Технология проведения инженерно-геодезических работ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Назначение теодолита

2. Поверки и юстировка геодезических приборов

3. Теодолитный ход

4. Угловые измерения

5. Измерение вертикальных углов

6. Линейные измерения

7. Тахеометрическая съемка

8. Теодолитная съемка

9. Вычислительная обработка полевых данных, полученных при тахеометрической съемке

10. Назначение нивелира

11. Нивелирование

12. Методы нивелирования

13. Нивелирование поверхности по квадратам

14. Трассирование

15. Журнал нивелирования

Литература



Введение

В июле 1997 года наша группа проходила учебную геодезическую практику в районе остановочной платформы 383 километр.

Нашей целью являлось: Закрепить теоретический материал, полученный в течении учебного года и приобрести практические навыки путем самостоятельного решения инженерно-геодезических задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

На данной местности было дано задание проложить теодолитный ход, состоящий из семи точек (расстояние между точками около 50 метров), произвести теодолитную съемку, построить план местности. Также требовалось проложить трассу автодороги и построить ее профиль.

Были получены следующие приборы: теодолит Т 30М, нивелир Н-3, штатив, рейки, рулетка и набор ведомостей.



1. Назначение теодолита

Теодолит - это геодезический прибор, при помощи которого определяются горизонтальные и вертикальные углы.

Угловые измерения производят для того, чтобы определить в пространстве взаимное положение точек местности.

Пусть имеем точки А, В и О одна из которых, например О, это вершина угла АОВ (рис. 1). На сторонах угла ОА и ОВ построим две вертикальные плоскости N и P, а через его вершину проводим горизонтальную плоскость Q. Для определения планового положения точек измеряют горизонтальный угол. Он определяется углом между проекциями сторон ОА и ОВ на горизонтальную плоскость, А'ОВ'.

Горизонтальный угол может принимать значения от 0 до 360 ⁰.

Для определения превышений между точками измеряют вертикальные углы, т.е. угол наклона. Под вертикальным углом принимают между стороной и ее проекцией на горизонтальную плоскость. На рис. 1 вертикальным углом стороны ОА будет угол А'ОА. Вертикальные углы всегда отсчитываются от проекции к стороне. Если сторона выше проекции, то считают положительным, а если ниже, то угол считают отрицательным. Вертикальные углы могут принимать значения от - 90 ⁰ до + 90 ⁰.

Для измерения горизонтального угла над вершиной располагают градуировочный круг (лимб). Центр круга совмещают с отвесной линией, проходящей через вершину угла О, а сам круг размещают в горизонтальной плоскости. Тогда угол между радиусами оа и оb - сечениями круга вертикальными сторонами N и D - даст горизонтальный угол между направлениями местности ОА и ОВ. Если деления на круге подписаны по ходу часовой стрелки, а отсчеты по градуированной окружности обозначить через а и b,

= b -a.

Для реализации описанного принципа измерения углов на местности предназначен угломерный прибор - теодолит. Технический теодолит Т 30 предназначен для проложения теодолитных и тахеометрических ходов, плановых и высотных съемок.

2. Поверки и юстировка геодезических приборов

1. Теодолит Т-30. Основные геометрические условия, которые обязательно должны быть соблюдены в теодолите Т-30, вытекают из принципиальной схемы измерения горизонтального угла и состоит в следующем:

- Вертикальная ось инструмента должна быть отвесна.

- Плоскость лимба должна быть горизонтальна.

- Визирная ось должна быть вертикальна.

Для соблюдения этих условий выполняются следующие поверки теодолита:

1). Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси (оси вращения) прибора.

Это главное условие.

- Цилиндрический уровень устанавливается по линии соединяющей два подъемных винта. Вращением этих винтов на встречу друг другу или в обратную сторону приводим пузырек воздуха в нуль-пункт (рис. 4).

- При повороте на 180 градусов проверяют отклонение пузырька с воздухом от начального положения. Если он отклоняется больше чем на полтора деления уровня, то производят юстировку исправительным винтом уровня в несколько приемов, а затем выполняют поверку еще раз.



Рис. 4. Схема поверки уровня

В отвесное положение вертикальную ось теодолита приводят следующим образом. Устанавливают уровень по направлению двух подъемных винтов, и пузырек приводят на середину трубки. Алидаду поворачивают на 90 ^о, и пузырек снова приводят на середину третьим подъемным винтом. Такие действия повторяют до тех пор, пока пузырек будет уходить от середины не более, чем на одно деление.

Вывод: Условие поверки выполняется.

2). Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси вращения трубы.

Поверка выполняется следующим образом:

на горизонте вдали выбирается точка и снимают отсчет по лимбу два раза (при круге правом КП и при круге левом КЛ)

С - коллимационная ошибка.

Коллимационная ошибка -это отклонение от прямого угла. Т. е. это угол отклонения визирной оси зрительной трубы от перпендикуляра к горизонтальной оси вращения трубы.

Коллимационная ошибка должна быть меньше двух минут либо равна двум минутам.

C 2'

В противном случае производят юстировку. Для этого открывают колпачок в окулярной части зрительной трубы и винтами перемещаем сетку нитей для уменьшения коллимационной ошибки С (рис. 5). После произведенного исправления поверку повторяют.

Рис. 5. Схема юстировки нитей зрительной трубы теодолита

Вычисление коллимационной ошибки:

КП - 74 ⁰ 25`

КЛ - 254 ⁰ 25'

Вывод: Коллимационная ошибка равна нулю, значит условие поверки выполняется.

