для чего нужно нивелирование трассы

Нивелирование трассы

Нивелирование трассы выполнено методом геометрического нивелирования. Рассмотрим теорию этого метода.

2.5.1. Геометрическое нивелирование

Нивелирование трассы производится методом геометрического нивелирования, которое позволяет определить превышение одной точки над другой, близкой к ней, с помощью горизонтального луча нивелира и отвесно установленных нивелирных реек.

В геометрическом нивелировании различают два способа:

— нивелирование из середины (рис. 2.4);

— нивелирование вперед (рис. 2.5).

Рис. 2.4. Нивелирование из середины

При нивелировании из середины в точках А и В устанавливают отвесно нивелирные рейки, а нивелир устанавливают между этими точками (на одинаковом расстоянии от них), не обязательно в створе линии. Точку постановки нивелира называют станцией. При нивелировании используют обычно двухсторонние рейки, на черно-белой стороне рейки отсчеты начинаются с нуля, а на красно-белой стороне – с произвольного отсчета, значение которого больше, чем максимальный отсчет по черно-белой стороне. Начальный отсчет по красно-белой стороне называют пяткой рейки и его значение используется при контроле снятия отсчетов на станции. Если при нивелировании используются односторонние рейки, то на станции нивелирование выполняют дважды при разных высотах инструмента.

Превышение h на станции вычисляют по формуле

, (2.17)

где а – отсчет по задней рейке (точка А); b – отсчет по передней рейке (точка В) (см. рис. 2.4).

Превышение может быть положительным или отрицательным.

Если отсчет по задней рейке обозначить З, а отсчет по передней рейке П (см. рис. 2.4), то формула (2.4) примет вид

При нивелировании по двухсторонним рейкам на станции получают два превышения:

где З_ч, З_к – отсчеты по черной и красной сторонам на заднюю рейку; П_ч, П_к – отсчеты по черной и красной сторонам на переднюю рейку.

Пример. Для станции 1 ( прил. 5):

.

При нивелировании на каждой станции выполняется два контроля:

• контроль снятия отсчетов производится по пяткам реек:

(2.21)

; (2.22)

, (2.23)

где – пятка задней рейки; – пятка передней рейки;

• контроль нивелирования производится по формуле

. (2.24)

В нашем примере на 1-й станции . Если условие выполняется, то на станции вычисляют среднее превышение:

. (2.25)

Среднее превышение округляется до целых мм.

На станции 1 .

При нивелировании вперед превышение вычисляется по формуле

(2.26)

, (2.27)

где – высота нивелира над задней точкой, измеряемая стальной рулеткой или отсчитываемая по нивелирной рейке от верха колышка до середины окуляра зрительной трубы нивелира (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Нивелирование вперед

В тех случаях, когда превышение между точками, расположенными на значительном расстоянии, с одной постановки нивелира определить нельзя, выполняется последовательное или сложное нивелирование (рис. 2.6).

При последовательном нивелировании способом из середины превышение между точками А и В вычисляется по формуле

. (2.28)

При последовательном нивелировании способом вперед превышение вычисляется по формуле

. (2.29)

Рис. 2.6. Последовательное нивелирование

При последовательном нивелировании точки 1 и 2 называют связующими. Если нивелирование выполняют вдоль какого-либо направления, например вдоль дороги или трубопровода, то такое нивелирование называют продольным. Одновременно с продольным нивелированием может проводиться поперечное нивелирование (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Схема поперечного нивелирования

Связующие точки при продольном нивелировании на местности намечают и закрепляют обычно через равные интервалы, например через 100 м (расстояние в 100 м называют пикетом), закрепленные точки часто не совпадают с точками перегиба рельефа, а для производства строительства необходимо знать отметки точек перелома уклонов. Отметки таких точек, а также: 1) точек пересечения инженерных коммуникаций (водопровод, ЛЭП, дороги); 2) главных точек круговой кривой при продольном нивелировании определяют как отметки промежуточных точек. Промежуточные точки (рис. 2.8) обозначают числом метров, соответствующих расстоянию от заднего пикета, поэтому их называют еще плюсовыми точками.

