Журнал измерения горизонтальных углов

Таблица 2.

Назв. или № станции	Назв. или № точки визирования	КЛ КП	Отсчеты по горизонтальному кругу ° ´ "	Измеренный угол ° ´ "	Средний угол ° ´ "
А		КЛ	18° 08´ (1)	105°02´ (5)
		КЛ	123°10´ (2)
					105°01´45"(7)
А		КП	202°07´30" (3)	105°01´30"(6)
		КП	307°09´ (4)

 

НИВЕЛИРОВАНИЕ

4.1. Геометрическое нивелирование

Геометрическое нивелирование позволяет определить превышение одной точки над другой с помощью горизонтального луча нивелира и отвесно установленных нивелирных реек.

Существует 2 способа геометрического нивелирования: нивелирование из середины и нивелирование вперед.

Нивелирование из середины. В точках А и В устанавливают отвесно нивелирные рейки, а нивелир устанавливают между точками А и В на одинаковом расстоянии между ними, не обязательно в створе линии. После приведения нивелира в рабочее положение производят снятие отсчетов на заднюю (а) и переднюю (в) рейки. Отсчеты а и в по рейке берутся до мм.

Рис. 4.1. Нивелирование из середины.

Расстояние до реек (плечи) при техническом нивелировании допускаются до 150м (неравенство плеч до 5м). Превышение h вычисляется по формуле:

h = а – b = З – П;

Отметка передней точки вычисляется по формуле:

Нивелирная рейка с сантиметровыми делениями (двухсторонняя). Если рейка двухсторонняя – берут отсчет по черной и красной стороне. Контроль по станции:

3 _К - З _чер = пятка 1

Пк – П ч = пятка 2

/пятка 1 – пятка 2/ ≤ 5мм.

Пятка – это начальный отсчет по красной стороне рейки.

Так как, на каждой точке мы берем по два отсчета, то превышение считаем дважды:

h ₁ = З_ч – П_{ч ,}

h ₂ = З_к – П_к

Если рейки односторонние, то производят нивелирование дважды при разных высотах инструмента.

 

Нивелирование вперед.

i -высота инструмента, измеряется стальной рулеткой или отсчитывается по нивелирной рейке от колышка до середины окуляра.

Превышение, может быть положительным или отрицательным.

Рис.4.2. Нивелирование вперед

В тех случаях, когда превышения между точками, расположенными на значительном расстоянии, с одной постановки нивелира определить нельзя, выполняется последовательное нивелирование или сложное.

 

Рис. 4.3. Последовательное нивелирование.

При таком нивелировании точки 1 и 2 – связующие точки, а точки постановки нивелира – станции.

Отметки промежуточных точек находят через горизонт инструмента (ГИ).

Рис. 4.4. Нивелирование промежуточных точек.

Горизонтом инструмента (ГИ) – называется высота визирного луча над уровенной поверхностью. ГИ равен отметке точки плюс отсчет по черной стороне рейки на эту же точку.

ГИ₁ = Н _задняя+ З_ч или ГИ ₁= Н _{передняя} + П_ч,

тогда отметка промежуточной точки будет равна:

Н₊₇₀=ГИ₁-О_{пром. черн}

Вычисление отметок через ГИ очень удобно, когда с одной станции были сделаны отсчеты на несколько промежуточных точек.

Все измерения при нивелировании заносятся в журнал соответствующего образца.

В полевых условиях на каждой станции производится контроль пяток реек. Вычисленная пятка рейки должна соответствовать фактической пятке рейки. Допустимое расхождение в вычисленных пятках реек должна быть не более 5мм по модулю.

1. Техническое нивелирование выполняют, как правило, из середины.

2.Нивелир устанавливают между точками, подлежащими нивелированию примерно на равных расстояниях от них. Разность плеч не должна превышать 5 м.

3. На каждой станции, перед снятием отсчетов, нивелир приводят в рабочее положение, а рейки устанавливают, по возможности, в отвесное положение, на прочно забитые в землю колышки или костыли.

