Геодезические работы при изысканиях лесовозных дорог

 

4.  Проектирование  продольного профиля дороги и  составление продольного профиля  местности

 

Графическое изображение продольного профиля автомобильных дорог является одним из основных документов, на основании которого осуществляют строительство объекта.

Продольный профиль составляют по материалам пикетажного журнала и журнала геометрического нивелирования трассы.

Продольный профиль обычно вычерчивают на миллиметровой бумаге, наклеиваемой на картон, в масштабах: горизонтальный — 1:5000, вертикальный — 1:500 и грунтово-геологический — 1:50. При изысканиях и проектировании дорог в равнинной местности масштабы продольного профиля иногда принимают соответственно: 1:10 000, 1:1000 и 1:100. И наоборот, в горной местности или в населенных пунктах масштабы продольного профиля могут быть приняты соответственно 1:2000, 1:200 и 1:20.

На продольный профиль наносят: развернутый план дороги; профиль земли по оси дороги (черный профиль); проектную линию продольного профиля по бровке земляного полотна; грунтово-геологический разрез по оси трассы; отметки земли и бровки земляного полотна; расстояние между характерными точками местности и рубленными пикетами условными обозначениями уклоны и вертикальные кривые проектного профиля; прямые и кривые в плане; указатели километров и т. д.

С чертежа продольного профиля на миллиметровой бумаге снимают кальку и тиражируют чертеж в необходимом количестве экземпляров.

Построение продольного профиля начинают с заполнения графы расстояний, где вертикальными прямыми обозначают все пикеты и характерные точки трассы, для которых определены высоты в результате нивелирования.

Между прямыми линиями указывают расстояния. Если между соседними пикетами нет плюсовых точек, то расстояния не записывают.

Рубленые пикеты независимо от длины показывают в масштабе чертежа длиной в 100 м, но фактическая его длина на профиле указывается.

Затем выписывают из журнала продольного нивелирования соответствующие высоты точек с округлением их до одного сантиметра. Обозначив в соответствующем масштабе сетку высот (обычно в масштабе 1:500), отмечают на чертеже положение всех точек черного профиля, которые соединяют между собой прямыми отрезками. На расстоянии 20 мм ниже полученной таким образом ломаной наносят грунтово-геологический разрез в масштабе 1:50, на котором выписывают наименования грунтов и с помощью специальных обозначений их физико-механические характеристики и свойства.

Ординаты всех точек черного профиля обозначают прямыми вертикальными линиями, проводимыми между двумя ломаными линиями продольного профиля и продолжают их ниже грунтово-геологического разреза.

Поперечные профили земли обычно вычерчивают в масштабе 1:200, при этом горизонтальный и вертикальный масштабы принимают одинаковыми.

Положение проектной линии продольного профиля устанавливают либо с помощью специальных прозрачных лекал (шаблонов), либо в результате расчета по одной из компьютерных оптимизационных программ.

Проектированию линии продольного профиля предшествует установление контрольных высотных точек, фиксированных (пересечения и примыкания автомобильных дорог в одном и разных уровнях, пересечения с железными дорогами и т. д.) и полуфиксированных (пересечения малых и больших водотоков, условия необходимого возвышения земляного полотна над уровнем снега и поверхности дорожного покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод и т. д.). Учитывают нормируемые СНиПом допустимые продольные уклоны, минимально допустимые радиусы вертикальных выпуклых и вогнутых кривых, а также наименьшие длины вертикальных кривых одного знака. В ходе нанесения проектной линии при этом всегда стремятся к максимально возможному снижению объемов строительных работ.

При ручной традиционной технологии производства проектных работ положение проектной линии продольного профиля устанавливают в виде сопряженных между собой горизонтальных или наклонных прямых и вертикальных выпуклых либо вогнутых параболических кривых.

При автоматизированном оптимальном проектировании проектную линию продольного профиля автомобильных дорог представляют либо ломаной со строительным шагом (обычно l = 20 м), представляющей собой дискретный аналог кривой переменного радиуса, либо в виде сплайн-функций, т. е. в общем случае тоже в виде плавных кривых переменного радиуса. В этих случаях графы уклонов и вертикальных кривых таблицы продольного профиля заполняют соответствующими значениями продольных уклонов и радиусов кривизны в каждой точке проектной линии со строительным шагом.