Рис. 2.8. Вычисление отметки промежуточной точки

Отметки промежуточных точек находят через горизонт инструмента ГИ на станции, с которой определялся отсчет на промежуточную точку.

Горизонт инструмента – высота визирного луча нивелира над уровенной поверхностью, вычисляется по формуле

или , (2.30)

где Н_з – отметка задней точки; З_ч – отсчет по черной стороне на заднюю точку; Н_п – отметка передней точки; П_Ч – отсчет по черной стороне на переднюю точку.

Для станции 6, имеющей промежуточные точки,

.

Горизонт инструмента и отметка задней точки вычисляются в метрах, поэтому и отсчет на заднюю точку переведен в метры.

Отметку промежуточной точки вычисляют по формуле

, (2.31)

где – отсчет на i-ю промежуточную точку, взятый по черной стороне рейки.

Пример. Отметка на точку ПК3+10 будет равна

.

Вычисление отметок через горизонт инструмента особенно удобно, когда с одной станции производилось снятие отсчетов на несколько промежуточных точек, например при нивелировании поперечников.

При больших продольных уклонах между пикетами не всегда возможно определить превышение между ними с одной постановки нивелира. Тогда между пикетами берут дополнительные точки. Если уклон однородный, т.е. между пикетами нет точек перелома уклона, то в качестве связующих берут произвольные точки, которые подписывают иксовыми точками. Иксовые точки на продольном профиле не изображаются, поэтому расстояние до них не измеряется (рис. 2.9). В нашем примере иксовые точки есть на станциях 5 и 10.

Рис. 2.9. Иксовые точки

Если уклон между пикетами не однороден, а превышение нельзя определить с одной постановки нивелира, то точка перелома уклона может быть взята в качестве связующей точки и до нее должно быть измерено расстояние, т.к. эту точку нужно обязательно изобразить на продольном профиле (рис. 2.10). В нашем примере такая точка есть на станции 8.

Рис. 2.10. Точка перелома уклона

Все измерения при нивелировании заносятся в журнал соответствующего образца (см. прил. 5). Заканчивают запись на странице отсчетами на переднюю точку. Так как нивелирный ход может занимать несколько страниц, то во избежание ошибок на каждой странице производят постраничный контроль:

(2.32)

где – сумма отсчетов на задние (передние) рейки по черной и красной сторонам на странице; – сумма превышений на странице, вычисленных по черной и красной сторонам; – сумма средних превышений на странице.

Каждый студент должен решить две задачи для закрепления знаний по геометрическому нивелированию.

Дана отметка Н_А точки А. Вычислить отметку точки В через ее превышение над точкой А, если по нивелирным рейкам получены отсчеты:

— в точке А отсчет по черной стороне рейки а = 1256 + N_З·15;

— в точке В отсчет по черной стороне рейки в = 2976 – N_З·20.

Если номер зачетной книжки больше 100, то Н_з= номерзачетной книжки – 50. Построить поясняющий схематический чертеж.

Отметка точки А берется равной высоте точки п/п 84 из расчетно-графической работы №1:

.

Вычислить отметку точки А через горизонт инструмента, если отметка точки В и отсчеты а, в имеют такие же значения, как и в первой задаче. Построить поясняющий чертеж.

2.5.2. Обработка журнала нивелирования трассы

Нивелирный ход продольного нивелирования обычно прокладывается между точками с известными отметками. Такой ход называют разомкнутым.

Математическая обработка результатов нивелирования (обработка журнала нивелирования) выполняется в следующей последовательности:

1.Вычисляют сумму средних превышений по всему ходу нивелирования:

, (2.33)

где – средние превышения -й станций.

2.Вычисляют теоретическую сумму превышений по ходу, равную разности отметок реперов, на которые опирается ход:

, (2.34)

где – отметки реперов в конце и начале хода (исходные данные, определяемые по номеру зачетки).

