд \(c\)):

Угол поворота \(\delta\) для каждой хорды:

\[ \sin(\delta/2) = c / (2R) \]

Величина отрезка, откладываемого от продолжения хорды (стрелка):

\[ f = c \cdot \sin(\delta) \]

или более точно, для первой хорды от касательной:

\[ f_1 = c^2 / (2R) \]

для последующих хорд от продолжения предыдущей хорды:

\[ f_i = c^2 / R \]

Преимущества:

• Не требует постоянной установки теодолита на каждой точке.
• Относительно прост в реализации на местности с использованием только мерных лент и угломерных приборов.

Недостатки:

• Накопление ошибок при большой протяженности кривой.
• Требует тщательного контроля.

34. Построение на местности горизонтальной и наклонной плоскости.

Построение на местности горизонтальной плоскости:

Горизонтальная плоскость – это плоскость, перпендикулярная отвесной линии в любой ее точке. На местности она соответствует уровенной поверхности или плоскости, параллельной ей.

Для построения горизонтальной плоскости необходимо обеспечить, чтобы все точки, лежащие в этой плоскости, имели одинаковую высотную отметку.

Методы:

1. С помощью нивелира:
• Устанавливают нивелир в удобном месте, откуда видна вся площадь, где нужно создать горизонтальную плоскость.
• Горизонтируют нивелир.
• С помощью нивелирной рейки определяют отметку точки, через которую должна проходить горизонтальная плоскость (например, отметка \(H_0\)).
• Затем, перемещая рейку по всей площади, находят точки, у которых отсчет по рейке будет таким же, как и в исходной точке (или вычисляют отсчет, соответствующий заданной отметке).
• Эти точки будут лежать в одной горизонтальной плоскости.
• Пример: Если отметка земли в точке А равна 100.00 м, и мы хотим создать горизонтальную площадку на отметке 101.50 м, то при установке нивелира в точке N и отсчете по рейке в точке А, например, 1.20 м, горизонт прибора будет \(H_{ГП} = H_A + a_A = 100.00 + 1.20 = 101.20\) м. Тогда для получения отметки 101.50 м, отсчет по рейке должен быть \(a_x = H_{ГП} - H_{проект} = 101.20 - 101.50 = -0.30\) м. Это означает, что нужно подсыпать грунт до тех пор, пока отсчет по рейке не станет -0.30 м (или 0.30 м ниже горизонта прибора).
2. С помощью лазерного нивелира (ротационного):
• Лазерный нивелир устанавливают и горизонтируют.
• Он излучает вращающийся лазерный луч, который формирует горизонтальную плоскость.
• С помощью приемника лазерного луча, установленного на рейке, можно точно определить положение этой плоскости на любой точке строительной площадки.
• Это наиболее быстрый и точный способ для создания горизонтальных плоскостей на больших площадях.

Построение на местности наклонной плоскости:

Наклонная плоскость – это плоскость, которая имеет определенный уклон (градиент) относительно горизонтальной плоскости.

Для построения наклонной плоскости необходимо задать ее уклон и отметку одной или нескольких точек.

Методы:

1. С помощью нивелира и заданного уклона:
• Определяют отметку одной точки (например, \(H_A\)) на будущей наклонной плоскости.
• Задают уклон плоскости (например, \(i\)) в определенном направлении. Уклон может быть выражен в промилле (‰), процентах (%) или как отношение высоты к расстоянию (1:N).
• Для любой другой точки В, расположенной на расстоянии \(L\) от А в направлении уклона, проектная отметка \(H_B\) будет:
\[ H_B = H_A \pm i \cdot L \]

где знак "+" или "-" зависит от направления уклона (подъем или спуск).

• Устанавливают нивелир и определяют горизонт прибора \(H_{ГП}\).
• Для каждой точки на местности вычисляют проектную отметку и соответствующий отсчет по рейке:
\[ a_x = H_{ГП} - H_{проект} \]
• Рабочие перемещают грунт до тех пор, пока отсчет по рейке не будет соответствовать вычисленному значению.
2. С помощью теодолита (для небольших участков):
• Устанавливают теодолит над точкой А, через которую должна проходить наклонная плоскость.
• Задают проектный угол наклона \(\alpha\) к горизонту.
• Наводят зрительную трубу теодолита на заданный угол наклона.
• С помощью рейки или мерной ленты откладывают расстояния и определяют точки, лежащие на заданной наклонной линии, которая является частью наклонной плоскости.
• Этот метод более трудоемок для больших площадей.
3. С помощью лазерного нивелира с функцией задания уклона:
• Современные лазерные нивелиры могут излучать лазерный луч под заданным углом наклона.
• Это позволяет быстро и точно создавать наклонные плоскости на больших площадях.

35. Развитие плановой и высотной геодезической основы на строительной площадке.

Развитие плановой и высотной геодезической основы – это создание на строительной площадке сети геодезических пунктов, которые служат исходными данными для всех разбивочных и контрольных работ. Эта основа обеспечивает точность и правильность строительства.

Плановая геодезическая основа:

Представляет собой сеть пунктов, закрепленных на местности, координаты которых (x, y) определены с высокой точностью в принятой системе координат.