3). Горизонтальная ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси инструмента.

Устанавливают теодолит на расстоянии 30-40 метров от стены какого - либо здания и приводят лимб в горизонтальное положение, затем центр сетки нитей наводят на некоторую высоко закрепленную точку А этой стены. Потом при уже закрепленной алидаде наклоняют трубу до примерно горизонтального положения ее визирной оси и отмечают на стене точку а ₁ в которую проецируется центр сетки нитей.

Затем переводят трубу через зенит, открепляют алидаду и при втором положении трубы снова наводят центр сетки нитей на точку А и далее аналогично наносят точку а ₂ (рис. 6). При совпадении точек а ₁ и а ₂ условие выполнено. В противном случае ось вращения трубы не перпендикулярна к основной оси прибора.

Рис. 6. Схема поверки горизонтальной оси

Место нуля вертикального круга (М 0) - это отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении зрительной трубы М 0 должно быть равно 0.

В противном случае, если М 0 больше 2', то производится исправление вертикальными исправительными винтами и шпилькой.

Вывод: Условие поверки выполняется.

4). Одна из сетки нитей должна быть горизонтальна, а вертикальна.

Для этого наводят центр сетки нитей на какую-нибудь точку и медленно поворачивают алидаду вокруг вертикальной оси, наблюдая за положением точки.

Если при перемещении алидады изображение точки не будет сходить с горизонтальной нити, то условие выполнено. В противном случае производится исправление положения сетки нитей путем ее поворота. После выполнения этой поверки необходимо повторить поверку перпендикулярности визирной оси к горизонтальной оси теодолита.

Вывод: Условие поверки выполняется.

2. Нивелир Н-3.

1). Поверка круглого (установочного) уровня:

Ось круглого уровня должна быть параллельна оси нивелира.

Для соблюдения этого условия выполняется следующее:

Устанавливают круглый уровень между двумя подъемными винтами. Приводят пузырек воздуха на середину. Поворачивают нивелир на 180 градусов. Если пузырек отклоняется больше, чем на одно деление, то, действуя исправительными винтами уровня, перемещают пузырек в направлении к нуль - пункту. Если пузырек остается в нуль - пункте, то условие выполнено.

до поверки после поверки

Вывод: Условие поверки выполняется.

2). Поверка правильности установки сетки нитей:

Вертикальная нить сетки нитей должна быть параллельна оси нивелира.

Для выполнения этого условия делают следующее:

Располагают отвес на расстоянии 20-30 метров от нивелира на светлом фоне. Затем наводят трубу нивелира и совмещают вертикальную линю сетки с нитью отвеса. Если две линии совпадают, то условие выполняется. В противном случае в окулярной части трубы открепляют колпачок и поворачивают винт до тех пор, пока две линии не совпадут. Если отвеса нет, то используют рейку.

Вывод: Условие поверки выполняется.

3). Главное условие нивелира:

Визирная ось трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня.

Эта поверка производится двойным нивелированием линии длиной 50-70 метров. Устанавливают нивелир над точкой А (рис. 7.1), приводят в нуль - пункт пузырек круглого уровня и измеряют высоту прибора i. Наводят на стоящую в точке В рейку и берут по ней отсчет. В случае невыполнения условия вместо правильного отсчета b₀ будет просчитан отсчет b₁, содержащий погрешность Х.

h = i - b₀ = i - b₁ + X

Рис. 7.1. Поверка главного условия нивелира

Затем меняют местами рейку и нивелир, устанавливают прибор по круглому уровню (рис. 7.2), измеряют его высоту и берут отсчет b₂ по рейке, т. к. Расстояние АВ постоянно, то отсчет b₂ будет ошибочен на туже величину Х, следовательно - нивелира.

h = b₀ - i₂ = b₂ - X - i₂

Рис. 7.2. Поверка главного условия

Полученные уравнения в первом и во втором случае решаем относительно Х, получаем:

Погрешность Х не должна превышать 5 мм. В противном случае элевационным винтом наводят среднюю нить сетки на отсчет по рейке равный:

b₀ = b₂ - X

и вертикальными винтами цилиндрического уровня совмещают изображения концов его пузырька. Для контроля повторяют поверку.

i₁ = 1457; i₂ = 1502

b₁ = 0345; b₂ = 2622

Погрешность 4 мм

Вывод: Условие поверки выполнено.

3. Теодолитный ход

Теодолитный ход представляет собой систему линий, образующих либо сомкнутый, либо разомкнутый многоугольник. Ходы прокладываются для обоснования крупномасштабных съемок, причем в зависимости от величины снимаемого участка образуют более или менее сложную сеть с узловыми точками в местах соединения.

Расположение теодолитных ходов должно отвечать назначению их проложения; так при съемке населенных пунктов теодолитные ходы прокладывают вдоль проездов; при изысканиях дорог, каналов и прочих сооружений линейного типа.

Если проект составлен в камеральных условиях, то в процессе рекогносцировки его уточняют на местности. В результате составляется окончательная схема сети - чертеж расположения ходов.

4. Угловые измерения

Общий принцип измерения углов на местности.

Угловые измерения производят для того, чтобы определить взаимное положение точек в пространстве.

Для определения планового положения точек измеряют горизонтальный угол. Горизонтальным называют двугранный угол между отвесными плоскостями, проходящими через его стороны. Он определяется углом между проекциями сторон на горизонтальную плоскость. Горизонтальный угол отсчитывается по ходу часовой стрелки и может принимать значения от 0 до 360 ⁰.

