ПРОДОЛЬНОЕ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ

Инженерно-техническое нивелирование, выполняемое для обеспечения строительства линейных объектов, ведется по предварительно намеченной линии, представляющей собой ось будущего сооружения и называемой трассой. Весь цикл работ по его производству включает:

1. составление проекта. Проектирование трассы выполняют по топографическим картам и планам либо по аэрофотоснимкам. В зависимости от характера рельефа местности различают трассирование линейного сооружения по заданному направлению и по заданному уклону. Трассирование по заданному направлению выполняют в равнинных и слабопересеченных районах, где естественные уклоны не превышают допустимых. В условиях холмистой и гористой местности, где уклоны значительно превышают допустимые значения, трассы проектируют по заданному уклону.

2. полевые работы Полевые работы включают рекогносцировку местности, разбивку пикетажа, поперечных профилей, съемку полосы местности вдоль трассы, нивелирование трассы.

Направление и основные точки трассы устанавливают в соответствии с ее проектом, намеченным на карте. В процессе рекогносцировки уточняют проектное положение трассы на местности и закрепляют точки поворота трассы деревянными столбами. При этом стремятся иметь минимальное число углов поворота; стороны трассы должны быть длинными, проходить по местности с небольшими уклонами, твердым грунтом и наименьшим количеством препятствий.

Плановой основой продольного нивелирования служит теодолитный ход, прокладываемый по трассе, в который включают все вынесенные в натуру основные точки трассы (начало и конец трассы, вершины углов поворота и др.). В процессе проложения теодолитного хода производят линии между вершинами углов поворота трассы (ВУ), измеряют горизонтальные углы, длины сторон и разбивают пикетаж.

Разбивка пикетажа заключается в откладывании по трассе горизонтальных отрезков по 100 м, начиная от начального пункта трассы. При углах наклона скатов местности v>3° воткладываемые наклонные отрезки D =100 м вводят поправки за наклон DD_H (со знаком «плюс»). Концы каждого из отрезков, называемых пикетами, закрепляют деревянными кольями, забиваемыми вровень с зем­лей; при нивелировании на эти колья устанавливают рейки.

Характерные точки перегиба скатов, а также места пересечения трассы с различными естественными препятствиями (овраги, реки и т. п.) и инженерными сооружениями (дороги, подземные и наземные коммуникации) отмечают «плюсовыми» точками, которые обозначают на местности сторожками. Их положение на трассе определяется номером предыдущего (младшего) пикета плюс расстояние от этого пикета до «плюсовой» точки (например, ПК 1+65,3).

В характерных местах рельефа перпендикулярно к направлению трассы с помощью эккера и мерной ленты разбивают поперечные профили, длина которых зависит от ширины сооружения. На поперечном профиле закрепляют кольями его концы, точку пересечения с осью трассы и точки перегиба скатов вправо и влево от оси трассы.

Одновременно с разбивкой пикетажа по обеим сторонам от оси трассы производят контурную съемку полосы местности шириной 100 — 200 м. Обычно в полосе шириной до 25 м влево и вправо от трассы съемку ситуации выполняют способом ординат с использованием мерной ленты, эккера и вех; съемка полосы от 25 до 50 — 100 м в обе стороны от трассы выполняется глазомерно.

Данные по разбивке пикетажа и результаты съемки ситуации заносят в пикетажную книжку, которая ведется в опреде­ленном масштабе (1: 1000 — 1: 5000) на листах миллиметровой бумаги. На каждой странице пикетажной книжки проводится ось трассы, показывается расположение пикетов, плюсовых точек, точек на поперечниках, вершин углов поворота и их обозначения с элементами кривых, характерных точек ситуации, даются необходимые размеры, полученные в результате съемки, с пояснительными записями; повороты трассы показывают стрелками.

Нивелирование трассы и поперечников. Для определения высот точек трассы (пикетных, плюсовых, точек поперечников) по трассе прокладывают нивелирный ход, в который включают все постоянные и временные реперы.

Нивелирование выполняется техническим нивелиром способом из середины. Расстояние от нивелира до реек принимается в среднем равным 100 м, при особо благоприятных условиях (в равнинной местности и хороших погодных условиях) — до 150 м, при неблагоприятных — 50 м и менее.