После нанесения проектной линии продольного профиля вычисляют и записывают в соответствующую графу проектные высоты бровки земляного полотна и рабочие отметки. При этом рабочие отметки насыпей выписывают над проектной линией, а выемок — под ней.

Проектную линию на чертеже продольного профиля изображают линией в 2 раза более толстой, чем линию поверхности земли по оси трассы.

Точки перехода из выемок в насыпи, и наоборот (точки нулевых работ), отмечают на профиле пунктирными ординатами. При расчетах проектной линии продольного профиля для последующего подсчета объемов земляных работ необходимо знать положение точек нулевых работ.

Если на участке перехода из насыпи в выемку, и наоборот—из выемки в насыпь На и Нb высоты точек земли А и В по оси трассы, a Ha’ и Нb’ проектные высоты бровки земляного полотна в тех же точках, то определив соответствующие рабочие отметки (как разницу проектной и черной отметок) определяют неизвестное расстояние X от точки А до точки нулевых работ

 

 

где δ — расстояние между точками А и В.

Высоту точки нулевых работ Нм после этого легко определить через уклон проектной линии i:

Нм = На + iX,

где i — уклон проектной линии продольного профиля на рассматриваемом участке, вводимый в формулу со знаком «плюс» на подъеме и со знаком «минус» — на спуске.

Профили (продольный и поперечные), построенные по результатам нивелирования (табл. 1 и 1а) приведены в приложениях 2 и 3 соответственно.

 

5. Тахеометрическая  съемка мостового перехода

 

Использование электронных тахеометров даже в рамках традиционной технологии производства проектно-изыскательских работ позволило в значительной степени изменить технологию инженерно-геодезических работ на изысканиях.

Возможности современных электронных тахеометров отечественного производства (например, ТаЗМ, ЗТа5) таковы, что при использовании единственного прибора можно сразу заменить несколько основных технологических цепочек, используемых в рамках традиционной технологии изысканий автомобильных дорог.

Так, среднеквадратическая ошибка измерения горизонтальных углов ± 4" позволяет решать задачу трассирования автомобильных дорог (вешение линий, измерение углов поворота трассы) с точностью более чем на порядок превышающей нормируемую допускаемую точность измерения углов при изысканиях автомобильных дорог ± 3' (где п — число стоянок прибора при трассировании).

Средняя квадратическая ошибка измерения вертикальных углов ± 6" позволяет осуществлять тригонометрическое нивелирование трассы с точностью, существенно превышающей нормируемую допускаемую точность двойного геометрического нивелирования автомобильных дорог ± 100, мм (где L — длина двойного нивелирного хода, км). Таким образом, использование электронных тахеометров для нивелирования может успешно заменить технологию продольного геометрического нивелирования трасс автомобильных дорог, а возможность непосредственного определения не только превышений, но и сразу высот точек с записью на магнитные носители информации исключает все рутинные операции, связанные со считыванием отсчетов, записью в полевые журналы и их последующей ручной обработкой. Это обеспечивает существенное повышение производительности полевых работ, при одновременном резком повышении качества результатов полевых измерений.

Средняя квадратическая ошибка измерения горизонтальных расстояний ± (5 + 3 ррm х D), мм позволяет решать с высокой точностью сразу несколько задач:

измерение горизонтальных расстояний до характерных точек трассы (взамен разбивки пикетажа), причем точность таких работ более чем на два порядка выше нормативно допустимой 1:1000;

при производстве тригонометрического нивелирования трассы плечи нивелирования можно увеличивать до 500—700 м (предельное расстояние при работе с малым отражателем), при этом точность нивелирования, эквивалентная двойному геометрическому, оказывается лежащей в пределах ± 50, мм. Таким образом, тригонометрическое нивелирование электронным тахеометром позволяет осуществлять с необходимой точностью не только продольное нивелирование трасс автомобильных дорог, но и осуществлять планово-высотную привязку трассы, осуществлять нивелирование трасс мостовых переходов, в населенных пунктах, на пересечениях железных и автомобильных дорог и т. д.;

разбивку горизонтальных кривых способами; прямоугольных координат, полярных координат, угловых и линейных засечек;

съемку поперечников трассы.

