Ежедневно по дорогам и магистралям проносится множество машин. Это создаёт огромные нагрузки на землю. Поэтому постройка шоссе, которое позволит благополучно передвигаться любому автомобилю и выдержит даже тяжеленный грузовик, - дело довольно непростое. Строительство автомобильных дорог, в частности, требует большого объёма работ подготовительных. И основными в этой подготовке являются геодезические разбивочные работы.
Соответствие проекту очень важно при постройке любого сооружения. И дороги не являются исключением. Соответственно инструкциям, производители работ и мастера могут приступать к работе исключительно после того, как основные разбивочные работы будут геодезистами закончены и оформлены специальным актом. Этот акт - основной документ, разрешающий проведение строительно-монтажных работ.

Этапы разбивочных работ

До начала разбивочных работ геодезисты обязаны внимательно ознакомиться со всеми проектными материалами и другими документами, в которых содержатся исходные данные для последующей разбивки. На их основе, а также с учётом информации из проекта организации строительства, составляются разбивочные схемы и чертежи, а заодно и календарный план проведения геодезических работ.

Линейные участки измеряют рулетками или же дальномерами и в прямом, и в обратном направлениях. Предельная относительная погрешность при этом - от 1:1000 до 1:2000. Дальше идёт вынос в натуру всех углов поворота дороги. Эта работа выполняется при помощи прибора, который называется тахеометр. Через каждые 100 метров закрепляется пикет - обыкновенный столб, на котором указывают расстояние до оси строящейся автомобильной трассы.
Кроме пикетов обозначают по оси трассы и другие характерные точки. Например, пересечения с другими дорогами, линиями электропередачи и связи, перегибы поверхности земли и урезы воды, начало и конец криволинейных участков.

На поворотах дорога являет собой кривую. Для того, чтобы определить положение такого участка на местности, нужно определить угол поворота и его радиус. Закрепляются при этом точки начала проектной кривой и конца закругления. Разбивку кривых рассчитывают несколькими методами, в зависимости от метода, любую кривую закрепляют через каждые 20-25 метров. Выбор шага зависит во многом как от угла поворота, так и от радиуса закругления. Рассчитывают и разбивают повороты определённым образом для того, чтобы центробежная сила, которая будет действовать на транспортное средство при переходе на кривую часть дороги с прямой или наоборот, не изменяла своё значение резко и внезапно.

Построение геодезической разбивочной основы

Первым шагом при строительстве автомобильной дороги обычно становится вынос временных реперов и их закрепление. Это облегчает и ускоряет работу по перенесению трассы на местность с карты. Трассой дороги в этом случае называется её продольная осевая линия.

После того, как работы по выноске оси строящейся дороги на местность выполнены, определяют условные отметки на временных реперах. Такой репер представляет собой, как правило, деревянный столб, вкопанный в землю, с металлическим штырем, забитым в него.

Для выполнения необходимых земляных работ производят, кроме пикетажа и детальной разбивки кривых, ещё и детальную разбивку самого земляного полотна. Эти работы состоят в обозначении в плане и по высоте на местности всех характерных точек, присущих поперечному профилю земляного полотна. К таковым относятся ось, бровки, подошвы насыпей, кюветы и так далее. Чтобы транспорт двигался плавно и безопасно, корректируют и разбивают кривые также и в вертикальной плоскости будущей дороги.

Контроль на всех этапах

Высотные отметки контролируют при укладке каждого слоя насыпи. Верх основания должен иметь правильный профиль уклонов - как поперечных, так и продольных. Допустимые отклонения при возведении дорожного полотна не должны превышать 1 сантиметр. Ведь при браке добиться впоследствии проектных отметок, даже корректируя их при прокладке дорожного покрытия, практически невозможно.

Все измерения заносятся ежедневно в специальные геодезические журналы. Заказчик получает эти журналы вместе с остальной исполнительной документацией после завершения строительства. Собранные данные впоследствии могут понадобиться при ремонте или реконструкции дороги.

К рулетке подвешивают груз массой до 10 кг и опускают в ведро

с водой для уменьшения ее качания. Наблюдения ведут при равенстве плеч от прибора до рейки и рулетки.

В результате измерений вводят поправки на компарирование ру-

летки, растяжение и температуру. Поправку на растяжение от подве-

где P – вес груза;

L – длина рулетки L=c-b ;

Е – модуль упругости (для стали Е=20*10 7 Па); s – площадь поперечного сечения рулетки.

Поправка на температуру определяется из выражения:

∆t=α(t-t0 )L, (7.4)

где α – коэффициент термического расширения рулетки (для стали

α = 0,0000125);

t – температура рулетки;

t 0 – температура компарирования рулетки;

L – длина рулетки L=c-b .

7.12. Геодезические разбивочные работы при строительстве автомобильных дорог и линейных сооружений

Целью разбивочных работ является перенос на местность всех элементов строящейся автомобильной дороги, мостового перехода и их сооружений в полном соответствии с проектными данными. Тех-

нология разбивочных работ должна обеспечивать заданную точность,

надежность, простоту исполнения и максимальную производитель-

ность труда.

Разбивочные работы при строительстве и реконструкции дорог и искусственных сооружений проводят в такой последовательности:

подготовительные работы; восстановление трассы и осей сооружений;

создание опорных сетей строительства и перенесение на местность основных осей запроектированных инженерных сооружений; деталь-

ные разбивочные работы; геодезическое управление работой строи-

тельных машин; геодезический контроль за работами; исполнитель-

ные съемки и приемка инженерных сооружений в эксплуатации.

Детальной разбивке подлежат все основные элементы земляного полотна, искусственных сооружений (мостов, виадуков, путепрово-

дов, тоннелей) и их подмостей, временных эстакад и аванбеков, регу-

ляционных и берегоукрепительных сооружений, водоотводных со-

оружений (нагорных канав, перепадов быстротоков, водобойных ко-

лодцев, спрямляемых русел и пр.); оснований и покрытий, дорожной одежды, виражей и их отгонов и уширений на кривых, съездов и пере-

сечений, автобусных остановок, площадок под автопавильоны, здания эксплуатационной и автотранспортной служб, АБЗ и ЦБЗ (вынос на местность их проектов вертикальной планировки и проектов зданий,

сооружений и служб), специальных инженерных сооружений (под-

порных стен, банкетов, барражей, сооружений противоселевой и про-

тиволавинной защиты, балконов, галерей и полутоннелей), трасс под-

ключаемых линий электро-, водо- и теплоснабжения, канализации, га-

зификации, телефона, водосточной сети.