4. На каждой станции работу нивелиром Н-3 проводят в следующей последовательности:

а) визируют на заднюю рейку, и, приведя, элевационным винтом, пузырек цилиндрического уровня на середину, вначале наблюдая его в боковом окне уровня, а затем соединяют концы пузырька в поле зрения зрительной трубы и берут отсчет по средней нити сетки по черной стороне рейки в мм (четыре знака без запятых). Затем по команде исполнителя речник дает красную сторону рейки и берется отсчет. Разность отсчетов по красной и черной стороне рейки дает величину пятки данной рейки и служит контролем нивелирования.

в) визируют на переднюю рейку и повторяют действия пункта (а).

 

Планировка участка под наклонную плоскость.

Вертикальная планировка – это комплекс работ, выполняемых с целью преобразования существующего рельефа для обеспечения нормальных условий эксплуатации осваиваемых территорий.

Проведение этих работ обусловлено необходимостью организации поверхностного стока выпадающих на землю осадков, обеспечения нормальной эксплуатации различных видов транспорта, создания удобств для пешеходов и т. д.

Например, при строительстве промышленных предприятий необходимо одновременно решать вопросы о водоотводе, создании горизонтальных площадок для складирования материалов, площадок с минимальным уклоном для транспортных средств и т.д. Искусственный рельеф, создаваемый на территории современных городов, должен отвечать определенным инженерно-транспортным и архитектурным требованиям.

Для вертикальной планировки участка выполняют ряд мероприятий:

1. Площадку разбивают на квадраты со стороной 20-40 метров, в зависимости от масштаба съемки и рельефа местности и закрепляют углы квадратов кольями, забитыми вровень с поверхностью земли. Построение сетки квадратов осуществляют по принципу от «общего к частному», то есть сначала строят внешний контур сетки: с помощью теодолита откладывают углы, лентой или рулеткой измеряют расстояния. Внутренние точки квадратов получают как створные. Составляют схему сетки квадратов, на которой производят нумерацию узлов.

2. От ближайшего репера передается отметка на одну из угловых точек участка и производится нивелирование по внешнему контуру участка с уравниванием превышений и вычислением отметок связующих точек. Отметки всех остальных узлов сетки получают через горизонт инструмента с одной или нескольких станций в зависимости от выполняемого нивелирования. На схеме отмечают границы нивелирования для каждой станции. На схему могут записываться в узлы отсчеты по рейке при нивелировании.

Студенты заочной формы обучения выполняют расчеты по вертикальной планировке участка под наклонную плоскость по результатам нивелирования приведенного в методических указаниях.

 

5.1. Подготовка исходных данных

1. Результаты нивелирования поверхности занесены в журнал нивелирования и представлены в табл. 3.

2. Схема с границами нивелирования для каждой станции приведена на рис. 5.1.

N_з – две последние цифры номера зачетной книжки.

Отсчеты на заднюю и переднюю рейки взяты по красной и черной сторонам. Отсчеты на промежуточные точки взяты только по черной стороне рейки. Все отсчеты взяты в мм. На 15 точку нивелирование не выполнялось.

Таблица 3

Журнал нивелирования

№ станции	№ точки	Отсчеты на рейке	Превыш. h	hСР	hУР	Отметка Н, м	ГИ,м
задней	передней	проме жут.
I	RР
			+20 ∙ Nз
II
II
III
			+15 ∙ Nз
			-15 ∙ Nз
IV
RP

 

Рис. 5.1 Схема нивелирования площадки по квадратам:

---- - границы нивелирования по станциям; - репер;

- связующая точка; ∆ - станция нивелирования

5.2. Обработка журнала нивелирования

 

Последовательность выполнения работы:

1. Вычисляется пятка рейки для каждой связующей точки.

Пятка = О_кр - О_чер, (5.1)

где О_кр - отсчет по красной стороне рейки; О_чер - отсчет по черной стороне рейки.

Вычисленное значение пятки рейки не должно отличаться от фактического значения пятки более чем на 5 мм.

2. Вычисляются превышения на каждой станции:

h₁ = З_кр - П_кр, (5.2)

h₂ = З_чер - П_чер, (5.3)

где З_кр, З_чер - отсчеты на заднюю рейку соответственно по красной и по черной сторонам рейки; П_кр, П_чер - отсчеты на переднюю рейку соответственно по красной и по черной ее сторонам.

Разность (h₁ - h₂) должна быть не более 5 мм (по абсолютному значению).

