Геодезическое проектирование

Инженерно-геодезическим проектированием называют решение ряда геометрических задач по размещению будущих сооружений на местности и благоустройству территории, т. е. решение задач по горизонтальной и вертикальной планировке строительной площадки.

При решении задач по горизонтальной планировке составляют проект размещения всех зданий и сооружений, укладки транспортных и иных коммуникаций. С этой целью вначале на плане проектируют систему линий регулирования застройки, за которую не должно выходить ни одно из возводимых зданий, а при проектировании жилых массивов – систему красных линий, отделяющих территории кварталов от улиц и проездов.

Положение красных линий определяется координатами узловых точек, дирекционными углами направлений и расстояниями между точками. Эти линии рассчитывают аналитическим методом, если исходными данными служат координаты углов опорных зданий и сооружений, положение которых в процессе планировки остается неизменным. При отсутствии опорных сооружений расчет можно выполнять графоаналитическим методом. В этом случае координаты главных (узловых) точек системы берут графически с плана и аналитически определяют параметры всей системы линий при заданных размерах отдельных кварталов.

Расчеты по горизонтальной планировке выполняют путем решения прямых и обратных геодезических задач. После этого составляют детальный проект размещения отдельных сооружений.

При проектировании крупного комплекса сооружений на незастроенной территории весьма удобно использовать условную систему плоских прямоугольных координат, оси абсцисс и ординат которой располагают параллельно главным осям будущих сооружений или красным линиям. В этом случае расчеты значительно упрощаются, а саму систему условных координат можно перенести и закрепить на местности в подготовительный период строительства в форме строительной сетки. Она представляет собой систему прямоугольников и квадратов, вершины которых будут закреплены на местности постоянными знаками, а их положение определено с высокой степенью точности. С помощью строительной сетки запроектированные сооружения в ходе разбивочных работ наиболее просто и легко переносятся на местность.

Геодезические расчеты проводят и при создании проекта по вертикальной планировке, в ходе которых составляют проект преобразования и благоустройства существующих форм рельефа, намечают положение запроектированных сооружений по высоте, вычисляют объемы предполагаемых земляных работ; представляют картограмму земляных работ, на которой показывают проектные (красные) и рабочие отметки, линии нулевых работ и значения объемов насыпей и выемок. Исходным материалом для проектирования служат крупномасштабные планы и профили, составленные на территорию строительства.

Вертикальная планировка обычно предшествует возведению инженерных сооружений. Ее проводят в едином комплексе с другими мероприятиями по инженерной подготовке территории.

Определенный объем работ по инженерно-геодезическому проектированию выполняют при составлении проектов трасс линейных сооружений: определяют положение трассы в плане и по высоте, намечают места расположения отдельных сооружений трассы и вычисляют объемы земляных работ.

Широкие перспективы автоматизации проектных работ при выборе наиболее выгодных направлений трасс, расчета проектных линий и вычисления объемов земляных работ открывает применение так называемых цифровых моделей рельефа местности и использование современной вычислительной техники.

Понятие о генеральном плане сооружения

Генера́льный план (генплан, ГП) в общем случае — проектный документ, на основании которого осуществляется планировка, застройка, реконструкция и иные виды градостроительного освоения территорий. Основной частью генерального плана (также называемой собственно генеральным планом) является масштабное изображение, полученное методом графического наложения чертежа проектируемого объекта на топографический, инженерно-топографический или фотографический план территории. При этом объектом проектирования может являться как земельный участок с расположенным на нём отдельным архитектурным сооружением, так и территория целого города или муниципального района.

Генеральный план — научно обоснованный перспективный план развития города (применительно к старому городу — его реконструкции и дальнейшего развития) или любого другого населенного пункта. Согласно Градостроительному кодексу РФ, является одним из основных документов территориального планирования.

Сроки реализации генерального плана оговариваются в особом документе — плане реализации генерального плана, принимаемом не позднее 3-х месяцев со дня утверждения соответствующего генплана, и составляют, как правило, около 20 лет.

Любой генеральный план содержит аналитический блок и блок проектного предложения. Каждый из них, в свою очередь, включает в себя графические материалы, представленные в виде карт (схем), и текстовую часть. Среди обязательных схем в составе генплана Градостроительным кодексом РФ предусмотрены:

схема объектов электро-, тепло-, газо- и водоснабжения населения в границах города;

схема автомобильных дорог общего пользования, мостов и иных транспортных инженерных сооружений в границах населенных пунктов;

схема использования территории муниципального образования с отображением границ земель различных категорий, иной информации об использовании соответствующей территории;

схема границ территорий объектов культурного наследия;

схема границ зон с особыми условиями использования территорий;

схема границ территорий, подверженных риску возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера;

схема границ зон негативного воздействия объектов капитального строительства местного значения в случае размещения таких объектов;

схема планируемых границ функциональных зон с отображением параметров планируемого развития таких зон;

схемы с отображением зон планируемого размещения объектов капитального строительства местного значения;

карты (схемы) планируемых границ территорий, документация по планировке которых подлежит разработке в первоочередном порядке;

схема существующих и планируемых границ земель промышленности, энергетики, транспорта, связи.

