Геодезические работы на стройплощадке заключаются в составлении топографии участка, переносе на местность и контроле геометрических размеров строящихся сооружений. Одной из основных геодезических работ является разбивка (разметка) здания, которая заключается в нахождении высот и пересечений осей углов здания и закреплении их на участке строительства.
Обоснованием начала строительства служит разрешение, выданное местной администрацией. При выдаче которого решается ряд вопросов, связанных с будущим подключением дома к дорогам, сетям электро-, газо-, водоснабжения и канализирования, с расположением дома относительно сторон света и относительно других уже существующих зданий и сооружений. В городской среде это очень важные условия и обычно будущее здание вносится в генплан застройки, а его привязку к местности (разбивку) производят геодезисты районного отдела архитектуры. Иными словами, если будущее здание может быть построено только в том месте, где его запроектировали, то на стройплощадку выезжают местные геодезисты и забивают колышки там, где его нужно строить. Они же выносят и закрепляют высотную отметку. Задача застройщика заключается в вызове и оплате этих специалистов и последующем закреплении разбивки на месте строительства. Если же требования к расположению здания мягче, то его разбивку можно сделать собственными силами. Этому и будет посвящен данный раздел сайта.
Для переноса на местность углов и осей стен запроектированного здания используются геодезические и мерные инструменты: измерительные ленты или длинномерные рулетки, штыри длиной 80–100 см из арматуры диаметром 8–12 мм, легкая кувалда или тяжелый молоток, прочный шнур (тонкая стальная проволока или толстая леска) и нивелир либо водяной уровень. В качестве полезной опции неплохо иметь геодезический инструмент — экер.
- Мерными лентами измеряют длину осей, чем длиннее лента, тем точнее измерение.
- Арматурными штырями закрепляют углы здания на местности используя их в роли колышков. Железный штырь легче забить в грунт на большую глубину. Они, в отличие от деревянных колышков, имеют небольшие поперечные размеры уменьшающие измерительную погрешность.
- Легкую кувалду или тяжелый молоток используют для забивания штырей в грунт. Некоторые штыри, во избежание вандализма, нужно забивать почти на полную глубину.
- Тонкой стальной проволокой или леской визуально закрепляют размеченные оси стен. Шнур, обозначающий оси нужно сильно натягивать, не допуская сильного провисания и раскачивания ветром, поэтому выбор падает на тонкую стальную проволоку или толстую синтетическую леску.
- Нивелиром выносится нулевая отметка здания — закрепляется горизонтальная плоскость, от которой в процессе строительства будут производиться все высотные вычисления.
- Экером на стройплощадке размечают прямые углы.
В современных магазинах присутствует полное изобилие строительных инструментов, где можно купить всё перечисленное выше. Нивелир можно заменить лазерным или водяным уровнем, экер — лазерным уровнем с угломером. Тем не менее, в данной главе я дам описание самых простых конструкций требуемых геодезических инструментов. Понимание принципа работы этих инструментов облегчает работу с более современными их версиями, что очень помогает в работе. Эти приборы можно в буквальном смысле сделать на коленке в полевых условиях и выполнить геодезические работы без их дорогостоящих современных аналогов.
Экер
Экер — геодезический прибор для работы по разметке прямых углов в полевых условиях. Представляет собой деревянный кол с закреплёнными на нем деревянным крестом или фанерным квадратом.
Крест делают из двух дощечек 20-ти сантиметровой длины сбитых между собой под прямым углом. Если используется кусочек фанеры, то его длина (ширина) тоже должна быть не менее 20 см. На крестовине или фанерке прочерчиваются две перпендикулярных линии. Пересечение линий должно совпадать с центром кола под крестовиной (фанеркой). Высота кола делается 120–130 см, но можно выбрать и другую высоту — удобную для работы. На концах очерченных линий вбиваются визирки — тонкие гвоздики без шляпок или иголки. Если у вас где-то завалялась детская лазерная указка, то можно приспособить её, размещая строго по очерченным линиям (рис. 1).
Работа экером заключается в том, чтобы разместить его над одним из углов размечаемого здания. Затем визуально или с помощью лазерной указки прицелиться в перпендикулярных направлениях и размесить на них вешки. Иными словами, воткнуть экер в землю и прицеливаясь по гвоздям сначала в одну, а затем в другую сторону погонять помощника с вешками (с длинными прямыми тонкими палками) пока он не воткнет их на линиях вашего прицеливания. Перед работой используя отвес нужно постараться установить экер по возможности вертикально.
Нивелир
Этот прибор используется для закрепления на местности высотных отметок на одной горизонтальной линии, а при использовании вместе с нивелиром размеченной рейки — для измерения разности высот между разными точками земной поверхности и/или точками строительного сооружения.