7.12.1. Закрепление трассы, осей и опорных сетей инженерных сооружений

Плановое положение точек и линий восстановленных трасс,

осей мостовых переходов, подходов к ним и точек опорных сетей всех искусственных сооружений надежно закрепляется на местности стол-

бами или деревянными кольями с соответствующей маркировкой всех закрепительных знаков.

Углы поворота трассы закрепляют четырьмя знаками: в вер-

шине угла (на месте установки теодолита) забивают потайной колы-

шек вровень с поверхностью земли и вокруг него выкатывают канаву глубиной 10 – 15 см, радиусом 0,7 м (рис. 7.15). На расстоянии 2 м по направлению наружной биссектрисы угла закапывают угловой опо-

знавательный столб. На продолжении сторон угла, за пределами пред-

стоящих земляных работ, закапывают еще два опознавательных стол-

ба (рис. 7.16). Вершину угла поворота привязывают к двум-трем по-

стоянным предметам местности.

Рис. 7.15. Вид оформления потайного колышка на углу поворота трассы

Рис. 7.16. Схема закрепления угла поворота трассы

Разрешается закреплять углы поворота с помощью четырех створных столбов (рис. 7.17). При этом каждые два столба ставят на продолжении сторон угла за пределами земляных работ. Если верши-

на угла поворота трассы размещается за пределами строительных ра-

бот, то ее закрепляют насыпным конусом земли высотой 0,5 м и диа-

метром 1,3 м (рис. 7.18). Кол, в вершине угла, забивают вровень с землей, вокруг него выкапывают канавку глубиной 10-15 см радиусом

0,7-0,8 м. На расстоянии 15-20 см от кола ставят сторожок с обозначе-

нием номера угла поворота и его пикетажного положения.

Рис. 7.17. Схема закрепления поворота створными столбами

Рис. 7.18. Схема закрепления угла поворота, размещенного за пределами строительных работ

Точки опорных сетей искусственных сооружений, оси мосто-

вых переходов и подходы к ним закрепляют осевыми и угловыми

(опознавательными) столбами.

Пикеты и плюсовые точки трассы, начало и конец каждой кри-

вой закрепляют колышками со сторожками (рис. 7.19). Сторожки за-

бивают впереди колышков по ходу трассы.

Рис. 7.19. Вид оформления пикетов, плюсовых точек, главных точек кривой

Все основные точки трассы закрепляют за зоной работ по по-

перечникам выносными кольями. Знаки устанавливают перпендику-

лярно к трассе за бровкой кювета существующей дороги. В горной,

холмистой и таежной местностях такие выносные столбы (колья) ус-

танавливают вблизи границ отвода по створу поперечников не реже чем через 100 м. При установке выносных столбов и кольев в одну сторону расстояние между створными столбами каждого поперечника должно быть не менее 20 м (рис. 7. 20) между кольями 10 м.

Реперы при закреплении трасс автомобильных дорог устанав-

ливают двух типов: постоянные и временные. В качестве постоянных реперов используют незыблемые во времени точки, вделанные в цо-

Рис. 7.22. Фото грунтового репера ГДН (установленный институтом ГипроДорНИИ)

Рис. 7.23. Конструкция капитального грунтового репера ГДН (установленный институтом ГипроДорНИИ)

Рис. 7.24. Фото репера расположенного на шкафной стенке

Рис. 7.25. Фото государственного грунтового репера, установленного в горной местности

Для высотной привязки трасс, мостов и дорожных сооружений использую постоянные стенные реперы а и марки б (рис.7.26-7.27).

Положение знаков закрепления таких нивелирных точек подробно описывают в проекте с приложением эскизного чертежа здания и ука-

занием планового и высотного местоположения знака относительно цоколя и углов здания.

Стенными реперами и марками закрепляют линии нивелирова-

Геодезические работы при строительстве дорог начинают с детальной разбивки её оси по материалам предыдущего трассирования. При этом восстанавливают утраченные пикеты, углы поворота и главные точки круговых кривых. Выполняют детальную разбивку кривых одним из известных способов. Кроме того, производят контрольное нивелирование по пикетажу и плюсовым точкам, разбивают, при необходимости, дополнительные поперечные профили. После выполнения указанных работ трассу окончательно закрепляют на местности знаками, располагаемыми вне зоны земляных работ, и сгущают сеть рабочих реперов из расчета: 1 репер на 4-5 пикетов трассы.

В зависимости от условий местности и положения проектной линии трассы выполняют разбивку земляного полотна дороги для различных случаев положения проектного и поперечного профилей трассы. Разбивка земляного полотна производится с учётом обустройства проезжей части, обочин, откосов и кюветов, соблюдением проектных уклонов в продольном и поперечном направлениях. Поперечные уклоны необходимы для обеспечения отвода воды в том и другом направлениях от оси дороги либо в одном каком-либо направлении, а также для обеспечения необходимой устойчивости движущегося на закруглениях транспорта. Поперечные уклоны не должны отличаться от проектных не более, чем на 0,030.

Исполнительная геодезическая съёмка выполняется после возведения земляного полотна и после окончательного строительства дороги.

Для разбивки под строительство мостовых сооружений создают плановую разбивочную сеть в виде триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также линейно-угловых построений с погрешностью в определении координат пунктов не более 10 мм. Указанные сети уравнивают строгими способами . (О способах уравнивания геодезических построений будет подробно рассказано в последней главе учебника). Разбивочная сеть создается в частной или условной системе координат. Осью абсцисс является ось мостового сооружения.

В мостовых триангуляционных сетях углы измеряют с погрешностью не более 1"-2", с точностью 2-3 мм измеряют контрольные базисные стороны (не менее двух сторон). На рис. Триангуляция. Сдвоенный геодезический четырёхугольник представлена схема триангуляционной сети в виде сдвоенных геодезических четырёхугольников. Может быть использована схема и в виде одного геодезического четырёхугольника с измерением двух базисов на противоположных берегах, например, АВ и DE.

