Нивелирование по квадратам пример

Нивелирование поверхности по квадратам

Нивелирование поверхности производят для получения топографического плана местности в крупных масштабах, а также для выполнения вертикальной планировки площадок. В зависимости от характера рельефа местности нивелирование поверхности может быть выполнено или путем нивелирования вершин построенной на местности сетки квадратов, или проложением теодолитных и нивелирных магистральных ходов с поперечниками.

Обычно нивелирование поверхности по квадратам применяют для равнинной местности, а нивелирование по магистралям с поперечниками используют при пересеченной местности с значительными углами наклона. Наиболее распространенным способом нивелирования поверхности является н и в е л и р о в а н и е п о к в а д р а -т а м. В этом способе на участке местности, намеченном под строительство, разбивают сетку квадратов. Длины сторон квадратов обычно берут от 20 до 200 м с таким расчетом, чтобы они на плане были равны 2–6 см. Вершины квадратов закрепляют точкой и сторожком. На сторожке подписывают номер вершины квадрата, состоящий из обозначения двух линий, пересечение которых образует точку, например 1А, 2А, …, 1Б, 2Б и т. д. (рисунок 3.1).

Сетку квадратов строят на местности при помощи теодолита и мерной ленты. Вначале разбивают наружный полигон 1А, 1Д, 6Б, 6А, для чего в одной из вершин полигона, например 1А, устанавливают теодолит. Выбирают и закрепляют вехой исходное направление (например, 1А – 1Д), и от него под углом 90о строят направление 1А – 6А, по которому устанавливают веху. По полученным направлениям мерной лентой или рулеткой откладывают стороны квадратов заданной длины и закрепляют их колышками. Затем теодолит переносят в точку 6А, откладывают от линии 6А – 1А прямой угол и устанавливают веху по направлению 6А – 6Д, вдоль которого отмеряют длины сторон квадратов. Для контроля разбивки производят измерение последней линии 1Д – 6Д, длина которой должна отличаться от теоретической не более чем на 1:1000 от периметра полигона. При соблюдении указанного допуска закрепляют вершины квадратов по линии 1Д – 6Д. Вершины квадратов, которые находятся внутри

полигона (2Б, 2В, 3Б и т. д.), находят и закрепляют на пересечении створов, выполняя промеры с вехи на веху. Например, с 2А на 2Д, с 3Д на 3А и т. д.

Одновременно с разбивкой сетки квадратов ведут съемку контуров ситуации и предметов местности, привязывая их к вершинам квадратов. При наличии резких изменений уклонов на сторонах квадратов дополнительно закрепляют плюсовые точки, измеряя до них расстояния от ближайших вершин. Все данные съемки заносят в абрис, в котором также показывают стрелками диагонали квадратов с неизменным уклоном местности.

Для определения высот вершин квадратов производят их нивелирование, которое выполняют или из середины каждого квадрата, или с нескольких станций с общими связующими точками.

При нивелировании из середины каждого квадрата устанавливают нивелир примерно в центре первого квадрата и берут отсчеты по черной стороне рейки, установленной на всех его вершинах. Потом аналогично нивелируют второй квадрат. Запись отсчетов ведут на схематическом чертеже (рисунок 3.2). Для контроля нивелирования во втором квадрате вычисляют разности отсчетов по рейке на точках у стороны, смежной для обоих квадратов.

Это будут разности горизонтов нивелира на станциях в соседних квадратах. Расхождения между двумя значениями разностей допускается не более ± 6 мм.

Например, на рисунке 3.2 у точки 1Б разность равна 2226 – 1306 = +920 мм, а у точки 2Б – соответственно 1074 – 152 = +922 мм. Если разности отсчетов на двух вершинах смежной стороны квадратов в допуске, то вычисляют среднюю разность горизонтов нивелира на двух станциях. Например, у общей стороны 1-го и 2-го квадратов средняя разность составит (+920 + 922)/2 = +921 мм, которую записывают в середине у смежной стороны (см. рисунок 3.2).

Затем переходят с нивелиром в центр третьего квадрата и аналогично находят разности горизонтов нивелира между третьим и вторым квадратами и т. д. Последовательность нивелирования квадратов показана на рисунке 3.1 порядковыми номерами. После нивелирования всех указанных квадратов подсчитывают сумму средних разностей по внешнему кольцу квадратов (1–14). Это будет невязка по замкнутому ходу. Она должна быть меньше величины

± 6 мм ∙ ,

где n – число средних разностей.

Если невязка не более допустимой величины, то ее распределяют с обратным знаком поровну на все разности, и полученные поправки записывают над средними разностями. Затем по данным привязки к близлежащему реперу определяют высоту одной из вершин квадратов. Прибавляя к этой высоте отсчет по рейке на данной точке, получают горизонт нивелира на станции, с которой был взят отсчет по рейке. На рисунке 3.2 высота точки 1А из данных привязки равна 40,705 м. Тогда горизонт нивелира в первом квадрате будет равен 40,705 + 1,152 = 41,857 м. Он записан под номером станции. Последовательно прибавляя к предыдущим горизонтам нивелира исправленные поправками средние разности (уравненные разности), получают горизонты нивелира на всех станциях внешнего контура квадратов. Например, горизонт нивелира во втором квадрате будет 41,857 + 0,920 = 42,777 м и т. д.

В конце вычислений необходимо точно получить горизонт нивелира в первом квадрате, что является контролем правильности вычислений. Для этого к горизонту нивелира в 14-м квадрате прибавляют последнюю разность. Далее определяют невязку для внутреннего хода, проходящего от 6-й через 16-ю и 15-ю к 13-й станции (см. рисунок 3.1). Для этого от суммы средних разностей по внутреннему ходу вычитают разность горизонтов нивелира 13-го и 6-го квадратов. Если эта невязка допустима, то ее, аналогично замкнутому ходу, распределяют по внутреннему ходу и вычисляют уравненные горизонты нивелира в 16-м и 15-м квадратах. При этом вычисления горизонтов нивелира начинают с 6-го квадрата, а заканчивают контрольным получением горизонта нивелира в 13-м квадрате.

