Тема: Геометрическое нивелирование. Камеральная обработка результатов технического нивелирования. Нивелирование поверхности

1. Проверка полевых вычислений

_______Для проверки полевых вычислений производится постраничный контроль в нивелирном журнале:

Σa – сумма отсчетов на заднюю рейку,
Σb – сумма отсчетов на переднюю рейку,
Σh_ср. – сумма средних превышений.

_______Постраничный контроль выполняется при следующем условии:

________Допустимое расхождение – 2мм за счет округления.

2. Вычисление невязки в превышениях нивелирного хода

_______Невязка в геодезии показывает отклонение полученного на практике результата от его теоретического значения (f_h), то есть для нивелирного хода, и вычисляется как:

_______Если нивелирный ход замкнутый, то

_______Если нивелирный ход разомкнутый, расположенный между двумя реперами с отметками H_R1 и H_R2, то

_______Допустимая невязка в превышениях нивелирного хода подсчитывается по формуле:

,

_______Для сильно пересеченной местности, когда приходится брать много иксовых точек и, соответственно, делать много станций, допустимая невязка вычисляется по формуле:

,

_______Невязка распределяется поровну на все превышения с противоположным знаком.

_______Контроль: Сумма исправленных превышений должна быть равна Σh_теор. После этого вычисляются отметки всех точек нивелирного хода.

3. Вычисление отметок точек нивелирного хода

_______Существует два способа вычисления отметок.

_______Этот способ применяется при вычислении отметок связующих точек (пикетных и иксовых).

_______Этим способом вычисляются отметки промежуточных или плюсовых точек, а также точек поперечника.

_______Горизонтом прибора (Г.П.) называется высота визирного луча над уровенной поверхностью.

________Известно: Н_ПК2, Н_ПК3, (a, b, c, d) – отсчеты по рейкам.
Требуется определить горизонт прибора (Г.П.) и отметки плюсовых точек (Н_ПК2+62, Н_ПК2+80):

4. Построение профиля трассы

_______По полученным отметкам строится профиль трассы. При построении профиля наносятся в определенном порядке все пикеты и промежуточные точки. Против каждой точки по вертикали откладываются их отметки.

_______Профилем называется изображение на бумаге в уменьшенном виде вертикального разреза местности.

_______Для того чтобы изображение рельефа на профиле было более выразительным, масштаб вертикальных расстояний делается в 10 раз крупнее масштаба горизонтальных.

_______Чтобы составить профиль надо взять лист миллиметровки формата А3 и на этом листе расчерчиваем и подписываем графы будущего профиля. Размеры граф не записываюстя

_______Теперь будем постепенно заполнять графы профиля. Начнём с графы «Расстояние».

_______ Расстояния между соседними пикетами 100 метров. Начало трассы – нулевой пикет. Длина нашей трассы 500 метров и концом является пятый пикет.

_______ Горизонтальный масштаб, в котором будет составляться профиль, будет 1:2000, т.е. одному сантиметру на профиле соответствует расстояние на местности, равное 20 метрам. А расстояние на профиле между соседними пикетами равно 5 сантиметров.

_______ Поэтому в колонке «Расстояния» через 5 см по линеечке красиво проведём карандашом линии высотой один сантиметр.

_______Запись номеров пикетов должна быть выполнена аккуратно. Номера 1-4 записываются симметрично относительно линий в графе «Расстояния». Номера 0 и 5 вынужденно будут смещены.

_______То обстоятельство, что в нивелирном ходе были плюсовые точки (точки перегиба рельефа), должно быть отражено в графе «Расстояния».

_______Плюсовые точки у нас располагались между пикетами 3 и 4 на расстояниях 40 и 80 метров от пикета 3. В масштабе 1:2000 расстояния 40 и 80 метров отображаются отрезками 2 и 4 сантиметра. Рисуем линии, относящиеся к плюсовым точкам, в графе «Расстояния».

_______Для работы с профилем надо знать расстояния, связанные с точками перегиба рельефа (плюсовыми точками). Удобнее показывать не расстояния от младшего пикета до плюсовых точек, а расстояния между точками. Поэтому пишем не 40 и 80, а 40 и 40. Также дописывают и расстояние до старшего пикета от последней плюсовой точки. Сумма всех расстояний должна равняться 100 метрам. Писать расстояние 100 между соседними пикетами считается дурным тоном.