При построении трилатерационных сетей основной фигурой часто является сдвоенный геодезический четырёхугольник или сдвоенные центральные системы (рис. Трилатерация. Сдвоенная центральная система ). Стороны в указанных построениях и их диагонали измеряют светодальномером высокой точности.

Линейно-угловые сети (рис. Линейно-угловые построения ) на мостовых сооружениях позволяют обеспечить большую точность, чем триангуляционные или трилатерационные сети, поскольку в них отсутствуют направления вдоль берегов, что создает одинаковые условия для измерений горизонтальных углов (ослабляется влияние боковой рефракции атмосферы). Кроме того, в линейно-угловых сетях появляется большое число избыточных измерений, что обеспечивает надежный контроль в построениях. Вообще говоря, и при построениях сетей триангуляции и трилатерации, если имеется возможность измерения хотя бы части сторон или углов, то такие измерения целесообразно выполнять. Затраты на выполнение дополнительных измерений того стоят.

Полигонометрические сети строят в виде системы ходов в продольном по оси моста направлении (рис. Система полигонометрических ходов ). Углы в такой сети измеряют с погрешностью 2"-3", а стороны – с погрешностью 5 мм. Полигонометрические сети чаще всего строят на суходольных реках в меженный период (примерно середина лета для средней полосы), когда береговые линии максимально приближаются друг к другу. В систему полигонометрического хода включают точки А и В оси моста. В результате образуется замкнутый полигонометрический ход, состоящий из разомкнутого основного хода А-1-2-3-4-5-В и контрольного В-6-7-8-9-А. В таком построении измеряют горизонтальные углы в узловых точках А и В между линиями полигонометрического хода и осью моста. Кроме того, рекомендуется измерить светодальномером и расстояние АВ и сравнить его с вычисленным по координатам точек А и В расстоянием.

Возможны и другие геодезические построения в виде сдвоенных центральных систем , а также сочетания линейно-угловых построений с полигонометрическими ходами. Вид построения зависит как от необходимой точности разбивочных работ, так и от условий работ.

При строительстве мостовых сооружений и виадуков через ущелья и коньоны, когда опоры на берегах устанавливают уступами, строят линейноугловые сети в вертикальной плоскости. При этом расстояния измеряют светодальномером, а вертикальные углы – теодолитом либо используют для этих целей электронный тахеометр. Здесь следует иметь в виду, что вертикальные углы измеряются с несколько меньшей точностью, чем горизонтальные, поэтому число измерений следует увеличивать до достижения необходимой точности.

Высотная геодезическая сеть представляет собой систему реперов, высоты которых определяют с погрешностью 3-5 мм нивелированием III класса. Особенностями построения высотной сети является передача отметки через водное препятствие, что часто выполняют по схеме, представленной на рис. Передача высот через водное препятствие . Применяют точное геометрическое и тригонометрическое нивелирование. В зимнее время нивелирование выполняют по льду по заранее вмороженным пикетам. На двух станциях необходимо обеспечить строгую симметрию неравных плеч: L1 = L3; L2 = L4 .

Створ оси моста при разбивке задают теодолитом или лазерным визиром и выносят по нему центры опор с помощью компарированных рулеток или светодальномером. На больших суходольных реках центры опор выносят способами прямой или обратной угловой засечки с пунктов разбивочной сети. Прямую угловую засечку выполняют с трёх пунктов, причем одно из направлений обязательно должно совпадать с осью моста. При обратной угловой засечке решение задачи выполняют по четырём исходным пунктам сети. Центр мостовой опоры может быть смещён относительно оси не более, чем на 20 мм.

Детальная разбивка опоры осуществляется от её центра относительно оси опор и перпендикулярного к ней направления – оси опоры.

По окончании строительства опор, а затем – после монтажа пролетных строений, производят исполнительную съёмку.

Важность инженерных изысканий для линейных объектов трудно переоценить. Как правило, такие объекты подлежат государственному надзору на всех стадиях - от проектирования до сдачи сооружения в эксплуатацию. Требования к качеству строительно-монтажных работ строго регламентируется законодательством. Геодезические работы при строительстве линейных сооружений - неотъемлемая часть возведения таких объектов. ООО «ГеоГИС» - в числе лидеров в области геодезии благодаря профессионализму своих сотрудников, их ответственному отношению к делу. В распоряжении наших инженеров современные методики и приборы.

Геодезические работы при строительстве железных дорог. Основная задача изысканий

Тщательное изучение нашими специалистами полосы, намеченной для прокладки трассы, позволяет Заказчику на предпроектном этапе оценить объем предстоящих трудозатрат.

ВАЖНО! При неблагоприятных условиях местности обычно рассматривают несколько альтернативных вариантов для выбора наименее затратного.

Геодезические работы при строительстве автомобильных дорог, железнодорожного полотна точно выявляют проблемные места выбранной трассы, ведь ее прокладку часто приходится производить:

• на холмистой местности, где уклон превышает допустимый (в таких случаях может потребоваться срез или досыпка грунта);
• на болотистых или подтопляемых местах (необходимость улучшения гидрологических условий, строительство моста);
• в горных или холмистых районах (прокладка тоннелей, объездных путей).

Геодезические работы при строительстве линейных сооружений последовательность выполнения

Идеальная трасса, существующая только в теории, - это прямая линия без перепадов по высоте и поворотов. Реалии же таковы, что линейные объекты всегда имеют изгибы и кривизну, часто проходят по холмистой территории. Если в случае прокладывания кабельных линий, трубопроводов требования к кривизне не так высоки, то для транспортных путей (железной дороги и автотрасс) существуют строжайшие, установленные нормативами требования к допустимым сопряжениям и кривизне.

ВАЖНО! Геодезические работы при строительстве линейных сооружений, которые проводят геодезисты нашей компании, призваны обеспечить оптимальное размещение трассы в имеющихся условиях территории: на плоскости и по высоте.

Проект трассы - это ее проекция на горизонтальную поверхность и профильный разрез. Основной элемент трассы - ее центральная ось. Наносится она - на план (карту) в процессе проектирования и на месте - при переносе проекта в натуру.