Для определения высот точек и превышений между ними измеряют вертикальные углы (углы наклона). Вертикальным называют угол между стороной угла и ее проекцией на горизонтальную плоскость. Вертикальные углы отсчитываются от проекции к стороне. Если сторона находится выше проекции, то угол считается положительным, если ниже - отрицательным. Вертикальные углы могут принимать значения в пределах от +90 до -90 ⁰.

Измерение горизонтальных углов.

После проведения поверок и юстировок теодолита приступают к измерению углов.

Работа по измерению углов выполняется в следующем порядке:

1). Установка теодолита в рабочее положение (центрирование, приведение вертикальной оси в отвесное положение, установка трубы для визирования); геодезический теодолитный угол автомобильная

2). Измерение горизонтальных углов (направлений);

3). Обработка журнала наблюдений и контроль измерений на станции.

Для измерения горизонтальных углов наиболее часто применяют способы приемов и круговых приемов. При высокоточных угловых измерениях используют способ комбинаций.

Горизонтальный угол получают как разность двух направлений, входящих в его вершины. Два таких направления 2-1 и 2-3 (рис. 8) составляют два угла: - правый

и -левый. В зависимости от того, какой угол измеряют, определяется очередность наведения трубы на точки и производства отсчетов. Для получения правого угла сначала наблюдают правую, или заднюю, точку (точку 1), а потом левую, или переднюю, (точку 3), тогда

= a - b.

При измерении левого угла сначала визируют на переднюю а потом на заднюю точки и значение угла получается по формуле

= b - a.

Чтобы определить, какая точка правая, а какая левая, надо стать в вершине угла, лицом внутрь его.

Измерение углов способом приемов.

Для измерения угла 123 теодолит устанавливают над вершиной угла 2 и, закрепив лимб, вращением алидады наводят трубу на переднюю точку 3.Закрепив алидаду, производят отчет b по горизонтальному кругу. Далее открепляют алидаду, визируют на вторую точку 1. Величина измеряемого угла равна:

= a - b



Рис. 8. Способ приемов

Такое измерение называется полуприемом. Для контроля и ослабления влияний систематических погрешностей угол измеряют при втором положении вертикального круга. Два таких измерения составляют прием.

Из полученных результатов измерений в полуприемах вычисляют среднее значение измеряемого угла. В зависимости от требований к точности угол измеряют различным числом приемов с перестановкой лимба между приемами на несколько градусов.

Измерение углов способом круговых приемов.

При способе круговых приемов измеряют направления выходящие из общей вершины. Только таких направлений не два как при описанном выше приеме, а несколько (рис. 9); по разности соответствующих направлений вычисляют значение углов.

Установив теодолит над точкой 0 и закрепив лимб, визируют последовательно на все направления по ходу часовой стрелки и берут отсчеты а ₁, а ₂, а ₃, и а ₄. Последнее наведение делают на начальное направление, чтобы убедится в неподвижности лимба.

Далее со средним значением отсчета на начальное направление а₁ вычисляют величины основных углов

₁ = а ₂ - а ₁ ; ₂ = a₃ - a₂ ; ₃ = a₄ - a₁ ;...

Рис. 9. Способ круговых приемов

Во втором полуприеме переводят трубу через зенит и последовательно визируют на все направления но только в обратном порядке - против хода часовой стрелки. Два таких полуприема составляют прием.

В зависимости требуемой точности углы вычисляются как функции основных углов.

Способ круговых приемов применяется в сетях триангуляции и полигонометрии второго класса а также при развитии специальных сетей со значительным числом направлений.

5. Измерение вертикальных углов

Вертикальные углы - углы, измеряемые в отвесной плоскости. К их числу относятся углы наклона и зенитные расстояния.

Угол наклона составлен двумя направлениями. Одно направление дает линия визирования, другое соответствует горизонтальному положению визирной оси. Зенитное расстояние образовано линией визирования и отвесной линией (направлением на точку зенита). Зенитное расстояние является дополнением угла наклона до 90 ⁰ : z = 90 ⁰ -; здесь z - зенитное расстояние и - угол наклона. Зенитное расстояние определяется при астрономических наблюдениях.

Для измерения вертикальных углов служит вертикальный круг теодолита, который скреплен с осью вращения трубы и вращается вместе с ней.

Разность отсчетов по вертикальному кругу соответствующих двум указанным направлениям дает значение вертикальных углов.

Отсчет по вертикальному кругу, когда визирная ось трубы горизонтальна а пузырек в нуль - пункте называется местом нуля вертикального круга и обозначается М 0.

Зрительную трубу при КЛ наводят на некоторую точку и после приведения пузырька уровня в нуль - пункт берут отсчет Л по вертикальному кругу. Этот отсчет будет больше угла наклона на величину М 0.

Следовательно,

= Л - М 0.

= М 0 - П - 180 ⁰

Приведение М 0 вертикального круга к 0 ⁰. Для удобства вычисления вертикальных углов место нуля должно быть близко к нулю.

Для выполнения этого условия несколько раз определяют значение места нуля путем наведения горизонтальной нити сетки нитей на ряд точек при двух положениях круга, а также рекомендуется точки брать выше линии горизонта.

Порядок измерения вертикальных углов.

Установив теодолит в рабочее положение наводят зрительную трубу при КП на высоту инструмента i (рис. 10). Приводят пузырек уровня в нуль - пункт и берут отсчет.

Затем трубу переводят через зенит, и все действия повторяют при КП. Значение угла вычисляют по формулам

= КЛ - М 0

= М 0 - КП - 180 ⁰

Рис. 10. Измерение вертикальных углов

Правильность измерений вертикальных углов контролируется постоянством М 0, колебания которого в процессе измерений не должен превышать двойной точности отсчетного устройства.

