Производство геометрического нивелирования по трассе

План

12.1 Понятие о трассе

12.2 Подготовка трассы к нивелированию

12.2.1 Рекогносцировка местности

12.2.2 Вешение линий

12.2.3 Разбивка пикетажа

12.2.4 Элементы круговой кривой

12.2.5 Разбивка пикетажа с учетом кривой

12.3 Нивелирование трассы

12.3.1 Нивелирование поперечников

12.4 Построение продольного профиля

12.5 Проектирование на профиле

12.5.1 Вычисление проектных отметок

12.5.2 Рабочие отметки

12.5.3 точки нулевых работ

12.5.4 Оформление профиля

12.1 Понятие о трассе

Автомобильные и железные дороги, каналы, трубопроводы, линии электропередач, связи и другие относятся к линейным сооружениям.

Ось проектируемого линейного сооружения, обозначенная на местности или нанесенная на карте, называется трассой.

Основными элементами трассы являются план и продольный профиль.

План – это проекция на горизонтальную плоскость, а продольный профиль – вертикальный разрез по проектируемой линии сооружения.

В плане трасса состоит из прямых участков, которые сопрягаются между собой горизонтальными кривыми постоянного и переменного радиуса кривизны.

В продольном профиле трасса состоит из линий различного уклона, соединяющихся между собой вертикальными круговыми кривыми.

Нивелирование, проводимое по оси трассы для получения ее продольного профиля, называют продольным, а по линии, перпендикулярной к оси трассы, для получения поперечных профилей – поперечным.

Трассу укладывают на местности после предварительного ее проектирования на плане или карте.

12.2 Подготовка трассы к нивелированию

При подготовке трассы к нивелированию проводят следующие работы:

- рекогносцировку (обследование местности);

- провешивание линий по оси трассы;

- разбивку пикетажа;

- закладку временных и постоянных реперов.

12.2.1 Рекогносцировка местности.

При осмотре местности уточняют положение трассы. Углом поворота трассы называют угол, составленный продолжением предыдущей и направлением последующей линии.

12.2.2 Вешение линий

Вешение линий ведут обычно способом «на себя» и ставят вехи по теодолиту.

12.2.3 Разбивка пикетажа

Пикетомназывают отрезок местности, равный 100 м горизонтального проложения. В начале и конце каждого пикета вровень с землей забивают колышек с ровным срезом, называемый точкой.

В 15-20 см от точки по ходу трассы забивают второй колышек, называемый сторожком. Сторожок возвышается над землей на 20-30 см. И на его поверхности, обращенной к точке, пишут номер пикета. Измерение линии ведут от начальной точки трассы ПК0 и через каждые 100 м горизонтального проложения забивают колышки далее ПК1, ПК2 и т.д., не прерывая счета до конца трассы. На угловых точках створа (ВУП) пишут номер предыдущего пикета и величину плюса. Плюс – это расстояние от младшего пикета до точки. Например, если от ПК6 до вершины угла поворота (ВУП) расстояние равно 20 м, то на угловом столбе пишут ПК6+20. Это означает, что от начала трассы до точки поворота 620 м.

Если на пикетах есть выраженные переломы скатов местности, то в них забивают колышки. Эти точки называют плюсовыми точками. Их ставят также в местах пересеченных трассой дорог, водных преград и т.п.

Ось автодороги должна идти не по ломаной линии, а по плавным закруглениям, поэтому в местах поворота трассу ведут по кривым, обычно по дугам окружностей.

12.2.4 Элементы круговой кривой (рисунок 12.1):

Круговая кривая – это длина окружности радиуса R. В ней различают такие элементы:

- угол поворота a, численно равный центральному углу;

- радиус кривой R;

- тангенс T – расстояние от вершины угла поворота (ВУП) до начала кривой (НК) или до конца кривой (КК);

- кривая К – длина дуги от начала до конца кривой;

- биссектриса Б – расстояние от ВУП до середины кривой (СК);

- домер Д – это разность в длине суммы двух тангенсов и кривой.

Если даны a и R, то другие элементы кривой можно вычислить по формулам (12.1) К = πRα / 180о (12.2) (12.3) (12.4)

Рисунок 12.1 – Элементы круговой кривой

12.2.5 Разбивка пикетажа с учетом кривой

При разбивке пикетажа в углах поворота закрепляют главные точки кривой – это НК, СК, КК. На сторожках этих точек пишут номер пикета.

Пример. Пусть вершина угла находится на пикете ПК 10+50,40 м,

a = 18°22¢, R = 600 м. Требуется вычислить в пикетаже главные точки кривой и закрепить их на местности.

Т = 97,00 м, К = 192,33 м, Д = 1,66 м, Б = 7,79 м.