Геодезические работы при строительстве железных дорог и автотрасс называют трассированием. В его состав для транспортных магистралей наши специалисты включают:

1. На этапе проектирования:

• изучение карты, выбор наилучшего варианта размещения планируемого объекта (камеральное трассирование);
• подсчет объема земляных работ (насыпей и выемок);
• выбор системы координат, привязка на местности;
• топосъемка полосы (возможно изучение нескольких конкурентоспособных вариантов для последующего анализа и выбора наилучшего);
• создание ситуационного плана полосы, линейные и угловые измерения, определение сложных участков (вычерчивание продольных и поперечных сечений, пересечение с кабельными линиями, дорогами).

2. На этапе стройки:

• геодезические разбивочные работы при строительстве автомобильных дорог и железной дороги (вынос в натуру красных линий проекта, закрепление пунктов, точек, установка пикетов);
• привязка к государственной сети и нивелирной основе (по действующим строительным нормативам);
• исполнительная съемка на всех этапах.

ВНИМАНИЕ! Ширина полосы, на которой наши сотрудники проводят геодезические работы при строительстве железных дорог и автомагистралей составляет не менее 25 метров от оси вправо и влево (инструментальные съемки), глазомерно - до 100 метров по обе стороны от трассы.

Что представляют собой геодезические разбивочные работы при строительстве автомобильных дорог и железнодорожных путей сообщения?

Геодезические разбивочные работы автомобильных дорог и ж/д путей проводят сотрудники нашего предприятия после утверждения проекта. Для начала работ по возведению магистрали мастерам дорожного строительства необходимо иметь точную разметку на территории – перенесенный в натуру проект и полный комплект техдокументации. Поскольку магистрали имеют гораздо большую длину чем ширину, то геодезические разбивочные работы при строительстве автомобильных дорог и других линейных объектов имеют свою специфику.

С помощью опорных точек и установки пикетов вдоль обозначенной оси сооружения наши работники проводят:

• разметку локальной сети с учетом углов поворота;
• проводят вешение линий и нивелирование по высоте;
• обеспечивают привязку к другим линейным объектам, примыкающим к трассе сооружения.

При этом наши геодезисты осуществляют привязку к государственным геодезическим сетям во исполнение действующих СНиП и российского законодательства.

Нашими нашими специалистами проводятся геодезические работы при реконструкции автодороги. Как и в процессе строительства, это позволяет с большой точностью перенести проектные решения на местность.

Кс = К + ℓ = π R α/1800 + ℓ,

Бс = (R + p) / cosα /2 – R,

Дс = 2Тс – Кс.

Радиусы круговой кривой и длины переходных кривых устанавливаются техническими условиями. Угол α измеряется теодолитом. Эти величины являются исходными. Для всех остальных элементов суммарных кривых составлены таблицы, при помощи которых производят их разбивку на местности. разбивки аналогичен разбивке круговых кривых.

1.5 Расчет пикетажных значений главных точек круговой кривой.

Вынос пикетов с тангенса на кривую

Для разбивки трассы необходимо знать не только пикетажное вершины угла поворота, но и пикетажное положение главных точек кривой: начала кривой (НКК), середины кривой (СКК) и конца кривой (ККК). Для этого используют следующие соотношения:

НКК = ВУП – Т, Контроль:

СКК = НКК + К / 2, ККК = НКК + Т – Д,

ККК = НКК+ К. СКК = ВУП – Д / 2.

Пример. Определить пикетажное значение главных точек кривой, если вершина угла поворота (ВУП) находится в точке ПК4 + 28,30, а элементы кривой:

α = 24030′; R = 400 м; Т = 86,85 м; К = 171,04 м; Б = 9,32 м; Д = 2,65 м

Вычисление пикетажа Контроль

ВУП………………ПК4 + 28,30 ВУП…………….ПК4 + 28,30

Т……………… 86,85 + Т……………. 86,65

—————————————- ————————————–

НКК………………ПК3 + 41,45 Σ……………..ПК5 + 15,15

К………………ПК1 + 71,04 – Д …………….. 2,65

—————————————- ————————————-

ККК………………ПК5 + 12,49 ККК……………ПК5 + 12,50

НКК……………….ПК3 + 41,45 ВУП…………….ПК4 + 28,30

К/2………………. 85,42 – Д/2…………….. 1,32

—————————————- ————————————-

СКК……………….ПК4 + 26,97 СКК……………..ПК4 + 26,98

Расхождение между двумя вычисленными значениями СКК и ККК допускается ± 1 см. Все вычисления по определению положения главных точек кривой заносят в пикетажный журнал.

На вершинах поворота трассы все пикетные и плюсовые точки, лежащие на тангенсах, выносят на кривую, Для этого используют способ прямоугольных координат, сущность которого рассмотрим на примере (рисунок 1.9).

Пример. Вынести на круговою кривую с R = 400 м пикет 4, лежащий на тангенсе. Для этого вычисляют расстояние К от НКК до ПК4:

К = ПК4 – ПК3 + 41,45 = 400 м – 341,45 м = 58,55 м.

По таблицам 5 , интерполируя, находят значения К – х и ординаты y. При К = 58,55 м получим:

(К – х) = 0,20 м; y = 4,27 м.

От пикета 4 отмеряют рулеткой по тангенсу в сторону НКК расстояние (К – х) = 0,20 м, из полученной точки по перпендикуляру к тангенсу откладывают рулеткой ординату y = 4,27 м и забивают колышек, который и будет определять положение ПК4 на кривой (см рисунок 1.9).

Аналогично выносят остальные пикеты и плюсовые точки, лежащие на тангенсах.

1.6 Привязка трассы к пунктам опорной геодезической сети

Привязка трассы к пунктам опорной геодезической сети производится для определения общегосударственных координат точек и дирекционных углов линий трассы. Расстояние по трассе между привязанными точками определяется техническими условиями и может быть от 1 до 20 км. Результаты привязки дают возможность определить плановое положение трассы на поверхности Земли и иметь данные для надежного контроля полевых измерений. Рассмотрим некоторые наиболее распространенные способы привязки.

1 Привязка трассы к близко лежащим пунктам опорной сети

Пусть на местности имеется два пункта опорной геодезической сети А и В (рисунок 1.10).

В этом случае для привязки точки 1 трассы от пункта А опорной сети необходимо измерить примычный угол β0 и расстояние d0.

По известному дирекционному углу αАВ вычисляют дирекционный угол линии А1:

αА1 = αАВ + β0.

