Rozdzia-_2a.doc

2.     GEODEZYJNE OPRACOWANIE PROJEKTU INWESTYCJI BUDOWLANEJ

Architektoniczne i urbanistyczne zagospodarowanie terenu lub działki budowlanej przedstawia plan realizacyjny. W rozumieniu literatury geodezyjnej jest to plan zagospodarowania terenu, projekt inwestycji, plan generalny zakładu przemysłowego lub projekty wszelkiego rodzaju obiektów inżynierskich. Projektowany obiekt posiada określony kształt i wymiary oraz powinien być zrealizowany w określonym miejscu z wymaganą dokładnością.

Plan realizacyjny to zespół dokumentów w postaci map, rysunków, szkiców, danych liczbowych. Podstawowym składnikiem planu realizacyjnego jest mapa do celów projektowych.

Plan realizacyjny stanowi podstawę następujących prac geodezyjnych:

1. wykonanie projektu osnowy realizacyjnej,

2. przygotowanie danych geodezyjnych potrzebnych do wyznaczenia w terenie projektowanych budowli i urządzeń.

2.1. Geodezyjne osnowy realizacyjne.

Pomiary geodezyjne związane z tyczeniem projektów  w terenie oraz robotami budowlanymi i montażowymi należy opierać na geodezyjnej osnowie realizacyjnej. Jest to osnowa geodezyjna przeznaczona do wykonywania pomiarów realizacyjnych, za pomocą których są wyznaczane w terenie zaprojektowane obiekty.

Osnowy realizacyjne dzielą się na sytuacyjne (poziome), z których jest wykonywane tyczenie sytuacyjne obiektów, i wysokościowe, do których nawiązuje się realizacyjne pomiary wysokościowe.

Osnowę realizacyjną poziomą i wysokościową dzieli się na podstawową i szczegółową. Realizacyjna osnowa podstawowa służy do powiązania tyczonego obiektu z otaczającym go terenem i jego uzbrojeniem, wyznaczeniem szczegółowej osnowy realizacyjnej oraz – w miarę możliwości – bezpośredniego wykonywania pomiarów realizacyjnych. Szczegółowa osnowa realizacyjna służy do bezpośredniego oparcia pomiarów realizacyjnych.

Pozioma osnowa realizacyjna ze względu na geometrię sieci dzieli się na następujące typy:

1. sieć dowolnego kształtu – punkty położone w większości poza terenem obiektu
    (rys.2.1.)

2. sieć regularna – punkty rozmieszczone regularnie (siatka prostokątów lub kwadratów)     mają nominalne współrzędne, stabilizacja głównie słupami z płytkami metalowymi    (rys.2.2.)

3.     szczególne rodzaje osnów – czworoboki geodezyjne, układy linii pomiarowych, itd.

.

Wybór odpowiedniego rodzaju osnowy należy uzależnić od: rodzaju obiektu, posiadanego sprzętu, harmonogramu robót budowlano-montażowych.

Wysokościowa osnowa realizacyjna służy do następujących celów:

- wyznaczenia wysokości charakterystycznych punktów realizowanych obiektów,

- wyznaczenia wysokości reperów roboczych,

- pomiarów kontrolnych,

- pomiarów inwentaryzacyjnych

- pomiarów przemieszczeń i odkształceń budowli i jej elementów konstrukcyjnych oraz    podłoża.

Podstawową wysokościową osnową realizacyjną stanowią punkty wysokościowej osnowy geodezyjnej, podstawowej lub szczegółowej w zależności od rodzaju obiektu i wymaganej dokładności jego realizacji. Szczegółową wysokościową osnowę realizacyjną stanowią punkty sieci niwelacyjnej nawiązane do osnowy podstawowej.

Robocze punkty wysokościowe należą do osnowy budowlano-montażowej i mogą być wyznaczane z osnowy realizacyjnej.

