Для детальной разбивки закруглений кроме главных точек кривых необходимо на местности получить еще ряд точек, определение местоположения которых может быть получено несколькими способами. В учебных целях разбивку рекомендовано выполнить методом прямоугольных координат. За начало координат принимают точку начала или конца кривой. Ось абсцисс- линия тангенса, ось ординат- линия перпендикулярная оси абсцисс. Величина интервала разбивки-5м. Работу выполняют в следующей последовательности:
1. Вычислить центральный угол для дуги равной 5м.
2.Найти величину абсциссы для первого интервала.
X1 = 
3.Найти величину ординаты для первого интервала.
Y1= 
4.Аналогичным образом вычислить координаты остальных точек.
Отложить с помощью рулетки от точки начала кривой(НК) по направлению тангенса величин x1,x2,…xn; в перпендикулярном к тангенсу направлению величин y1,y2,yn до точки середины кривой(СК), затем симметрично от точки конца кривой(КК) до середины кривой(СК).
Закрепить колышками отмеченные точки.
Камеральные работы
Камеральные работы состоят из следующих этапов: 1)вычисление отметок нивелирного хода;
2)составление и вычерчивание профиля трассы и поперечников. Вычисление отметок нивелирного хода начинают с вычисления отметок связующих точек и постраничного контроля журнала. Отметки плюсовых точек и пикетов вычисляют после уравнивания хода.
Если невязка хода меньше допустимой, её распределяют равномерно на каждую станцию с обратным знаком.
Продольный профиль следует вычертить на листе миллиметровой бумаги (30х40) в масштабе 1:2000 для горизонтального расстояния и 1:200 – для высот (отметок точек). Поперечный профиль вычертить в масштабе 1:200. На чертеже профилей приводятся только геодезические данные, относящиеся к трассе линейного сооружения.
Профиль вычерчивать разными цветами. Все существующие объекты и относящиеся к ним данные (отметки земли и соответствующие им ординаты, линия вертикального разреза поверхности земли, пикетаж, расстояния) изображать черным цветом, а проектируемые (проектную линию, проектные и рабочие отметки, уклоны, длины элементов профиля, условный план трассы, километровые знаки) – красным, ординаты точек нулевых работ и надписи на них – синим цветом. Толщина линий на чертеже – 0,2 мм, для проектной линии её ординат и плана трассы – 0,5 мм, высота букв и цифр – 2,5-3,0 мм. Чертеж может быть выполнен шариковой ручкой с соответствующим цветом пасты. Образец профиля приведён в приложении.
1) В нижней части листа миллиметровой бумаги начертить сетку профиля, т.е. горизонтальные линии, образующие графы 1-7, соблюдая указанные на рис. расстояния между линиями в мм.
| 10 | Грунты | ||
| Ситуация | |||
| Проектные уклоны | |||
| Проектные отметки | |||
| Фактические отметки | |||
| Расстояния | |||
| Пикеты план трассы | |||
| километры |
2) В графу «расстояния/пикеты» нанести в горизонтальном масштабе пикеты и плюсовые (промежуточные) точки. Положение указанных точек обозначается вертикальными рисками и подписью расстояний между ними.
3) В графу «грунты» вписать характеристику грунта.
4) В графу «ситуация» занести данные пикетажного журнала по плановому положению трассы и объектов местности.
5) Перенести фактические отметки земли по оси трассы из журнала нивелирования в соответствующую графу сетки, округляя их до десятых долей миллиметра.
6) Перенести положения пикетов, промежуточных точек трассы на основание профиля (верхняя линия профильной сетки). Провести перпендикулярные линии (ординаты) к основанию профиля через эти точки (пикеты, промежуточные точки). На проведённых перпендикулярах отложить в вертикальном масштабе отметки пикетов и промежуточных точек. Для удобства отложения отметок точек, левее перпендикуляра нулевого пикета построить шкалу вертикального масштаба.
7) Соединив концы соседних перпендикуляров (ординат) получаем фактический профиль трассы линейного сооружения (ломаная линия).
Проектная линия после выполнения инженерных работ заменит фактический профиль трассы.