_______Теперь начинаем заполнять профиль числовыми значениями из нивелирного журнала.

Вам предстоит выписать отметки пикетных и плюсовых точек. (Отметки реперов 1 и 2 а также иксовых точек на профиль не выносятся!)

Отметки надо выписывать красиво и правильно:
1) отметки выписываются не до миллиметров (как в журнале), а до сантиметров. (При «ликвидации» 5 мм округляем до сантиметров в большую или меньшую сторону? Ответ: к ближайшему чётному.);
2) отметки точек выписываются так же, как и номера пикетов, т.е. симметрично относительно линий в графе «Расстояния», чтобы было аккуратно и красиво.

_______Переходим к заполнению графы «План трассы».

Первым делом, посредине колонки высотой 20 мм проводим прямую, символизирующую ось будущего линейного сооружения. В окончательно оформленном профиле ось трассы показывается красным цветом. При проведении оси трассы трудно допустить ошибку (но находятся и те, кто ошибается), поэтому эту линию можно сразу проводить красным цветом.

Как показано в Пикетажном журнале, на первом пикете ось трассы повернула влево. В этом месте у линейного сооружения будет вершина первого угла поворота. Эта информация отображается в графе «План трассы». Красным цветом показывается стрелочка вверх (т.е. влево) и подписывается «Уг. 1». Угол между осью и стрелочкой произвольный (но красивый). Величину угла поворота в нашей работе можно не подписывать.

_______Начинаем наносить информацию о ситуации вдоль оси трассы. Из Пикетажного журнала мы видим, что трасса сначала проходит через кустарник, затем через луг и потом по пашне. Границы между упомянутыми угодиями показываются точечными линиями.

_______Первая граница расположена на расстоянии 70 метров от пикета №1. 70 метров на местности – это 3,5 см на профиле (масштаб 1:2000). Пример показа первой границы на рисунке 12, второй – на рисунке 13.

_______Угодия – кустарник, луг и пашня, строго говоря, должны быть показаны в соответствии с «Условными знаками для топографических планов». Но сделать это красиво начинающим очень трудно. Поэтому в нашем задании мы вместо условных знаков «кустарник» и «луг» делаем соответствующие подписи. (А «пашня», так и обозначается словом в «Условных знаках…».)

_______Подпись сделана с двух сторон от оси трассы, т.к. ещё одна граница угодий могла быть «поглощена» осью трассы, как более важной. Могло быть так, что ось трассы проходила, например, по границе кустарника и луга. Тогда бы в графе «План трассы» мы с одной стороны от оси трассы написали бы «кустарник», а с другой «луг».

_______Пример записи остальных угодий показан на рисунке 15. Кустарник, луг и пашня это не имена собственные!

_______Заполнение граф «Уклоны / расстояния» и Проектные отметки рассмотрим после построения вертикального разреза земной поверхности.

_______После отражения на профиле информации из пикетажного и нивелирного журнала оформим графически вертикальный разрез земной поверхности в виде ломаной линии.

_______Для этого продолжим линию, соответствующую нулевому пикету.

_______На эту ось нам надо нанести оцифровку для отображения отметок точек. При этом оцифровку отметок надо сделать так, чтобы под линиями профиля оставалось около 5 см до графы «План трассы» для записи проектных решений по линейному объекту.

_______Оцифровку начнём, узнав минимальную фактическую отметку. Она у нас равна 147,92м (отметка нулевого пикета). Округлим эту отметку до ближайшего меньшего целого чётного числа, т.е. до 146 метров. (В примере округлено до 148, т.к. очень близко.)

_______Нам будет удобнее работать, если наша округлённая чётная отметка придётся на границу сантиметровой линии миллиметровки. (В примере профиля пришлось на полусантиметр, что не совсем удобно.) Смотри рисунок 17.

_______Затем продолжим оцифровку вертикальной оси вверх, исходя из следующих соображений.
1. Профиль должен быть удобен для проектирования линейного объекта (дорога, ЛЭП, трубопровод).
2. Рельеф вдоль трассы должен хорошо и правильно восприниматься проектировщиком.

_______Горизонтальный масштаб 1:2000 хорошо подходит для проектирования большинства объектов, а использование этого же масштаба, как вертикального, приводит к тому, что рельеф не воспринимается. Поэтому существует всеобщая договорённость: вертикальный масштаб принимать в десять раз крупнее горизонтального. В нашем случае это будет 1:200, т.е. одному сантиметру профиля будет соответствовать два метра по высоте. В нашем варианте горизонтальный и вертикальный масштабы таковы:

МГ 1 : 2000
МВ 1 : 200.