КЛ = 3 ⁰ 30'

КП = 176 ⁰ 36'

М 0 = 0 ⁰ 03'

= 3 ⁰ 27'.

6. Линейные измерения

Линейные измерения широко распространены в строительстве и выполняются на всех этапах. Они производятся при создании опорной геодезической сети для территории строительной площадки, для определения положения осей сооружения при разбивочных работах, в процессе контроля монтажа строительных конструкций.

Измерение расстояний производят непосредственным или косвенным методами. При непосредственном методе мерный прибор (измерительную рулетку, землемерную ленту и т. п.) последовательно укладывают в створе измеряемого отрезка. При косвенном методе измеряют вспомогательные параметры, а длину отрезка вычисляют по формуле, отображающей зависимость между определяемой и измеренными величинами.

Конечные точки линии, между которыми намечено провести измерения, могут быть по-разному закреплены на местности, в зависимости от их назначения и срока использования.

Рис. 11. Закрепление конечных точек линии при помощи: а - деревянного столба; b - железобетонного монолита

Для закрепления точек на сравнительно небольшой период производства геодезических работ используют временные знаки в виде колышка со сторожком.

Конечные точки отрезка на колышке отмечают гвоздем. В городских условиях и на строительных площадках для закрепления точек вместо колышков используют металлические штыри и трубки, а на улицах с твердым покрытием - метки, нанесенные несмываемой яркой краской.

Для непосредственного измерения линий на местности используют землемерные ленты со шпильками. Такие ленты имеют длину 20, 24, 50 метров. Для измерения линий на строительных площадках и конструкциях зданий обычно используют измерительные рулетки. Перед началом и в конце полевого сезона, а также при повреждениях в процессе работы, мерные приборы компарируют, т.е. определяют их фактическую длину путем сравнивания с эталоном. Если рабочий прибор и эталон имеют одинаковую номинальную длину, то сравнение производят на ровной поверхности путем непосредственного измерения разности длин. В этом случае длину мерного прибора l можно представить в виде суммы номинала l ₀ и поправки l _k за компарирование

l = l ₀ + l _k

Компарирование мерных приборов в полевых условиях проводят на специальных базисах, длина которых кратна длине мерных приборов. Наибольшее распространение нашли базисы длиной 120 метров. Такие базисы размещают на ровной местности с благоприятными условиями измерений, например, на местности с бетонным или асфальтовым покрытием. Концы базиса закрепляют металлическими штырями с насечками на торцевых поверхностях или более устойчивыми знаками. Длину полевого компаратора D _k определяют с точностью, которая в несколько раз выше точности рабочего прибора. После многократных измерений длины компаратора D _p рабочим прибором поправку за компарирование вычисляют по формуле

l _k = (D _{k -} D _p)/n,

где n = D _P / l ₀ - число отложений мерного прибора при измерении компаратора.

Результаты компарирования записываются в паспорт мерного прибора, а для рулеток, используемых на строительных объектах, составляют таблицу поправок метровых делений.

Перед началом работ по измерению линий на местности производят рекогносцировку, т. е. предварительное ознакомление с местностью. При рекогносцировке намечают на местности положение линий, подлежащих измерению. Линии стараются располагать так, чтобы условия для измерений были наиболее благоприятными.

Затем производят вешение линий, т. е. установку вешек в створе линии.

Створ - вертикальная плоскость, проходящая через закрепленные на местности точки.

Вешение начинают с установки вешек, раскрашенных полосами красного и белого цвета, на конечных точках. Если длина линии превышает 150 метров, то в створе линии необходимо установить дополнительные вешки, что ограничивает отклонение от створа при измерениях. Чтобы не закрывать видимость по створу вешение производят" на себя " (рис. 12), т. е. Начинают с точки 1, затем устанавливают вешку 2 и т. д.

Рис. 12. Вешение линии: а - " на себя "; в - через овраг

Измерение линии землемерными лентами производят два человека. Задний рабочий прикладывает нуль прибора к начальной точке и закрепляет ленту шпилькой. Передний рабочий держит ленту в вытянутой руке так, чтобы не закрывать створ линии. По команде заднего он укладывает ленту в створ, встряхивает и натягивает ее, а в вырез на переднем конце ленты вертикально ставит шпильку. Далее ленту снимают со шпилек и протягивают ее по створу, при этом задний рабочий вытаскивает шпильку.

В конце линии между последней шпилькой и конечной точкой линии измеряют остаток r. Для этого протягивают ленту вдоль створа и против конечной точки линии производят отсчет по ленте. Число целых метров определяют по надписям на пластинках, число дециметров - по отверстиям, а сантиметры между дециметровыми делениями оценивают на глаз.

Длина линии D вычисляется по формуле

D = nl + r,

где n - число целых отложений ленты в измеряемой линии.

Все линии измеряют в прямом и обратном направлениях, а за окончательное значение принимают среднее

D = (D _пр. + D _обр)/2

Сравнение значений прямого и обратного измерений позволяет обнаружить грубые промахи в измерении.

7. Тахеометрическая съемка

В основе тахеометрической съемки лежит определение пространственного положения точки местности одним наведением зрительной трубы прибора на рейку, установленную в этой точке. Выполняем тахеометрическую съемку теодолитом. Тахеометрическая съемка объединяет в себе съемку ситуации и съемку рельефа.