Если ход замкнутый, то .

3.Вычисляют практическую невязку нивелирного хода:

. (2.35)

4. Вычисляют невязку, допустимую для данного хода:

, (2.36)

где – длина нивелирного хода, выраженная в километрах.

5.Если , то полученную невязку можно распределить поровну между всеми средними превышениями. Для этого вычисляют поправки:

, (2.37)

где – число станций в ходе.

Поправки вычисляют с округлением до 1 мм.

При этом должно выполняться условие

. (2.38)

6.Вычисляют исправленные превышения:

. (2.39)

Они должны удовлетворять условию

. (2.40)

7. Вычисляют отметки связующих точек:

. (2.41)

Контролем правильности вычисления отметок связующих точек служит точное получение в конце хода отметки конечного репера.

8. Если в ходе имеются промежуточные точки, то для этих станций вычисляют горизонт инструмента по формуле (2.30).

Отметки промежуточных точек вычисляют по формуле (2.31).

Образец журнала нивелирования см. в прил. 5.

Дата добавления: 2016-01-09 ; просмотров: 11763 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Нивелирование трассы и поперечников.

Значения h_ч и h_к не должны различаться более чем на 5 мм. В противном случае отсчёты по рейкам повторяют.

За окончательное значение превышения принимают среднее:

Рис. 15.8 Нивелирование трассы

На крутых склонах, где превышение между соседними точками трассы превышает длину рейки, измерить его с одной станции невозможно. На рис. 15.8 это превышение между точками ПК4+17 и ПК5. Такое превышение измеряют по частям, введя дополнительную связующую точку, называемую икс-точкой. Рейку в икс-точке ставят на колышек или переносный башмак. На больших склонах приходится делать несколько икс-точек. Для профиля трассы икс-точки не нужны, поэтому расстояния до них от пикетов не измеряют.

При перерыве в работе нивелирование заканчивают на репере, постоянном или специально для этого устраиваемом временном.

Отметки связующих точек (графа 8) вычисляют поочерёдно, прибавляя к отметке задней точки среднее превышение :

,

Каждая страница журнала должна содержать целое число станций, то есть начинаться отсчётами на заднюю, а заканчиваться отсчётами на переднюю рейку.

Начав нивелирный ход на репере с высотой , последовательно вычисляют высоты всех связующих точек хода. Вычисленная высота последней точки будет равна

,

где – сумма средних превышений по всему ходу.

Источник

14. Нивелирование трассы

Время чтения: 9 минут

7.1. Закрепление трассы по высоте

Вдоль всей разбитой на местности трассы, но за пределами зоны работ закрепляются точки, называемые реперами. Они могут быть временными и постоянными.Временные реперы – это столбы, закапываемые ниже глубины промерзания. Внизу закрепляется крестовина. Такой репер называется временным грунтовым. В качестве временного репера можно использовать пни деревьев диаметром 0,5 м и более. Временные реперы размещают по трассе через каждые 2 – 3 км, а через 20 – 30 км устраивают постоянные реперы. Особенно необходимо их устраивать в начале и в конце трассы, на станциях, вблизи будущих мостов и тоннелей. Постоянные реперы могут быть стенными или грунтовыми.

7.2. Задача нивелирования.

Целью нивелирования трассы является получение отметок пикетов, плюсовых и точек поперечников для построения продольного и поперечного профилей трассы. Его выполняют вслед за разбивкой пикетажа и установкой реперов. Нивелирование ведут из середины с расстоянием от нивелира до реек 50 – 100 м.

Бригада по нивелированию состоит из нивелира, записатора и двух реечников.

В снаряжение бригады входят нивелир со штативом, две двусторонние рейки, два переносных фиксатора (башмак), журнал нивелирования. Запрещается производить нивелирование без поверки нивелира и реек.

Чтобы не пропустить пикеты и плюсовые точки, нивелировщик должен иметь пикетажный журнал трассы.

