Нивелирование поверхности по квадратам и проектирование

Горизонтальной площадки

6.1. ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ

Цель данной лабораторной работы – помочь в изучении раздела «Нивелирование поверхности» и научить студентов выполнять геодезические расчеты, связанные с вертикальной планировкой небольших участков местности. Содержание работы следующее:

1. Произвести обработку журнала технического нивелирования поверхности по квадратам.

2. Вычертить схему нивелирования поверхности по квадратам.

3. Составить топографический план участка местности в масштабе 1:500 с высотой сечения рельефа через 0,25 м.

4. Запроектировать на плане горизонтальную площадку, соблюдая баланс земляных работ.

5. Составить картограмму земляных работ для горизонтальной площадки в масштабе 1:500.

6. Вычислить объемы земляных работ.

7. Оформить работу в соответствии с методическими указаниями.

6.2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Нивелирование поверхности выполняют с целью изучения рельефа местности при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений. Нивелирование поверхности производят одним из следующих способов: способом магистралей, способом параллельных линий, способом квадратов или комбинированным способом. При выполнении этих работ производят геометрическое нивелирование.

Нивелирование поверхности небольших незастроенных или малозастроенных участков при проведении вертикальной планировки проводят чаще всего способом квадратов. По результатам нивелирования строят топографический план участка с малым сечением его рельефа горизонталями и выполняют вертикальную планировку участка. При проведении вертикальной планировки одним из наиболее важных условий является соблюдение баланса земляных работ (т. е. объем срезки грунта должен приблизительно быть равным объему насыпи грунта). Вертикальная планировка рельефа является одним из основных элементов благоустройства территории.

6.3. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

1. Транспортир, линейка, карандаш, ручка, тушь цветная или цветные гелевые ручки, инженерный калькулятор.

2. Бумага формата А4, ватман формата А4 (2 шт.).

6.4. УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

Выполнение данной работы носит расчетно-графический характер и не требует соблюдения особых требований по технике безопасности.

6.5. МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Для выполнения задания каждый студент получает: журнал технического нивелирования участка местности размером 80 х 80м (приложения 7-12); схему нивелирования поверхности по квадратам (приложение 6); абсолютную отметку исходного репера.

6.5.1. Обработка журнала технического нивелирования

Обработка журнала нивелирования поверхности по квадратам выполняется так же, как и при нивелировании трассы сооружения линейного типа (см. лабораторная работа №5):

1. На станциях вычисляют превышения h₁, h₂, h_ср.

2. Выполняют контроль по ходу.

3. Вычисляют невязку в превышениях. Сравнивают ее с допустимой и распределяют ее поровну на все превышения со знаком, обратным невязке и рассчитывают h_испр.

4. По исправленным превышениям вычисляют отметки связующих точек.

5. Отметки промежуточных точек определяют через горизонт инструмента.

В результате обработки журнала получают абсолютные отметки всех вершин квадратов. Образец вычисления журнала приведен в приложении 7.

6.5.2. Составление схемы нивелирования поверхности по квадратам

На листе чертежной бумаги вычерчивают сеть квадратов (4 х 4 квадрата) со сторонами 40 мм. Подписывают номера вершин квадратов, наносят на схему опорный ход и указывают порядок нивелирования вершин квадратов (приложение 6).

6.5.3. Составление топографического плана участка местности

Топографический, план участка местности составляют на листе чертежной бумаги (ватман формата А4) в масштабе 1: 500 в следующем порядке:

1. Вычерчивают сеть квадратов со сторонами 20 м. Согласно схеме нумеруют вершины квадратов и из журнала технического нивелирования выписывают абсолютные отметки вершин квадратов, округляют их до сотых долей метра.

2. Методом интерполирования проводят горизонтали с высотой сечения через 0,25 м. Интерполирование выполняют графическим или аналитическим способом.

3. Оформляют топографический план участка местности.

После того как на плане проведены горизонтали и выполнена их укладка, приступают к оформлению плана в туши.

Сетку квадратов вычерчивают синей тушью (или гелевой ручкой), толщина линий 0,1 мм, номера вершин квадратов и их отметки записывают черной тушью, высота цифр 3мм; горизонтали вычерчивают коричневой тушью, толщина горизонталей 0,1 мм. Горизонтали, кратные одному метру, вычерчивают утолщенными (0,3 мм). Утолщенные горизонтали подписывают в разрывах, вниз по скату.

Образец оформления плана приведен в приложении 8.