Генеральные планы городов и поселений в различных странах различны по названию, составу, функциям и правовому статусу. Реконструкция, застройка и освоение территорий ряда крупных городов ведётся без какого-то ни было единого документа планирования и зонирования территории. В России, как и во многих странах Запада, генплан как юридический документ носит рекомендательный характер, то есть не является источником градостроительного права. На уровне города в роли такового выступают правила землепользования и застройки вместе с обязательной прилагающейся графической частью в виде карт градостроительного зонирования (зонинга, схем регламентов). По мере перехода страны на рыночные рельсы наблюдается постепенное сокращение сроков действия и уменьшение градорегулирующей роли генплана в пользу документов более низкого уровня — проектов планировки и межевания.

Генеральный план — архитектурный чертеж, представляющий собой масштабное изображение проектируемого (реконструируемого) здания, сооружения или комплекса на подоснове со схематичным обозначением входов и подъездов к нему, элементов благоустройства и озеленения на прилегающем участке, транспортных путей. Чаще всего генплан представляет собой вид сверху, но в отдельных случаях совмещается с планом первого этажа (так называемый «вскрытый план») проектируемого здания. Наиболее употребительные масштабы для генпланов 1:2000, 1:500, 1:200. В архитектурном проекте образует самостоятельный раздел Генплан или ГП. На стадии «эскизный проект» («учебный проект») в его состав, помимо собственно генплана, как правило также входят:

Ситуационный план

Опорный план

Схема озеленения (дендроплан)

Функциональная схема (схема функционального зонирования)

Транспортная схема (схема транспорта и пешеходных связей)

В состав основного комплекта чертежей генерального плана на стадии «рабочий проект» включают:

общие данные по рабочим чертежам;

разбивочный план;

план организации рельефа;

план земляных масс;

сводный план инженерных сетей;

план благоустройства территории;

выносные элементы (фрагменты, узлы)

Геодезические расчеты при составлении генерального плана

Инженерно-геодезические опорные сети создаются на территории строительной площадки в качестве плановой и высотной основы для производства топографических съемок при изысканиях, проектировании и производстве разбивочных работ. Пункты таких сетей используются так же для контроля за строительными и монтажными работами, выполнения исполнительных съемок по этапам и завершению строительства, и частично при наблюдениях за осадками и деформациями сооружений.

Плановые и высотные опорные сети создают в соответствии с проектом производства геодезических работ на данной строительной площадке. Пункты ранее построенных сетей могут использоваться в качестве исходных пунктов (государственные геодезические сети) и рабочих пунктов новой сети. После составления проекта выполняется закладка геодезических пунктов, осуществляется программа наблюдения, обработки и уравнивания сети с целью получения координат пунктов. Программа работ при этом имеет ряд особенностей связанных со спецификой строительного производства.

1. Сети часто создаются в условной системе координат с привязкой к государственной опорной сети.

2. Геометрическая форма сети определяется конфигурацией строительной площадки и видом зданий и сооружений.

3. Форма треугольников далека от оптимальных параметров.

4. К пунктам сети предъявляются повышенные требования по стабильности их положе­ния в сложных условиях эксплуатации;

5. Существуют особенности, зависящие от специфики сооружения, например, мостовая триангуляция, геодезические сети при строительстве плотин, или тоннелей.

6. Повышенные требования по точности положения пунктов.

Высотные опорные сети создают методом геометрического нивелирования в виде оди­ночных ходов или систем ходов и полигонов, проложенных между исходными реперами. Использование электронных тахеометров позволяет использовать для создания опорных се­тей тригонометрический метод.

Рисунок 78 Фрагмент генерального плана

При проектировании крупных промышленных комплексов сооруже­ний в качестве опорной инженерной сети часто используется строительная сетка.

Строительная сетка проектируется в форме квадратов или прямо­угольников, стороны которых параллельны осям будущих сооружений. Она представляет собой сетку (систему) плоских прямоугольных коорди­нат, в которой проектируется строительство. Такое построение геодезиче­ской основы облегчает подготовку для разбивочного чертежа данных и производство разбивочных работ. Прямоугольные фигуры строительной сетки должна располагаться так, чтобы обеспечить их долговременную сохранность при производстве строительных работ на площадке и удобное использование в геодезических работах по контролю строительства. Длины сторон сетки зависят от размеров объектов предприятия и варьируются в пределах от 100 до 400 м. Такое построение опорной сети в виде точных геометрических фигур хотя и увеличивает ее стоимость, но это удорожание компенсируется упрощением при проектировании и разбивке сооружений.