Этапы развития:

1. Привязка к государственной геодезической сети: Строительная площадка привязывается к пунктам государственной геодезической сети (ГГС) или опорной межевой сети (ОМС). Это обеспечивает единую систему координат для всех объектов.
2. Создание строительной сетки (разбивочной сети):
• На территории строительной площадки закладываются основные пункты разбивочной сети. Они должны быть расположены таким образом, чтобы с них можно было охватить всю территорию и вынести основные оси зданий и сооружений.
• Пункты закрепляются долговременными знаками (металлические трубы, бетонные монолиты, реперы) за пределами зоны строительства, чтобы они не были повреждены в процессе работ.
• Координаты этих пунктов определяются с высокой точностью методами триангуляции, полигонометрии, трилатерации или с использованием спутниковых систем (GPS/ГЛОНАСС).
• Для крупных объектов может создаваться строительная сетка в виде квадратов или прямоугольников, стороны которых параллельны основным осям сооружений.
3. Создание детальной разбивочной сети: От основных пунктов разбивочной сети создаются более плотные сети для детальной разбивки отдельных элементов сооружений.
4. Контроль: После создания сети обязательно проводится контроль точности определения координат пунктов.

Высотная геодезическая основа:

Представляет собой сеть пунктов (реперов), закрепленных на местности, высотные отметки которых (H) определены с высокой точностью в принятой системе высот (например, Балтийская система высот).

Этапы развития:

1. Привязка к государственной нивелирной сети: Строительная площадка привязывается к пунктам государственной нивелирной сети (ГНС).
2. Закладка и определение отметок рабочих реперов:
• На территории строительной площадки закладываются рабочие реперы – долговременные знаки, высотные отметки которых определяются методом геометрического нивелирования от пунктов ГНС.
• Реперы должны быть расположены за пределами зоны строительства, чтобы исключить их повреждение и деформацию.
• Количество реперов должно быть достаточным для обеспечения всех высотных работ.
3. Создание временных реперов: По мере необходимости могут создаваться временные реперы для удобства выполнения работ на отдельных участках. Их отметки определяются от основных рабочих реперов.
4. Контроль: Обязательно проводится контроль точности определения высотных отметок реперов.

Значение геодезической основы:

• Обеспечивает точное соответствие возводимого объекта проекту.
• Позволяет контролировать геометрические параметры сооружений на всех этапах строительства.
• Является основой для исполнительных съемок и мониторинга деформаций.

36. Геодезическая разбивочная основа для строительства.

Геодезическая разбивочная основа для строительства – это совокупность геодезических пунктов (знаков), закрепленных на местности, координаты и высоты которых определены с необходимой точностью. Она служит исходной базой для выполнения всех геодезических работ на строительной площадке, включая разбивку, контроль и исполнительные съемки.

Основные элементы геодезической разбивочной основы:

1. Плановая разбивочная сеть:
• Назначение: Обеспечивает точное положение объектов в плане (горизонтальной плоскости).
• Виды:
  • Строительная сетка: Система квадратов или прямоугольников, стороны которых параллельны основным осям зданий и сооружений. Используется для крупных объектов.
  • Разбивочная сеть в виде полигонометрических ходов: Система точек, соединенных прямыми линиями, с измеренными длинами и углами.
  • Разбивочная сеть в виде триангуляции или трилатерации: Система треугольников, стороны и/или углы которых измерены.
  • Осевые знаки: Закрепленные на местности точки, определяющие положение основных и промежуточных осей зданий и сооружений.
• Закрепление: Пункты плановой сети закрепляются долговременными знаками (металлические трубы, бетонные монолиты, центры на фундаментах) за пределами зоны производства работ, чтобы исключить их повреждение.
• Точность: Координаты пунктов определяются с высокой точностью, соответствующей требованиям проекта и нормативных документов.
2. Высотная разбивочная сеть:
• Назначение: Обеспечивает точное положение объектов по высоте.
• Виды:
  • Реперы: Долговременные знаки (металлические стержни, забитые в грунт, или бетонные столбики), высотные отметки которых определены методом нивелирования.
  • Марочные реперы: Закрепленные на стенах существующих зданий или сооружений.
• Закрепление: Реперы закладываются за пределами зоны строительства, в местах, исключающих их повреждение и деформацию.
• Точность: Высотные отметки реперов определяются с высокой точностью, соответствующей требованиям проекта.
3. Основные (главные) оси зданий и сооружений:
• Назначение: Определяют положение основных конструктивных элементов объекта.
• Закрепление: Выносятся на местность и закрепляются временными или постоянными знаками (обноски, створные знаки).

Требования к геодезической разбивочной основе:

• Достаточность: Количество и расположение пунктов должно быть достаточным для выполнения всех необходимых геодезических работ.
• Долговечность: Знаки должны быть надежно закреплены и защищены от повреждений.
• Точность: Координаты и высоты пунктов должны быть определены с точностью, соответствующей требованиям проекта и нормативных документов.
• Устойчивость: Пункты должны быть устойчивы к деформациям грунта и другим внешним воздействиям.
• Доступность: Пункты должны быть легкодоступны для измерений.

Создание геодезической разбивочной основы – это первый и один из важнейших этапов геодезического обеспечения строительства, от которого зависит точность и качество всего строительного процесса.