Геодезическое обеспечение геометрической точности монтажа опорных колонн каркаса здания, фермы, ригеля, подкрановых конструкций и путей

Геодезическое обеспечение геометрической точности монтажа промышленных зданий

Геодезическое обеспечение геометрической точности монтажа опорных колонн каркаса здания, фермы, ригеля, подкрановых конструкций и путей

Геодезические работы при монтаже каркасных зданий про­изводятся следующим образом. Перед началом монтажа колонн делают исполнительную съемку построенных фундаментов, на которых должны быть нанесены осевые риски. Как и фундамен­ты, осевыми рисками маркируются колонны по шаблону на уровне верха стакана фундаментов и у верхнего конца колонны. Откло­нения оси колонны от разбивочной не должны превышать допус­ков (см. табл.1, п.10). Вертикальность колонн может прове­ряться по тяжелому отвесу, нити которого должны быть парал­лельны ребру колонны (эта работа возможна только при безвет­ренной погоде).

Для придания колонне вертикальности два теодолита ставят в двух взаимно перпендикулярных отвесных плоскостях, прохо­дящих черен нижние риски колонны (рис.1, а). Зрительной трубой визируют на нижние риски, визирный луч поворачивают в вертикальной плоскости и визируют

Рис.1. Поверка вертикальности колонн теодолитом:

а — в двух вертикальных плоскостях; б - относительно продольного створа; в - исполнительная схема верхнего торца колонн

на верхние риски. По ука­заниям наблюдателей колонну ставят вертикально, результат про­веряют при двух положениях вертикального круга теодолита.

Установку колонн по оси АА (рис. 1, б) проверяют спосо­бом бокового нивелирования. Для этого теодолит центрируют над точкой вспомогательной оси А₁А₁ отстоящей от разбивочной оси АА на расстоянии а = 0,5—1,0 м. Зрительную трубу ориентируют по оси А₁А₁ и способом вертикальной плоскости берут отсчеты а_нпо рейке, которую располагают горизонтально с упором пятки на каждую колонну по нижней осевой риске. Подняв рейку к верхней осевой риске каждой колонны, берут отсчет а_в. Боковое нивелирование производится при двух положениях вертикаль­ного круга. Отклонения колонны от створной плоскости на уров­не нижней осевой риски вычисляется по формуле Δа_н = а – а_н -d/2, на уровне верхней осевой риски - Δа_в = а – а_в - d/2, где d — толщина колонны.

Боковым нивелированием в перпендикулярном к оси АА на­правлении определяют поперечные отклонения колонн Δа^΄_н и Δа^΄_в. Фактические значения плановых отклонений наносят на исполнительную схему (рис.1, в) с указанием их величины (в мм) и направления.

Высотную исполнительную съемку верхней поверхности ко­лонны или консоли выполняют геометрическим нивелировани­ем. Предварительно производят передачу отметки от строитель­ного репера на временный репер Е монтажного горизонта. В про­цессе исполнительной съемки нивелирную рейку ставят на опор­ную поверхность верха колонн и консолей и берут отсчеты с по­мощью нивелира, установленного на специальной площадке. Определяют горизонт прибора ГП = Н_Е + b_Е, фактические отмет­ки нивелируемых поверхностей Н_ί = ГП - b_ί, где Н_Е - отметка временного репера Е; b_Е и b_ί. — отсчеты по рейкам.

Отклонения колонн по высоте вычисляют по формуле ΔH_ί = H_ί - H_п, где Н_п - проектная отметка опорной поверх­ности. Значения отклонений Δh_ί, показывают на исполнитель­ной схеме со знаком "плюс" или "минус".