На каждой станции две точки пикетажа являются связующими, а остальные (плюсовые и точки поперечников) — обычно промежуточными.

Для исключения грубых и ослабления влияния случайных погрешностей нивелирование производят с контролем хода, осущест­вляемым одним из следующих способов.

1. Нивелирование трассы, двумя нивелирами. При этом одним нивелиром нивелируют все связующие и промежуточные точки, а вторым — только связующие, от которых зависит правильность передачи отметок по трассе. Данный способ обеспечивает надежный контроль нивелирования путем сличения превышений между одноименными связующими точками; их разность не должна превышать 10 мм.

2. Нивелирование трассы одним нивелиром в прямом и обратном направлениях (двойное нивелирование). В этом случае в прямом ходе нивелируют все связующие и промежуточные точки, а в обратном — только связующие. Как и в первом способе, разница в превышениях между одноименными связующими точками, определенных из прямого и обратного ходов, не должна превышать 10 мм.

3. камеральные работы. Камеральные работы состоят из обработки журналов нивелирования и составления продольного и поперечных профилей. Профиль служит в дальнейшем основой для проектирования сооружения согласно заданным техническим условиям.

Обработку журналов нивелирования начинают с проверки всех записей и вычислений, выполненных в поле. С целью выявления возможных погрешностей в вычислениях на каждой странице журнала выполняют постраничный контроль. Он заключается в подсчете сумм отсчетов на связующие точки по задней (S а) и передней (S b) рейкам, а также сумм превышений по черной и красной сторонам реек и средних превышений на станциях

Σ_а-Σ_в/2=Σ_h/2= Σ_hср.

Расхождения в 1 — 2 мм могут возникнуть за счет округления значений средних превышений до целого числа миллиметров. Отсчеты по рейкам на промежуточных точках в постраничном контроле не участвуют.

Фактическая высотная невязка - При нивелировании хода в прямом и обратном направлениях сумма превышений, прямого хода Σh _np должна равняться сумме превышений обратного хода Σh _обр- по абсолютной величине, но с противоположным знаком. Тогда

f_h = åh_np + åh_oбp.

Фактическая высотная невязка хода технического нивелирования не должна превышать допустимой, определяемой по формуле:

f_{h доп.}= ±50√ L мм, где L – длина хода, км.

Если f_h < f_{h доп}, то фактическую невязку f_h распределяют с обратным знаком поровну на все превышения хода, т. е. поправка в превышение

где n - количество станций

Поправки вычисляются с округлением до мм; при этом сумма поправок должна равняться невязке с обратным знаком, т. е.

åd_h = - f _h.

Исправленные (увязанные) превышения вычисляют по формуле

h_испр = h_i +d_h

По исправленным превышениям вычисляют отметки связующих точек

Н_п = Н_п-1 + h_испр

где H_n-1 — отметка предыдущей точки хода.

После увязки нивелирного хода и определения отметок связующих точек вычисляют отметки промежуточных точек через горизонт прибора ГП

Составление профиля трассы. Продольный профиль трассы является важнейшим итоговым документом инженерно-технического нивелирования; он необходим для проектирования, строительства и использования в процессе эксплуатации сооружения. Профиль составляется по данным журнала нивелирования и пикетажной книжки.

Для каждого вида сооружений установлены стандартные масштабы построения профиля. С целью придания продольному профилю большей наглядности вертикальный масштаб обычно принимается в 10 раз крупнее горизонтального. Поперечные профили составляют в едином масштабе для горизонтальных и вертикальных расстояний.

Построение продольного профиля производится в следующем порядке:

1. Выбирают условный горизонт (УГ) с таким расчетом, чтобы профиль трассы в самой низкой своей точке располагался на 5—7 см выше линии условного горизонта; при этом отметка У Г должна быть кратной 10 м.

2. Ниже линии УГ строят сетку профиля, в отдельных графах которой размещают фактические и проектные данные по профилю.

3. На линии УГ откладывают пикеты и плюсовые точки в соответствующем горизонтальном масштабе.

4. При проектировании на профиле строят проектную линию, которая в будущем после выполнения инженерных работ заменит собой фактический профиль трассы.

