Геодезические изыскания при проектировании и строительстве сооружений линейного типа

С помощью технического нивелирования определяют высоты пунктов съемочного обоснования, нивелируют профили для линейных сооружений, геофизические профили, поверхности местности сравнительно большой площади. В ходе изысканий для линейных сооружений, в первую очередь, решают вопрос о плановом и высотном положении трассы.

Трасса - линия, определяющая ось проектируемого линейного сооружения, обозначенная на местности, топографическом плане, или нанесенная на карте, или обозначенная системой точек в цифровой модели местности. Основные элементы трассы: план - ее проекция на горизонтальную плоскость и продольный профиль - вертикальный разрез по проектируемой линии сооружения. В плане трасса должна быть по возможности прямолинейной, так как всякое отклоне­ние от прямолинейности приводит к ее удлинению и увеличению стоимости строительства, затрат на эксплуатацию. В продольном профиле трассы должен обеспечиваться определенный допустимый уклон.

Трассирование - комплект геодезических работ по проложению разбивке и закреплению трассы отвечающих техническим условиям строительства.

Полевые работы:

1. Рекогносцировка местности.

2. Разбивка пикетажа (проложение стометровых отрезков трассы),их закрепление, а также определение и закрепление промежуточным плюсовых точек трассы (разбивка трассы); поперечников колышками;

3. Съемка полосы местности от оси трассы (ведение пикетажного журнала);

4. Измерение углов поворота трассы;

5. Разбивка и закрепление основных элементов кривых на трассы у вершин углов поворота трассы;

6. Составление продольного профиля трассы и поперечников;

7. Составление пикетного журнала

Разбивка пикетажа и ведение пикетажного журнала

Определив окончательное положение трассы, приступают к разбивке оси сооружения на равные по длине участки в 100 м. Конечные точки таких участков трассы называют пикетами. Пикеты закрепляют на местности деревянными колышками, вбиваемыми почти вровень с землей. При нивелировании на эти колья устанавливают рейки. Пикету, совпадающему с началом трассы, присваивают нулевой номер, следующему через 100 м - номер один и т.д.

Для более полной характеристики рельефа местности помимо пикетов в местах перегиба земной поверхности вдоль трассы фиксируют дополнительные точки называемые плюсовыми. Закрепление по трассе пикетов и промежуточных точек сопровождается одновременной разбивкой точек, расположенных влево и вправо от трассы по перпендикулярным к ней направлениям в пределах 25-50 м влево и вправо от оси., называемым поперечными профилями. При наличии угла местности более 2 измеряют угол наклона и вводят поправку в измеренную линию. Результаты разбивочных и съемочных работ отражают в пикетажном журнале. В журнал в масштабе 1:2000 наносят точки пикетажа, плюсовые точки, вершины углов поворота, направление поворота трассы Трасса независимо от наличия поворотов изображается в пикетажном журнале в виде прямой линии. Углы поворота показывают условно в виде стрелки с указанием нового направления трассы. По данным пикетажного журнала вычерчивают план местности на продольном профиле. Линейные элементы изображаются условными топографическими знаками с необходимыми пояснительными характеристиками, а контура-пунктирными черточками с подписью внутри них видов угодий. Элементы кривых рассчитываются на основании угла поворота и радиуса R.

Нивелирование трассы

Нивелирование трассы производят в целях определения отметок всех закрепленных на местности точек. При техническом нивелировании все точки, зафиксированные на местности по оси сооружения, делят на связующие и промежуточные. Нивелирование способом из середины начинают с точек, высота которых известна, - реперов. Для передачи абсолютной высоты от ближайшего репера на нулевой пикет прокладывают нивелирный ход. На каждой станции две вершины являются связующими, а остальные (пикетные, плюсовые точки и точки поперечника) являются промежуточными.

При нивелировании трассы необходимо выполнять следующие условия: контролировать неравенство (в пределах 10 м) расстояний от нивелира до задней и передней реек на станции; не допускать удаления реек от станции свыше 100 м (или 150 м при увеличении трубы свыше ЗОх); следить, чтобы высота визирного луча над поверхностью земли была не менее 0,2 м; контролировать полученное на станции превышение между связующими точками повторным измерением. При работе с двухсторонними рейками отсчеты выполняют по обеим сторонам рейки. Расхождение двух превышений, вычисленных на станции, не должно превышать 5 мм; нивелировать промежуточные точки один раз (без контроля) по черным сторонам реек. При этом допускается неравенство расстояний от прибора до реек.