Для дальнейшего наращивания высоты каркаса на оголовки крайних колонн выносят продольные и поперечные оси с помо­щью теодолита относительно пунктов закрепления осей на мон­тажном горизонте. Продольную ось на оголовки промежуточных колонн проецируют с помощью отвесов относи­тельно струны или с помощью теодолита, поставленного на спе­циальную площадку. С помощью рулетки на оголовках колонн поперечными рисками отмечают расстояния между поперечны­ми осями, соответствующие проектным. Проектные разбивочные оси воспроизводят на монтажном горизонте относительно пунк­тов пространственной геодезической сети.

Пространственная геодезическая сеть развивается по мере наращивания высоты здания. При разбивках осей многоэтаж­ных (свыше 10—16 этажей) зданий пользуются приборами отвес­ного проецирования, которые устанавливают над пунктами спе­циальной многоярусной (пространственной) разбивочной сети. Пункты А, В, С, D, Е, М базисной опорной сети (рис. 2) закла­дывают на уровне фундаментов (нулевой ярус) после строитель­ства подземной части здания. Плановое положение базисных пунктов заранее проектируют в точках, над которыми в пере­крытиях каждого яруса предусматриваются геодезические отвер­стия. Центр базисного пункта выносят на знак относительно точек основных осей, закрепленных за пределами котлована. Рас­стояния между центрами базисных пунктов измеряют вдоль осей и по диагоналям с погрешно­стью 1—2 мм.

На монтажном горизонте 1 вынесенные пункты А₁ ,В₁ ,С₁ ,D₁, Е₁ ,М₁ образуют каркасную плановую сеть, относительно которой развиваются разбивочные сети. Аналогичные каркас­ные и разбивочные сети созда­ются на перекрытиях каждого этажа. Погрешность проециро­вания опорных пунктов на вы­соту 50 м составляет 3—4 мм, но при высоте проецирования свыше 100—150 м значительно возрастают составляющие по­грешности проецирования, обусловленные рефракционны­ми искривлениями визирного луча. Поэтому на особо высоких зданиях и сооружениях приме­няют проецирование пунктов каркасных сетей на верхние ярусы не от исходного горизонта, а последовательно от пунктов сетей, расположенных через 10—20 ярусов.

Пространственная разбивочная сеть может создаваться при помощи надир-приборов — оптических приборов, задающих от­весный визирный луч сверху вниз сквозь отверстия в перекры­тиях нескольких ярусов. Если для такого проецирования исполь­зуются оптические центриры теодолитов, то применяется поярусное последовательное развитие пространственной геодезической сети, при котором пункты каждого яруса выносятся относитель­но пунктов предыдущего яруса.

Высотные координаты передаются на монтажный горизонт при помощи инварной ленты и двух нивелиров относительно ис­ходных реперов, заложенных в фундаменте. Высотная установка конструкций на каждом этаже производится относительно рабо­чих реперов, заложенных в перекрытии.

Пространственная геодезическая сеть на нулевом монтажном горизонте обеспечивает создание проектной геометрии и размеров здания в плане.

Рис.2. Проcтранственная геодезическая сеть многоэтажного здания:

О- нулевой ярус; 1, 2 - первый и второй ярусы

Данная сеть служит для сохранения проект­ной ориентации и взаимного положения разбивочных осей на каждом монтажном горизонте, а также для поэтажных разбивок высотного проектного положения конструкций.

При монтаже промышленных сооружений наиболее высокие требования предъявляются к монтажу подкрановых балок. Сталь­ные и железобетонные балки опираются на колонны через под­крановые консоли. По верху балок укладывают подкрановые рель­сы. Укрепленные к консолям подкрановые балки образуют вместе с колоннами здания общую жесткую систему. Устанавливают их одновременно с монтажом всего здания после окончательного за­крепления основного несущего каркаса — колонн и стропильных ферм, поэтому правильная установка колонн обеспечивает задан­ное положение всех элементов конструкции. Однако неизбежные погрешности изготовления и монтажа конструкций всегда вызы­вают необходимость выверки и корректировки подкрановых путей. Геодезические измерения усложняются тем, что подкрановые пути располагаются на высоте 10—30 м, а на крупных объектах на высоте 50 м над уровнем пола здания.