Затем определяют высоты вершин квадратов как разность горизонта нивелира и отсчетов по рейке, взятых с данной станции. Например, высота вершины 1Б равна 41,857 – 1,306 = 40,551 м. Высоту этой же вершины для контроля можно получить через горизонт нивелира второго квадрата, а именно: 42,777 – 2,226 = 40,551 м. При этом допускается расхождение между полученными высотами до ± 3 мм. На рисунке 3.2 вычисленные высоты подчеркнуты у соответствующих вершин.

Если длины сторон квадратов небольшие, то их нивелирование можно выполнять с нескольких станций с общими связующими точками. Схема такого нивелирования показана на рисунке 3.3. Каждая станция 1, 2, 3 имеет связь с соседней через 2-3 связующие точки, показанные на рисунке черными точками. Направления на промежуточные вершины квадратов изображены пунктирными линиями. При нивелировании запись отсчетов по рейкам в этом случае ведут в обычном журнале.

Вычисление разности горизонтов нивелира по отсчетам на связующих точках, уравнивание этих разностей (при образовании замкнутого или разомкнутого хода), вычисление значений горизонтов нивелиров и по ним высот вершин квадратов производят аналогично тому, как это выполнялось при нивелировании из середины каждого квадрата.

При составлении плана нивелирования поверхности вначале на листе чертежной бумаги в заданном масштабе строят сетку квадратов, используя для этого дирекционный угол начальной линии и длины сторон квадратов. Затем по данным абриса съемки наносят ситуацию и предметы местности. Около каждой вершины квадрата выписывают их высоты, округляя до сотых долей метра. Далее при помощи прозрачной бумаги (кальки или восковки) по всем сторонам квадратов и по одной из диагоналей в каждом квадрате с наибольшим постоянным уклоном выполняют интерполирование горизонталей, находя точки пересечения горизонталями сторон квадратов. Соединяя точки с одноименными высотами плавными кривыми линиями, проводят горизонтали, которые оформляют светло-коричневым цветом толщиной 0,2 мм. Горизонтали кратные 0 и 5 м проводят толще в 2 раза с указанием их высоты.

План вычерчивают в условных топографических знаках и оформляют в соответствие с приведенным в методических указаниях для выполнения лабораторных работ примером.

Этапы работ при нивелировании по квадратам

Очередность работ для проведения нивелирования по квадратам:

  1. Рекогносцировка изучаемой местности.
  2. Разделение участка на квадраты и фиксация разметки.
  3. Соединение результатов с сеткой квадратов.
  4. Фиксация рельефа.
  5. Проведение графического отображения результатов.

На этапе рекогносцировки оценивается доступность разбития сетки квадратов, а также возможность нивелирования. Определяется исходное направление основной (исходной) стороны сетки, изучаются наиболее удобные места размещения станций, определяются связующие точки. Именно сейчас выясняется и определяется наиболее оптимальная модель привязки сетки квадратов к геодезической сети.

После определения направления производится разбивка изучаемого участка на квадраты, величина которых напрямую зависит от особенностей рельефа, величины перепадов высоты, размеров изучаемого участка, точности измерения и отображения. Все это влияет на размер квадрата, который варьируется в пределах 10, 100, 200, 400 метров. Если перепады рельефа менее выражены, то квадраты делают большими, если же он имеет характерные перепады, то их рекомендуется уменьшить. Наиболее удобно работать с 20-ти метровыми квадратами. В местах выраженного колебания рельефа рекомендуется фиксировать плюсовые точки.

Зачастую изучаемую поверхность представляют в квадратном или прямоугольном виде, изначально разбивая внешний полигон. Одну из границ считают основной направляющей линией, а уже от нее, с помощью теодолита, проводится разметка.

На вершинах размеченных квадратов устанавливаются десятисантиметровые колышки и забивают так, чтобы они на 1,5 см выступали над землей.

Измерительную рейку размещают на башмак или торец кола. Измерения производятся через горизонт нивелира. Полученные данные фиксируются в журнале нивелирования, либо непосредственно наносятся на схему квадратов, в тех точках, где они получены, с обозначением превышения или отрицательными показателями. Пунктирной линией обозначаются границы, обработанные на определенной станции.

Если изучаемый участок имеет длину менее 300 метров, измерение рекомендуется проводить длинноватым тросом, разделенным на отрезки тождественные величине квадрата.

Параллельно с разметкой производится нивелирование и фиксация промеров от краев квадрата до предметов, расположенных там. Данные фиксируются в абрисе, с указанием направления изменения высоты поверхности, обрисовываются скаты.

С целью привязки топографического плана к опорной сети, следует построить его в необходимой системе координат.

Нивелирование по квадратам начинается с того, что на плотной бумаге составляется схема размеченного участка, которая впоследствии становится полевым журналом. Далее выбираются места, где будут размещаться станции для нивелирования, и которые выбираются с расчетом захватить максимальное количество квадратов. Следует учитывать, что смежные станции в обязательном порядке должны иметь связующие точки, для систематизации измерений.

С помощью пунктирных линий соединяются отметки станций и вершины квадратов, схематически отображаются визирные линии, полученные при нивелировании других вершин квадратов.

При съемке небольших участков местности с равнинным рельефом удобно применять метод съемки плана и нивелирования по квадратам.

Суть этого метода состоит в том, что на местности сначала разбивают сеть квадратов и ведут одновременно съемку плана. Затем производят геометрическое нивелирование точек, расположенных по вершинам углов квадратов.

Представляет собой наиболее простой вид топосъемки. Используется на открытой местности со слабо выраженным рельефом. Получаемый нивелированием по квадратам топографический план наиболее удобны для определения объемов земляных масс при проектировании искусственного рельефа местности.