Выбор целесообразного положения проектной линии трассы выполнить с учетом следующих условий (вариант):
─ проектная отметка нулевого пикета должна быть равна отметке поверхности земли (фактической отметке) в этой точке;
─ расстояния между переломами проектной линии не должны быть менее 100 м и более 200 м;
─ уклоны проектных линий должны назначаться в целых тысячных долях и быть не более 50‰;
─ объем выемок земли должен быть близок к объему насыпей.
Выполнив проектирование, рассчитать проектные уклоны по каждому участку. Проектный уклон i вычисляется по формуле:
где h – превышение конечной точки проектной линии над начальной;
d – длина проектной линии;
Н кон.уч, Н нач.уч. – проектные отметки конца и начала проектной линии на
выбранном участке.
Вычислить проектные отметки в пределах каждого участка проектирования. Проектные отметки вычисляются по формуле:
где Н П – определяемая отметка;
Н нач.уч. – отметка начальной точки участка профиля;
d – расстояние от начальной точки участка до точки, в которой определена отметка;
i – проектный уклон на участке.
Рабочая отметка hp показывает глубину выемки или высоту насыпи.
h p = Н пр – Н фак ,
где Н пр –проектная отметка точки;
Н фак – фактическая отметка, точка земли.
Высота насыпей (hp >0) записывают над проектной линией, глубины выемок (hp< 0) под ней.
Определить положение точек нулевых работ.
Расстояния от пикета или плюсовой точки до точки нулевых работ вычисляются по формулам:
где h1 и h2 – рабочие отметки в точках между которыми находится точка
нулевых работ;
d – расстояние между этими точками.
Округленные до сотых долей метра значения х и у пишут слева и справа от линии, представляющей перпендикуляр, опущенный из точки нулевых работ на основание профиля.
Нанести план трассы согласно расчетных данных пикетажного значения точек, прямых и кривых.
Поперечный профиль строится в одном масштабе (горизонтальный и вертикальный) 1:200. Профиль строится с упрощенной сеткой в две графы: отметки и расстояния. Проектная линия профиля определяется техническими требованиями к положению планового положения сооружения и минимальному объему земляных работ. Вариант продольного профиля трассы см. рисунок
5.Вертикальная планировка участка
Работа имеет целью получение практических навыков геодезического обеспечения подготовки горизонтальной строительной площадки при условии минимального объема земляных работ.
5.1. построение сетки квадратов на местности
Предварительно бригада совместно с руководителем проводит рекогносцировку участка для оценки возможности беспрепятственной разбивки сетки квадратов. В ходе работы выбирают начальное направление одной из сторон сетки и намечают будущие станции нивелирования и связующие точки нивелирного хода. Кроме того, оценивается возможность привязки точек хода к опорной высотной геодезической сети. Размер стороны квадрата сетки назначает руководитель, исходя из условий местности.
Работу начинают с разбивки внешнего периметра участка. В одном из углов участка устанавливают теодолит или нивелир с лимбом и выполняют разбивку внешней стороны закреплением колышками по заданному створу вершин квадратов с помощью рулетки. После чего строят прямой угол и выполняют аналогичным образом разбивку перпендикулярной стороны. Переносят теодолит (нивелир с лимбом) на противоположную сторону участка и производят разбивку двух противоположных сторон. С целью контроля разбивки сетки квадратов производят измерение диагонали участка и сравнивают полученный результат с вычисленным по теореме Пифагора значением. Величина погрешности не должна превышать 1\2000 длины диагонали. После разбивки внешнего контура участка выполняют разбивку внутренних точек по створам линий.
Закончив разбивку сетки квадратов, приступают к прокладке нивелирного хода с целью определения высот связующих точек. В условиях отсутствия вблизи участка точки опорной высотной сети, руководитель указывает точку привязки в условной системе высот. Во время прокладки нивелирного хода, если позволяют условия местности, одновременно производится нивелирование всех видимых со станции вершин квадратов. При этом целесообразно для контроля выполнять нивелирование нескольких вершин с разных станций.
Закончив нивелирование, производят обработку журнала.