4. Нивелирование поверхности

Нивелирование поверхности производят для детального изображения рельефа местности на строительных площадках крупных сооружений, промплощадках горных предприятий, на участках открытых горных работ, для проектирования jсушительных и оросительных систем и т. д. В зависимости от характера рельефа и ситуации местности, а также от площади нивелируемой поверхности применяют различные способы нивелирования: по квадратам, параллельных линий, магистралей (полигонов) и др., из которых наибольшее распространение получил способ нивелирования по квадратам.

. Способ параллельных линий используют при съемке равнинной или слегка всхолмленной местности, заросшей лесом или кустарником. При этом обычно посередине снимаемого участка прокладывают основной (магистральный) ход либо два взаимно перпендикулярных основных хода (рис.), которые привязываются к пунктам планово-высотной сети. Перпендикулярно к линиям основных ходов разбивают параллельные съемочные ходы, по которым в характерных точках закрепляют пикеты. Длины съемочных ходов, как правило, не превышают 1500 м. Расстояния между съемочными ходами и между пикетами зависят от назначения съемки и требуемой точности и обычно составляют 50 – 100 м. Точки основных ходов нивелируют по программе IV класса, а съемочные ходы – одиночными ходами технической точности.

Способ магистралей с поперечниками применяют в условиях пересеченной местности при изысканиях сооружений линейного типа (каналов, дорог, траншей и т. п.). По характерным линиям рельефа (например, по линии тальвега лощины или балки) прокладывают основной магистральный теодолитный ход АВСDЕ (рис.) и разбивают пикетаж.

При необходимости от основной магистрали разбивают дополнительные магистрали по ответвлениям ВВ' и СС' и т. д. Конечные точки А и Е магистрали привязывают к пунктам планово - высотной сети. В результате обработки измерений получают плановое положение точек магистрали. Перпендикулярно к магистральным линиям разбивают поперечники, густота и протяженность которых зависит от характера местности. Одновременно с разбивкой пикетажа от линий магистралей и поперечников ведется съемка ситуации с составлением абриса.

Способ нивелирования по квадратам применяют:при топографической съемке открытых участков местности со спокойным рельефом в крупных масштабах (1:500 – 1:5 000) с малой
(0,1 – 0,5 м) высотой сечения рельефа с целью составления проекта вертикальной планировки и подсчета объемов земляных работ. С учетом характера рельефа, требуемой точности его изображения, сложности и назначения строящегося сооружения разбивают сети квадратов со сторонами от 10 до 100 м.

При разбивке сетки квадратов сначала обычно строят наружный полигон в виде квадрата или прямоугольника (рис.). Для этого вдоль границы снимаемого участка на местности закрепляют опорную линию АВ и на ней откладывают мерной лентой длины сторон квадратов
(А-2, 2-3,..., 5-В). В точках А и В устанавливают теодолит и восстанавливают перпендикуляры АС и ВD. На перпендикулярах и линии СD также откладывают длины сторон квадратов. Вершины полигона АВDС и точки на его сторонах закрепляют грунтовыми реперами.

Разбивка квадратов внутри полигона выполняется по створам линий 1-1, 2-2, …6-6. Контроль разбивки выполняется вешением точек по перпендикулярным створам а-а, б-6, в-в. Вершины квадрата (пикеты) закрепляют колышками.

Перед началом нивелирования на листе плотной бумаги вычерчивают схему квадратов, которая является одновременно и полевым журналом нивелирования. Порядок нивелирования квадратов зависит от их размеров и условий местности. При длине стороны квадратов 100 м и более каждый квадрат нивелируется отдельно. При камеральной обработке сначала выполняют увязку высот по наружному полигону, затем увязывают высоты внутренних пикетов как точек ходов, проложенных между пунктами наружного полигона.

При небольших (10 – 20 м) размерах сторон квадратов с одной станции нивелируют несколько квадратов. Для этого станции выбирают с таким расчетом, чтобы из связующих точек образовался (рис. 107) замкнутый опорный полигон АВСD. На одну из связующих точек передается отметка от ближайшего репера. Все остальные вершины квадратов нивелируются как промежуточные точки.

После вычислительной обработки результатов нивелирования составляют топографический план участка местности в выбранном масштабе (см. рис). На план наносят границы участка, вершины квадратов, плюсовые точки и ситуацию. Возле каждой пикетной и плюсовой точки подписывают ее отметку с округлением до 1 см и, пользуясь методом графической интерполяции, проводят горизонтали с заданной высотой сечения рельефа.