Построение сетки квадратов на местности выполняется теодолитом и лентой. Стороны квадратов в зависимости от масштаба съемки и рельефа местности принимают равными 10, 20, 40 и более метров. Рассмотрим вариант разбивки шести квадратов со сторонами 40 м (рис.42). За начальное направление выбирают наиболее длинную линию А1-А4. В створе этой линии забивают через 40 м колышки соответствующие точкам А1, А2, А3, А4. В угловых точках А1 и А4 строят прямые углы и откладывают отрезки А1-В1 и А4-В4, фиксируют колышками угловые точки В1 и В4. Для контроля измеряют сторону В1-В4 и, если ее длина не отличается от проектной более чем на 1:2000 (<5см на 100 м), то выполняют разбивку точек Б1, Б4 и, вешением в соответствующих створах, — точек Б2 и Б3. Колышки забивают вровень с поверхностью земли рядом забивают колышки-«сторожки», на которых подписывают их обозначения.

Рис.42.Схема нивелирования по квадратам

Плановое положение элементов ситуаций определяют линейными промерами от вершин и сторон квадратов способами прямоугольных координат, линейных засечек и створов. Высоты вершин квадратов получают из геометрического нивелирования

Нi = ГП- bi,

где ГП — горизонт прибора ГП = Нрп + bрп;

bi — отсчет по рейке горизонтальным лучом визирования.

В журнале-схеме (рис.42) записывают отсчеты по черной и красной сторонам рейки, поставленной на землю, поочередно у каждой вершины квадратов. Контроль правильности отсчетов выполняют по разности нулей (РО), которая не должна отличаться от стандартного значения РО равного 4683 или 4783 мм не более 3 мм. Высоты целесообразно выражать в метрах с округлением до 0.01 м. Привязка сетки квадратов к пунктам геодезической сети с целью построения топоплана в принятой системе координат выполняется прокладкой теодолитно-нивелирного хода. В учебном задании таким ходом является обратный ход от пункта 513 до пункта 512 через точки 3 и В1.

Высотная привязка точки В1 выполнена замкнутым нивелирным ходом от пункта 512 до точки В1 и обратно без дополнительного контроля высот, что обычно не рекомендуется нормативными документами.

Длина линии АВ в этом случае должна быть кратна длине сторон квадратов.

Составление схемы участка. На миллиметровой бумаге составляют в произвольном масштабе схему, подобную сетке квадратов при нивелировании поверхности. Около вершин квадратов выписывают их абсолютные отметки, полученные в результате нивелирования. Рассчитывают условную (рабочую отметку)отметку по формуле h = Hф — Hmin, где Hmin – наименьшая из всех фактических отметок.

Вычисление проектной отметки горизонтальной площадки. Отметку НП горизонтальной площадки вычисляют по формуле

НП =Hmin + (Sh1 +2S h2 + 3Sh3 + 4Sh4) /4n ,

где Sh1 — сумма условных отметок вершин, относящихся только к одному квадрату; S h2 – сумма условных отметок вершин, относящихся к двум смежным квадратам и т.д.

Вертикальная планировка площадей.

Понятие о вертикальной планировке.

В процессе строительства первоначальная поверхность стройплощадки изменяется. Оставшийся по окончании строительных работ грунт препятствует стоку дождевых вод. Поэтому важное место в строительном процессе занимает организация рельефа, т.е вертикальная планировка.

Вертикальной планировкой называют преобразование существующего (естественного) рельефа в проектный (искусственный), отвечающий требованиям строительства и благоустройства территории. Вертикальная планировка заключается в замене реальной поверхности оформляющими наклонными и горизонтальными плоскостями, иногда криволинейными поверхностями различного порядка. Выбор проектной поверхности при проектировании определяется особенностями строительства и благоустройства с учетом экономических показателей и требований нормативных документов.

В задачу вертикальной планировки входит обеспечение отвода поверхностных вод со строительной площадки и выполнение минимального объема работ.

Вертикальную планировку подразделяют на:

l планировку при внутриквартальной застройке, строительстве спортивных сооружений и т.п.;

l планировку, выполняемую при строительстве линейных сооружений, отличающихся малой площадью и большой протяженностью (дороги, каналы и др.).

Планировочные работы, производимые на местности землеройными машинами и механизмами, по существу заключаются в образовании выемок и насыпей. Наибольший экономический эффект при планировке получают тогда, когда работы производят с учетом баланса земляных работ (нулевого баланса), т.е. когда объемы грунта насыпей и выемок равны между собой. Вэтом случае при планировочных работах избыточный грунт не вывозят и не привозят недостающий, а перемещают его на планируемом участке.

В процессе проектирования планировки определяют объем грунта (объем земляных работ), который должен быть вынут и насыпан.

Графической основой для составления проекта вертикальной планировки служит топографический план, получаемый в результате съемки местности. Чаще всего в качестве основы для разработки проекта используют материалы съемки, называемой нивелированием поверхности.

Составление картограммы земляных работ.

Задача вертикальной планировки решается с помощью составления картограммы земляных работ, представляющей собой графическоеизображение размещения на плане насыпей и выемок. Картограмма является составной частью проекта вертикальной планировки и используется для перемещения земляных масс, а также и для выноса в натуру проектных плоскостей вертикальной планировки.

— 0.06† ‡ ‰ˆ

+ 0.20… ‚„ ƒ

Г 15.4 4.6

В +0.53 +0.42 +0.12 -0.13

Картограмма земляных работ при проектировании горизонтальной площадки

Для подсчета объема земляных масс в квадратах пользуются рабочими отметками.

При подсчете земляных масс по картограмме учитывают и грунт, вынутый из котлованов под здания и сооружения, в соответствии, с чем корректируют количество грунта, подлежащего перемещению.

Если по углам точек имеются рабочие отметки с плюсом и минусом, то интерполированием определяют положение нулевых точек, соединяя которые, получают контуры выемок и насыпей на планируемом участке, т.е. линию нулевых работ. Квадраты, стороны которых делит линия нулевых работ, называются неполными.

Объем выемки или насыпи в замкнутой фигуре определяют по следующим формулам:

Для квадрата или его части

Q = (h1 + h2 + h3 + h4) p/4 = Shp /4,

где hi – рабочие отметки по углам квадрата, м;

р – площадь квадрата.