6.5.4. Проектирование горизонтальной площадки

с соблюдением баланса земляных работ

Порядок решения задач следующий:

1. Вычисляют проектную (красную) отметку для горизонтальной площадки по формуле:

Н^пр = Н₀ + , (6.1)

где Н₀ – наименьшая из абсолютных отметок вершин квадратов, округленная до меньшего метра;

∑h′₁ – сумма условных отметок вершин, принадлежащих одному квадрату;

∑h′₂ – сумма условных отметок вершин, общих для двух смежных квадратов;

∑h′₃ – сумма условных отметок вершин, общих для трех смежных квадратов;

∑h′₄ – сумма условных отметок вершин, общих для четырех смежных квадратов;

h′i – условные отметки вершин.

h′_i = Н_i – Н₀, (6.2)

где Н – абсолютная отметка земли i - й вершины квадрата;

n – число квадратов.

2. Вычерчивают схему квадратов, на которую выписывают отметки земли и условные отметки вершин квадратов (приложение 9).

3. Составляют картограмму земляных работ (приложение 10) на которой показывают отметки вершин квадратов и рабочие отметки h_раб соответствующих вершин квадратов.

4. Рабочие отметки в вершинах квадратов вычисляют по формуле:

h_раб = Н^пр - Н_i. (6.3)

5. Определяют положение точек нулевых работ. Точки нулевых работ будут на трех сторонах квадратов, вершины которых имеют рабочие отметки с противоположными знаками. Положение точек пулевых работ на сторонах квадратов определяется величиной отрезка Х, вычисляемого по формуле:

Х = , (6.4)

где Х – расстояние по стороне квадрата от вершины до искомой точки нулевых работ;

а – длина стороны квадрата в метрах;

│h₁│,│h₂│ – абсолютные значения рабочих отметок двух соседних вершин.

Положение точек нулевых работ можно также определить графическим способом. Для этого значения рабочих отметок соседних вершин квадратов откладывают на перпендикулярах к сторонам квадратов в произвольном масштабе, причем отрицательные отметки откладывают вниз или влево, а положительные - вверх или вправо.

Прямая, соединяющая полученные точки, пересечет сторону квадратов в точке нулевых работ (рисунок 6.1)

h₁ = +0,23 +0,12

0 0

h₂ = -0,17 -0,09

Рисунок 6.1 – Графическое определение положения точек нулевых работ на картограмме

При этом положение точек нулевых работ получают с точностью масштаба плана.

6. Проводят линию нулевых работ (линию пересечения проектной плоскости с топографической поверхностью участка). Для этого пунктирной линией соединяют все смежные точки нулевых работ.

7. Картограмму земляных работ оформляют тушью. Синей тушью вычерчивают сетку квадратов и линию нулевых работ. Красной тушью показывают проектную и рабочие отметки. Все остальные надписи выполняют черной тушью. Участок выемок заштриховывают черной тушью (приложение 10).

8. Вычисляют объем земляных работ отдельно для выемок и насыпей. Результаты вычислений записывают в ведомость (приложение11).

Вычисление объема земляной массы, основанием которой служит квадрат, производят по формуле:

V = а² , (6.5)

где а – длина стороны квадрата;

i = 1, 2, 3 4 – вершины квадрата;

∑h_i – сумма рабочих отметок в вершинах данного квадрата.

Если основанием земляной массы служит трапеция, то объем ее вычисляют по формуле:

V = S ∙ , (6.6)

где S – площадь трапеции;

i = 1, 2, 3, 4 – вершины трапеции.

В случае, когда основанием служит треугольник:

V = S ∙ , (6.7)

где S – площадь треугольника;

i = 1, 2, 3 – вершины треугольника.

Образцы оформления картограммы земляных работ и ведомости вычисления объемов земляных работ приведены в приложениях 10,11.

Варианты лабораторной работы даны в приложении 12.

6.6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА И ЕГО ФОРМА

Отчет по лабораторной работе оформляется на листах формата А4. Графическая часть – топографический план участка в горизонталях и картограмма земляных работ на ватмане формата А4 в масштабе 1:500. Отчет должен содержать цель работы, схему нивелирования по квадратам, обработанный журнал технического нивелирования поверхности по квадратам, топографический план участка местности, картограмму земляных работ, ведомость вычисления объемов земляных работ.

6.7. ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОТЫ

1. С какими целями проводится нивелирование поверхности и в каких случаях при этом применяют способ квадратов?

2. Как составляется топографический план участка по результатам нивелирования по квадратам?

3. Как вычисляется проектная отметка при проектировании горизонтальной площадки при нивелировании по квадратам?

4. Как определяются точки нулевых работ и как производят построение картограммы земляных работ?

5. Как определяют объемы земляных работ и их баланс при проектировании горизонтальной площадки?

Защита лабораторной работы проводится в виде собеседования.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7