Состав полевых работ при тахеометрической съемке следующий:

1) Рекогносцировка местности, закрепление местности;

2) Создание планово-высотного обоснования;

3) Съемка контуров и рельефа местности;

4) Привязка съемочного обоснования к пунктам государственной или местной геодезической сети.

В процессе рекогносцировки осуществляется знакомство с местностью, закрепляются вершины ходов, а также уточняется их положение, предусмотренное проектом, составленным по карте.

Точки съемочного обоснования по своему положению должны обеспечить удобство съемки контуров и рельефа местности.

Съемочное обоснование для составления топографического плана масштаба 1:500 выполняется в виде теодолитно-нивелирных ходов. Съемочное обоснование для составления топографического плана в масштабах 1:1000, 1:5000 выполняется в виде теодолитно-тахеометрических ходов.

В нашем случае съемочным обоснованием является замкнутый теодолитный ход. Отметки вершин точек тахеометрических ходов определяем путем геометрического нивелирования. При тахеометрической съемке работы на станции ведут в определенном порядке.

Перед началом съемки ориентируют нуль лимб теодолита. Для этой цели совмещают нуль алидады с нулем лимба и закрепляют лимб. Наведение трубы на реечные точки производят вращением алидады. По окончании съемки на станции проверяют ориентировку лимба.

Если съемка местности производится после проложения хода, то на каждой станции, кроме ориентирования лимба, определяют место нуля, а также измеряют высоту инструмента и отмечают ее на дальномерной рейке. Съемке подлежат все контуры данной местности, выражающиеся в масштабе плана.

При съемке рельефа местности реечные точки берут на всех его характерных точках и линиях, вершинах и подошвах холмов, дне и бровках котловин и оврагов, перегибах скатов, водораздельных линиях и тальвегах (водосливных линиях). Число реечных точек должно быть строго необходимым и достаточным для изображения рельефа с заданной точностью. Правильное решение этого вопроса во многом зависит от опыта производителя работ. Число реечных точек зависит от масштаба плана и высоты сечения рельефа. Чем крупнее масштаб и меньше высота сечения рельефа, тем больше число реечных точек требуется. Однако при съемке в любом масштабе требуется обобщение рельефа.

Во избежание пропуска в съемке местности, находящейся между станциями, необходимо предусмотреть перекрытие реечных точек, определяемых с этих станций.

Наблюдение реечных точек производят при одном положении вертикального круга (при котором лимб был ориентирован на данной станции), при этом производят отсчеты по дальномерной рейке, по горизонтальному и вертикальному кругам.

Если реечная точка берется только для съемки контура, то отсчет по вертикальному кругу не производят. Порядок работы на станции при наборе реечных точек точно такой же, как при наблюдении на станциях.

Все полученные отсчеты записывают в журнал тахеометрической съемки, приведенный для случая съемки местности на основе теодолитно-нивелирного обоснования.

Попутно со съемкой местности составляют эскизный чертеж - абрис, на котором показывают рельеф контуры. Такой эскизный чертеж облегчает построение плана в камеральных условиях. Скат рельефа на абрисе показывают стрелками.

8. Теодолитная съемка

Теодолитная съемка - это один из видов наземных съемок, целью которого является получение контурного плана местности, без изображения на плане рельефа. Чаще всего теодолитная съемка выполняется на участках с равнинным рельефом и сложной ситуацией (т.е. это застроенная территория, аэродромы, железнодорожные узлы). Съемочным обоснованием теодолитной съемки служат разомкнутые и сомкнутые теодолитные ходы, внутри которых прокладывается диагональные ходы. Обязательным условием при проложении теодолитных ходов является их привязка к пунктам главной опорной сети, позволяющая контролировать результаты измерений и обеспечивать их необходимую точность.

Существует пять способов теодолитной съемки:

1) Способ перпендикуляров;

2) Полярный способ;

3) Способ угловых засечек;

4) Способ линейных засечек;

5) Способ створов.

1. Полярный способ.

По контуру предмета на местности набираются съемочные пикеты. Съемку теодолитом (можно тахеометром) при одном положении вертикального круга, при круге левом. Перед съемкой на станции измеряем высоту прибора от колышка до середины трубы (до визирной оси) в горизонтальном положении. Измеряем место нуля, затем, при помощи закрепительного винта лимба наводим 0 ⁰ 00' на соседнюю точку теодолитного хода, или на другую, если известны координаты (рис. 13). При наведении на съемочный пикет, снимаем отсчет по горизонтальному кругу, который будет равен величине угла . Затем, по рейке, которая устанавливается на съемочном пикете, снимаем расстояние d, наводя центр сетки нитей на высоту прибора.

Рис. 13. Полярный способ

Съемочные пикеты набираем по ходу часовой стрелки при круге левом оси начального положения при одном положении нуля. Закончив работу станции производим контроль. Трубу наводим на точку и смотрим не сбился ли нуль, т.е. замыкаем горизонт.

2. Способ угловых засечек.

Вообще этот способ применяется если объект не доступен контуры нечеткие, или непроходимая местность.

Наблюдают на недоступные предметы местности (столб, дерево, трава).

С точек теодолитного хода измеряют теодолитные углы ₁ и ₂, чтобы образовались равносторонние треугольники (рис. 14).

Рис. 14. Способ угловых засечек

3. Способ перпендикуляров.

Применяется при съемке ситуаций и местных предметов, имеющих правильную геометрическую форму или вытянутые в длину контуров (дорога). Перпендикуляры длиной до 8 метров строят на глаз, более - с помощью эккера.