Projektując osnowy realizacyjne, dąży się przede wszystkim do zapewnienia odpowiedniej dokładności wyznaczania punktów. Jako główne kryterium oceny dokładności osnowy poziomej przyjmuje się średni błąd po wyrównaniu długości najsłabiej wyznaczonego boku sieci. Kryteriami pomocniczymi mogą być:

- średnie błędy boków po wyrównaniu (md),

- średnie błędy kątów lub kierunków po wyrównaniu (mα)

- średnie błędy podłużne i poprzeczne punktów ( m∆x  i m∆y)

- parametry geometryczne elips błędów średnich położeń punktów (a, b, φ )

Projektując osnowę realizacyjną ustala się:

- sposoby stabilizacji punktów,

- sposoby pomiaru oraz dowiązania do osnowy państwowej,

- dokładność wykonania pomiarów,

- sposoby wyrównania sieci wraz z oceną dokładności.

Poziomą osnowę realizacyjną mierzy się typowymi w geodezji metodami. Obecnie powszechnie stosuje się tachimetry elektroniczne i coraz częściej technikę GPS. Dzięki wspomnianym wyżej metodom możemy z większą swobodą dobierać kształt sieci. W sieciach liniowo-kątowych mierzone są boki i kąty nie tylko między sąsiednimi stanowiskami, ale również między innymi punktami osnowy widocznymi z danego stanowiska. Natomiast sieci modularne zawierają powiązane ze sobą różne konstrukcje geodezyjne – ciągi, wcięcia, itp.

Jak było już wspomniane kształty osnów mogą być bardzo różne, nieraz bardzo nieregularne. Jednakże dla obiektów, których urządzenia i budowle są projektowane w układzie prostokątnym, zazwyczaj stosuje się osnowę regularną w formie sieci prostokątów. Szczególnym typem (rodzajem) takiej osnowy realizacyjnej jest rama geodezyjna. Rama geodezyjna jest osnową realizacyjną w postaci prostokąta związanego geometrycznie z układem osi konstrukcyjnych obiektu budowlanego.

Wymiary i kształt ramy geodezyjnej zależą od:

- wymiarów, kształtu i wysokości obiektu budowlanego,

- przeznaczenia metody tyczenia, zakresu i metod pomiarów powykonawczych,

- warunków terenowych na placu budowy.

Linie ramy geodezyjnej powinny być odsunięte na zewnątrz od skrajnych osi realizowanego obiektu od kilkudziesięciu centymetrów, przy realizacji obiektu metodą tyczenia od stałej prostej, do kilkunastu metrów przy realizacji obiektu metodą rzutowania lub biegunową. Punkty główne powinno się stabilizować słupami betonowymi z metalowymi płytkami na głowicach.

Tyczenie ramy geodezyjnej realizuje się w dwóch etapach (Przewłocki 2002). Etap pierwszy polega na przybliżonym wytyczeniu punktów ramy. Etap drugi polega na precyzyjnym pomiarze boków i kątów, obliczeniu poprawek i po ich odłożeniu, na wyznaczeniu ostatecznego położenia wierzchołków ramy.

W większości przypadków stosowany jest uproszczony sposób wyznaczania poprawek do położenia wstępnie wytyczonych punktów głównych ramy. Obliczone poprawki (trasowania) odkłada się na płytkach i stabilizuje nacięciami jako ostateczne punkty główne ramy (Przewłocki 2002).

Do tyczenia ramy przystępujemy, gdy znamy (rys. 2.3.):

-            położenie w terenie jednego  z punktów prostokąta; punkt ten będzie określany dalej jako punkt wyjściowy A,

-            kierunek z punktu A, przeważnie wzdłuż dłuższego boku prostokąta, przechodzący, np. przez punkt K, nazywamy dalej kierunkiem wyjściowym,

-            długości boków prostokąta a i b zgodnie z projektem osnowy.

Wstępne (przybliżone) wyznaczenia położenia wierzchołków ramy geodezyjnej (rys. 2.3.) przeprowadza się w następujący sposób (Przewłocki 2002):

- z przyjętego (wyznaczonego) początkowego wierzchołka tyczonej ramy geodezyjnej (punktu A) należy odłożyć projektowaną długość wzdłuż przyjętego (zadanego) kierunku głównego AK; w ten sposób wyznaczamy wstępne położenie drugiego wierzchołka ramy (punkt B′).