_______При проектировании некоторых объектов используется сочетание МГ 1:1000 МВ 1:100.

_______Исходя из сказанного выше, подписи на вертикальной оси у нас должны быть 146, 148, 150, 152, 154. Причём, записаны они должны быть через один сантиметр

_______Теперь, пользуясь оцифровкой вертикальной оси, на мысленном продолжении вертикальных линий из графы «Расстояния» наметим карандашом точки, соответствующие отметкам пикетов и плюсовых точек из графы «Фактические отметки». Намеченные точки соединим отрезками и получим ломаную линии, являющуюся вертикальным разрезом местности. Но такой разрез труден для восприятия и качественного проектирования. Поэтому, из точек ломаной линии опустим прямые до начала графы «План трассы» (рис. 19). Точность нанесения карандашом отметок точек на профиль примерно 0,5мм. Для нашего вертикального масштаба это 0,1м у отметок точек.

_______Предположим, что нам надо запроектировать на профиле (а затем реализовать на земной поверхности) подъездную грунтовую дорогу к нашему строительному объекту. При этом хотелось бы, чтобы уклон вдоль всей трассы длиной 500 метров был одинаковым, а объём насыпей при устройстве дороги примерно соответствовал объёмам выемок.

_______Зададимся, например, проектным уклоном, равным +0,007.

_______Уклон – это тангенс угла наклона. Уклон – безразмерная величина. (Величину уклона задаёт преподаватель).

_______Информацию о величине уклона и протяжённости участка, на котором он действует, занесём в графу «Уклоны / расстояния». Сначала проведём наклонную линию из левого нижнего угла графы в левый верхний угол. Сверху напишем уклон без знака, снизу – длину участка с этим уклоном. Наша наклонная линия показывает, что уклон положительный, поэтому знак плюс не пишут.

_______Для простоты сделаем так, что наша будущая дорога на пикете 0 совпадёт с фактической поверхностью земли. Поэтому, перепишем фактическую отметку пикета 0 в графу «Проектные отметки».

_______Теперь вычислим проектную отметку конца трассы, т.е. пикета 5 по формуле:

где u – уклон, равный +0,007,
d – расстояние, равное 500м.
Получим H_ПК5 = 151,42 м
Запишем проектную отметку пикета 5 в профиль.

_______Затем последовательно вычислим отметки всех промежуточных пикетов по той же формуле:

_______Отметки плюсовых точек считаются по той же формуле, только расстояние берётся из графы «Расстояния».
Контроль: отметка плюсовой точки ПК3+80 плюс 0,007*20 должна равняться уже записанной отметке пикета 4.

_______Нанесём проектную линию будущей дороги на профиль. Для этого в соответствии с вертикальной оцифровкой наметим точку, соответствующую проектной отметке пикета 5, и соединим её с точкой, соответствующей фактической (и проектной) отметке пикета 0. Проектную линию будущей дороги сначала проводим простым карандашом!

_______На данном этапе построения профиля мы видим, что на пикете 1 проектная линия проходит ниже поверхности земли и, следовательно, при устройстве дороги в этом месте земля будет срезаться и перемещаться в другое место. В таких случаях говорят, что на пикете 1 будет «выемка». Какова глубина выемки будет в этом месте? Глубина выемки будет равна разности проектной и фактической отметок пикета 1,
|148,62-149,51| = 0,89м.
А в плюсовой точке ПК3+40 будет насыпь, т.к. проектируемая дорога в этой точке пройдёт выше фактической земли. Какова тут будет высота насыпи?
|150,30-148,93| = 1,37.
Аналогично вычисляются рабочие отметки всех точек профиля.

_______Расстояния, показывающие глубину выемки или высоту насыпи, называются рабочими отметками. Рабочие отметки нужны для проведения земляных работ при строительстве, поэтому их в обязательном порядке вычисляют и наносят на профиль.

_______Чтобы не перепутать плюс с минусом, рабочие отметки на профиль записываются без знака. А чтобы отличить насыпь от выемки, отметки насыпи пишут над проектной линией, а отметки выемки – под ней. И, конечно, пишут красиво, и так, чтобы не мешать записи других, рядом расположенных рабочих отметок. Рабочие отметки записывают не горизонтально, а под углом 90 градусов, т.е. снизу вверх (рис. 27).