5.2. Составление и вычерчивание топографического плана
1. на листе формата А4 в масштабе указанном руководителем вычерчивается сетка квадратов (черным цветом).
2. Вершины квадратов нумеруются и в каждой вершине с округлением до 0.01м подписывается ее отметка, взятая из полевого журнала нивелирования. Сетка квадратов, номера вершин и отметки вершин квадратов вычерчиваются черным цветом.
3.Методом графической интерполяции на сторонах квадратов и заданных диагоналях находят положение горизонталей с высотой сечения рельефа указанной руководителем практики. Закругления горизонталей должны быть плавными.
4.Окончательно план оформляется по существующим требованиям. Горизонтали вычерчиваются коричневым цветом, линиями толщиной 0.15мм, в разрывах делаются подписи их высот. Направление ската отмечается бергштрихами. Основания цифр подписей горизонталей должны быть направлены вниз по скату.
Топографический план участка
Масштаб 1: 1000
Горизонтали проведены через 1.0м
5.3. Проектирование горизонтальной площадки
Так как естественная поверхность участка, на котором была произведена вертикальная съемка, не удовлетворяет требованиям, связанным с эксплуатацией сооружения, возникает необходимость преобразования этой поверхности в искусственную (т.е. проектную) поверхность. Работы, связанные с преобразованием рельефа, называются вертикальной планировкой. Вертикальная планировка решается путем перемещения земляных масс. Эти перемещения называются выемками и насыпями. Объем выемок и насыпей могут быть разными, разность их называется балансом земляных работ. Когда объемы выемок и насыпей одинаковы, говорят, что баланс земляных работ равен нулю, что земляные работы балансируются. На листе формата А4 в заданном масштабе расчерчивается схема-сетка квадратов. На этой сетке будет вестись составление картограммы земляных работ - схематический план расположения видов земляных работ на участке. Квадраты должны быть пронумерованы римскими цифрами. У каждой вершины квадрата черным цветом подписываются отметка поверхности земли, взятая с плана вертикальной съемки.
Вычисление проектной отметки горизонтальной плоскости
Но=1∑Н1+2∑Н2+3Н3+4∑Н4, где
4n
∑Н1 - сумма отметок вершин, входящих в один квадрат;
∑Н2 – удвоенная сумма отметок вершин, входящих в два квадрата;
∑Н3 – утроенная сумма отметок вершин, входящих в три квадрата;
∑Н4 – учетверенная сумма отметок вершин, входящих в четыре квадрата,
n - число квадратов.
Вычисление рабочих отметок по перемещению грунта
На картограмме земляных работ синим цветом у каждой вершины квадрата над отметкой земли подписывается проектная отметка - отметка горизонтальной плоскости, балансирующей земляные работы. Затем у каждой вершины, красным цветом, с соответствующим знаком подписывается рабочая отметка (hраб.), вычисляемая по формуле:
hраб.= Но-Нi, где Hi - отметка поверхности земли у текущей вершины квадрата. Рабочая отметка равна разности проектной отметки и отметки поверхности земли. Знак рабочей отметки дает качественную характеристику земляных работ (плюс - насыпь, минус - выемка), а абсолютная величина ее - количественную характеристику земляных работ (высота насыпи, глубина выемки)
Схема вычисления рабочих отметок по перемещению грунта
На сторонах квадратов, где знак рабочей отметки меняется на противоположный, вычисляют координаты положения точек нулевых работ.
Вычисление положения точек нулевых работ
Полученные координаты дают возможность нанести точки нулевых работ на картограмму. Соединив эти точки, получаем плановое положении линии нулевых работ. Эта линия представляет собой след сечения рельефа участка горизонтальной плоскостью и делит участок на части, подлежащие досыпке, и снятию грунта. (См. рис.). Объемы земляных работ в пределах участка рассчитывают отдельно для насыпи и выемки, как объем усеченной призмы по каждому из квадратов.
Vi=Si*hср
Вариант картограммы земляных работ
Результаты вычислений сводят в таблицу объемов земляных работ. Контролем правильности проекта вертикальной планировки земельного участка служит расчет баланса земляных масс.
