Лекции по геодезии

                      х=(а1+а2):2-(i1+i2):2.

   Если х больше 4 мм, то вносят исправление. Для этого, вращая специальный элевационный винт, устанавливают на рейке верный отсчет а2′=а2-х. Ослабив боковые винты, совмещают концы пузырька с помощью вертикальных исправительных винтов уровня.

   При поверке реек посредством контрольной линейки устанавливают, правильно ли разбиты на них деления. Метр рейки не должен отличаться от контрольной меры более чем на ± 1,5 мм, дециметр - на ± 0,5 мм. Рейки с большими погрешностями делений бракуют.

   Для каждой рейки находят разность высот нулей реек. Рейку ставят последовательно на 4-6 кольев разной высоты, забитых в 20-25 м от нивелира, и каждый раз отсчитывают черную и красную стороны, составляют их разности и вычисляют среднюю из них; по ним определяют разность высоты нулей пары реек, которая обычно бывает около 100 мм. На рейке, входящей в пару, пишут номер (1 или 2).

 

   Погрешности и точность нивелирования

   Глазомерная оценка долей сантиметра по рейке, неточность показаний уровня (компенсатора), ограниченная разрешающая способность трубы, ошибки делений рейки - все это может внести в отсчет погрешность 2-3 мм, если расстояние (плечо) между нивелиром и рейкой составляет 100-120 м. Чтобы избежать грубой погрешности отсчета, нивелир тщательно юстируют, рейку отсчитывают в момент контакта половинок концов пузырька уровня, относят ее от нивелира не далее 150 м.

   Стремясь направить луч визирования горизонтально, его отклоняют от уровенной поверхности, проходящей через трубу нивелира, на отрезок k. Следовательно, в отсчет вносится погрешность, вызываемая кривизной Земли. Правда, она несколько уменьшается потому, что лучи света в атмосфере несколько искривляются, как бы огибая Землю. Однако при величине плеча 100 м и более становится заметной ошибка в превышении из-за кривизны Земли и атмосферной рефракции. Но если рейки ставить на одинаковом расстоянии от нивелира, например в точках В и D, то погрешности за кривизну Земли и рефракцию, равные по абсолютной величине, но разные по знаку, компенсируются и не влияют на результаты нивелирования. В связи с этим лучше применять нивелирование из середины с допустимым неравенством плеч 5-10 м; нивелирование вперед – в  исключительных случаях и только при длине плеча не более 100 м.

   Рейка должна стоять вертикально; проседание ее устраняют установкой на колья и башмаки. Если на рейке уровень отсутствует и отсчет более 1000 мм, ее покачивают в створе линии визирования и за правильный отсчет принимают самый малый из наблюдаемых.

   Значительные ошибки в нивелировании могут вызвать внешние условия. Поэтому не рекомендуется вести работу при сильном ветре и значительных колебаниях изображения реек восходящими потоками воздуха. Высота визирного луча над грунтом или растительностью должна быть не меньше 0,2 м. От солнечных лучей нивелир защищают зонтом.

Устранить полностью влияние неблагоприятных условий на результаты нивелирования практически невозможно, но погрешности не должны быть грубыми. Для нивелировок разной точности рассчитаны нормы предельных допустимых погрешностей, выше которых результаты считаются грубыми и подлежат переделке. Так, для технического нивелирования установлены следующие допуски: расхождения в превышениях, определенных по черным и красным сторонам реек., не должны превышать 5 мм; невязки в нивелирных ходах должны быть не более ±50√ L мм или ± 10√n мм (L - длина хода, км; п - число станций в ходе).