После подсчета объемов земляных работ по отдельным квадратам их суммируют в пределах каждого контура выемок или насыпей, ограниченного нулевыми линиями. Объемы работ по отдельным фигурам выписывают на самой картограмме.

20.1. НИВЕЛИРОВАНИЕ СПОСОБОМ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ (ПОПЕРЕЧНИКОВ)

Наиболее часто используют при съемке притрассовой полосы вдоль дорог, каналов и других линейных объектов, а также в закрытой местности со слабовыраженным рельефом. Основой нивелирования является магистральный ход, прокладываемый либо в середине, либо по границе снимаемого участка. Стороны магистрали измеряют землемерной лентой или рулеткой, а углы поворота с помощью угломерного прибора.
Перпендикулярно к магистрали через определенное расстояние (от 20 до 200 м) разбивают поперечники. На поперечниках через 20 – 200 м разбивают пикетаж и в местах перегибов скатов обозначают плюсовые точки. При необходимости разбивают поперечники второго порядка. Общее число нивелируемых точек должно обеспечивать уверенное проведение горизонталей на плане.
На Рис. 20.1 показана одна из применяемых схем нумерации пикетов: в числителе – порядковый номер пикета, в знаменателе – номер поперечника.


Рис. 20.1. Схема нивелирования поверхности по параллельным линиям с поперечниками.

На открытой местности нивелируют сразу несколько поперечников, а в закрытых местах (и при расстояниях между поперечниками, больших 100 м) – каждый поперечник отдельно.

20.2. НИВЕЛИРОВАНИЕ СПОСОБОМ КВАДРАТОВ

Способ квадратов представляет собой частный случай способа параллельных линий. Размеры квадратов зависят от характера рельефа местности, заданной высоты сечения рельефа, цели съемки и ее объема. Обычно длину стороны квадрата делают такой, чтобы она пересекалась в среднем одной горизонталью.
В середине малого участка (например, под постройку) разбивают угломерным прибором (экером, гониометром) две взаимно перпендикулярные оси. На осях откладывают равные отрезки и в полученных точках опускают перпендикуляры, на которых откладывают такие же отрезки.
Вершину каждого квадрата (пикет) обозначают на местности колышком, вбитым вровень с поверхностью Земли, и сторожком с соответствующим обозначением пикета.
При разбивке квадратов производят съемку ситуации, занося полученные данные в абрис (рис. 20.2) На нем стрелками показывают направление скатов местности. Пикеты, расположенные на сторонах квадратов, обозначают либо так же, как в способе параллельных линий, либо буквой и числом, соответствующими вертикальной и горизонтальной линиям сетки.


Рис. 20.2. Абрис нивелирования по квадратам

По окончании разбивки производят нивелирование квадратов. Расстояние от нивелира до рейки должно быть 100 – 150 м.


Рис. 20.3. Схема нивелирования по квадратам.

В зависимости от величины квадратов с одной станции нивелируют точки, относящиеся либо к одному, либо к нескольким квадратам (рис. 20.3.). Отсчеты по рейкам, выполненные на каждой станции, целесообразно записывать на отдельном схематическом чертеже.
Полевым контролем служит равенство сумм накрест лежащих отсчетов а и b по рейкам, установленным в связующих точках двух соседних станций,
ai+1 + b1 = ai + bi+1,
где i — номер станции.
Расхождения допускаются в пределах 4 – 10 мм в зависимости от точности выполняемых работ.

Камеральные работы
Камеральная обработка результатов нивелирования по квадратам состоит в следующем:
1. Обработка прямого и обратного нивелирного хода привязки съемочного обоснования к пункту государственной нивелирной сети. Вычисляют превышения между одной из точек съемочного обоснования и пунктом государственной нивелирной сети. Если расхождение между ∑hпр и ∑hобрпрямого и обратного нивелирного хода для технического нивелирования не превышает
fH ≤ 50 мм,
где L – длина двойного нивелирного хода привязки, км,
то вычисляют среднюю сумму превышений ∑hср и высоту точки обоснования:
НТО = НРП + ∑hср
Если топографическая съемка выполняется в условной системе высот, то этот этап работы не выполняют.
2. Осуществляют уравнивание нивелирного хода (обычно замкнутого) съемочного обоснования.
Если полученное значение невязки меньше допустимой для технического нивелирования, то невязку в превышениях распределяют между связующими точками съемочного обоснования поровну с обратным знаком:
hисп = hср –
где n — число связующих точек съемочного обоснования.
3. Вычисляют высоты связующих точек.
4. Высоты промежуточных точек вычисляют через горизонт прибораHГП.
Высоты точек определяют с точностью до 1 см.
5. Составляют топографический план. На листе чертежной бумаги в заданном масштабе строят сетку квадратов и наносят характерные точки рельефа и ситуации. Около каждой вершины квадрата и точки рельефа выписывают соответствующие высоты с точностью до 1 см. Методом графической интерполяции высот проводят горизонтали с заданной высотой сечения. Интерполирование осуществляют по сторонам квадратов, а также по направлениям, указанным на абрисе. Топографический план оформляют тушью в принятых условных обозначениях.

20.4. НИВЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЯРНЫМ СПОСОБОМ

Полярным способом пользуются в полузакрытой местности, крутизна скатов которой позволяет применять геометрическое нивелирование. Для нивелирования полярным способом лучше всего пригоден нивелир с горизонтальным кругом и дальномерной сеткой нитей.
Станциями являются вершины теодолитно-нивелирного хода, располагаемые так, чтобы с них можно было снять характерные точки ситуации и рельефа, расположенные в радиусе 100 – 150 м. Расстояния до точек измеряют дальномером. Отсчеты по нитям сетки и по горизонтальному кругу записывают в журнал. Кроме журнала ведут абрис-кроки, на котором схематически показывают ситуацию, характерные точки и линии рельефа, направления скатов местности.
При нивелировании поверхности равнинной местности, когда со станции можно выполнить нивелирование нескольких точек, целесообразно применять способ непосредственного отсчета по рейке отметки точки.
К верхнему концу рейки приделывают выдвижную подставку, на которую ставят рейку, так чтобы нуль-пункт ее оказался вверху. После установки нивелира на станции рейку ставят подставкой на точку А (рис. 20.5) с известной отметкой.