_______На профиле мы видим, что прямая проектная линия от пикета 0 до пикета 5 пересекает ломаную линию вертикального разреза местности. Первый раз пересекает между пикетами 1 и 2, а второй раз – между пикетами 4 и 5. Что будут делать в этих точках – насыпь или выемку? Конечно ничего не будут делать, поэтому эти точки называются точками нулевых работ.

_______Точка нулевых работ – это граница между насыпью и выемкой.

_______ Выполняющим земляные работы важно знать, где находятся эти точки. Чтобы их закрепить на местности, надо знать расстояние до этих точек от ближайшего младшего пикета (а старшего пикета может и не быть). Это неизвестное вначале расстояние обозначают X. Его величину вычисляют по формуле:

где a и b – рабочие отчетки слева и справа от точки нулевых работ,
d – горизонтальное расстояние между точками, где брались a и b .
В нашем случае a, b и d равны 0,89 , 0,92 и 100, а X = 0,89/(0,89+0,92)*100 = 49,2м.

_______Точки нулевых работ должны быть надлежащим образом оформлены на профиле:
1) из точки нулевых работ опускается штриховая линия, длиной примерно 5 см;
2) под штриховой линией горизонтально пишется расстояние Х (рис. 28);
3) обязательно проверяется соответствие графики и аналитики (рис. 29).

_______На рисунку 29 видим, что расстояние Х=49,2м, а расстояние на профиле от пикета 1 до штриховой линии равно примерно 22мм. В масштабе 1:2000 в 1 сантиметре – 20 метров, в одном миллиметре 2 метра, а в 22мм – 44м. Расчёты нам дают 49,2 метра, а на графике имеем 44 метра. Ошибка у нас, конечно, в графике. Исправляем неточности плана и «ставим на нужное место профиля» первую точку нулевых работ (рис. 30). Вторая точка нулевых работ наносится аналогично. (Расстояния Х можно записывать до 0,1м).

_______Правильно оформляем обе точки нулевых работ. Должны быть штриховые линии, расстояния и отметка 0,00, записанная под углом 90 градусов.

_______Подписываем название чертежа сверху и указываем масштабы: горизонтальный и вертикальный. Справа внизу сообщаем кто автор.

_______Оформлении в цвете, придерживаясь следующих правил.
Всё, что было до нас (фактические отметки, ситуацию, вертикальный разрез земли) – оформляем чёрным цветом (оставляем в карандаше).
Всё, что напроектировали (ось трассы, углы поворота, проектные уклон и расстояние, проектные и рабочие отметки) – красным.
Всё, относящееся к точкам нулевых работ (штриховая линия, расстояние Х, отметка 0,00), – синим (фиолетовым).

5. Нивелирование поверхности

_______Нивелирование поверхности производится для съемки рельефа местности и нанесения его на крупномасштабный топографический план. Результаты нивелирования поверхности используются при составлении проектов вертикальной планировки.

_______Существует два способа нивелирования поверхности.
1. При нивелировании незастроенного участка со спокойным рельефом применяется способ нивелирования по квадратам.
2. При нивелировании застроенных участков применяется способ магистралей.

Нивелирование поверхности по квадратам

_______Квадраты разбивают с помощью теодолита и мерной ленты. Стороны квадратов – от 10 до 50 м, в зависимости от детальности изображения рельефа. Внутри участка прокладывается замкнутый нивелирный ход.

_______Отсчеты на связующие точки производятся по черной и красной сторонам рейки. Отсчеты на остальные вершины квадратов – только по черной стороне. Невязка в нивелирном ходе рассчитывается по следующей формуле:

_______Отметки связующих точек вычисляются через исправленные превышения. Отметки остальных вершин квадратов вычисляются через горизонт прибора.
Если участок местности небольшой, нивелирование может быть выполнено с одной постановки нивелира.

6. Построение плана

_______При построении плана по результатам нивелирования поверхности по квадратам в заданном масштабе строится сетка квадратов, у вершин которых выписываются их отметки.

_______Горизонтали наносятся на план путем интерполирования отметок. Интерполирование отметок может быть выполнено на глаз, но метод требует достаточного навыка. Одним из наиболее простых является метод интерполирования с помощью миллиметровки.