Для установки подкрановых балок производят нивелирование опорной поверхности консолей или нулевых рисок колонн. Нивелир устанавливают чаще всего на специальных жестких подмостках несколько выше подкрановых балок и в середине длины подкра­нового пути.

По результатам нивелирования вычисляют отметки всех кон­солей и составляют исполнительный профиль опорных поверхно­стей консолей по оси подкрановой балки в масштабе 1:100 — горизонтальном и 1:10 — вертикальном. На профиле намечают линию укладки балок по высоте и при необходимости определяют толщину прокладки для выравнивания основания подкрановой балки.

Плановое положение подкрановых балок определяют от рабо­чих (монтажных) осей здания, тщательно перенесенных теодоли­том методом наклонного проектирования на консоли (рис. 3). При этом на земле или полу цеха тщательно контролируют рас­стояние l между осями балок, затем в одном конце оси центри­руют теодолит и ориентируют его по второму концу этой же оси.

При двух положениях трубы теодолита оси выносят на поверх­ность крайних консолей и некоторых промежуточных и отмечают их рисками на гранях и поверхностях консолей. Через риски крайних консолей протягивают тонкую проволоку и отмечают ось на консолях всех промежуточных опор, контролируя работу по рискам, нанесенным с помощью теодолита.

Рис. 3. К разбивке подкрановых балок

Для удобства работы целесообразно закреплять оси насеч­ками на скобах, укрепленных на противоположных стенах здания. Между скобами натягивается проволока, и ось проектируется с помощью отвеса. При монтаже подкрановых балок на большой высоте, когда использование теодолита затруднено, а часто и не­допустимо из-за низкой точности, проектирования, передача осей выполняется прибором для вертикального проектирования, установ­ленным на полу здания в начальной и конечной точках оси.

Многолетней практикой и специальными исследованиями уста­новлены предельные значения допустимых отклонений геометриче­ских параметров подкрановых путей от проектных, не вызывающих существенных нарушений условий работы кранов и мало влияю­щих на траекторию их движения. Такие отклонения регламенти­рованы соответствующими допусками на укладку рельсов под­крановых путей. Эти допуски определяют максимальную величину изменения соответствующих параметров путей в процессе их монтажа и эксплуатации.

Подкрановые пути должны быть установлены горизонтально, прямолинейно и с соблюдением проектного расстояния между двумя осями ниток с заданным допуском.

Возможны три случая разбивки рельсовых осей.

Первый случай, когда колея пути превышает длину мер­ного прибора. В этом случае от главных осей здания, параллель­ных оси пути, в начале и в конце пролета, а также через 50—60 м вдоль пролета на полу откладывают по перпендикуляру расстоя­ния между осями рельсов. В некоторых случаях (при отсутствии видимости) рельсовые оси смещают так, чтобы они проходили в 10—15 см от внутренних граней колонн. В створе каждой рель­совой оси с помощью теодолита через 8—10 м закрепляют допол­нительные точки осевыми знаками. Перенесение осей с пола на уровень путей осуществляется отвесами, теодолитами и приборами вертикального проектирования.

Второй случай, когда ширина колеи не превышает длины мерного прибора (до 20 м). Разбивка осей рельсов выполняется с оси пути теодолитом и рулеткой следующим образом. На край­них колоннах, а также через 50—60 м к колоннам прикрепляют кронштейны. Затем над точкой, закрепляющей ось пути, устанав­ливают теодолит, а зрительную трубу наводят на марку, располо­женную также над точкой оси пути. Между смежными кронштей­нами в пролете натягивают рулетку, к полотну которой прикреп­ляют специальную визирную марочку с вертикальной прорезью. Положение прорези марочки соответствует отсчету, совпадающему с осью пути, когда рулетка натянута и концы ее совмещены с осями рельсов. При этом должны быть учтены поправки за провес, компарирование, температуру и натяжение рулетки. После того как рулетка натянута по указанию наблюдателя, стоящего у тео­долита, ее сдвигают до совмещения прорези марочки с коллима­ционной плоскостью теодолита. В момент совмещения на крон­штейнах отмечают нулевое деление рулетки и соответствующий отсчет на противоположном конце ее. Вынос оси производится при двух положениях вертикального круга теодолита.