Рис. 20.5. Нивелирование с рейками для непосредственного отсчета отметок.

Например. НА = 162,322 м, и выдвигают подставку так, чтобы по средней нити визирной сетки был выполнен отсчет а =2,322м, отличающийся от отметки НА точки А на целое число Н0 = 160 м.

Если рейку с закрепленной подставкой установить на точке местности и сделать отсчет b. Прибавив к нему постоянное для данной станции число Н0, получим значение снимаемой точки

Нсн = b – Н0,

которое без всяких промежуточных записей заносится в журнал.
При составлении плана вершины опорных ходов наносят по координатам, а остальные точки — графически. По отметкам точек, руководствуясь абрисом, проводят горизонтали.

20.5. НИВЕЛИРОВАНИЕ КРУТЫХ СКАТОВ. ВАТЕРПАСОВКА

При нивелировании крутых скатов приходится уменьшать расстояния между связующими точками, так как при нормальных расстояниях бывает невозможно выполнить отсчеты по установленным в этих точках рейкам: визирный луч проходит либо над рейкой, либо под ней. Если такой случай произойдет при нивелировании линии с разбитым пикетажем, то в качестве связующих точек используют не пикеты, а плюсы. Если же плюсов нет, то выбирают дополнительную точку, называемую иксовой, или просто иксом, так как расстояние до нее не измеряется и потому неизвестно.
При пользовании иксовыми точками устанавливают нивелир так, чтобы выполнить по задней рейке возможно больший отсчет; переднего же реечника посылают вперед до тех пор, пока по установленной им рейке не будет выполнен отсчет порядка 300 мм. Иксовая точка служит лишь для передачи высот по ходу, поэтому она может быть выбрана где угодно – не только на оси нивелирования, но и в стороне от нее (рис. 20.6).

Рис.20.6. Нивелирование крутого ската.

Для установки рейки в иксовой точке забивают кол.
Скаты иногда бывают столь крутыми, что иксовые точки приходится выбирать близко друг от друга. Чтобы иметь возможность выполнить отсчеты по установленным в них рейкам, нивелир ставят в стороне от оси нивелирования примерно на одинаковых расстояниях от связующих точек.
На очень крутых скатах установить нивелир невозможно.

В таком случае пользуются упрощенным приемом нивелирования, называемым ватерпасовкой (от английских слов water — вода и poise — равновесие). Ватерпасовка производится ватерпасом, в простейшем случае (рис. 20.7) состоящим из трех линеек длиной 40 – 50 см, образующих треугольник.

Рис 20.7. Ватерпас с отвесом.

В одном углу треугольника имеется крючок, на котором подвешен отвес на нити. На линейке против крючка с отвесом нанесены деления. При установке линейки с делениями в горизонтальное положение острие отвеса должно находиться точно против середины разделенной шкалы. При работе линейка с делениями накладывается на горизонтальный брусок.

Более удобен ватерпас с уровнем (рис. 20.8). Частями этого ватерпаса являются: уровень, легкий брусок длиной 2 – 3 м, толщиной 3 – 4 см и шириной 5 – 10 см и рейка с сантиметровыми делениями, устанавливаемая во время работы вертикально.

Рис. 8.17. Ватерпас с уровнем.

Порядок ватерпасовки.
Между точками, разность высот которых должна быть определена, забивают колья на расстояниях, равных длине горизонтального бруска. Затем на нижний колышек ставят рейку, а на верхний укладывают конец бруска с привязанным к нему уровнем. Второй конец бруска приподнимают до тех пор, пока пузырек уровня не окажется в нуль-пункте. После этого по рейке определяют деление, против которого находится нижняя грань бруска. Отсчет выполняют с точностью до 0,2 см. Для контроля накладывают на верхний колышек поочередно оба конца бруска. За окончательное значение отсчета принимают среднее арифметическое из отсчетов, выполненных при двух положениях бруска.

Рис. 20.9. Ватерпасовка.

20.6. КОНТРОЛЬ НИВЕЛИРОВАНИЯ

Грубые ошибки при нивелировании могут произойти из-за неверного отсчета по рейке. Поэтому нивелирные работы организуются так, чтобы измерения надежно контролировались.
Методами контроля являются следующие.

  • Применение двусторонних реек. Это позволяет контролировать правильность выполненных отсчетов.
  • Нивелирование с изменением высоты инструмента на каждой станции. Теоретически разности отсчетов, сделанных по рейкам при каждой высоте инструмента, должны быть одинаковы:

а1 — b1 = a2- b2 или a1- a2 = b1 — b2.
Для того чтобы отсчеты по рейкам, выполненные при разных вы­сотах инструмента, отличались друг от друга последними тремя цифрами, надо высоту инструмента изменять не меньше чем на 100 мм.
3. Нивелирование между пунктами с известными отметками. Алгебраическая сумма превышений по нивелирному ходу должна равняться разности отметок

Нк конечного и Нн начального твердых пунктов: Σh = Нк — Нн
4. Последовательное нивелирование двумя инструментами. Алгебраические суммы превышений, измеренных каждым нивелиром, должны быть равны
Σh1 = Σh2
Этот способ контроля является самым надежным.
5. Нивелирование в прямом и обратном направлениях. Алгебраические суммы превышений Σhпр по прямому ходу и Σhобр по обратному должны быть равны по абсолютной величине и противоположны по знаку
Σhпр = Σhобр
6. Нивелирование с двумя рядами точек. При этом способе нивелируют контрольный ряд точек, расположенный в нескольких метрах от основного ряда приблизительно параллельно ему. Точки контрольного ряда должны находиться выше или ниже точек основного ряда для предотвращения ошибок при записи отсчетов в журнал.
Нивелир устанавливают примерно в центре четырехугольника, образованного точками, нивелируемыми на данной станции. Контролем правильности отсчетов по рейкам на станции является удовлетворение равенства
(а0 — ак) + (ак — bк) + (bк — b0) + (b0 — а0) = 0,
где а0, ак, bк, b0, а0 — отсчеты по рейкам, установленным в задней и передней точках основного и контрольного рядов.
7. Нивелирование сомкнутого полигона. Алгебраическая сумма превышений должна равняться нулю
Σh = 0
Обычно под влиянием случайных ошибок измерений указанные выше контрольные равенства не удовлетворяются. Величины предельных расхождений (невязок) зависят от точности нивелирования: они указываются в соответствующих инструкциях и наставлениях. Если фактически полученные расхождения превосходят допустимые предельные расхождения, то работа переделывается.