Вычисление пикетажа	Контроль
ВУ	ПК10+50,40	ВУ	ПК10+50,40
-Т	0+97,00	+Т	0+97,00
НК	ПК 9 +53,40		11+47,40
+К	1 + 92,33	-D	0+1,66
КК	ПК11+45,73	КК	ПК11 + 45,74
-0,5К	0+96,16
СК	ПК10 + 49,57

Полевые работы ведут в таком порядке. Пикетажист на сторожке для точки НК пишет НК ПК 9+ 53,40 и идет назад по трассе к ПК 9. От ПК 9 в сторону ВУП лентой отмеряет 53,40 м. В этом месте забивают сторожок и ставят вешку.

Чтобы найти положение точки СК, в вершине угла ставят теодолит и откладывают угол (180-α) ∕ 2, в этом направлении ставят вешку и отмеряют рулеткой Б = 7,79 м и забивают колышек с надписью СК ПК10 + 49,57, обращенный в сторону ВУ.

Чтобы отметить КК, надо от ВУ отмерить Т.

После того, как проверена правильность выноса КК (т.е. передвинуть вперед на Д), КК отмечают как плюсовую точку (ПК 11 + 45,74) и разбивку ПК ведут до второго угла поворота обычным порядком.

12.3 Нивелирование трассы

Нивелирование трассы ведут вслед за разбивкой ПК и установкой реперов. Оно имеет целью получить отметки пикетных, плюсовых точек и точек поперечников, по которым составляют продольный и поперечный профили трассы.

Нивелирование ведут способом из середины с расстоянием от нивелира до реек 50-100 м.

Нивелирование трассы начинают и заканчивают на реперах государственного нивелирования. Это необходимо для контроля нивелирного хода и получения абсолютных отметок точек трассы.

Если исходный репер находится вблизи трассы, привязку делают с одной станции, т.е. нивелир устанавливают посредине между Рп и ПК0, необязательно в створе. Рейки устанавливают на верх репера, а на ПК0 – на колышек – точку. Нивелир можно устанавливать или в створе линии, или выносить в сторону.

При инженерно-техническом нивелировании определяют превышение каждой последующей пикетной точки над предыдущей, т. е. все пикетные точки связывают между собою по высоте, поэтому пикетные точки называют связующими, т.е. общими для двух соседних станций.

На каждой станции вначале нивелируют связующие точки, для этого берут отсчеты по рейкам a на задний и b на передний пикеты, предварительно убедившись в том, что визирный луч трубы нивелира принял горизонтальное положение (когда пузырек установочного уровня находится на середине). Превышение вычисляют по формуле

h = a – b. (12.5)

Для контроля и повышения точности нивелирования превышение между связующими точками определяют по второй стороне реек, если рейки двусторонние, или если рейки односторонние, изменяют высоту прибора не менее чем на 10 см, снова приводят визирный луч в горизонтальное положение и берут отсчеты. Второй результат превышения не должен отличаться от первого больше чем на 5 мм. В случае допустимого расхождения из обоих результатов определяют среднее значение с округлением до целых миллиметров.

Работу на станции ведут в таком порядке:

- трубу наводят на заднюю точку, по черной стороне рейки берут отсчет;

- трубу наводят на переднюю точку, берут отсчет по черной стороне рейки;

- по отсчетам вычисляют превышение;

- разворачивают рейки красными сторонами к нивелиру и берут отсчеты, вначале по передней, затем по задней рейке;

- вычисляют превышения по отсчетам красных сторон реек и сравнивают с превышением по черным сторонам. Разность между ними не должна быть более 5 мм. Затем вычисляют среднее превышение.

- задний реечник ставит рейку на промежуточные точки и по ее черной стороне берут по одному отсчету;

На этом работу заканчивают и переходят на новую станцию.

Реечник с промежуточной точки переходит на переднюю точку новой станции. Передний реечник остается на месте и для новой станции будет задним.

В конце трассы нивелирный ход должен быть привязан к опорной высотной точке – реперу или марке. Сумма превышений по всему ходу должна быть равна разности высот конечной и начальной точек.

Если ход проложен между реперами государственного нивелирования, то для контроля сравнивают алгебраическую сумму превышений Sh хода с разностью отметок конечного Нк и начального Нн реперов.

Sh = Нк – Нн – называется теоретической суммой. (12.6)

Сумма измеренных превышений в общем случае не равна теоретической сумме; их разность называется невязкой хода и обозначается f_h..

f_h = Sh_пр. - Sh_теор. (12.7)

Невязка нивелирного хода характеризует нарушение условия вследствие ошибок измерений. Значение допустимой невязки равно

f_hдоп.= ± 50мм√L, (12.8)

где L- количество километров в длине хода.

При f_h < f_{h доп.} вычисляют поправки V в измеренные превышения по формулам:

V_hi = - f_h×l / L, (12.9)

где l – длина i – той станции.

При этом нужно, чтобы выполнялся контроль:

ΣV_hi = -f _h.. (12.10

По исправленным превышениям

h_{i испр.}= h_i + v_hi (12.11)

вычисляют отметки точек хода.