Третий случай, когда подкрановые балки уложены по всему пролету и ширина колеи не превышает длину мерного при­бора. В этом случае на кронштейнах крайних колонн непосред­ственным отложением на них проектного расстояния от осевых рисок колонн до оси рельса намечают точки одной из рельсовых осей. От полученных точек откладывают расстояние, соответст­вующее проектной ширине колеи, и на кронштейнах противопо­ложных колонн отмечают точки второй рельсовой оси.

Во всех трех случаях вынесенные оси фиксируются на неболь­ших кронштейнах, прикрепленных к колоннам примерно на 0,8— 1,0 м выше пути. Между зафиксированными точками натягивают струну (диаметром 0,3—0,5 мм) и на ней подвешивают небольшие остроконечные отвесы, с помощью которых выполняют плановую установку подкрановых балок и подкрановых путей.

Для высотной установки производят нивелирование подкрано­вых опорных площадок колонн, поднимая инструмент вверх на консоль или специально устроенную площадку. Отметку передают вверх от ближайшего репера с помощью нивелира и рулетки. По результатам нивелирования составляют продольный профиль, на основании которого рассчитывают толщину металлических подкла­док для каждой стальной колонны или цементной подливки для каждой железобетонной колонны.

При плановой выверке смонтированных подкрановых путей могут быть применены методы косвенного и непосредственного измерения ширины пролета. При косвенном методе ширину колеи находят по положению точек рельсовых осей, координируемых относительно пунктов вспомогательной опорной сети (полигонометрия, микротриангуляция), создаваемой в цехе.

Рис. 4. Устройство для измерения ширины подкрановых путей

Положение точек рельсовых осей относительно базиса (стороны хода) определяют прямой угловой засечкой с двух-трех пунктов.

Ширина смонтированной колеи может быть также найдена параллактическим методом.

Метод непосредственного измерения ширины колеи является наиболее простым. Он включает в себя два способа: способ ли­нейного измерения и механический способ. Способ линейного изме­рения заключается в том, что ширина колеи определяется по результатам непосредственного измерения расстояния между ося­ми рельсов шкаловой лентой, компарированной рулеткой или спе­циальными устройствами (рис.4). При механическом способе используются специальные приборы, позволяющие найти неболь­шие отклонения ширины колеи относительно постоянного базиса.

Определение непрямолинейности рельсов подкрановых путей в большинстве случаев выполняется способами створных измерений. Эти способы наиболее производительны и обеспечивают необходи­мую точность измерений. В качестве прямой линии, относительно которой измеряют отклонения рельсовых осей, используют либо струну (способ струны), либо оптический луч (способ оптического створа), проходящий через точки, расположенные в конце и в начале рельсовой нитки. Если вдоль рельсов имеется площадка, то базовая линия (створ) намечается на ней кернами, от которых определяется прямолинейность рельсовой нити с помощью устрой­ства, показанного на рис.5.

Рис. 5. Устройство для определения пря­молинейности подкрановых путей

Нивелирование путей по­вторяют после прокатки смонтированного крана (под нагрузкой).

При сборке рам необхо­димо определить их разме­щение в створе оси здания и вертикальность. Контроль осуществляют теодолитом методом бо­кового нивелирования со смещенной строительной оси. До монта­жа рамы проверяют положение ригеля по высоте и при необходи­мости вносят исправления.

Монтажу ферм предшествует контроль положения подферменных опор и фактической длины ферм. Плановое положение подферменных опор проверяют от закрепленных осей сооружения или непосредственным промером рулеткой, высотное — нивелировкой от ближайшего репера.