3. Вычисляется среднее превышение h_ср на станции.

h_ср = (h₁ + h₂) / 2. (5.4)

4. После вычисления средних превышений на всех станциях хода вычисляется практическая невязка хода.

, (5.5)

где - сумма средних превышений по ходу;

, (5.6)

где Н_к, Н_н - отметки конечного и начального реперов хода.

Так как в рассматриваемом примере ход замкнутый, то Н_к = Н_н и , поэтому .

Полученная невязка должна удовлетворять требованию

, (5.7)

, (5.8)

где п - число станций.

5. Если , то в нивелирном ходе грубых ошибок нет и полученную невязку можно распределить поровну с обратным знаком на все средние превышения, т.е. вычислить поправки δ_h к средним превышениям. Поправка вычисляется в целых миллиметрах:

, (5.9)

Сумма поправок должна быть равна невязке с обратным знаком:

. (5.10)

6. Вычисляются исправленные превышения.

h_ucnp = h_cр + δ_h. (5.11)

Контроль правильности вычислений: .

7. Вычисляются отметки всех связующих точек.

. (5.12)

Контролем правильности вычислений служит точное получение отметки репера, расположенного в конце хода.

8. Вычисляют отметки горизонта инструмента для каждой станции, имеющей промежуточные точки:

ГИ = Н₃ + З_чер или ГИ = Н_п + П_чер, (5.13)

где ГИ - горизонт инструмента; Н_п, Н_з - отметки передней и задней точек на станции; З_чер - отсчеты на заднюю рейку по черной стороне рейки; П_чер - отсчеты на переднюю рейку по черной стороне рейки.

9. Вычисляют отметки промежуточных точек (узлов сетки) H_i,

H_i = ГИ - О_i, (5.14)

где О_i - отсчеты по рейке в узлах сетки квадратов (см. табл. 5.1 гр. 5).

 

5.3. Построение высотного плана участка

 

По результатам нивелирования площадки строят высотный план в масштабе 1:500 с высотой сечения рельефа 0,5 м. На листе бумаги строят сетку квадратов в масштабе 1:500, в узлы сетки вписывают отметки из журнала с округлением до 0,01 м.

Рис.5.2. Высотный план М 1:500

Сплошные горизонтали проведены через 0,5 м

 

Горизонтали строят путем интерполяции между соседними отметками на каждой стороне квадрата. На рис. 5.2 приведен пример построения высотного плана участка для варианта N = 0 и с нивелированием 15 точки.

 

5.4. Исходные данные для проектирования участка под

наклонную плоскость

1. Уклон площадки i₀ вычисляется по формуле

i₀ = 0,002 + N_з ∙ 0,0002, (5.15)

где N_з – две последние цифры номера зачетки студента.

2. Дирекционный угол направления уклона α₀ вычисляем по формуле

α₀ = 25° + N_з °∙ 3 (5.16)

4. Размер стороны квадрата d принимаем 40 м.

5. Условно примем значения координат для юго-западного угла сетки квадратов х₄₁ = 0; у₄₁ =0 и отметим, что значения х возрастают с юга на север, а значения у - с запада на восток.

6. Проектирование участка под наклонную плоскость выполняем для высотного плана, полученного по результатам обработки журнала нивелирования (табл.3.)

 

5.5. Определение координат центра тяжести участка

Найдем координаты центра тяжести участка по формулам:

; (5.17)

, (5.18)

где х_i и y_i - координаты центра тяжести отдельного квадрата; п - число квадратов.

Рассмотрим вычисление координат центра тяжести на примере, приведенном на рис 5.3., N =0.

Для примера, изображенного на рис. 5.3 координаты центра тяжести будут равны:

 

 

Рис. 5.3. Отметки земли.

5.6. Определение проектных уклонов по осям

Зная направление уклона α₀ и его значение i₀, можно вычислить значения уклонов по осям X и Y (i_x и i_y).

i_x = i₀ ∙ cos α₀; (5.19)

i_у = i₀ ∙ sin α₀. (5.20)

Рис. 5.4. Направление уклона участка с координатами

центра тяжести (М 1:1000)

 

Для примера, приведенного на рис 5.3. (i₀ = 0,02, α₀ = 155°) получим:

i_x = 0,02 ∙ cos155° = -0,018; i_у = 0,02 ∙ sin155° = + 0,008.