Рис. 15. Способ перпендикуляров

4. Способ линейных засечек.

Способ линейных засечек применяется для съемки твердых контуров. Длине засечек более длины мерного прибора применяются редко.

Рис. 16. Способ линейных засечек

5. Способ створов.

Способ створов является частным случаем способа перпендикуляров, т.е. точка ситуации попадает непосредственно в створ линии.

Рис. 17. Способ створов

9. Вычислительная обработка полевых данных, полученных при тахеометрической съемке

Угол наклона вычисляем по формуле:

= - М 0;

Вычисляем горизонтальное проложение:

d = l cos ² ;

Превышения вычисляем по формуле:

h = d tg;

В последнюю очередь вычисляем отметки точек:

H = h + H_{исходное};

результаты вычислений заносим в таблицу.

10. Назначение нивелира

Для составления топографических планов и карт, а также для проектирования и выноса в натуру инженерных сооружений необходимо знать высоты точек местности. С этой целью на местности выполняют комплекс геодезических работ, называемый нивелированием. В процессе нивелирования определяют превышение одних точек земной поверхности над другими, а затем по известной высоте исходной точки вычисляют высоты всех остальных точек над принятой уровненной поверхностью. Для этих работ предназначен нивелир.

11. Нивелирование

Нивелирование - это вид геодезических работ по определению превышений.

Нивелирование обычно используют для определения высот точек при составлении топографических планов, карт, профилей, при перенесении проектов застройки и планировки территории по высоте. При производстве строительно-монтажных работ с помощью нивелирования устанавливаются строительные конструкции в проектное положение по высоте. Применяют нивелирование при наблюдении за осадками и деформациями здании, для определения вертикальных перемещении точек зданий и сооружений.

В зависимости от методов определения превышений и применяемых при этом приборов различают следующие виды нивелирования:

1). Геометрическое нивелирование - горизонтального визирного луча и нивелирных реек. Для получения горизонтального луча используется нивелир;

2). Тригонометрическое нивелирование - превышения определяются при помощи измеренного угла наклона и расстояния между точками. Угол наклона измеряется при помощи теодолита;

3). Гидростатическое нивелирование - основано на свойстве свободной поверхности жидкости, которая в сообщающихся сосудах находится всегда на одном уровне;

4). Барометрическое нивелирование - превышения между точками определяются по разности атмосферного давления в этих точках;

5). Автоматическое нивелирование - основано на применении автоматических приборов. При этом методе профиль местности сразу вычерчивается на специальной ленте.

12. Методы нивелирования

Известны два способа нивелирования: из середины и вперед.

При нивелировании из середины (рис. 1) в точках А и В устанавливают отвесные рейки (Р ₁ и Р ₂), на которых нанесены шкалы, а посередине между точками прибор - нивелир, труба которого приведена в горизонтальное положение. Наводят визирную ось трубы нивелира на рейку Р ₁ и берут по ней отсчет а т.е. отсчитывают число делений от основания рейки до горизонтальной нити сетки трубы. Затем поворачивают трубу и, наводят ее на рейку Р ₂ берут отсчет b. Если нивелирование выполняют в направлении от А к В, то рейка Р ₁ будет задней, а Р ₂ - передней.



Рис. 1. Нивелирование из середины

При нивелировании вперед устанавливают нивелир так, чтобы окуляр трубы проектировался на точку А (рис. 2), а рейку помещают в точке В. Приводя визирную ось прибора в горизонтальное положение, измеряют высоту прибора i и берут отсчет b по передней рейке. В этом случае:

h = i - b

Рис. 2. Нивелирование вперед

Т.е. превышение равно высоте прибора минус отсчет по передней рейке. По известной высоте H_A точки А вычисляют высоту H_B второй точки по формуле

H_B = H_A + h

высоту точки В можно определить с помощью горизонта инструмента, т.е. высоты его визирной оси.

ГИ = H_a + а; H_b = ГИ - b .

Способ горизонта инструмента удобен, когда с одной станции берутся отсчеты на несколько точек. Если необходимо определить превышение между двумя точками значительно удаленными друг от друга, нивелируемую линию разбивают на части и производят последовательное нивелирование на станциях I₁, I₂,...,I_n (рис. 3).

Сначала со станции I₁ определяют превышение точки I над точкой А

h₁ = a₁ - b₁

Далее переносят прибор на станцию I₂ и заднюю рейку из точки А в точку 2;

отсчитав по рейкам, получают

h₂ = a₂ - b₂

Переставляя аналогично нивелир и рейки производят отсчеты вплоть до конечной точки В, образуют нивелирный ход, в котором через точки 1, 2 и т.д. последовательно передаются превышения; эти точки называются связующими. Общее превышение между точками А и В будет равно алгебраической сумме отдельных превышений. Высота H_n конечной точки В хода будет равна

H_b = H_a + h = H_a +h_i



Рис. 3. Сложное нивелирование

13. Нивелирование поверхности по квадратам

Нивелирование поверхности по квадратам чаще всего применяется в строительстве при вертикальной планировке участков.

Опорой для производства нивелирования является сеть квадратов, разбиваемая на местности. При нивелировании значительных участков в начале разбивают сеть основных квадратов, сторона которых может быть 100 или 200 метров.

Построение сетки квадратов выполняют при помощи теодолита и ленты. Для этой цели по границе участка строят прямоугольник, на сторонах которого закрепляют вершины квадратов через заданные интервалы. Положение вершин квадратов в середине участка находят на пересечении створов, проходящих через соответствующие точки (вершины), закрепленные на противоположных сторонах внешнего прямоугольника. Основные квадраты разбивают на заполняющие со сторонами 20-40 метров, иногда 10, в зависимости от рельефа местности и назначения плана. Вершины основных квадратов закрепляют бетонными или деревянными столбами, а заполняющих - кольями.