 

 

   Тема 3.2 Нивелирование трассы

Назначение и содержание работ. Закрепление трассы

   Цель геодезических работ, которые выполняют при изысканиях  линейных сооружений (лесохозяйственных и лесовозных дорог; осушительных каналов, лесных полос и др.),- обеспечение строительного проектирования данными о топографии местности в полосе расположения трассы. К ним относятся план, профиль, материалы топографической съемки, выполненные при геологических, гидрогеологических и других изысканиях. Предварительно выполняют камеральное трассироваие, определяя наиболее целесообразное размещение вариантов трассы и выбирая лучший из них исходя из экономических показателей. Камеральное трассирование ведут по топографическим картам масштабов 1:1 0000-1:50000, а при их отсутствии - по карте масштаба 1:100000, аэроснимкам или материалам предварительной съемки узких (ДО 300 м) полос местности - наиболее приемлемых вариантов трассы. Выбранный вариант трассы выносят на местность. По оси трассы ведут горизонтальную и вертикальную съемки способами проложения теодолитного и нивелирного ходов. С использованием материалов теодолитной съемки составляют план трассы, а по материалам продольного нивелирования ее профиль.

   До начала съемочных работ  трассу закрепляют и провешивают. В начале ее и в углах  поворота в землю забивают  прочные колья, а в их торцы - гвозди. Чтобы колья легко можно  было отыскать при строительстве, рядом с ними ставят столбы. Если начало трассы не привязано к геодезическому пункт или постоянному местному предмету, его закрепляют двумя парами столбов, располагая их так, чтобы прямые, соединяющие пары, пересекались  над закрепленной точкой. Около угла поворота ставят обычно один столб. Его размещают вне зоны будущих земляных работ, на биссектрисе внешнего угла, составленного смежными направлениями трассы. Длина столбов должна быть не менее 2 м, из них 1,2-1,5 м - в земле. На угловом столбе краской пишут номер и пикетажное значение вершины угла (ВУ), направление поворота (вправо или влево), величину угла, радиус кривой, год изысканий и организацию-исполнителя. На абрисе указывают с точностью до 1 см расстояние от кола до столба и от столба до двух-трех местных предметов. Трассу обозначают вехами, устанавливаемыми через 1-1,5 км. Каждое направление перед измерением длины линий провешивают через 100-150 м. В лесу ставят короткие вехи с зачищенными вверху концами.

   До начала нивелирования  вдоль трассы вне зоны земляных  работ устанавливают временные и постоянные реперы. Временные размещают через каждые 3-5 км, в горах через 1-2 км. Обычно это - деревянные столбы, забиваемые в стены зданий костыли, прочные пни, выступы сооружений, неподвижные камни и выступы скал. В особых случаях через каждые 15-20 км выставляют постоянные грунтовые и стенные реперы.

  

   Проложение теодолитного хода. При определении планового положения трассы по ее оси прокладывают теодолитный ход, измеряя углы между смежными участками трассы, а также их длину. Горизонтальные углы измеряют теодолитом одним приемом с точностью до ±0,5/. Правильность измерения грубо контролируют по разности магнитных азимутов (румбов) направлений, определяемых при измерении углов. Расстояния измеряют землемерными лентами или дальномерами двойного изображения в одном направлении. Правильность измерений контролируют при разбивке пикетажа. Участки с наклоном 15º и более приводят к горизонту. По результатам измерения горизонтальных углов вычисляют углы е поворота трассы. Углом поворота называют угол, составленный продолжением предыдущего направления трассы и последующим ее направлением. Если измеряют правые по ходу горизонтальные углы, то углы поворота вычисляют по формулам

                      θп=180º-β,

                      θл=β-180º.

 

 

   Дирекционный угол а начальной линии трассы определяют из геодезических измерений. Дирекционные углы последующих сторон, как это видно из чертежа, вычисляют по формулам

                    αпослед=αпред+θп,        

                    αпослед=αпред-θл.