В качестве основного рабочего механизма в нивелире используется ватерпас — водяной уровень. Ватерпас заранее приобретается в магазине (вещь нужная) или изготавливается самостоятельно из медицинских шприцев и резиновой трубки. В старой литературе описывается способ изготовления ватерпаса из стеклянной трубки путем нагрева ее на спиртовке и загибом в виде буквы П. На сегодняшний день это самый фантастический способ. Использованные шприцы и трубка от капельницы, сегодня гораздо доступнее. Если будет применяться ватерпас из магазина, то его нужно немного переделать. Снять трубку с обеих колб, отрезать от нее полметра и натянуть эту короткую трубку опять на колбы. При необходимости ватерпас можно будет восстановить, опять натянув на колбы длинную трубку.
Изготовление нивелира не сложнее изготовления экера. Опять берется кол высотой 120–130 см и к нему прибивается поперечная дощечка длиной около 40 см. К концам дощечки крепятся колбы ватерпаса. Нивелир готов (рис. 2). При надлежащем прилежании и смекалке нивелир можно сделать с вращающейся в горизонтальной плоскости дощечкой на которой крепится ватерпас, тогда он станет действительно полезным инструментом. Воду, заливаемую в ватерпас нужно слегка подкрасить. Лучше использовать отстоявшуюся воду, в которой меньше свободных молекул кислорода. При работе зимой воду заменяют спиртосодержащей жидкостью, например, автомобильной незамерзайкой или обычной водкой. Вертикальные вычисления размеров делают прицеливанием через уровень воды в колбах ватерпаса в мерную рейку.
Если ситуация совсем безвыходная и купить или сделать ватерпас для изготовления нивелира нет никакой возможности, то его можно заменить плотничным треугольным уровнем, почему-то тоже называющимся ватерпасом. Хотя это название не верное, все-таки в нем нет воды (ватер). Уровень изготавливается из двух перпендикулярных дощечек к верхней части одной из них подвешивается отвес, а на нижней в перекрестье перпендикулярных линий забивается гвоздик. Если отвес показывает на гвоздик, значит нижняя дощечка приняла горизонтальное положение. По ней можно прицеливаться и выносить горизонтальные точки на местность либо делать высотные вычисления по мерной рейке.
Нивелир из плотничного треугольного уровня сложнее в работе, чем нивелир с ватерпасом. Если водяной нивелир достаточно воткнуть в землю более-менее вертикально, и он сразу готов к работе, то нивелир с плотничным уровнем нужно выравнивать. В первом случае, как ни поверни дощечку с ватерпасом, вода в колбах будет всегда занимать горизонтальное положение, а во втором случае для сохранения горизонтального уровня при повороте нижней дощечки, весь инструмент нужно выставить строго вертикально. Для этого нивелир втыкают в землю и выравнивают его до положения, когда отвес покажет на гвоздик. Движения выравнивания кола нужно совершать строго по направлению дощечки уровня. Затем поворачивают прибор на 90° и опять выравнивают его до тех пор, пока отвес не покажет на гвоздик. Выравнивание кола опять нужно совершать строго по направлению дощечки уровня. После такого выравнивания инструмента уровень можно крутить в любую сторону — он будет показывать горизонт, но кол, на котором закреплен уровень, должен быть неподвижным. Это сложное требование. Поэтому на инструментах более совершенных конструкций кол заменен треногой, а выравнивание инструмента производится специальными винтами. Эти конструкции описывать не буду, поскольку сложность изготовления сильно повышается, а точность работы примитивными инструментами практически не изменяется. Более совершенные инструменты лучше купить. Здесь же мы рассматриваем принцип их работы и возможность изготовления инструмента, когда ничего другого нет, а работать надо.
Рейка для нивелира делается из дерева в 2 м вышины и разделяется на 20 частей по 10 см каждая. Деления наносятся чёрной или красной краской и затем проставлятся цифры.
Основные прикладные задачи, выполняемые нивелиром
1. Вычисление разности высот строительных конструкций или точек на местности (рис. 3).
Устанавливаем нивелир между этими точками, а если он имеет возможность поворота, то устанавливаем его в любой точке. Последовательно устанавливаем мерную рейку на точки A и B. Прицеливаемся на рейку, совмещая взглядом уровень воды в обеих колбах ватерпаса, и по линии визирования снимаем показания на рейке. Разность между показаниями и будет превышением высоты между исследуемыми точками.
2. Вынесение на местности точек с одинаковой высотой (рис. 4).