Ведомость объема земляных работ
| № фигуры | Площадь фигуры S | Средняя рабочая отметка h pa6.cp | Объем V | |
| выемки | насыпи | |||
| n | ||||
| ∑= | ∑ = |
Величина дисбаланса не должна превышать 5%.
Для подготовки отчета по рассмотренному виду геодезических работ необходимо представить следующие документы:
Журнал нивелирования;
топографический план земельного участка;
картограмма земляных работ;
ведомость объема земляных работ.
6. РЕШЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ
Задания по решению инженерно-геодезических задач выдаются бригаде преподавателем.
Построение проектного горизонтального угла выполняют от известного направления между пунктами разбивочной основы. Последовательность: установить теодолит над вершиной выносимого на местность угла, привести теодолит в рабочее положение, навести зрительную трубу на опорную точку и снять отсчет по горизонтальному кругу при одном из положений вертикального круга.
К полученному отсчёту прибавить величину проектного уголаи установить вычисленный отсчёт. Закрепить в створе визирной оси теодолита точку на местности. Аналогичным образом выполнить построение при другом положении вертикального круга. В качестве искомого проектного угла принимают угол между исходным направлением и отмеченной на местности точкой в середине между точками полученными при двух полуприемах.
Для контроля правильности построения проектного угла измерить его одним полным приемом.
Отложение проектного расстояния в общем случае заключается в определении и закреплении на местности наклонного расстояния D, соответствующего проектному горизонтальному расстоянию d. Перед работой мерный прибор должен быть прокомпарирован.
Вычисляют длину отрезка D, который нужно отложить на местности.
D = d + Δd + Δk + Δt,
где d - горизонтальное проектное расстояние;
Δd - поправка за наклон местности;
Δk - поправка за компарирование;
Δk = 
, где l -длина мерного прибора, Δl -поправка
за компарирование на длину мерного прибора.
Δt - поправка за температуру;
Δt = k d (t0 - t) здесь k - температурный коэффициент линейного удлинения мерного прибора (сталь k = 0,0000125);
t0 -температура при компарировании,
t - температура при выносе линии;
v - угол наклона местности.
Требуемые для вычисления расстояния D, угол наклона v или превышение h определяют путем непосредственных геодезических измерений на местности или по материалам проекта.
Если допустимая относительная ошибка отложения проектной длины не превышает 1:2000, то при углах наклона до 10 поправку за наклон местности можно не вводить.
Вынос в натуру проектной высоты НП обычно осуществляют геометрическим нивелированием. Положение точки в плане должно быть обозначено на местности и вблизи ее должен располагаться постоянный или временный репер (точка А) с известной высотой HRp. Установив нивелир приблизительно посередине между репером и соответствующей точкой, проектную высоту которой надо перенести на местность, определяютгоризонт прибора(ГИ):
ГИ = HRp + а,
где а - отсчет по черной стороне рейки, установленной на репере.
Затем вычисляют отсчет по рейке на искомой точке В1, соответствующей установке ее на проектной отметке
| b = ГИ - Нп. Рис. Вынос в натуру проектной высоты |
В месте вынесения проектной высоты устанавливают рейку, опуская её или поднимая таким образом, чтобы получить расчетный
отсчет b. Уровень пятки рейки при этом будет соответствовать проектной высоте НП. На этот уровень забивают кол, а рядом устанавливают сторожок.
Для проверки правильности выноса проектной высоты выполняют повторное нивелирование.
Построение линий с проектным уклоном осуществляют при строительстве дорог, улиц, взлетно-посадочных полос и аэродромов, подземных коммуникаций и т.д.
Для выноса на местность линии заданного уклона при небольших превышениях используют нивелир, а при значительных превышениях - теодолит.
Во всех этих случаях должны быть известны величина проектного уклона i, положение исходной точки,направление створа и длина линии d с разбивкой ее на участки (по указанию преподавателя).
При выносе линии с помощью теодолита поступают следующим образом:
В точке А устанавливают теодолит и измеряют высоту инструмента- i
Устанавливают микрометренным винтом зрительной трубы отсчет по вертикальному кругу (КЛ), соответствующий проектному уклону v = arctgi. Рейку поднимают до уровня, соответствующего отсчёту, равному высоте инструмента i. Под пятку забивают колышек.