Затем по формулам прямой геодезической задачи получают координаты точки 1 трассы:

Х1 = ХА + d0 соsαА1,

γ – сближение меридианов.

Сближение меридианов и магнитное склонение обычно приводятся на полях листа карты для данной местности или определяются на ближайших метеостанциях.

1.7 Нивелирование трассы и поперечников. Журнал нивелирования

Нивелирование трассы производят вслед за разбивкой пикетажа, обычно в два нивелира по двухсторонним рейкам. Первым прибором нивелируют все точки по трассе: пикеты, плюсовые точки, реперы, главные точки кривой. Вторым инструментом нивелируют для контроля только реперы, связующие пикеты, а также поперечники и геологические выработки на трассе. Километровые пикеты и реперы обязательно нивелируют, как связующие точки, обоими нивелирами. Связующими называют точки общие для двух стоянок нивелира. Все остальные точки на трассе называют промежуточными.

Нивелирование трассы производят путем проложения вдоль трассы нивелирного хода, состоящего из нескольких станций (рисунок 1.13).

Нивелирование по ходу обычно ведут методом из середины, устанавливая равенство плеч «на ». При этом в зависимости от увеличения зрительной трубы связующие точки можно брать через 100 или 200 м. В первом случае ими будут служить все пикеты, а во втором – 50 % их (через пикет). Превышения между связующими и пикетными точками определяют по черной и красной сторонам реек, а при работе с односторонними рейками – при двух горизонтах нивелира.

Условия местности (крутые склоны и др.) часто заставляют значительно уменьшать расстояния между связующими точками, что является нежелательным, так как увеличение числа станций в ходе ведет к увеличению объема работы и к большему накоплении погрешностей в суммарном превышении.

Рассмотрим сначала нивелирование трассы методом из середины при расстояниях в 50 м от нивелира до связующих точек (см. рисунок 1.13):

h = h1 + h2 + h3 = Σh = Σ(З – П) = ΣЗ – ΣП,

Нпк2 = Нрп1 + Σh.

Если отсутствует второй нивелир, то трассу нивелируют по разбитому пикетажу два раза: в прямом и обратном направлениях. Высотная привязка трассы к реперам производится нивелирными ходами от реперов до точек трассы. В качестве связующих точек, если позволяют условия местности, надо выбирать соседние пикеты и нивелировать с одной станции все промежуточные точки между ними.

а) на связующие точки реечники ставят рейки на верх колышка, забитого вровень с землей; сообразуясь с рельефом местности, нивелир устанавливают между связующими точками так, чтобы при горизонтальном положении визирного луча можно было взять отсчеты по задней и передней рейкам, при этом надо стремиться к тому, чтобы расстояния от нивелира до реек были примерно равны;

б) после приведения вертикальной оси нивелира в отвесное положение наводят трубу на черную сторону задней рейки, берут по среднему горизонтальному штриху сетки нитей отсчет и записывают его в графу 3 журнала нивелирования (таблица 1.1).

Таблица 1.1 – Журнал нивелирования трассы

Окончание таблицы 1.1

Контроль: (ΣЗ – ΣП)/2 = (18281 – 23633)/2 = 2676, Σhср = – 2676.

Например: hч = Зч – Пч = 343 – 1285 = −1285 мм,

hк = Зк – Пк = 5132 – 6415 = −1283 мм.

Расхождение между двумя значениями превышений допускается не более 5 мм. Если оно допустимо, то затем рейку последовательно устанавливают на плюсовых точках, где берут отсчеты только по черной стороне рейки и записывают в графу 5 журнала;

в) в случае, если разность превышений будет более 5 мм, то производят повторное нивелирование на данной станции.

На местности с большими уклонами земной поверхности часто приходится в качестве связующих точек использовать плюсовые точки или специально устанавливаемые иксовые точки. Это может быть в том случае, если с одной станции невозможно пронивелировать две соседние точки пикетажа (рисунок 1.14, а).

Рисунок 1.14 – Применение иксовой точки

Тогда между точками пикетажа выбирается одна (рисунок 1.14, б) или больше иксовых точек так, чтобы при помощи их можно было бы произвести нивелирование. Иксовые точки служат лишь для передачи отметок, поэтому расстояния от них до пикетов не измеряются и на профиль эти точки не наносятся.

На криволинейных участках трассы нивелируют как промежуточные точки начало, середину и конец кривой, а также все пикеты и плюсовые точки, вынесенные с тангенса на кривую.

Нивелирование трассы через пикет возможно только при равнинной местности. Расстояния от нивелира до связующих точек при этом будут около 100 м. Нивелир в этом случае устанавливают в стороне от оси трассы не менее чем на 10 м. Пикеты через один служат связующими точками, а все остальные нивелируют как промежуточные точки.

Нивелирование поперечников. Поперечники – это прямые линии, перпендикулярные к направлению трассы. Разбивают их обычно с помощью эккера или теодолита на 20–50 м влево и вправо от оси трассы. Если позволяют условия местности, то нивелирование поперечников производят с ближайших к ним станций продольного нивелирования трассы. В противном случае поперечники нивелируют с отдельных станций, причем отсчеты по рейке берут на всех точках поперечника только по черной стороне рейки. Отсчеты записывают на отдельных страницах в конце журнала нивелирования. Образец записи показан в таблице 1.2.

Станции нивелирования на поперечниках выбирают так, чтобы были видны отсчеты на все характерные точки поперечника (правые и левые от его оси), а также на одну или две точки, лежащие на трассе (обычно на задний или передний пикет или плюсовые точки (рисунок 1.15, а). На крутых косогорах нивелирование поперечника с одной станции выполнить невозможно, поэтому поперечник нивелируют с нескольких станций. В этих случаях высоты точек на последующие станции нивелирования передают через связующие точки, лежащие на трассе (рисунок 1.15, б).

Таблица 1.2 – Нивелирования поперечника

вертикальный 1:200

Рисунок 1.20 – Продольный профиль трассы

Продольный профиль составляют в такой последовательности:

1) на миллиметровой бумаге вычерчивают сетку профиля. Заполняют графы «Пикеты» и «Километры». Каждый десятый пикет подписывают полным номером, а остальные – только последней цифрой;

2) заполняют графы «Расстояния», «Отметки земли» и «Ординаты». В графах «Расстояния» и «Ординаты» проводят вертикальные линии на пикетах и плюсовых точках и в графе «Расстояния» отмечают расстояния между смежными ординатами, контролируя их сумму.