В данной работе с помощью тахеометра выполнена съемка мостового перехода.

При трассировании автомобильных дорог с использованием электронного тахеометра учитывают следующие особенности:

• расстояния между станциями (стоянками прибора) при вешении длинных прямых принимают не более 500—700 м (максимальное расстояние при работе с малым отражателем);
• вынос очередной станции осуществляют откладыванием угла 180° по лимбу горизонтального круга при двух кругах теодолита. В грунт забивают надежные сторожок и точку. Над точкой устанавливают на подставке и штативе малый отражатель, который центрируют и приводят в отвесное положение по уровню;
• по длине каждого участка трассы устанавливают заменки с интервалом 80—100 м;
• вешение линий между станциями с установкой заменок ведут с помощью тахеометрической вехи с малым отражателем с одновременным производством тригонометрического продольного нивелирования трассы.

Допускается вешение линий с использованием обычных дорожных вех; на вершинах углов поворота измерения углов производят как обычно обязательно полным приемом.

При тригонометрическом продольном нивелировании трассы с помощью электронного тахеометра учитывают следующие особенности:

• передачу высот со станции на станцию осуществляют при двух кругах теодолита. При этом учитывают поправку на разность высот прибора и малого отражателя на штативе;
• при нивелировании в абсолютной систем высот на каждой станции вводят в память электронного тахеометра абсолютную высоту соответствующей станции. В этом случае в ходе последующего нивелирования сразу получают абсолютные высоты всех характерных точек трассы;
• нивелирование ведут с использованием малого отражателя, установленного на телескопической тахеометрической вехе. Перед началом нивелирования на каждой станции высоту отражателя на тахеометрической вехе устанавливают равной высоте прибора;
• при продольном нивелировании трассы определяют высоты следующих характерных точек, которые обозначают на местности сторожками или сторожками и точками: характерные переломы местности; точки местности с шагом не менее 80—100 м; границы угодий; точки пересечения воздушных и подземных коммуникаций; пересекаемые дороги; наинизшие точки в логах; урезы воды постоянных водотоков; точки, в которых необходима съемка поперечников; главные точки трассы (начало и конец переходных, круговых кривых и точки середины кривых);
• продольное нивелирование ведут при основном круге теодолита с занесением результатов измерений в полевой журнал или с записью результатов измерений в электронный полевой журнал на магнитные носители информации;
• разбивку горизонтальных кривых осуществляют с одновременным нивелированием на кривых характерных точек трассы. Разбивку кривых на открытой местности, как правило, осуществляют способом полярных координат с установкой тахеометра на вершине угла или в главных точках трассы. В закрытой местности разбивку горизонтальных кривых обычно осуществляют методом прямоугольных координат.

Как уже указывалось ранее съемка мостового перехода выполнена с помощью тахеометрии. Результаты съемки приведены в журнале (табл. 2).

Вычисления по обработке журнала тахеометрической съемки (табл. 2) ведутся в следующей последовательности.

1) Вычисляем углы наклона линий визирования к горизонту ν

ν = А – МО

где А – отсчет по вертикальному кругу при КЛ; МО – место нуля вертикального круга.

2) Вычисляем с точностью  до 0,01 м читанные дальномерные  расстояния до съемочных пикетов

Дʹ = Кl

где K- коэффициент дальномера, равный 100; l – дальномерный отсчет по рейке.

3) Определяем горизонтальные  проекции (проложения) d наклонных линий

d = Дʹ (cos2 ν)

при ν<2° приближенно принимаем d = Д.

4) Определяем превышения h съемочных пикетов над съемочными  точками

h = hʹ + i – V

hʹ = ½ Дʹ (sin 2ν)

где i – высота прибора; V – высота визирования.

5) Вычисляем отметки Н  съемочных пикетов

Н = Нст + h

где Нст – отметка точки, с которой выполнялась съемка данного участка местности.

Все вычисления выполнены в таблице 2.