Кроме вершин квадратов, закрепляют также перегибы рельефа (плюсовые точки) на сторонах и внутри квадратов.

Попутно с разбивкой сетки квадратов ведут съемку контуров местности, которые привязывают к сторонам квадратов. Схему разбивки квадратов с обозначением их вершин и данные съемки контуров заносят на схему (абрис). Направление однородных скатов показывают на ней стрелками.

Разбивку сети квадратов можно также производить по двум взаимно перпендикулярным линиям, точка пересечения которых располагается внутри участка. По линиям разбивают вершины основных квадратов, а в вершинах перпендикулярно к линиям - поперечники. На поперечниках откладывают заданные стороны квадратов. Далее строят заполняющие квадраты. Удобно производить разбивку сети при помощи 100 - метровых тросов, размеченных через 20 метров.

По сторонам основных фигур прокладывают теодолитные ходы, опирающиеся на пункты геодезической сети. В результате обработки ходов получают координаты вершин основных квадратов. Квадраты со стороной 100-200 метров нивелируют каждый в отдельности. Нивелир устанавливают примерно в середине квадрата и производят отсчеты по рейкам, установленным в его вершинах, а также на плюсовых точках. Отсчеты, произведенные по рейкам, записывают на схеме сети квадратов.

Порядок работы в заполняющих квадратах предусматривает нивелирование с одной станции вершин нескольких квадратов. При этом каждые две смежные станции должны иметь общие связующие точки. Высоты вершин заполняющих квадратов вычисляют через горизонт инструмента. Если на небольшом участке местности построена самостоятельная сеть квадратов со сторонами 20-40 метров, то порядок работ состоит в следующем.

В сети квадратов выделяют замкнутый опорный ход, составленный связующими точками, на которые брались отсчеты со смежных станций. Такими точками на рисунке являются точки III / 1, IV / 3 и III / 5. Эти точки лежат в вершинах замкнутого хода, в данном случае треугольника, по сторонам которого вычисляют превышения.

Рис. Схема нивелирования поверхности по квадратам

Последние вычисляют по отсчетам, сделанным с одной и той же станции, увязывают и вычисляют отметки вершин хода. Предварительно на одну из вершин хода передается высота с пунктов нивелирной сети. Высоты вершин квадратов вычисляются через горизонт прибора на основе опорного хода.

Для построения топографического плана по результатам нивелирования поверхности по квадратам наносят на бумагу в заданном масштабе сеть квадратов, против вершин которых вписывают высоты, округленные до сотых долей метра. По данным абриса строят контуры местности, после чего методом интерполирования проводят горизонтали.



14. Трассирование

1. Полевое трассирование

Трассой называется ось проектируемого сооружения линейного вида, обозначенная на местности или нанесенная на плане.

Основные документы трассы: план - ее проекция на горизонтальную плоскость; продольный профиль - вертикальный разрез местности по оси проектируемого сооружения.

Трассировка - вид инженерно-геодезических изысканий, направленных на определение наиболее благоприятного в техническом отношении и экономически эффективного варианта положения оси трассы.

Применяют два способа трассирования:

камеральный - на предварительной стадии проектирования. В этом случае для выбора варианта положения оси трассы и ее параметров используют карты и планы.

Полевой - на стадии окончательного выбора варианта направления трассы непосредственно на местности. В целях учебной практики мы применили сразу второй способ трассирования, при этом в натуре определили положение начала и конца трассы, углов поворота, главных точек кривой, измерили стороны хода, разбили пикетаж, нивелировали трассу, т. е. вынесли в натуру точки которыми определяется положение трассы на местности. (Все эти точки мы закрепили на местности деревянными колышками).

Для этого сначала производим осмотр местности и выбираем наилучший вариант расположения трассы, обходя различные препятствия: болото, группу деревьев, рощу, местность с большим уклоном, горы. Составляем схематичный чертеж, а затем используя его прокладываем трассу. Начало трассы обозначаем пикетам с номером 0:

ПК 0. Т. к. Пикеты на трассе автодорог разбиваются через 100 метров, то номер каждого пикета обозначает число сотен метров трассы от ее начала. Теодолит мы устанавливаем в ПК 0 и, в заданном направлении откладываем пикеты. Для этого устанавливаем в ВУ 1 вешку, другую вешку мы устанавливаем в створе линии ПК 0 -ВУ 1. Расстояние в 100 метров от ПК 0до ПК 1 мы измеряем рулеткой. Так мы получаем точку ПК 1.

Затем мы измеряем расстояние рулеткой от ПК 1 до ВУ 1 (оно равно 54,90 метров).

Т. к. Далее трасса поворачивает - идет по кривой, то учитывая домер (Д = 20,35) мы откладываем пикет на расстоянии:

45,10 + Д = 45,10 + 20,35 = 65,45 метров от ВУ 1.

Таким образом мы прокладываем трассу, разбивая ее на пикеты, до точки ПК 10. Помимо пикетов колышки забиваем в характерных точках - плюсовых (промежуточных) точках. Эти точки обозначаем расстоянием от каждого пикета, например:

ПК 0 + 4,57 или ПК 6 + 63,85 + 14,16 и. т. д.