В графу «Отметки земли» выписывают высоты точек из журнала нивелирования с округлением до 1 см;

3) расписывают вертикальный от линии условного горизонта (верхняя линия сетки профиля) и по отметкам земли делают наколку профиля. Расстояние между линией профиля и линией условного горизонта должно быть не менее 6 см;

4) по данным пикетажного журнала заполняют графу «Ситуация», где у оси трассы, нанесенной в виде прямой линии, указывают ситуацию дорожной полосы;

5) в графе «План линии» показывают прямые и кривые участки трассы и их числовые характеристики. При угле поворота трассы вправо условное обозначение кривой показывают в виде дуги 5 мм вверх от осевой линии, а при левом повороте – вниз. Внутри дуг записывают основные элементы кривых: φ, R, Т, К. и конец кривой отмечают перпендикулярами от осевой линии до линии пикетов. На перпендикулярах записывают расстояния от начала и конца кривой до ближайших пикетов. Для прямолинейных участков показывают их длины и дирекционные углы или азимуты. Длины прямых участков трассы получают как разность пикетажных значений начала последующей кривой и конца предыдущей кривой и записывают над осевой линией. Дирекционные углы вычисляют по правилу: последующей прямой равен дирекционному углу предыдущей плюс правый угол поворота или минус левый. Их значения записывают под прямой линией;

6) в соответствии с заданными техническими условиями при достижении минимального объема выемок и насыпей, баланса земляных работ путем последовательных проб наносят проектную (красную) линию. Проектные отметки точек перелома проектной линии определяют графически. По ним с точностью до 0,0001 вычисляют уклоны ( от деления превышений на горизонтальные длины линий) и выписывают в соответствующую графу сетки профиля. После этого вычисляют проектные отметки всех пикетов и плюсовых точек по следующему правилу: проектная отметка последующей точки равна проектной отметке предыдущей плюс произведение уклона линии на горизонтальное расстояние между точками;

7) вычисляют рабочие отметки как разность между проектными отметками и отметками земли. Рабочие отметки насыпей выписывают на профиле над проектной линией, а рабочие отметки выемок – под проектной линией;

8) аналитически рассчитывают положение точек нулевых работ (точки пересечения линии земли с проектной линией) по формуле

Х = a d / (a + b) ,

где Х – расстояние от точки нулевых работ до точки с рабочей отметкой a;

a и b – рабочие отметки ближайших пикетов или плюсовых точек, между которыми находится точка нулевых работ;

d – горизонтальное расстояние

между рабочими отметками.

Профиль вычерчивают и оформляют в соответствии с образцом (см. рисунок 1.20). Проектные данные на показывают красным цветом, точки нулевых работ и расстояния до них – синим, все остальное оформление делают черным цветом.

Поперечные профили составляют на миллиметровой бумаге в масштабах: горизонтальный 1:1000, вертикальный 1:100 (рисунок 1.21).

Горизонтальные расстояния до точек перегиба профиля на поперечнике откладывают вправо и влево от осевой точки трассы, на которой производилась разбивка поперечника. Высоты точек поперечника откладывают по вертикали от принятого условного горизонта в соответствующем масштабе.

1.10 Составление плана трассы. Ведомость углов поворота,

прямых и кривых

План трассы – это проекция трассы на горизонтальную . Составляют план трассы в масштабах 1: 5000 или 1: 10000 по координатам вершин углов поворота, а при небольшой длине трассы – по дирекционным углам (румбам) и длинам линий. Трассу наносят красным цветом. На плане трассы указывают положение пикетных и километровых точек, главных точек круговых и переходных кривых. В условных знаках наносят ситуацию полосы местности. Пример оформления плана трассы показан на рисунке 1.22.

Рисунок 1.22 – План трассы

К плану трассы прилагают “Ведомость углов поворота, прямых и кривых” (таблица 1.3).

ΣП + ΣК = L,

ΣВУП – ΣД = L.

Для вычисления начального прямолинейного участка трассы берут разность пикетажа начала первой кривой и начала трассы. Длина последней прямой получается как разность пикетажа конца трассы и конца последней кривой. Для вычисления расстояний между вершинами углов поворота (ВУП) в графе (13) надо брать разности пикетажа первого угла поворота и начала трассы, каждого следующего угла поворота и предыдущего, конца трассы и последнего угла поворота. Начиная с отрезка, следующего за первым углом поворота, нужно к полученным разностям прибавлять домер предыдущей кривой, поскольку на местности он отложен, а в счет пикетажа не вошел.

Под таблицей 1.3 производят контроль всех вычислений по приведенным формулам:

1) разность правых и левых углов поворота должна равняться разности конечного и начального дирекционных углов линий трассы:

Σβпр – Σβлев = αкон – αнач;

2) сумма всех кривых плюс сумма всех домеров должна равняться удвоенной сумме тангенсов с допуском 0,01 – 0,02м за счет ошибок округления:

ΣК + ΣД = 2ΣТ;

3) сумма прямых участков трассы (ΣП) плюс сумма кривых участков

(ΣК) должна равняться общей длине трассы (L):

φ = k · 1800/ πR.

По данным формулам составлены таблицы (таблица 5 , в которых по аргументам R и φ вычислены значения координат x и y. Для совместной детальной разбивки переходных и круговых кривых данные берут из таблицы 4 . разбивки следующая: вдоль тангенсов откладывают по направлению к вершине угла поворота длины кривых k, соответствующие интервалу разбивки, отмеряя назад значения (k – x). В найденных точках восстанавливают перпендикуляры и откладывают ординаты y, тем самым определяя точки кривой.

Способ прямоугольных координат является наиболее распространенным способом детальной разбивки кривых. Преимущество этого способа состоит в том, что каждая точка строится независимо от предыдущих, что исключает накопление погрешностей. Но быстрое возрастание от точки к точке длин ординат делает невозможным использование этого способа в стесненных условиях, в туннелях, в лесистой местности, по насыпи.

В этих случаях применяют способ углов и хорд . Кривую в этом способе разбивают через заданный интервал S по хорде.