Такая работа требуется, например, для вынесения уровня верха стяжки пола, для вынесения на опалубку уровня заливки фундамента и прочих работах где нужна ровная горизонтальная поверхность. Рейка устанавливается на какую-либо поверхность, высоту которой нужно перенести на точки стройплощадки. Например, нам нужно построить фундамент такой же высоты, как фундамент рядом стоящего здания. Устанавливаем реку на этот фундамент, прицеливаемся на нее нивелиром и снимаем показания. Помощник забивает в том месте, куда нужно перенести требуемую высоту, ряд колышков (столько сколько нужно) заведомо выше, чем нужно. Устанавливаем на забитый колышек рейку, прицеливаемся на нее, снимаем показания и высчитываем на сколько сантиметров нужно забить колышек. Сообщаете об этом помощнику и он забивает кол. Вновь ставим рейку на колышек и проверяем нивелиром правильность его забивки. Если колышек нужно добить еще или наоборот вытащить, сообщаем об этом помощнику. Так следует поступить со всеми колышками, которые нужно установить в горизонт.
Если работа делается для установки уровня заливки фундамента, то в в боковые щиты опалубки забиваются гвозди на требуемой высоте. Здесь работа гораздо проще: помощник двигает рейку вверх или вниз, когда вы на нее смотрите через нивелир, до тех пор пока показания на рейке совпадут с нужными. Вы подаете команду стоп и забиваете в опалубку гвоздь фиксирующий низ рейки.
3. Вычисление глубины разработки грунта (рис. 5).
Необходимо несколько абзацев посвятить правилам. В строительстве вертикальные размеры называются отметками и вычисляются они в метрах с двумя знаками после запятой. Отметки бывают абсолютными и относительными. Абсолютные отметки — это вертикальный размер исследуемой географической точки, отсчитанный от уровня Балтийского моря. Иными словами, абсолютные отметки, это те, которые рисуют на топографических картах. Абсолютные отметки привязывают здание к имеющимся инженерным сетям и дорогам. Выше уже говорилось, что здания, требующие жесткой географической привязки к местности по габаритам, разбиваются профессиональными геодезистами, они же выносят абсолютную отметку, к которой здание привязывается по высоте. Абсолютная отметка закрепляется на местности путем бетонирования в грунт стального репера либо нанесением несмываемой краской метки на стенах капитальных строений. Абсолютные отметки нельзя наносить на деревья (они растут), на заборы и сараи (они падают), на вбитые колышки (их выдернут или сломают). Фиксирование абсолютной отметки должно быть надежным и долговременным.
Абсолютная отметка, выносимая геодезистами, это та отметка относительно которой будут вычисляться все вертикальные размеры строящегося здания. То есть это точка отсчета, поэтому ей присваивают значение равное нулю. Все вертикальные размеры будут осчитываться относительно нуля, поэтому эти отметки называются относительными. В строительстве принято считать точкой отсчета уровень чистого пола первого этажа. Чистый пол, это полностью готовый пол. Все отметки (высоты) ниже уровня чистого пола считаются и записываются со знаком минус, выше — со знаком плюс. Итак, абсолютная отметка которой здание привязывается к окружающему миру и относительная нулевая отметка, это одна и та же географическая точка. Только одной мы пользуемся при общении с внешним миром, а другая используется для внутренних вычислений. В зданиях, которым не нужна жесткая привязка к внешним сооружениям нулевую отметку вы можете вынести сами, но закрепить ее на местности обязательно нужно. От нее будут производиться все высотные вычисления. На какой высоте закрепить нулевую отметку (уровень чистого пола первого этажа) в этом случае вы должны решить самостоятельно.
Для определения глубины выемки грунта под фундамент, нивелирную рейку нужно установить на нулевую отметку и снять с нее показания. Затем прибавить к ним требуемую глубину заложения фундамента. По мере выкапывания грунта нужно устанавливать рейку в траншею (или котлован) и по нивелиру определять нужно ли копать глубже или остановиться. Это несложная работа, суть ее показана на рисунке 5, но в ней есть одна особенность. Мы имеем рейку двухметровой высоты и по мере заглубления в грунт она устанавливается все глубже и глубже, чтобы увидеть в нивелир рейку на нулевой точке и рейку в траншее нивелир нужно устанавливать все ниже и ниже. В один не прекрасный момент горизонт нивелира станет таким, что для работы с ним нужно будет сесть или лечь на землю. Чтобы избежать такого неудобства строителями используется нехитрый прием: рейка удлиняется прибиванием к ней доски нужной длины. Например, рейка удлиняется еще на два или полтора метра. Этот размер потом учитывается при вычислении, а с нивелиром можно, как и прежде работать стоя.
Разбивать прямые угля можно без экера, а траншеи можно копать без нивелира, но сейчас тема об геодезических инструмента. Про другие методы будет дальше.