7.3. Работа с нивелиром на станции

Для определения превышений между связующими точками, на каждой станции нивелир устанавливают посредине между ними (рис. 90). За связующие точки принимают пикеты или плюсовые точки, но чтобы расстояние между ними не более 150 м, а превышения несколько меньше длины рейки. При этом для контроля превышения на станции в комплект должны входить две рейки с разностью по красным сторонам реек на 100 мм. Например, одна рейка с началом отсчета 4687 мм, а вторая – 4787 мм.

Рис. 90. Нивелирование трассы

Отсчеты по рейкам, установленным на связующие точки, берут в следующей последовательности:

1) по черной стороне рейки на заднюю точку Зч;

2) по красной стороне рейки на заднюю точку Зк;

3) по черной стороне рейки на переднюю точку Пч;

4) по красной стороне рейки на переднюю точку Пк.

Если полученные превышения оказались равными или отличаются не более чем на 5 мм, то из них рассчитывают среднее превышение. В противном случае работу переделывают.

Пример:

Если между связующими точками находятся промежуточные (рельефные или контурные) плюсовые точки, задний реечник поочередно ставит на них рейку, и нивелировщик берёт только по её черной стороне промежуточный отсчет С (рис. 90 точки ПК0+29, ПК1+71).

После этого работу на станции заканчивают и переходят на следующую. При этом задний реечник с промежуточной точки переходит на переднюю точку новой станции. Передний реечник остается на месте и на новой станции он будет задним.

На новой станции и на всех последующих работу ведут в таком же порядке.

В зависимости от местных условий за связующие точки берут и плюсовые. Например, на станциях III и IV (рис. 90) за связующую принята плюсовая точка ПК2+59.

На крутых склонах, где превышение между пикетами больше 3 м, приходится ставить дополнительные связующие точки. Например, пикет ПК3 и ПК4 лежат на ровном крутом скате и превышение между ними больше длины рейки. В этом случае превышение между пикетами измеряют по частям, используя дополнительную связующую точку, называемую икс-точкой. Рейку в икс-точке ставят на колышек или переносной башмак. На очень крутых склонах ставят несколько икс-точек. На профиль икс-точки не наносят и расстояния от них до пикетов не измеряют. Они служат только для передачи превышений.

7.4. Нивелирование оврагов

Если нивелирный ход пересекает узкий (до 100 м) овраг с крутыми скатами, то во избежание накопления ошибок при спуске в овраг и при подъеме из него передают высоту сразу с одного берега на другой (рис. 91).

Рис. 91. Нивелирование через овраг

Для этого с двух станций 1 и 2 нивелируют точки А и В на каждом берегу оврага. Превышение между этими точками вычисляют дважды:

Расхождение между значениями h1 и h2 не должно превосходить 5 мм.

Передача высоты через широкие овраги производится как и через реки. В случае необходимости составления поперечного профиля оврага разбивают пикетаж с закреплением кольями пикетов и плюсовых точек, которые затем нивелируют. Обычно нивелировщик спускается по одному скату оврага, нивелируя точки, расположенные на обоих скатах.

Нивелирование заросших оврагов приходится делать по каждому отрогу отдельно.

Широкие овраги нивелируют также как реки (см. п. 7.6).

6.5. Нивелирование поперечников

Нивелирование поперечников выполняют двумя способами:

1) попутно с продольным нивелированием трассы; 2) с отдельных станций, самостоятельно.

Рис. 92. Нивелирование поперечников

Если поперечники нивелируют попутно с продольным нивелированием, то рейки устанавливают на точки поперечника и берут отсчеты как на промежуточные точки (рис. 92).

При отдельном нивелировании нивелир устанавливают в таком месте, чтобы с одной станции можно было прочесть отсчеты по рейкам на возможно большем числе точек одного, двух, а то и трех поперечников.