Положение пунктов геодезической строительной сетки обычно проектируют вместе с генеральным планом сооружений (Рисунок 79). В этом случае достигается наилучшее их взаимное расположение, обеспечивающее долговременную сохранность.

Начало условной прямоугольной системы координат выбирают таким образом, чтобы все пункты строительной сетки имели положительные значения абсцисс и ординат.

Буквами А и В обозначают в большинстве случаев координатные оси строительной сетки. Для обозначения номера пункта к буквам добавляют индекс, указывающий число сотен метров по оси абсцисс или ординат. Так, например, номер пункта, обозначенный А2/В5, будет указывать, что этот пункт имеет координаты: Х=200 м, Y=500 м (Рисунок 79)

Плановая геодезическая подготовка данных при проектировании сооружений заключается в вычислении координат основных точек сооруже­ния, определяющих его положение на генеральном плане.

Положение проектируемого здания определяется в системе координат пунктов строительной сетки. Так на рисунке 2.5 новый цех проектируется на расстоянии 16,50 м от цеха 14 и на расстоянии 10,40 м от оси А5 строительной сетки. Эти расстояния определяют положение проектируемого цеха на генпла­не. Размеры цеха в основных осях равны 36,00 м на 12,00 м. Эти данные позво­ляют получить координаты точек основных осей проектируемого сооружения в условной системе координат строительной сетки. Для простоты представле­ния данных дадим этим точкам номера 1-4. Так значения координат первой точки: X |=500,00-10,40= 489,60 м (500,00м значение абсциссы линии А5 строительной сетки, а 10,40м - расстояние от линии А5 до проектируемого цеха). У[ = 568,97+16,50+12,00 = 597,47 м (568,97 м - ордината ближайшей точки цеха 14, 16,50 м расстояние между цехами, 12,00 м - ширина проекти­руемого цеха). Значения координат второй проектной точки: Х₂=489,60-36,00= 4453,60 м (489,60м значение абсциссы первой точки цеха, а 36,00м - проектная длина цеха). У₂ = 597,47-12,00 = 585,47 м (597,47 м - ордината первой точки цеха, 12,00 м - ширина проектируемого цеха). Аналогично вычисляются коор­динаты точек 3 и 4, определяющих положение проезда и проектируемого цеха.

Рисунок 79 Взаимное расположение объектов генерального плана и геодезической строительной сетки

При наличии строительной сетки подобным образом рассчитываются ко­ординаты точек главных осей линейных сооружений.

При проектировании зданий в систему существующей застройки и отсут­ствии строительной сетки расчеты выполняются по схеме, представленной на рисунке 80. Координаты одной из точек проектируемого здания определяются графически по координатной сетке.

Чтобы уменьшить, по возможности, влияние деформации планов на точность определения координат измеряют масштабной линейкой действительные размеры квадратов координатной сетки. При отклонении сторон квадрата от теоретического размера на величину, превышающую 0,2 мм, координаты определяют следующим образом. Через определяемую точку i проводят отрезки, параллельные осям координат. Измеряют расстояния а и b от определяемой точки до южной и северной сторон квадрата координатной сетки, и так же расстояния с и d до западной и восточной сторон. Координаты точки вычисляют по формулам

Xi = X₀+D*a/(a+b),

(118)

Yi = Y₀+D*c/(c+ d),

где Хо и Yo - координаты юго-западного угла квадрата координатной сетки, D - расстояние на местности соответствующее теоретическому размеру стороны квадрата координатной сетки, для крупномасштабных планов сторона должна быть равна 100 мм. Графическое опреде­ление координат одной из точек здание может внести несущественную ошибку в положение объ­екта, для плана масштаба 1:500 она составит 10-15 см.

Дирекционный угол одной из осей здания (4кж) определяется согласо­вано с дирекционным углом красной линии либо с дирекционным углом оси капитального ближайшего здания. Дирекционные углы осей капитальных зданий, если они не зафиксированы на генеральном плане, могут быть полу­чены по координатам углов капитальных зданий, определенных в результате полевой привязки.

При проектировании здания отдельно от существующей застройки ди­рекционный угол оси проектируемого здания может быть определен графиче­ски при помощи геодезического транспортира.

Если заданы координаты первой точки здания и дирекционный угол оси. то координаты остальных точек вычисляются последовательно по формулам прямой геодезической задачи

X₂= X₁+d₁₂cos , Y₂= Y₁+ d₁₂sin . (119)

Рисунок 80 Расчет координат проектируемого объекта

При нанесении на генеральный план трасс линейных сооружений ве­личины линейных элементов не связаны жестко с техническими условия­ми, как это происходит с проектированием зданий, поэтому достаточно определить координаты точек поворота трассы графически, а расстояния и дирекционные углы вычислить по формулам обратных геодезических за­дач (120).

tg =(У₂-У₁)/(Х₂-Х₁),
d₁₂=(Х₂- Х₁)/cos =(У₂- У₁)/sin (120)

d₁₂=