 

Порядок работы на станции:

Нивелирование трассы ведут от нулевого пикета. Полевые работы на станции выполняют в следующей последовательности:

1. Нивелир устанавливают посередине между связующими точками и приводят визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение, приводят пузырек круглого уровня в нуль-пункт. Последовательно визируют на заднюю и переднюю связующие точки и берут отсчеты по черным и красным сторонам реек только по средней нити, (ач, bч, bкр, акр) Результаты фиксируют в нивелирном журнале. На каждой станции вычисляют превышения, определенные по черным и красным сторонам реек.

2. Контроль измерений на станции. На каждой станции вычисляют превышения, определенные по черным и красным сторонам реек.

3. hч=ач-bч; bкр=акр-bкр

4. Данные значения сравнивают между собой. При допустимых (менее 4 мм) расхождениях в превышениях вычисляют среднее превышение, округленное до целых миллиметров. При соблюдении данного условия за окончательное значение превышения принимают среднее. При невыполнении указанного допуска измерения на станции повторяют.

Если между связующими точками станции промежуточные точки отсутствуют, то наблюдатель с прибором переходит на следующую станцию, а человек, стоящий на задней рейке на переднюю точку новой станции.

5. Далее устанавливают рейку на промежуточные точки, берут отсчет по черной стороне рейки. Затем нивелир переносят на следующую станцию и повторяют наблюдения в той же последовательности.

6. Нивелирование заканчивают на репере в конце трассы. Отметку этого репера сравнивают с вычисленной.

Камеральные работы

Камеральная обработка материалов нивелирования делится на предварительные (обработка полевых журналов) и окончательные вычисления. Предварительные вычисления начинают с тщательной проверки всех записей и вычислений в журналах. Затем на каждой странице подсчитывают суммы задних (£3) и передних (£П) отсчетов и находят их полу-разность. После этого вычисляют сумму средних превышений (£hcp). Постраничным контролем вычислений является равенство:

Окончательные вычисления начинаются с оценки точности результатов нивелирования путем определения величины невязки хода fh как разности превышений

fh = Σhcp - (H кон. - Ннач.)

Допустимую невязку определяют по формуле: 1доп.=50 ммл/Г, где L-длинна хода в км. Качество нивелирования оценивается сравнением полученной невязки fh с допустимой невязкой. Если невязка хода меньше допустимой, ее распределяют равномерно на каждую станцию с обратным знаком. Отметки промежуточных точек вычисляют через горизонт прибора.

Продольный профиль является важнейшим итоговым документом инженерно- технического нивелирования. Для наглядного графического представления результатов нивелирования по трассе профили строят на миллиметровой бумаге по данным пикетажного и нивелирного журналов по вычисленным высотам пикетов, связующих и промежуточных точек. При построении продольного профиля вертикальный масштаб принимается 1:100. Горизонтальный 1:2000.При составлении профилей пользуются сеткой согласно установленного образца для размещения и записи необходимых данных. Она имеет следующие основные строки: расстояния, пикеты, фактические отметки, план трассы, ситуация, проектные отметки, уклоны, план прямых и кривых.

Профиль трассы строят на основании фактических отметок, откладывая значения в вертикальном масштабе и соединяя полученные точки прямыми отрезками. Начинать проектирование надо от мест с заданными высотами, отдельными проектными участками с проверкой допустимости уклона. Из отдельных участков получают проектную линию трассы.

i =(Н_кон — H _{н a ч} / d)

Н_кон - отметка конца секции, Н_нач -отметка начала секции d- длина секции. Вычисленное значение уклона округляют до 1 %₀.

Проектные отметки рассчитываются по формуле:

Н _п — H_n. j + id

Рабочие отметки должны указывать глубины выемки или высоту насыпи в данной точке. Значение рабочей отметки рассчитывается как разность между фактической и проектной отметками.

Н_раб =Н_Ф +Нпр

Если требуется насыпь, то рабочую отметку подписывают выше графика, при выемки-ниже линии профиля.

При переходе от насыпи к выемке и наоборот находится точка нулевых работ. Рабочие отметки в этих точках равны нулю, в них не требуется производить земляные работы. На профиле необходимо указать расстояние от этой точки до ближайшего младшего пикета.

Нивелирование поверхности

Для составления топографических планов участков местности со слабо выраженным рельефом необходима повышенная точность топографической съемки. В таких случаях может быть применен метод геометрического нивелирования. Методом геометрического нивелирования выполняют топографическую съемку земной поверхности при изысканиях, проектировании и строительстве аэродромов, ирригационных систем на заболоченной и равнинной местности, для составления проектов вертикальной планировки и в ряде случаев при исполнительных съемках.