Т. к. Трасса проходит по контуру горы, то на местности разбиваем перпендикулярные к трассе линии - поперечники. Длина каждого поперечника составляет 40 метров. Длины поперечников бывают разными, они назначаются в зависимости от ширины дороги. Разбивая поперечник, мы закрепляем кольями его концы, которые располагаются на расстоянии 20 метров по каждую сторону дороги, и обозначаются:

Лево 20, Право 20;

точку пересечения с трассой (у нас это пикеты ПК 4, ПК 6). Колышки забиваются также и в главных точках круговых кривых - это начало кривой НК, конец кривой КК и середина кривой СК.

Одновременно с разбивкой пикетажа и кривых ведем съемку местности, прилегающей к трассе. Результаты съемки заносим в пикетажный журнал.

Пикетажный журнал.

В нем трассу изображаем условно в выпрямленном виде, а углы поворота указываем стрелками. Для написания пикетажного журнала используем глазомерную съемку - съемка местности, основанная на использовании приближенных методов (расстояние измеряется шагами или на глаз).

Здесь же, на местности, производим детальную разбивку круговых кривых. Для того чтобы разбить круговую кривую, достаточно определить на местности положение ее трех главных точек: начала кривой, середины кривой и конца кривой.

Для этого производим подготовительные расчеты.

По измеряемому значению угла поворота трассы и круговой кривой выбираем из " Таблицы для разбивки кривых на автомобильных дорогах " Н.А. Митина элементы кривой: тангенс Т, домер Д, длину кривой К и биссектрису Б. Зная пикетажное значение вершины угла ВУ определяем положение главных точек кривой по формулам:

Рис. Вертикальная кривая

НК = ВУ - Т

КК = НК + К

СК = НК + К/2

контрольные формулы:

КК = ВУ + Т - Д

СК = КК - К/2

Первая кривая:

= 180 ^{0 -} = 180 ^0-91 ⁰ 18' = 88 ⁰ 42'

R = 50 ; Т = 48,88; К = 77,41; Д = 20,85; Б = 49,92

ВУ = ПК 1 + 54,90 = 154,90

НК = 154,90-48,88 = 106,02 = ПК 1 + 6,02

КК = ПК 1 + 6,02 + 77,41 = ПК 1 + 83,43

СК = ПК 1 + 6,02 + 38,705 = ПК 1 + 44,725

Контроль:

КК = ПК 1 + 54,90 + 48,88-20,35 = ПК 1 + 83,43

СК = 183,43-38,705 = 144,725 = 44,725

Рис. Первая кривая

Вторая кривая:

₂ = _2-180 ⁰ = 240 ⁰ 22' - 180 ⁰ = 60 ⁰ 22'

R = 50 ; Т = 58,16; К = 105,36; Д = 10,96; Б = 15,68

НК = ПК 3 + 32,57-58,16 = 274,41 = ПК 2 + 74,41

КК = ПК 2 + 74,41 + 105,36 = 379,77 = ПК 3 + 79,77

СК = ПК 2 + 74,41 + 52,68 = 327,09 = ПК 3 + 27,09

Контроль:

КК = ПК 3 + 32,57 + 58,16-10,96 = 379,77 = ПК 3 + 79,77

СК = ПК 3 + 79,77-52,62 = ПК 3 + 27,09

Рис. Вторая кривая

Третья кривая:

₃ = _3-180 ⁰ = 261 ⁰ 23' - 180 ⁰ = 81 ⁰ 23'

R = 50; Т = 42,994; К = 71,02; Д = 14,967; Б = 15,94

НК = ПК 6 + 9,18-42,994 = 566,19 = ПК 5 + 66,19

КК = ПК 6 + 66,19 + 71,02 = 637,21 = ПК 6 + 37,21

СК = ПК 6 + 66,19 + 35,51 = 601,70 = ПК 6 + 1,70

Контроль:

КК = ПК 6 + 9,18 + 42,994-14,967 = 637,21 = ПК 6 + 37,21

СК = ПК 5 + 37,21-35,51 = 601,70 = ПК 6 + 1,70

Рис. Третья кривая

Четвертая кривая:

₄ = 180 ⁰ - ₄ = 180 ^0-97 ⁰ = 83 ⁰

R = 50; Т = 44,236; К = 72,43; Д = 16,042; Б = 16,76;

НК = ПК 8-44,236 = 755,76 = ПК 7 + 55,76

КК = ПК 7 + 55,76 + 72,43 = 828,19 = ПК 8 + 28,19

СК = ПК 7 + 55,76 + 36,215 = 791,975 = ПК 7 + 91,975

Контроль:

КК = ПК 8 + 44,236-16,042 = 828,19 = ПК 8 + 28,19

СК = ПК 8 + 28,9-36,215 = 791,975 = ПК 7 + 91,975

Рис. Четвертая кривая

Используя полученные данные, разбиваем кривые. Так, например, разбивка первой кривой сводится к отложению расстояния: 6,02 от ПК 1 - получаем начало кривой, и 83,43 от ПК 1, учитывая домер Д = 20б 35, - получаем конец кривой; а также 16,76 по биссектрисе горизонтального угла - получаем середину кривой. В этих точках забиваем колышки.

Для детальной разбивки круговой кривой используют один и трех способов: прямоугольных координат, продолженных хорд и углов.

1. Способ прямоугольных координат.

За начало координат здесь принимают точки НК и КК. Разбивку выполняют с этих двух точек к середине кривой:

За ось абсцисс х принимают линии тангенсов, за ось ординат y - перпендикуляры, опущенные из промежуточных точек а ₁, а ₂, а ₃ ,... на линии тангенсов.

...