Wartość poprawki tyczenia (trasowania)   dla punktu B wyznaczamy (obliczamy) na podstawie miar polowych, które uzyskuje się z pomiaru precyzyjnego odłożonej wielkości AB′. Zgodnie z rys. 2.3. poprawka trasowania dla punktu B wynosi

Następnie z wierzchołków ramy, tj. punktów A i B, odkładamy kąty proste. W ten sposób otrzymujemy przybliżone położenie punktów C i D, tj. C′ i D′. Teraz starannie mierzymy odłożone kąty i wyznaczamy różnice

Poprawki liniowe i położenia przybliżonego punktu C′ i D′, tj. C″ i D″ wyznaczamy ze wzorów:

,

.

Następnie mierzymy odległość BC″ i AD″. Poprawki do przybliżonego położenia punktów C″ i D″ wynoszą

Po odłożeniu w terenie poprawek i otrzymujemy właściwe położenie wierzchołków ramy C i D. Kontrola poprawności tyczenia (trasowania) polega na porównaniu wielkości CD i przekątnych AC oraz BD.

W przypadku, gdy jest wymagana duża dokładność, wyrównanie obserwacji realizuje się metodą ścisłą. W wyrównaniu sieci metodą parametryczną za współrzędne przybliżone przyjmuje się współrzędne projektowane punktów, a uzyskane z wyrównania poprawki są poprawkami (trasowania) do tychże współrzędnych projektowanych. Poprawki tyczenia (trasowania) mają jednak korygować współrzędne punktu tymczasowego tak, aby otrzymać współrzędne projektowane, zmienia się więc znaki poprawek uzyskane z tak przeprowadzonego wyrównania. Po wprowadzeniu tych poprawek do punktu wstępnie wytyczonego na płytce znaku, uzyskuje się punkt o współrzędnych projektowanych.

2.2. Geodezyjne opracowanie planu zagospodarowania terenu.

Geodezyjne opracowanie planu zagospodarowania (realizacyjnego) terenu polega na:

-            ustaleniu układu współrzędnych osnowy realizacyjnej,

-            ustaleniu danych geodezyjnych do lokalizacji punktów osnowy realizacyjnej,

-            przeniesieniu z planu realizacyjnego i projektów technicznych na szkice dokumentacyjne miar i współrzędnych elementów obiektów budowlanych podlegających wytyczeniu,

-            sprawdzeniu wewnętrznej zgodności miar i współrzędnych,

-            obliczeniu współrzędnych głównych punktów budowli (punkty granic, naroża budynków, punkty załamania osi i inne),

-            obliczeniu elementów pomiarowych, tzw. miar realizacyjnych (długości, kąty, wysokości, spadki), służących do wytyczenia punktów w terenie,

-            obliczeniu miar kontrolnych niezbędnych do kontroli usytuowania, kształtu i wymiarów obiektów.

W trakcie geodezyjnego opracowania projektu realizacyjnego należy:

-            sprawdzić, czy projekt nie koliduje z obiektami istniejącymi, szczególnie z urządzeniami podziemnymi, naniesionymi na mapę do celów projektowych,

-            sprawdzić jednoznaczność wymiarową i geometryczną projektu.

              W trakcie opracowania projektu oblicza się:

-            współrzędne charakterystycznych punktów obiektu w układzie osnowy realizacyjnej,

-            elementy tyczenia (miary) dla przyjętej metody tyczenia, - miary kontrolne.

Dokumentem powstałym w wyniku geodezyjnego opracowania obiektu i będącym podstawą do wykonania tyczenia lokalizującego jest szkic dokumentacyjny (rys. 2.4.).

Szkic dokumentacyjny jest szkicem zawierającym dane z geodezyjnego opracowania planu realizacyjnego lub projektu technicznego, określające lokalizację obiektu lub wzajemne rozmieszczenie osi konstrukcyjnych i charakterystycznych elementów obiektu budowlanego oraz ich położenia względem geodezyjnej osnowy budowlano-montażowej.

Szkic dokumentacyjny dokumentuje geodezyjne opracowanie projektu. Wykonuje się go bez obowiązku zachowania jakichkolwiek skali i proporcji, w dwóch kolorach, czarnym i czerwonym.