Вопросы и задания для самоконтроля

  1. В каких случаях производят нивелирование способом параллельных линий?
  2. В чем сущность нивелирования способом параллельных линий?
  3. В чем сущность нивелирования способом квадратов?
  4. В чем сущность нивелирования способом полигонов?
  5. В чем сущность нивелирования полярным способом?
  6. Какие элементы включает камеральная обработка результатов нивелирования по квадратам?
  7. В чем сущность ватерпасовки?
  8. В каких целях выполняют контроль нивелирования?
  9. Какие методы применяют для контроля нивелирования?

Обработка результатов измерений.

Обработка результатов измерений заключается в вычислении отметок вершин квадратов Нi. Отметка вершин квадратов вычисляются методом горизонта инструмента. Сначала вычисляют горизонт инструмента — высоту или отметку визирного луча нивелира Нг по формуле:

Нг = Н а1 + С а1 , (1.1)

где Н а1 — известная отметка вершины а1;

Са1 — отсчет по рейке, установленной в точке а1.

Например, допустим, что в результате передачи отметки от репера, получена отметка вершины а1, равная 110,04 м.

Тогда:

Нг = 110,040 + 2.950 =112,990 м.

Отметки остальных точек (кроме а1) вычисляют по формуле:

Нi = Нг — Сi, (1.2)

где Нi — отметка i — той вершины квадрата;

Сi — отсчеты по рейке, установленной в точках а2, а3, а4 и т.

д.,

переведенные из мм в м.

Пример:

Нa2 = Нг — С a2 = 112,=110,190 м

Нa3 = Нг — С a3 = 112,=110,487 м

Нг6 = Нг — С г6 = 112,9=110,136 м

Вычисления отметок ведут с точностью до 0.001 м. Для контроля правильности вычислений используют равенство:

Нi+1 — Нi = С i+1 — Сi, (1.3)

т. е. разность соседних отметок по абсолютной величине равна разности соответствующих им отсчетов по рейке.

Например :

2.= 110,199 – 110,487

0. 297 = 0.297

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 прокладываетсязамкнутый нивелирный ход.

–связующие точки,

X– станции.

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.

Отметки точки в этом случае вычисляются через горизонт прибора.

По результатам нивелирования поверхности составляется топографический план с изображением рельефа горизонталями. Горизонтали наносятся на план путем интерполирования полученных отметок.

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.

Второй способ – интерполирование с помощью восковки.

Порядок нивелирования

Нивелирование выполняют в одном направлении. Отсчеты по рейкам берут только посредней нити. При обычных двусторонних рейках порядок работы на станции следующий (нивелирование способом «из середины»):

1) отсчеты по черной (aч.з) и красной (aкр.з) сторонам задней рейки;

2) вычисление разности пяток: aч.з-aкр.з;

3) отсчеты по черной (bч.п) и красной (bкр.п) сторонам передней рейки ;

4) вычисление разности пяток: bч.п-bкр.п;

5) вычисление превышений, полученных по отсчетам черной и красной сторон реек: hч.=aч.з-bч..п; hкр.= aкр.з. — bкр.п.

Расхождение между превышениями, вычисленными по черной и красной сторонам допустимо не более ±5 мм.

6) вычисление hср.

При прокладке нивелирного хода, при переходе на следующую станцию, передняя точка предыдущей станции становится задней точкой последующей станции.

Точки, на которые дважды берутся отсчеты с двух соседних станций нивелира называютсвязующими точками (рисунок 23).

Записи отсчетов по рейкам на связующих точках и исходных реперах, а также вычисления превышений помещают в журнале нивелирования (таблица 5).

Рисунок 23 – Схема сложного нивелирования

Таблица 5 – Нивелирный журнал

№ станции № то-чек Отсчеты по рейкам, мм Превышение,± h, мм Среднее превы-шение,hср, мм Испр. превыше-ния,hиспр, мм Гори-зонт инстру-мента, ГИ, м Абсо-лютная отмет-ка, Н, м
Зад-ний Передний Про-межуточ-ный
А 783,360 782,430
В -1739 -1738 783,362 780,692
(4784) -1736
(4781)

Примечание: Среднее превышение округляют до целых миллиметров.

Задание. 1. Определить превышения между точками А и В и вычислить высоту точки В.

Пояснения к заданию. Измерения выполняют в вышеуказанной последовательности. Отсчеты записывают в журнал по образцу, приведенному в таблице 5. В приведенном в таблице 5 примере ач=0930, акр=5714, bч=2669, bкр=7450. По формулам (5) и (6) имеем:

hч = 0930 – 2669 = -1739 мм; hкр = 5714 – 7450 = -1736 мм.

hср = / 2= -1738 мм; HВ= 782,430 + (-1,738) = 780,692 м.

Когда не выполняется нивелирование промежуточных точек, о них будет сказано в лекции о нивелировании линейных объектов, горизонт инструмента при нивелировании «из середины» не вычисляется. Но в данном примере, для закрепления знаний, предлагается вычислить ГИ, используя (9).

ГИ = 782,43 +0,930 = 783,360 м;

Относительно т. В величина ГИ отличается на 2 мм. Для станции принимают среднее значение ГИ.