При разбивке данным способом длина хорды S не должна превышать длину мерного прибора (обычно принимают S = 20 м). Затем вычисляют φ, опирающийся на хорду (рисунок 2.3).

sin φ / 2 = S / 2R. (2.3)

Далее, установив теодолит в начале кривой, наводят зрительную трубу по направлению тангенса на вершину угла поворота и откладывают значение первого разбивочного угла φ/2. Вдоль полученного направления откладывают длину хорды S, получая первую точку на кривой. Далее теодолитом откладывают угол φ и получают положение точки 2 линейно-угловой засечкой, откладывая каждый раз от предыдущей точки кривой длину хорды S.

Следует отметить, что в этом способе погрешности построения последующих точек содержат погрешности предыдущих.

Способ продолженных хорд. Задавшись интервалом S детальной разбивки кривой радиуса R, вычисляют угол по формуле (2.3) и, пользуясь выражениями (2.1) и (2.2), разбивают точку 1 кривой способом прямоугольных координат (рисунок 2.4).

Затем по продолжению первой хорды откладывают S и закрепляют полученную точку 2′. Удерживая задний конец рулетки в точке 1, определяют положение точки 2 линейной засечкой радиусами S и d.

Вновь откладывают отрезок S, но уже от точки 2 и вдоль направления второй хорды. Из точек 2 и 3′ на пересечении дуг радиусов S и d определяют положение точки 3 и т. д. Величина отрезка d, называемого промежуточным перемещением, постоянна для всех точек кривой и определяется по формуле

Способ продолженных хорд удобен тем, что все сопутствующие ему измерения выполняются в непосредственной близости от кривой. Это позволяет использовать его в стесненных условиях, там, где другие способы применить невозможно. Кроме того, выполнение разбивки не требует специальных инструментов: ее производят при помощи рулеток.

Недостаток этого способа состоит в быстром накоплении погрешностей разбивки, по мере увеличения числа разбиваемых точек.

После восстановления пикетажа и детальной разбивки кривых трассу закрепляют. Так как ось трассы дороги является геодезической основой для разбивки всех сооружений, ее закрепление должно быть надежным. закрепления устанавливают вне зоны земляных работ так, чтобы сохранялись на все время строительства.

Одновременно с закреплением трассы для удобства обслуживания строительных работ сгущают сеть рабочих реперов с таким расчетом, чтобы на 4–5 пикетов трассы приходился один репер. Кроме того, необходимо устанавливать по одному реперу у каждого малого искусственного сооружения и по два у средних и больших мостов, на станционной площадке и у всех насыпей и выемок с рабочими отметками более 5 м.

В качестве реперов можно использовать различные местные предметы, устойчивые по высоте и установленные ниже глубины промерзания. Реперы должны быть пронумерованы и зарегистрированы в реперов с указанием их отметок, описания вида и местоположения.

2.2 Разбивка земляного полотна

Для выполнения земляных работ, кроме восстановления пикетажа и детальной разбивки кривых, производят детальную разбивку земляного полотна или, как говорят, разбивку строительных поперечников. Эта разбивка состоит в обозначении на местности в плане и по высоте всех характерных точек поперечного профиля земляного полотна: оси, бровок, подошвы насыпей, кюветов и т. д.

На прямолинейных участках трассы поперечники разбивают через 20–40 м и на всех переломах продольного профиля. Для этого при помощи теодолита и рулетки разбивают плюсовые точки между пикетами, например +20, +40, +60, +80 м. Сами поперечники разбивают вправо и влево от этих точек, перпендикулярно к оси трассы.

На закруглениях трассы поперечник разбивают через 10–20 м в зависимости от радиуса кривой. На этих участках поперечники должны располагаться по направлению к центру кривой, то есть перпендикулярно к касательной к кривой в точке разбивки поперечника. При разбивке поперечников на кривой их располагают через равные отрезки. Для задания направления поперечника в осевой точке кривой измеряют угол между хордами, соединяющими эту точку с двумя соседними. Затем делят угол пополам и строят на местности его биссектрису. Направление биссектрисы и будет совпадать с направлением радиуса кривой, вдоль которого от осевой точки и разбивают поперечник.

Одновременно с разбивкой поперечников выносят в натуру проектные отметки, соответствующие отметке бровке дорожного полотна в законченном виде.

Рассмотрим особенности разбивки поперечников в насыпи и в выемке.

Разбивка поперечников в насыпи . При разбивке поперечников в насыпи (рисунок 2.5) на ровных (без поперечных уклонов) участках местности закрепляют положение проекции осевой точки О’, проекции осевой точки, точек подошвы насыпи К, К1 и проекции точек кюветов D, C, E, F. Для этого от оси трассы О’ рулеткой откладывают отрезки В / 2 (В – ширина насыпи по верху) бровки и отрезки h x m до подошвы точек К, К1. Здесь h высота насыпи, 1:m – крутизна (уклон) откоса. Суммарные расстояния от оси до подошвы насыпи одинаковы:

О’К1 = О’К = В / 2 + hm.

На косогорных участках разбивка насыпи несколько усложняется. Вследствие поперечного наклона местности на угол v (рисунок 2.6) расстояние от оси О’ до подошвы насыпи К и К1 будут различны. Положение точек К и К1 может быть найдено, если отложить по наклонной местности отрезки О’К и О’К1. Если обозначить угол откоса через β, то по теореме синусов будем иметь:

О’К = (В / 2 + hm) sin β / sin (β + v),

О’К1 = (В / 2 + hm) sin β / sin (β + v).

Чтобы получить на наклонной местности проекции бровок А’ и А’1, необходимо от осевой точки О’ отложить расстояние

О’А’ = О’А’1 = (В / 2) / cos v.

Разбивка поперечников в выемке. При разбивке поперечников в выемке на поверхности земли фиксируют осевую точку трассы О’ (рисунок 2.7). От осевой точки трассы откладывают отрезки

О’А’ = О’А’1 = В / 2 + D,

Развитие автоматизированных методов обработки пространственной информации привело к появлению нового направления в моделировании – цифрового моделирования. Основными элементами цифрового моделирования являются: цифровая модель рельефа (ЦМР), цифровая местности (ЦММ), цифровая модель объекта (ЦМО).