 

   Пикеты и плюсовые точки. При повторном измерении линий трассу разбивают на пикеты - отрезки длиной 100 м по горизонтальному проложению. Концы 100-метровых отрезков, называемых также пикетами, нумеруют порядковыми числами 0, 1, 2 и т. д. Нулевой пикет (ПК0) ставят в начале трассы, в конце первой сотни метров ПК 1, второй ПК2 и т. д. При такой системе обозначения номер пикета указывает на его удаление (в сотнях метров) от начала трассы. Перегибы линий рельефа закрепляют на трассе плюсовыми точками. Такую точку обозначают номером предыдущего пикета с добавлением расстояния (в целых метрах) от этого пикета до нее, например ПК0+60, ПКl +63 и т. д. Каждую пикетную и плюсовую точку закрепляют колом, забиваемым почти. вровень с землей. Рядом с ним ставят другой кол - сторожок и на затесе пишут номер точки. Точку окапывают канавкой. Откладывают пикеты землемерной лентой.

   Поперечники. На участках с косогорами, лощинами и т. п., когда требуются данные о рельефе не только по оси трассы, но и в некоторой полосе, разбивают поперечники - линии, перпендикулярные оси трассы. Их длина в обе стороны от оси может составлять 20-50 м. На каждой из сторон поперечника сторожками отмечают 3-4 характерные точки рельефа, расположенные на разном расстоянии от трассы. Поперечники нумеруют по порядку, начиная с нулевого; всем точкам, расположенным справа по ходу, присваивают нечетные номера, слева - четные, или пишут буквы П и Л. На нулевом поперечнике точки нумеруют от 0до 9, на первом - от 10 до 19, втором - от 20 до 29 и т. д. Положение точек в виде расстояний от оси трассы (в метрах) указывают на абрисе.

   Съемка ситуации. Выполняют в процессе разбивки пикетажа в полосе 50-150 м в обе стороны от оси трассы. Для съемки применяют в основном способ перпендикуляров и линейных засечек. Удаленные объекты снимают глазомерно. Результаты съемки и разбивки пикетажа фиксируют в пикетажном журнале: трассу вычерчивают условно прямой линией; расстояния по оси трассы откладывают обычно в масштабах 1:2000-1:5000; в направлениях, перпендикулярных линии трассы, масштаб выдерживают приблизительно и при необходимости укрупняют; снятые объекты вычерчивают общепринятыми условными знаками и сопровождают пояснительными надписями, указывая углы поворота - их положение, величину и направление (румб).

   Кривые. Для обеспечения высокой скорости, плавности и безопасности движения транспорта дорожные трассы в местах поворота строят в виде кривых. Простейшая кривая - дуга окружности. Ее вписывают в угол поворота и рассчитывают в зависимости от величины этого угла, вычисленного при проложении теодолитного хода, и радиуса кривой, установленного исходя из технических требований и топографических условий местности. На лесовозных дорогах, например, радиус кривых должен быть не менее 400 м на магистралях и 150 м на ветках и усах (лишь в стесненных условиях разрешаются 50-30 м. Для разбивки пикетажа на кривой сначала вычисляют элементы кривой:

            тангенс           Т=Rtg(θ/2),

            кривая             К=πRθº/180º,

            биссектриса    Б=R(sec(θ/2)-1),

           домер              Д=2Т-К.

Необходимость вычисления домера вызвана тем что линейные измерения ведут по тангенсам (на них же первоначально ставят и пикеты), а длину трассы исчисляют, по кривой. Ее элементы обычно рассчитывают по таблицам В. Н. Ганьшина и Л. С. Хренова (таблицы для разбивки круговых и переходных кривых.) и др.

 

 

Расчет пикетажного значения начала и конца кривой. Исходной величиной для расчета служит пикетажное значение вершины угла поворота, установленное при разбивке пикетажа на прямом участке трассы. Вычитая из него длину тангенса, получают пикетажное значение начала кривой, добавив к этому числу длину кривой,- пикетажное значение ее конца. Контролируют вычисления, пользуясь касательными к окружности. Если к пикетажному значению начала кривой добавить длину двух тангенсов или к значению вершины угла - тангенс, тогда результат больше пикетажного значения конца кривой на величину домера. Вычтя из него домер, вновь получают пикетажное значение конца кривой. Расхождение между первым и вторым результатами не должно превышать 1 см, что возможно за счет округлений, допускаемых при расчете элементов кривой. Расчет записывают в пикетажном журнале.