Методы проектирования вертикальной планировки Составление плана организации рельефа ведется на проекте планировки и застройки с использованием плана «красных» линий, на которые выносятся все исходные данные со схемы вертикальной планировки. В зависимости от местных условий и вида поверхности, проектирование вертикальной планировки выполняют методом проектных горизонталей, проектных отметок, профилей или комбинацией этих методов . Метод проектных горизонталей позволяет наиболее полно отразить проектируемый рельеф и произвести планировку на всей территории с одинаковой степенью точности, что особенно важно при незначительных уклонах местности. Сущность метода состоит в том, что на план с геодезической подосновой, где показан фактический рельеф в горизонталях и нанесены все проектные решения в плане, наносят горизонтали, отображающие проектный рельеф. В зависимости от рельефа и масштаба составляемого плана, высоту сечения проектных горизонталей устанавливают равной 0.1; 0.2; 0.5 м. Преимуществом данного метода является совмещение горизонтального и вертикального решений, что обеспечивает наглядность проектного документа и упрощает подготовку и производство геодезических разбивочных и строительных работ. Метод профилей применяется при вертикальной планировке проездов, улиц, дорог или площадок. По результатам полевых геодезических работ составляют продольные и поперечные профили через 20, 40 или 100 м, в зависимости от стадии проектирования и характера рельефа. Продольные профили следует проектировать в тех же масштабах, что и рабочие чертежи, принимая для большей точности графических построений вертикальный масштаб в 10 раз больше горизонтального. Поперечные профили строят в масштабе 1 : 200 с учетом соотношения горизонтального и вертикального масштабов как 1 : 10. Этот метод недостаточно нагляден и требует большого объема графических работ, поэтому он используется для частичного решения вертикальной планировки. В дальнейшем применяются другие методы. Метод проектных отметок заключается в изображении преобразованного рельефа в виде системы точек с подписанными на них красными и рабочими отметками. Такой способ применяется в случаях слабо выраженного проектного рельефа, т. е. тогда, когда изображение проектной поверхности проектными горизонталями становится недостаточно наглядным. Комбинированный метод проектирования вертикальной планировки одновременно использует методы проектных горизонталей и отметок. Методом отметок проектируют опорные или характерные точки, отметки которых должны быть сохранены в процессе дальнейшего преобразования рельефа, выполняемого методом проектных горизонталей.

Рисунок 76 – Проект вертикальной планировки площадки

Порядок выполнения (рис. 76):

1. На проектируемом под застройку участке топографической карты разбивают сетку квадратов с длиной стороны 20м.

2. Интерполированием определяют черные отметки вершин квадрата и записывают в нижний правый угол.

3. Вычисляют проектную отметку центра тяжести по формуле:

где H(1) , H(2) , H(3) , H(4) — отметки вершин квадратов, относящиеся соответственно к одному, двум, трем и четырем квадратам;

n — число квадратов.

Отметку центра тяжести можно вычислить и по другой формуле :

где hу(1), hу(2), hу(3), hу(4) — условные превышения, общие для одного, двух, трех и четырех квадратов.

H min — условная наименьшая из фактических отметок вершин квадратов.

hу(i) = H(i) — Hmin.

4. Для построения проектных горизонталей и определения высотных проектных отметок вершин квадратов через центр тяжести проводят прямую линию, параллельную горизонталям местности. Линия, перпендикулярная к ней, будет указывать направление проектного уклона (рис. 77). Величина проектного уклона и высота сечения проектных горизонталей задаются в проекте.

5. Определяем на линии проектного уклона местоположение проектных горизонталей.

Возможно два варианта :

а) Hц.т. кратная h :

Рисунок 77.

б) Hц.т. не кратная h :

Рисунок 78.

Hmax и Hmin — отметки ближайших к центру тяжести проектных горизонталей с заданной высотой сечения рельефа (рис. 78):

Hmax =204.40 м; Hmin =204.20 м; Hц.т. =204.27 м.

6. Откладываем расстояния а, в и с от центра тяжести по линии уклона и проводим через полученные точки проектные горизонтали.

7. Вычисляем проектные отметки каждой вершины квадрата :

a — сторона сетки;

l — удаление вершины квадрата от младшей горизонтали, имеющей отметку Hmin;

h — высота сечения проектных горизонталей ( 0.2)

h1 — превышение между известной горизонталью и кратной отметкой;

l и n определяются графически с плана.

8. Вычисляют рабочие отметки вершин квадратов для построения линии нулевых работ и подсчета объемов насыпей и выемки:

Нi — проектные (красные) отметки;

Нi’ — фактические (черные) отметки.

Рабочие отметки выписывают в левый верхний угол.

9. Определяют положение линии нулевых работ.

Возможно 2 способа: аналитический и графический.

а) аналитический (рис. 79):

Рисунок 79.

где a- длина стороны квадрата;

h1, h2 — абсолютные значения рабочих отметок двух соседних вершин квадратов.

Точки нулевых работ находят только на тех сторонах, концы которых имеют рабочие отметки разных знаков.

б) графический (рис. 80)

Рисунок 80.

Откладываем от сторон квадрата в одном и том же масштабе h1, h2. Соединяем точки 1′,2′.

Точка пересечения отрезков 1-2 и 1′-2′ дает точку нулевых работ.

Картограмма земляных работ является одной из составных частей проектной документации. Она определяет границу работ нулевого цикла, отделяющая участок, на котором осуществляется выемка земли от места насыпки грунта, а также позволяет точно рассчитать объем и сложность проведения работ.

В рабочем чертеже вертикальной планировки грунта также отображается необходимость в перемещении земляных масс, срезке бугров или поднятии уровня строительного участка, засыпке выемок. Кроме того, картограмма позволяет заранее спланировать объемы излишков грунта, которые необходимо вывезти с участка, рассчитать количество привлекаемой специальной техники.

Поиск Лекций

Нивелирование поверхности

Нивелирование поверхности — один из способов топографической съемки, при котором на местности по определенному правилу располагают точки, высоты которых определяют геометрическим нивелированием.