Заключительным контролем правильности вычислений является получение в конце хода отметки конечного исходного репера.

12.3.1 Нивелирование поперечников

Поперечники разбивают на всех пикетных, плюсовых точках трассы и в других характерных ее точках, чтобы более полно изобразить рельеф местности на плане. Точки поперечников закрепляют сторожками. На них пишут расстояние до трассы и буквой указывают сторону: П – правый,

Л – левый. При разбивке пикетажа ведут съемку полосы и составляют абрис. Поперечники нивелируют обычно с отдельных станций, самостоятельно от трассы. За исходную точку принимают пикетную или плюсовую, отметки которых определены при нивелировании трассы. На эти точки берут два отсчета по рейке, на точки поперечника – по одному.

12.4 Построение продольного профиля

Продольный профиль – это условное изображение на бумаге вертикального разреза местности по линии нивелирования. Его строят на миллиметровой бумаге по данным пикетажного журнала и журнала нивелирования.

Для продольного профиля трассы линейного сооружения установлены масштабы: горизонтальный 1:2000 и вертикальный 1:200, для поперечников 1:500.

Построение профиля начинают с нанесения на миллиметровую бумагу профильной сетки. В соответствующие графы выписывают из нивелирного журнала расстояния, пикеты, фактические отметки точек трассы.

После построения сетки накалывают профиль, т.е. откладывают отметки точек земли. Чтобы откладываемые линии были не более 5-10 см, верхней линии сетки дают условную отметку, чтобы от нее до самой низкой отметки трассы было не менее 5 см. От линии условного горизонта на вертикальных линиях в масштабе для вертикальных расстояний откладывают высоты точек как дополнения их к величине условного горизонта. Таким путем накалывают все пикетные и плюсовые точки. Затем смежные концы отложенных отрезков соединяют прямыми линиями. Полученная ломаная линия и будет профилем местности по оси трассы.

Подобным образом над соответствующими точками продольного профиля строят поперечные профили. Их вычерчивают в более крупном масштабе, так как они должны быть детальнее продольного профиля.

12.5 Проектирование на профиле

На профиль наносят проектную линию: в горизонтальной плоскости – это план трассы, а в вертикальной – это отрезки горизонтальных прямых или с уклоном.

В графу «Уклоны» наносятся отрезки проектной линии.

Сверху отрезков пишут уклон в тысячных долях, снизу – длину в метрах. Отрезки с нулевым уклоном наносят посередине графы горизонтально. Отрезки с отрицательным уклоном (спуск) чертят по диагонали с левым приподнятым концом, а с положительным уклоном (подъем) – с правым. В конце каждого отрезка проводят вертикальные линии, записывают расстояния от них до пикетных точек.

, (12.12)

где Н_к – отметка конечной точки отрезка;

Н_н – начальной,

d - расстояние или длина отрезка.

12.5.1 Вычисление проектных отметок

Отметку начала и конца проектной линии одного уклона задают при проектировании. Отметки других точек вычисляют.

Н_n = Н_n-1 + i×d, (12.13)

т.е. проектная отметка последующей точки равна отметке предыдущей точки плюс произведение уклона на горизонтальное проложение между точками.

Полученные отметки пишут в графу проектных отметок.

12.5.2 Рабочие отметки

Чтобы узнать глубину выемки или высоту насыпи, находят рабочие отметки. Рабочая отметка равна разности проектной и отметки земли точки. Их находят во всех пикетных, плюсовых точках и точках перелома профиля проектной линии. Знак минус указывает выемку, а плюс – насыпь. Рабочие отметки насыпи пишут сверху, а выемки – снизу проектной линии без указания знака.

12.5.3 Точки нулевых работ

Пересечение проектной линии с линией земли дает точку с рабочей отметкой, равной 0 (рисунок 12.2). Эту точку называют точкой нулевых работ или нулевой. Ее расстояние х от ближайшей точки В определяют по формуле:

, (12.14)

где a и b – рабочие отметки точек А и В;

d – расстояние между ними.

	Имея x или d-x, отметку нулевой точки находят по формуле (12.15)

Рисунок 12.2 – Нулевая точка

На профиле нулевые точки указывают место перехода насыпи к выемке и расположены между точками с разными знаками рабочих отметок.

Отметку нулевой точки записывают около самой точки, а расстояние x и ( d – x) – по обе стороны от вертикальной линии.

12.5.4 Оформление профиля

Профиль, построенный в карандаше, обводят тушью разными цветами.

Черным цветом показывают все существующее: пикеты, расстояния, ситуацию, профиль и отметки земли.

Красным цветом показывают все проектируемое: план трассы и километры, проектные уклоны и отметки, ось трассы на плане ситуации, рабочие отметки, проектную линию профиля и условные знаки на ней. Синим цветом показывают горизонты вод, их отметки, отметки нулевых точек, их вертикальные линии и расстояния от них до ближайших закрепленных точек.

Лекция 13