При монтаже стропильных ферм оголовки колонн нивелируют с помощью угольника и прикрепленной к нему рулетки, опущенной вниз до уровня нивелира. В ряде случаев возможно применение тригонометрического нивелирования с использованием точных тео­долитов.

Если в нижнем поясе ферм устраивают подвесной потолок, то по оголовкам колонн разбивают дополнительные оси, фиксирую­щие плановое положение фермы каждого пролета. Фактическую длину фермы определяют после ее сборки и указывают на испол­нительном чертеже. При установке ферм необходимо проверять горизонтальность нижнего пояса, вертикальность стоек и боковых панелей в середине пролета. Горизонтальное положение пояса определяют нивелированием узлов, а вертикальность стоек и па­нелей — с помощью отвеса или теодолита, установленного под фер­мой на полу цеха.

Если в нижнем сечении фермы предусмотрено устройство под­весного потолка или балки монорельса, перед монтажом на край­них фермах фиксируют продольную ось подвешиваемых конструк­ций. Разбивку оси на поясах промежуточных ферм осуществляют теодолитом, установленным в створе оси на полу здания.

После монтажа подкрановых путей проводят плановую и вы­сотную исполнительные съемки и составляют исполнительную схему фактического их положения (рис. 6). В местах, где полученные отклонения превы­шают допуск, производят рихтовку подкрановых рель­сов.

Рис. 6. Исполнительная схема подкрановых путей: 1 — отклонение отметок подкрановых рельсов (в мм)

1. Исполнительные съемки. Оформление результатов контроля.

Исполнительная съемка производится для получения наиболее полных и достоверных данных о фактическом геометрическом положении законченных строительством зданий и сооружений или их объемно-планировочных и конструктивных элементов.

Съемка производится по стадиям строительно-монтажных работ таким образом, чтобы результаты предыдущей служили исходными данными для последующей съемки.

Исполнительную съемку можно охарактеризовать как комплекс геодезических измере-ний, определяющих фактическое положение объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий и сооружений в плане, по высоте и по вертикали.

Производят съемку от пунктов геодезической плановой и высотной основы, разбивочых осей различными методами (полярных или прямоугольных координат, створных, угловых или линейных засечек; ординат).

При определении высот исполнительная съемка геометрическим нивелированием от пунктов и знаков высотной основы.

Определение возведенных конструкций по вертикали при высоте элементов менее 5 м выполняется с помощью механической или электрической рейки-отвеса, а при большей высоте – теодолитом, способом вертикальной плоскости при двух кругах.

Исполнительная съемка конструкций и их элементов осуществляется в соответствии с заданием, определенным в ППГР.

После выполнения исполнительной съемки производится контроль путем измерения в натуре расстояний между точками на элементах конструкций и сравнением с результатами съемки.

Все данные съемки наносят на специальные схемы-чертежи, позволяющие определить направление и величину отклонений от проекта.

Точность определения координат точек исполнительной съемки должна быть не ниже приведенной в таблице 1.

На выполненные геодезические работы представляется отчетная техническая докумен-тация: акты на сдачу-приемку выполненных строителями и геодезистами работ, схемы исполнительной геодезической съемки (см. рис. 1,в; рис. 6), каталоги координат и отметок пунктов разбивочной основы и осевых знаков, схемы разбивки осей с действительными размерами и др.

Акт сдачи-приемки составляется при участии представителей строительной организации, ведущей монтаж подземной части здания, строительной организации, ведущей монтаж надземной части здания, авторского надзора и заказчика. Акты составляются в пяти экземплярах, два из них остаются в генподрядной организации. К актам прилагаются схемы исполнительной съемки, завизированные всеми сторонами (см. приложение 1).

При завершении подземной части необходимо получить разрешение авторского надзора на монтаж надземной части.