Нивелирование поверхности создают для детализированного изображения рельефа местности на строй площадках больших сооружений, промплощадках горных компаний, на участках открытых горных работ, для проектирования осушительных и оросительных систем и т. д.

В зависимости от характера рельефа и ситуации местности, а также от площади нивелируемой поверхности используют разные методы нивелирования: по квадратам, параллельных линий, магистралей (полигонов), из которых наибольшее распространение получил метод нивелирования по квадратам.

1. При нивелировании по параллельным линиям прокладывают параллельные магистральные ходы, часто по характерным линиям рельефа, по обе стороны от каждого хода разбивают перпендикулярные линии (поперечники). По ходам и поперечникам через 40 м при съемке в масштабе 1:2000 и 20 м — при съемке в масштабах 1:1000 и 1:500 закрепляют пикеты и снимают ситуацию. Высоты пикетов определяют геометрическим нивелированием.

Одновременно с раз6ивкой пикетажа ведут съемку ситуации. По магистрали откладывают теодолитный ход, а по пикетажу производят геометрическое нивелирование. Результаты съемки ситуации заносят в абрис, результаты нивелирования — в нивелирный журнал.

2. Способ полигонов применяют на местности с хорошо выраженным рельефом. Опорой съемки являются сомкнутые между собой ходы (магистрали), прокладываемые, как правило, по водоразделам и тальвегам. Перпендикулярно к магистралям разбивают поперечники. По магистралям и поперечникам разбивают пикетаж; попутно ведут съемку ситуации.

3. Способ по квадратам используют при топографической съемке открытых участков местности со слабовыраженным рельефом в больших масштабах (1:500—1:5000) с малой (0,1—0,5 м) высотой сечения рельефа с целью составления проекта вертикальной планировки и подсчета размеров земельных работ.

Для получения плана необходимо выполнить следующий комплекс полевых и камеральных работ:

1. произвести рекогносцировку местности

2. построить на местности сеть квадратов

3. выполнить геометрическое нивелирование участка

4. произвести обработку результатов нивелирования

5. составить план нивелирования

В процессе рекогносцировки уточняют границы участка нивелирования, характер рельефа, схему построение сетки квадратов, а также длину сторон квадратов.

Построение сетки квадратов производится теодолитом и лентой по принципу перехода от общего к частному.

Для этого вдоль границы снимаемого участка на местности закрепляют опорную линию АВ и на ней откладывают мерной лентой длины сторон квадратов (Длины сторон квадратов принимают равными 10,20,40м.) ( А-1, 1-2, …, 5-В). Потом в точках А и В поочередно устанавливают теодолит и восставляют перпендикуляры АС и BD к полосы АВ. Для контроля измеряют длину полосы CD, которая не обязана различаться от длины полосы АВ наиболее чем на 1 : 2000 ее длины. На перпендикулярах и полосы CD также откладывают длины сторон квадратов. Вершины полигона ABDC и точки на его сторонах закрепляют грунтовыми реперами. Разбивка квадратов внутри полигона выполняется по створам линий 1—1, 2—2, …, 5—5. Контроль разбивки выполняется вешением точек по перпендикулярным створам а—а, б—б, в—в. Вершины квадратов (пикеты) закрепляют колышками. При необходимости на сторонах квадратов в точках перегиба рельефа местности закрепляют плюсовые точки. Одновременно с разбивкой пикетов делается съемка ситуации линейными промерами от сторон квадратов до соответствующих точек контуров и местных предметов. Результаты съемки заносят в абрис, на котором также демонстрируют стрелками направление скатов. Перед началом нивелирования на листе плотной бумаги вычерчивают схему квадратов, которая является сразу и полевым журналом нивелирования. Порядок нивелирования квадратов зависит от их размера и критерий местности.

Если площадь участка не превышает 200*200м и все и вершины по условиям рельефа можно нивелировать с одной станции, нивелир устанавливают в центре участка и делают отсчеты по рейкам, последовательно устанавливают на всех вершинах сетки.

Если нельзя выполнить нивелирование участка одной станции, то надо наметить несколько станций с которой можно охватить все вершины. При этом каждая пара смежных станций должна иметь по две связующие точки (для контроля).

Нивелирование начинают со станции расположенной ближе к реперу.

Отсчеты снимают по черной и красной сторонам реек по средней нити.

Первоначально рейку ставят на репер, а затем на все вершины, внутри данной станции. Далее переходят на следующую станцию.

Камеральная обработка нивелирования поверхности по квадратом. Составление плана местности.

1.контролем правильности снятия отсчетов по рейке служит разность отсчетов по черной и красеой сторонам рейки, которая с точностью +/- 5 мм должна быть равной величине 4786мм. Результаты контроля выписываются на полевую схему нивелирования поверхности по квадратам.

2.вычисляют невязку накрест лежащих отсчетов для каждой пары связующих точек. Данная невязка не распределяется (это промежуточный контроль)

= ≤ 5мм

3.Вычисляют горизоны приборов (ГП) всех станций

ГПII=НА+rа

НА- отсчет репера

rа- отсчет по черной стороне рейки, установленной на репере

Горизонт прибора по следующей станции вычисляют по формуле:

ГПi=ГПi-1-ri-1+ri

4.вычисляют невязку горизонта прибора станции

fгп= ГПII/- ГПII

5.вычисляют допустимую невязку горизонта прибора станции

fдоп≤±10 n-число станций

6.распределение невязки (невязка распределяется с обратным знаком)

, где

n- число станций

к- порядковый номер станции(по порядку производства полевых работ)

7.вычисляют исправленный горизонт прибора

ГПисп=ГПi+Vi

8.вычисляют высоты всех вершин квадратов

Нi=ГПиспр-ri, где

ri — отсчет по черной стороне

План нивелирования поверхности по квадратам составляют на плотной чертежной бумаге. Первоначально на бумаге в соответствии с масштабом строят сетку квадратов, и у каждой точки подписывают ее отметку, округленную до 0.01м. Затем путем интерполирования проводят горизонтали с заданной высотой сечения и вычерчивают план в туши.

Добавить комментарий

Закрыть меню