Система координат

В системе ГЛОНАСС излучаемые спутниками частоты также модулированы дальномерными кодами и навигационным сообщением. Но в отличие от GPS коды всех спутников одинаковы, а разделение сигналов различных спутников – частотное.

Для производства измерений устанавливают на штативе или на полутораметровой штанге (рисунок 4.1), применяемой для выполнения кратковременных измерений. Управление приемником выполняется с помощью клавиатуры и дисплея контроллера (рисунок 4.2).

Результаты измерений регистрируются на жестких картах памяти и обрабатываются на персональных компьютерах с помощью специального программного обеспечения.

4.2.2 Съемка с помощью лазерных сканеров

В сканере ScanStation установлен двухосевой компенсатор с разрешением 1″, такой же, как и в тахеометрах Leica. Сканер можно устанавливать на точке с известными координатами, прокладывать тахеометрический ход, определять стояния с помощью обратной геодезической задачи. Эти функции значительно снижают время и полевых и офисных работ, а также делают сканер более универсальным при полевых работах.

Leica ScanStation выполняет каждое измерение с высокой точностью, с такой же, как и тахеометр. Сканер обладает очень малым шагом сканирования и малым лазерным пятном даже на большом расстоянии. Это позволяет достигать оптимального контроля при уравнивании данных в проекте.

Съемка дорог имеет большую сложность при проведении самих работ, так как экономически не выгодно останавливать все . Здесь просто невозможно обойтись без применения лазерного сканера. Даже если по снимаемому участку дороги безостановочно едут автомобили и в результате будет измерений, отраженных от автомобилей, то при обработке в программе Cyclone () можно просто выбрать одну точку, принадлежащую дорожному покрытию и включить функцию построения сглаженной поверхности. Далее программа выберет автоматически все точки, которые лежат на плоскости в пределах, заданных параметрами построения этой поверхности: максимальное отстояние от среднего уровня, угол возвышения, наибольшее расстояние между двумя соседними точками и наибольший диапазон поверхности. Такая функция позволяет без вмешательства человека отобрать только те точки, которые принадлежат дороге, и построить по ним трехмерную . Также в программе Cyclone есть автоматического профилирования отснятых дорог: по нескольким параметрам автоматически строится средняя дорожного полотна и также автоматически строятся профили через заданное расстояние, включая все необходимые отчеты.

4.2.3 Съемка с помощью комплексных систем

Для обеспечения в области съемки железных дорог были разработаны специальные комплексные системы. Данные технологии являются совместными разработками швейцарских фирм Leica Geosystems и Amberg Meastechnik. В них заложено использование высокотехнологичного измерительного оборудования и мощного пакета программного обеспечения.

Система LEICA TMS (рисунок 4.4) используется для геодезического обеспечения и контроля процессов эксплуатации железнодорожного пути. Система состоится из двух главных компонентов: электронных тахеометров LEICA TPS1100plus, программного обеспечения LEICA TMS Office, LEICA TMS SETOUT, LEICA TMS PROFILE.

Рисунок 4.4 – Система LEICA TMS

Автоматическое измерение профилей и определение геометрии пути осуществляется на базе технологии измерения (рисунок 4.5). Использование радиомодема и автоматического наведения на цели дает возможность дистанционного управления работой прибора с любой точки. Загрузка проектных данных и запись данных измерений может выполняться с помощью полевого компьютера или карты памяти PCMCIA.

Гибкость и многофункциональность применения системы.

4.2.4 Съемка с помощью электронных тахеометров

Электронным тахеометром называется прибор, объединяющий в себе светодальномер, электронный теодолит и микроЭВМ (рисунок 4.6). Ведущие производители электронных тахеометрических систем: Spectra Precision ( /Германия), Leica (), Sokkia, Topcon, Nikon, Pentax (),Trimble (США), УОМЗ (Россия).

Светодальномер прибора измеряет расстояние до отражателя, устанавливаемого на штативе или укрепленного для оперативности в работе на переносимой с точки на точку вешке. МикроЭВМ обеспечивает возможность решения целого ряда стандартных геодезических задач, для чего электронный тахеометр снабжен набором необходимых прикладных программ. Полученная в ходе измерений информация высвечивается на цифровом , а также регистрируется внутренней памяти прибора и на флэш-картах для последующего ввода в компьютер с целью дальнейшей обработки.

Электронный тахеометр имеет управления. На панели управления расположены , служащая для управления процессом измерений и ввода информации вручную, и дисплей. Ввод информации и управление возможны и с дистанционного пульта управления (контроллера).

Тахеометр может иметь световой указатель створа, облегчающий установку вехи с отражателем на линию, по которой направлена прибора. Если отражатель находится справа от визирной оси, то светит красным цветом, если слева – зеленым.

Программное обеспечение электронных тахеометров поддерживает решение достаточно широкого круга задач. Обычно бывает предусмотрен ввод и сохранение данных о станции: ее координат, номера точки, высоты прибора, имени оператора, даты, времени, сведений о погоде (ветре, температуре, давлении).

По результатам измерений выполняется вычисление горизонтальных и вертикальных углов, дирекционных углов линий, горизонтальных проложений, превышений, высот точек, где установлены отражатели, приращений координат, плоских и пространственных координат наблюдаемых точек. Предусмотрена возможность вычисления координат по результатам засечек, вычисления расстояния до недоступной для установки отражателя точки и координат недоступной точки, определения высоты недоступного объекта. Для обеспечения разбивочных работ служат программы вычисления угла и расстояния для выноса точки с заданными координатами. При решении задач учитывается рефракция световых лучей в атмосфере.

Использование электронных тахеометров значительно повышает производительность труда, упрощает и сокращает время на обработку результатов измерений, исключает такие ошибки исполнителя, которые имеют место при визуальном взятии отсчетов, записи результатов измерений в журналы, в вычислениях. При работе с электронным тахеометром отпадает необходимость иметь калькулятор для выполнения полевых вычислений. Поэтому электронные тахеометры нашли самое широкое применение при съемке железнодорожных путей и автомобильных дорог.

4.2.5 Съемка с помощью комбинированных систем

Редактор Н. А. Д а ш к е в и ч

Технический редактор В. Н. К у ч е р о в а

Зак. № . Изд. № 71.

Издатель и полиграфическое исполнение