Покажем на рис. 5.4. положение центра тяжести участка и направление действия уклона.

 

5.7. Вычисление проектной отметки центра тяжести участка

при условии нулевого баланса земляных масс

 

Отметка центра тяжести участка вычисляется по формуле (5.21)

(5.21)

где H₁, Н₂, Н₃, H₄ - отметки земли узлов сетки, принадлежащие одновременно 1, 2, 3, 4 квадратам.

Для примера на рис. 5.3 эти величины имеют значения:

= 642,30 м; = 772,19 м;

= 129,15 м; = 388,52 м.

.

 

5.8. Вычисление проектных отметок узлов сетки

 

Зная координаты центра тяжести участка и его проектную отметку, вычисляем проектную отметку ближайшей по координатам к центру тяжести вершины квадрата Н_Б.

В нашем примере (рис.5.3.) такой вершиной является 22-я точка.

Вершина 22 имеет координаты: х = 80, у = 40.

Отметку этой вершины найдем по формуле

(5.22)

Проектные отметки остальных вершин квадратов вычисляем по формуле

, (5.23)

где х_ij, у_ij - координаты вершины, для которой определяется проектная отметка H_ij.

Для рассматриваемого варианта проектные отметки узлов будут следующими:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Вычисленные величины заносим на схему участка в соответствующие вершины (рис. 5.5).

 

Рис. 5.5. Проектные отметки участка с уклоном:

i₀ = 0,02, α₀ = 155^o (М 1:1000)

 

5.9. Вычисление рабочих отметок

 

Имея проектные отметки каждой вершины и их отметки земли, вычисляем рабочие отметки по формуле (5.24) и заносим их на рис. 5.6.

. (5.24)

Рис. 5.6. Рабочие отметки и линия нулевых работ (М 1:1000)

5.10. Определение планового положения линии нулевых работ

Плановое положение точки нулевых работ на сторонах квадрата определяют по формулам:

, (5.25)

, (5.26)

Контролем служит равенство

х₀ + у₀ = d, (5.27)

где а, в - рабочие отметки на концах стороны квадрата; d - длина стороны квадрата; х₀ - расстояние от точки А до точки нулевых работ в метрах; у₀ -расстояние в метрах от точки нулевых работ до точки В.

По формулам (5.25) и (5.26) находим плановое положение линии нулевых работ и показываем ее на рис. 5.6.

x₁ = 5,52; y₁ = 34,48; x₂ = 13,70; y₂ =26,30;

x₃ = 34,24; y₃ = 5,76; x₄ =5,10; y₄ =34,90;

x₅ = 10,86; y₅ = 29,14; x₆ = 19,18; y₆ = 20,82;

x₇ = 22,38; y₇ =17,62; x₈ = 18,24; y₈ = 21,76.

 

5.11. Составление картограммы земляных масс

 

По результатам рис. 5.6 вычисляем объемы земляных работ. Объемы для каждой фигуры V_i вычисляют по формуле

, (5.28)

где S - площадь фигуры; h_paб.cp.i - средние рабочие отметки.

, (5.29)

где m - число вершин фигуры.

 

5.12. Составление таблицы объемов земляных работ

 

Вычисление объемов земляных работ производится по формуле (5.28). Данные расчетов сводим в таблицу (в табл.3. приведены результаты расчетов для примера, приведенного на рис.5.6)

Таблица 5.2

№ фигуры	Площадь фигуры S	Средняя рабочая отметка hраб.cp	Объем V
выемки	насыпи
	236,19	+0,17	-	+40,15
	1363,81	-0,57	-780,10	-
		-1,04	-1664	-
	1408,30	-0,338	-476	-
	191,70	+0,123	-	+23,58
	958,80	+0,408	-	+391,19
	641,20	-0,288	-184,66	-
	1296,65	-0,324	-420,11	-
	303,35	+0,17	-	+51,57
	214,62	-0,157	-33,70
	1385,38	+0,438	-	+606,80
	1585,31	+0,93	-	+1474,31
	14,69	-0,063	-0,92	-
	27,69	-0,063	-1,74	-
	1572,31	+0,518	-	+814,46
	Vв =3 561,23	Vн = 3402,06

Баланс земляных масс вычисляется по формуле:

.