В зависимости от назначения съемок и условий местности могут быть использованы следующие способы геометрического нивелирования поверхности:

1. Способ поперечников к магистральному ходу.

Наиболее часто используют при съемке притрассовой полосы вдоль трасс автомобильных, каналов и других линейных объектов. Планово-высотным обоснованием в этом случае является трасса линейного объекта (т. е. теодолитно- нивелирный ход).

2. Способ параллельных линий.

Часто применяют на слабовсхолмленной местности при исполнительных съемках дорожных покрытий, искусственных покрытий взлетно-посадочных полос аэродромов, строительных площадок и т. д. В качестве планово-высотного обоснования используют взаимно перпендикулярные теодолитно-нивелирные прямолинейные ходы, прокладываемые вблизи границ снимаемого участка местности или по его середине. Съемочные ходы прокладывают в виде линий, параллельных сторонам основного хода.

3. Способ полигонов.

Может применяться на больших, сравнительно спокойных участках местности с выраженным рельефом. В качестве планово-высотного обоснования в данном случае используют систему теодолитных ходов, прокладываемых вблизи границ снимаемого участка местности и по характерным (структурным) линиям рельефа. Для съемки ситуации и рельефа съемочные ходы разбивают в виде поперечников к сторонам планово-высотного обоснования.

4. Способ квадратов.

Используют на открытой местности со слабо выраженным рельефом. Является основным видом топографических съемок при изысканиях аэродромов. Планово-высотным обоснованием служат вершины квадратов, закрепленные на местности кольями и обозначенными по определенной принятой на практике изысканий схеме.

 

 

D			С
			4м
A		4м	В

 

Рис. 1. Разбивка сети квадратов на местнос

 

По вершинам квадратов производится геометрическое нивелирование. При нивелировании применялся способ нивелирования с одной станции. Данный способ применяется в тех случаях, когда разность высот в пределах участка съемки не превышает 2,5-3 м наибольшая длина сторон прямоугольного контура сети квадратов составляет не более 300 м.

При нивелировании с одной станции нивелир устанавливается в точке, расположенной примерно на середине снимаемого участка, и с помощью трубы нивелира производятся отсчеты по рейке, устанавливаемой последовательно во всех точках сети квадратов. Отсчеты снимаются только по черной стороне рейки.

Камеральные работы

По данным полевых работ при нивелировании поверхности по квадратам происходит обработка результатов измерений и расчет данных для составления проекта землепользования.

1. Расчет высотных отметок вершин квадратов Hi через горизонт прибора

Hi - Н_гп - bi

где Н_гп = H_Rp + а - горизонт прибора (H_Rp - отметка условного репера, а - отсчет по рейке, установленной на данном репере), b_t - отсчеты по рейкам в вершинах квадратов.

Н_гп = 4701 мм = 4,701 м

H₁, = 4701 - 1540 = 3161          H₁₆ = 4701 - 1152 = 3549

H₂ = 4701 - 1307 = 3394           H₁₇ = 4701 - 1130 = 3571

H₃ = 4701 - 1180 = 3521           H₁₈ = 4701 - 1089 = 3612

H₄ = 4701 - 1080 = 3621           H₁₉ = 4701 - 1012 = 3689

H₅ = 4701 - 1040 = 3661            H₂₀ = 4701 - 1065 = 3636

H₆ = 4701 - 1398 = 3303             H₂₁= 4701 - 1104 = 3597

H₇= 4701 - 1226 = 3475             H₂₂ = 4701 - 1044 = 3657

H₈ = 4701 - 1054 = 3647            H₂₃ = 4701 - 1088 = 3613

H₉ = 4701 - 1023 = 3678            H₂₄ = 4701 - 1018 = 3683

Н₁₀ = 4701 -0988 = 3713            H₂₅ = 4701 - 1012 = 3689

H₁₁ = 4701 - 1325 = 3376

H₁₂= 4701 - 1163 = 3538

H₁₃ = 4701 - 0982 = 3719

H₁₄ = 4701 - 1011 = 3690

Н₁₅ = 4701 - 0974 = 3727

2. Составление и оформление плана вертикальной съемки площадки

На листе формата А4 в масштабе 1:100 расчерчивается сетка квадратов. На сетке выполняются составление картограммы земляных работ - схематический план расположения видов земляных работ на участке. Номер квадрата обозначается римскими цифрами. У каждой вершины квадрата черным цветом подписываются отметка поверхности земли, взятая с плана вертикальной съемки.