 

 

 

Таблица 2 – Журнал тахеометрической съемки

№ станции, высота прибора, отметка	№ точки наблю-дения	V	Отсчеты		Место нуля, МО	Угол наклона, ν	Расстоя-ние по дально- меру, Дʹ	Горизон-тальное проло-жение, d	Превышения		Отметка, Н, м
			По гориз. кругу	По вертик. кругу					Из таблиц h’	h=h’+i-v
ПК8 i=1,45 H=89,710 Теодолит 2Т-30 КЛ	ПК7		0°00ʹ	-	0°00ʹ	-	-	-	-	-	89,817
	1	1,45	46°30ʹ	+3°52ʹ		+3°52ʹ	25	24,90	+1,30	+1,30	91,01
	2	1,45	120°20ʹ	-0°40ʹ		-0°40ʹ	29	29,00	-0,30	-0,30	89,41
	3	1,45	145°17ʹ	-3°06ʹ		-3°06ʹ	41	40,88	-2,21	-2,21	87,50
	4	1,45	124°07ʹ	-1°58ʹ		-1°58ʹ	63	63,00	-2,16	-2,16	87,55
	5	1,45	101°02ʹ	-0°08ʹ		-0°08ʹ	52	52,00	-0,12	-0,12	89,59
	6	1,45	72°30ʹ	+2°16ʹ		+2°16ʹ	59	58,91	+2,33	+2,33	92,04
	7	1,45	84°20ʹ	+2°21ʹ		+2°21ʹ	87	86,85	+3,56	+3,56	93,27
	8	1,45	102°01	+0°32ʹ		+0°32ʹ	88	88,00	+0,82	+0,82	90,53
	9	1,45	113°14ʹ	-1°14ʹ		-1°14ʹ	92	92,00	-1,98	-1,98	87,73
	10	1,45	105°03ʹ	-0°55ʹ		-0°55ʹ	115	115,00	-1,84	-1,84	87,87
	11	1,45	92°40ʹ	+1°54ʹ		+1°54ʹ	116	116,00	+3,84	+3,84	93,55
	12	1,45	224°10ʹ	-3°42ʹ		-3°42ʹ	39	38,84	-2,50	-2,50	87,21
	13	1,45	260°30ʹ	-1°46ʹ		-1°46ʹ	26	26,00	-0,80	-0,80	88,91
	14	1,45	305°15ʹ	+0°28ʹ		+0°28ʹ	40	40,00	+0,33	+0,33	90,04
	15	1,45	284°10ʹ	-1°10ʹ		-1°10ʹ	65	65,00	-1,32	-1,32	88,39
	16	1,45	250°15ʹ	-2°14ʹ		-2°14ʹ	69	68,90	-2,68	-2,68	87,03
	17	1,45	259°30ʹ	-1°28ʹ		-1°28ʹ	109	109,00	-2,79	-2,79	86,92
	18	1,45	279°00ʹ	-1°10ʹ		-1°10ʹ	104	104,00	-2,12	-2,12	87,59
	19	1,45	291°07ʹ	-0°56ʹ		-0°56ʹ	96	96,00	-1,56	-1,56	88,15
	41	1,45	74°30ʹ	+2°56ʹ		+2°56ʹ	110	109,71	+5,61	+5,61	95,32
	ПК7		01°00ʹ			-	-
ПК9	ПК8	1,50	0°00ʹ	-	0°00ʹ		-
i=1,50	20	1,50	43°00ʹ	-2°34ʹ		-2°34ʹ	47	46,91	-2,10	-2,10	87,50
H=89,597	21	1,50	60°30ʹ	-1°44ʹ		-1°44ʹ	66	66,00	-2,00	-2,00	87,60
	22	1.50	67°10ʹ	-1°10ʹ		-1°10ʹ	91	91,00	-1,85	-1,85	87,75
	23	1,50	70°04ʹ	-0°45ʹ		-0°45ʹ	123	123,00	-1,61	-1,61	87,99
	24	1,50	89°30ʹ	+0°32ʹ		+0°32ʹ	121	121,00	+1,13	+1,13	90,73
	25	1,50	97°05ʹ	+0°52ʹ		+0°52ʹ	99	99,00	+1,50	+1,50	91,10
	26	1,50	96°08ʹ	+0°48ʹ		+0°48ʹ	72	72,00	+1,01	+1,01	90,61