Zawiera on:

a) rysunek istniejących w terenie obiektów powierzchniowych (czarny),

b) rysunek istniejących w terenie obiektów podziemnego uzbrojenia (czarny),

c) dane dotyczące położenia osnów i innych punktów oparcia (czarny),

d) rysunek obiektów projektowanych (czerwony),

e) obliczone miary konieczne do wytyczenia projektu w terenie (czerwony),

f) obliczone miary kontrolne (czerwony).

Szkic dokumentacyjny musi zawierać obliczone miary kontrolne dwóch rodzajów:

a) pozwalające dodatkowo (niezależnie od miar do wytyczenia) wytyczyć główne punkty  obiektu,

b) pozwalające sprawdzić położenie wytyczonego punktu przez pomiar wielkości nie   użytej do tyczenia.

Dane do tyczenia i szkice dokumentacyjne można sporządzić techniką cyfrową.

W przypadku kiedy osnowa realizacyjna jest zakładana w postaci sieci odniesienia, a stanowiska instrumentu, z których będzie wykonywane tyczenie nie są stabilizowane, elementy tyczenia oblicza się bezpośrednio w terenie po wykonaniu pomiarów (wcięcie wstecz) na tych stanowiskach i wyliczeniu ich współrzędnych.

2.3.Tyczenie projektu 

Tyczenie jest to zespół czynności pomiarowych i obliczeniowych, mających na celu wskazanie w terenie lub w realizowanym obiekcie punktów o założonych z góry położeniach względem określonego układu odniesienia oraz zaznaczenie tych punktów w sposób trwały lub tymczasowy. Tyczenie lokalizacyjne budowli polega na wyznaczaniu w terenie miejsc usytuowania nowo wznoszonych obiektów budowlanych i urządzeń, zgodnie z projektem zagospodarowania terenu. Dla dużych inwestycji lokalizację budowli w terenie wyznacza się na ogół z dokładnością do kilku centymetrów. Następnie dla każdego obiektu zakłada się ramę geodezyjną i od tej ramy tyczy się z odpowiednio dużą dokładnością układ głównych osi obiektu stanowiący tzw. osnowę budowlano-montażową. Poszczególne punkty budowli i urządzeń tyczy się z żądaną dokładnością względem osi obiektu lub wprost z ramy geodezyjnej. (Przewłocki 2002)

              W instrukcji G-3 (Geodezyjna obsługa inwestycji) wymienia się pięć zasad tyczenia projektu.

1. Przez wytyczenie rozumie się umiejscowienie elementów projektu w przestrzeni. Na  wytyczenie składa się tyczenie (znalezienie miejsca) i utrwalenie.

2. Przez utrwalenie rozumie się zaznaczenie miejsca położenia przy pomocy znaku  materialnego trwałego odpowiednio do potrzeb (znak osi, znak wysokości), a także ustabilizowanie podczas montażu położenia elementu konstrukcyjnego.

3. Wytyczeniu podlegają podstawowe osie konstrukcyjne i podstawowe wysokości

    (położenie  projektowanych poziomów).

4. Tyczenie wykonuje się odpowiednimi do zadania metodami i sprzętem, których dobór 
    należy do zakresu wiedzy geodezyjnej, a jest funkcją założonej dokładności tyczenia.

5. Na obszarach znajdujących się w zasięgu stacji permanentnych DGPS zaleca się
    rozważenie użycia do tyczenia metod satelitarnych, w tym RTK, bowiem w bardzo 
    wielu przypadkach może być to wystarczająco precyzyjne i opłacalne.

Przedmiotem wytyczania punktów standardowych są:

1.           w odniesieniu do zakładu przemysłowego – punkty granic zewnętrznych zakładu, punkty granic strefy ochronnej, punkty granic obszarów przeznaczonych dla poszczególnych wykonawców budowy,

2.           w odniesieniu do kolei – punkty granic obszarów działek kolejowych, punkty osi torów, punkty rozjazdów i skrzyżowań torów oraz innych urządzeń i towarzyszących obiektów inżynierskich,

2.           w odniesieniu do dróg – charakterystyczne punkty osi i korony drogi, skrzyżowań dróg, punkty drogowych obiektów inżynierskich i urządzeń technicznych,