Отсчеты берут только по черной стороне рейки. При этом исходной (задней) точкой служит пикет или плюсовая точка трассы, зная высоту которой вычисляют горизонт нивелира.

7.6. Нивелирование через реку

При ширине реки до 150 метров нивелирование ведут обычным порядком, от 150 до 300 м отметки с одного берега на другой передают следующим образом (рис. 93).

На обоих берегах выбирают точки А и В не ниже 2 м над поверхностью воды и закрепляют их временными реперами. В 50 – 60 м от этих точек выбирают станции 1 и 2 так, чтобы линии ст. 1 – А и ст. 2 – В были приблизительно параллельны, а расстояния ст. 1 – В и ст. 2 – А равны.

Рис. 93. Нивелирование широких рек

В точках А и В ставят двусторонние рейки, а на станции 1 – нивелир. По рейке в точке А берут отсчеты по черной и по красной стороне, затем берут отсчеты по двум сторонам рейки в точке В. Не меняя фокусировку трубы нивелира, переезжают через реку, ставят нивелир на станции 2 и берут отсчеты по двум сторонам рейки в точке А, а затем в точке В. Значение превышения точки А над точкой В вычисляют дважды и берут среднее, если разность превышений не будет более 10 мм на 100 м расстояния.

Если по середине реки есть остров или мель (рис. 93, б), станцию выбирают на них и при длине луча до 100 м нивелируют обычным порядком.

При большей длине визирного луча на одном берегу закрепляют точки 1 и 2, на втором – 3 и 4. Нивелир ставят на станцию 1, берут отсчеты по рейкам 1 и 2 (по черной и красной сторонам) и переносят его на остров на станцию 2. На острове нивелируют все четыре точки, после этого нивелир переносят на второй берег. Со станции 3 нивелируют точки 3 и 4. Для контроля находят по два значения превышений между точками 1 и 2, 3 и 4: одно со станций на берегу, второе – на острове. Если разность значений превышения не более 20 мм, то превышения между точками 2 и 3, 1 и 4 находят из отсчетов по рейке, взятой со станции 2, расположенной на острове.

На более широких реках отметку передают нивелирным ходом, прокладывая его через острова или расположенный в стороне мост, а в зимнее время – по льду.

14.7. Контроль нивелирования трассы

При нивелировании трассы возможны случайные грубые ошибки, например, просчеты по рейке или неправильно установленная рейка. Поэтому при нивелировании должен быть контроль.

Контроль нивелирования всей трассы может выполняться несколькими способами:

1. Нивелирование между реперами с известными отметками.

Если ход проложен между реперами государственного нивелирования, то для контроля сравнивают алгебраическую сумму превышений ∑ h хода с разностью отметок конечногоНк и начального Нн реперов.

Разность должна быть не более допустимой мм, где L – длина хода в километрах.

2. Нивелирование в два нивелира.

Первый нивелировщик нивелирует связующие и промежуточные точки, а второй – идет вслед за ним, нивелируя только связующие точки. Результаты нивелирования сравнивают ежедневно. При большой разности в превышениях выполняют повторное нивелирование.

3. Проложение обратного хода.

Если работу ведут одним нивелиром, то для контроля делают обратный ход. При обратном ходе нивелируют только связующие точки. Станции, где допущены грубые ошибки, нивелируют заново.

4. Нивелирование замкнутым ходом.

Замкнутым называется ход, который начинает и заканчивается в одной точке. Контролем служит условие: алгебраическая сумма превышений хода должна равняться нулю.

14.8. Вопросы для самоконтроля

1. Что такое репер и для чего он служит?

2. Каков порядок работы на станции при нивелировании трассы?

3. Как определяют и контролируют превышение на станции?

4. Что такое связующие точки при нивелировании трассы?

5. Когда при нивелировании используют икс-точки?

6. Какие способы нивелирования поперечников существуют?

7. Как выполняют нивелирование через неширокие овраги?

8. Как передают отметку на другой берег реки?

9. Какие применяются способы контроля нивелирования трассы?

Источник