Определение высоты сооружения
Эта задача может быть решена несколькими способами:
1. Расстояние от центра инструмента до центра сооружения может быть непосредственно измерено.
Для определения высоты сооружения в точке Д устанавливают теодолит, измеряют вертикальные углы v1, v2 и стальной лентой расстояние S, а также угол наклона v линии S к горизонту (наведением на высоту инструмента), тогда
d = S cosv;
h1 = d • tg v1; h2 = d • tg v2. Высота сооружения
H = h1 + h2
Для контроля измерения повторяют при другом S.
Измерение кренов сооружения
Для определения кренов сооружений применяют оптические точные теодолиты или тахеометры.
Одним из распространенных и надежных методов является определение крена с помощью проектирования характерных точек.
Рекомендуемая последовательность измерений и расчетов:
1. Установить теодолит по направлению продолжения одной стены на расстоянии 20…50 м от другой, ей перпендикулярной.
2. Навести зрительную трубу на марку (характерную точку), находящуюся на верхнем обрезе стены.
3. Спроектировать точку на основание стены и отметить ее.
4. Измерить расстояние между отмеченной точкой и нижней гранью стены (частный крен в одной плоскости).
5. Установить теодолит в перпендикулярной плоскости и вновь произвести измерения (частный крен в другой плоскости).
6. Найти линейную величину крена (L) по теореме Пифагора.
7. Определить угловую величину крена по формуле:
Где β'-угловая величина крена; H-высота сооружения;
ρ'=3438'.
Определить величину крена сооружения можно также с использованием программного обеспечения «Вертикальная плоскость», которая имеется в тахеометрах Тrimble, Sokkia и др.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
1. Для предотвращения несчастных случаев и травматизма на практике следует строго соблюдать трудовую дисциплину и правила техники безопасности:
• тщательно проверять крепление ручек и ремней на футлярах инструментов при их переноске;
• складные и раздвижные рейки должны быть прочно закреплены в местах соединения;
• топоры, молотки, кувалды должны быть плотно насажены на ручках и надежно заклинены;
• осторожно обращаться с треногами и вехами, имеющими металлические наконечники;
• запрещается использовать рейки, вехи для переноски инструментов, а также перебрасывать друг другу шпильки и вехи;
• проявлять осторожность при сматывании и разматывании мерной ленты;
• по возможности сводить к минимуму работу на проезжей части улиц и дорог.
2. Соблюдение требований санитарии и личной гигиены:
• на ногах иметь легкую, прочную обувь, а в дождливую погоду - резиновую обувь;
• в солнечную погоду работать с покрытой головой;
• не ложиться на землю и не садиться на ящики и футляры от приборов;
• не пить воду из неизвестных источников, прудов;
• во время грозы не находиться на открытых и возвышенных участках местности, у высоких деревьев, столбов и др.;
• запрещено купание в рабочее время;
• при несчастных случаях пострадавшему необходимо оказать первую помощь и сообщить руководителю практики.
3. При перевозке оборудования и инструментов в общественном транспорте соблюдать установленные правила проезда.
Памятка по охране природы и архитектурных памятников
Районы проведения геодезической практики находятся в парковой зоне Санкт-Петербурга. Студенты должны служить примером бережного отношения к природе и памятникам архитектуры. Запрещается:
• ставить палатки, разводить костры, бросать непотушенные окурки, засорять территорию;
• ломать деревья, кустарники, засорять пруды и другие водоемы;
• делать затесы на стволах деревьев и надписи на стенах зданий и сооружений;
• забивать колья на проезжей части дорог и тропках.
Рекомендуемая литература
1. Инженерная геодезия. курс лекций под.ред. М.М. Орехова. СПбГАСУ.-СПб.,2016.-234с.
2. Инженерная геодезия: Учебник для вузов/ Е. Б. Клюшин, М. И. Киселев, Д. Ш. Михелев, В. Д. Фельдман; Под ред. Д. Ш. Михелева. - М.: Высш. шк., 2000.