3.           w odniesieniu do cieków wodnych – punkty granic pasa cieku, punkty osi i linii brzegowej kanału, linii zalewowych zbiorników wodnych, punkty linii brzegowych w przypadku regulacji rzeki, punkty wodnych budowli inżynierskich,

4.           w odniesieniu do robót ziemnych – punkty granic robót i poszczególnych działek, punkty granic tarasów, punkty charakterystyczne skarp, punkty wysokościowe,

5.           w odniesieniu do przewodów podziemnych, naziemnych i napowietrznych – punkty załamania osi tras w płaszczyźnie poziomej i pionowej, punkty rozgałęzień i podłączeń, punkty osiowe podpór,

6.             w odniesieniu do budynków oraz budowli i urządzeń przemysłowych – punkty główne obiektów, punkty głównych osi obiektu i osie elementów łączących z innymi obiektami, punkty wysokościowe wyznaczające jednoznacznie poziom zerowy budowli.

Podczas tyczenia odkładane są w terenie kąty i długości zgodnie z projektami i ustaloną dokładnością. Można wyróżnić dwa rodzaje tyczenia:

-            tyczenie jednoetapowe, polegające na wyznaczaniu elementu (długości, kąta, różnicy wysokości) bez korzystania z wcześniej utrwalonych pozycji przybliżonych,

-            tyczenie dwuetapowe, polegające na wyznaczeniu w terenie przybliżonych pozycji punktów, a następnie na znalezieniu pozycji nominalnych (projektowych) tych punktów na podstawie wyników odpowiednio dokładnego pomiaru pozycji przybliżonych.

Jeśli dany element wytyczymy wielokrotnie, to otrzymamy kilka położeń punktu końcowego odcinka lub punktu obrazującego ramię kąta, z których ostateczne położenie jest średnią z tych położeń.

Przykłady konstrukcji tyczenia jedno- i dwuetapowego przedstawiono na rysunkach  nr 2.5. i  2.6. (Prószyński 1990).

W tyczeniu jednoetapowym poszukiwaną pozycję punktu P znajdujemy na przecięciu odcinków linii pozycyjnych wyznaczonych przez realizację wielkości geometrycznych, np. kąta i długości, stanowiących elementy konstrukcji tyczenia (rys. 2.5a). Konstrukcja tyczenia pokazana na rysunku 2.5b stanowi rozwinięcie technologiczne przypadku z rysunku 2.5a i wynika z możliwości zastosowania nowoczesnych tachimetrów elektronicznych, pozwalających wykonywać pomiar odległości do wolno przesuwającego się lustra pryzmatycznego.

W tyczeniu dwuetapowym poszukiwaną pozycję nominalną punktu P znajdujemy przez wprowadzenie poprawek tyczenia  (rys.2.6a) lub, (rys. 2.6b).

W praktyce przy realizacji wielkości geometrycznych, takich jak długość, kąt, a także wysokość, na ogół stosuje się następujący sposób postępowania (Przewłocki 2002):

a) odłożenie wstępne wielkości projektowanej wproj.,

b) wielokrotny pomiar wstępnie odłożonej wielkości,

c) obliczenie najprawdopodobniejszej wartości wielkości odłożonej i jej średniego
    błędu,

d) gdy jest równe lub mniejsze niż założona dopuszczalna wartość błędu mdop., wówczas 
    wykonuje się czynności dalsze; jeśli warunek ten nie jest spełniony, tj. błąd jest większy
    niż założony w projekcie, wówczas należy obliczyć liczbę dodatkowych pomiarów,
    wykonać je, a następnie traktując wszystkie wyniki jako jeden szereg obserwacyjny     ponownie wykonać czynności wg punktów c i d;

e) obliczenie poprawki do wartości wstępnie odłożonej;

f) odłożenie poprawki, czyli poprawienie położenia znaku określającego wielkość
    realizowaną (odłożoną);

g) pomiar kontrolny wielkości zrealizowanej i ostateczne utrwalenie tyczonego punktu.

Realizacja zadanej długości

Realizacja zadanej długości L z dokładnością określoną błędem średnim , liczonej od ustalonego punktu A i skierowanej pod ustalonym  kątem względem kierunku wyjściowego, polega na (rys. 2.7):

...