 

При м е р:			Контроль
) ВУ1 •	ПК1 + 68,00	ВУ1 _ •	..	ПК1 + 68,00
-Т	- 89,39	+Т •.	........	+ 89,39
НК	ПК0 + 78,61		∑= ПК2+57,39
+К	1 + 68,13	-Д........		- 10,66

КК                                                  ПК2 + 46,74          КК                                                ПК2 + 46,73

 

   Определение положения главных точек кривой на трассе.

Эту работу выполняют по предварительно составленному разбивочному чертежу .

П р и м е р. Чтобы найти начало кривой, приходящейся на ПКО+78,61, в соответствии с разбивочным чертежом откладывают по оси трассы от ПК1 в сторону ПК0 21,39 м. Конец этого отрезка закрепляют колом со сторожком, на котором записывают: ПК0+78,6, НК1. Прежде чем откладывать от ПК2 конец кривой, находят положение ПК2. Для этого сначала от вершины угла откладывают по новому направлению трассы величину домера (в данном случае 10,66 м) и принимают, что пикетажное значение конца этого отрезка равно пикетажному значению ВУ (для нашего примера ПК1+68 м). Вполне очевидно, что ПК2 должно находиться в 32 м от конца домера. Отложив их, закрепляют ПК2 и ведут дальнейшую разбивку пикетажа по трассе. Конец кривой должен находиться на удалении 46,74 м от ПК2. Итак, пикет, включающий вершину угла поворота, длиннее других на величину домера. Но после переноса этого пикета на кривую он становится равным 100 м

    При определении положения середины кривой сначала теодолитом, установленным в вершине угла поворота, откладывают от направления на начало трассы угол, равный 0,5(180-θ), и на линии визирования выставляют веху. Отложив по этому направлению величину биссектрисы (в нашем примере 19,07 м), находят середину кривой.

 

   Полевые работы  при нивелировании

   Ведение нивелирного журнала. Для технического нивелирования установлена форма журнала . На каждой странице журнала отмечают начало и конец наблюдений, условия погоды, видимость и температуру воздуха. Запись наблюдений, в каждом ходе (секции) начинают на новой странице с указания названия или номера начального и конечного реперов либо пикетов. Вычисления в журнале разностей высот нулей реек, превышений по черным и красным сторонам и средних превышений выполняют, не снимая нивелира со станции. Как только кончается страница, в поле выполняют вычисления, называемые постраничным контролем. При работе с рейками, имеющими разность высот нулей ± 100 мм, на странице помещают записи наблюдений, выполненных на четном числе станций. Это облегчает контрольные вычисления.

   Высотная привязка трассы. Начало и конец трассы привязывают к ближайшим реперам государственной нивелирной сети, прокладывая привязочные ходы. Трассу длиной более 10 км разбивают на секции и каждую из них привязывают к реперам. Привязочный ход ведут по кратчайшему удобному направлению. Нивелирование выполняют способом из середины. На всех точках, исключая реперы, рейки ставят на башмаки, костыли или прочные колья. Работу начинают и заканчивают на реперах. С грунтового репера предварительно снимают слой земли. Рейку ставят на головку грунтового или полочку стенного репера. Привязку к стенной марке выполняют по подвесной реечке или обычной линейке с миллиметровыми делениями, совмещая ноль реечки (линейки) с центром марки. Если марка находится выше визирного луча, отсчету по реечке приписывают знак минус. Во избежание грубого промаха в журнале зарисовывают схему привязки и пишут на ней отсчеты, взятые по черным сторонам реек.