Геодезические работы в строительстве трассы

Геодезические работы в строительстве трассы.

Геодезические работы в строительстве  представляют собой комплекс измерений, вычислений и построений в чертежах и натуре, обеспечивающих правильное и точное размещение зданий и сооружений, а также возведение их конструктивных и планировочных элементов в  соответствии с геометрическими  параметрами проекта и требованиями нормативных документов.

Геодезические работы являются составной частью процесса строительного  проектирования и производства. Отсюда следует, что их содержание и технологическая  последовательность должны определяться этапами и технологиями основного  производства.

При выборе площадки для  строительства  геодезические работы предусматривают сбор, анализ и обобщение  результатов, необходимых для проектирования, кроме того, для особо сложных  физико-геологических процессов  и крупных сооружений иногда организуют геодезические наблюдения за деформацией  Земной поверхности.

Для строительства выполняют топографо-геодезические  изыскания и обеспечивают другие виды изысканий. При изготовлении строительных конструкций ведут контроль за соблюдением геометрических параметров формирующего оборудования и проводят статистический контроль геометрических параметров строительных конструкций.

Этапы строительства:

1. Подготовительный – создают геодезическую разбивочную основу, осуществляют инженерную подготовку территории и выносят в натуру главные и основные оси.
2. Основной – выносят в натуру оси конструктивных и планировочных элементов. Осуществляют геометрическое обеспечение строительно-монтажных работ, производят поэтапную исполнительную съемку законченных объектов, при необходимости ведут наблюдение за деформацией.
3. По окончании строительства составляют технический отчет о результатах, выполненных в процессе строительства, геодезических работах и составляют исполнительный ген. план.

Особенности геодезических  работ в строительстве:

• сезонность полевых изыскательных работ и экспедиционный характер их выполнения
• физико-географические и экономические условия на объектах
• необходимость высокой квалификации основных исполнителей
• наличие организационно-ликвидационных мероприятий
• необходимость частных переездов с одного рабочего места на другое
• интенсивность движения транспорта и пешеходов (при работе в городе)

Геодезические работы на линейных трассах

Геодезические работы организуются по бригадному принципу. Всю трассу делят на участки и  каждой бригаде выделяют свой участок. Размер участка определяют исходя из продолжительности полевого сезона или установленного срока окончания  изысканий. Изыскание небольших  трасс выполняет одна бригада. Состав бригады определяют в зависимости  от назначения и категории трассы.

Геодезические работы при площадных  сооружениях

Чаще  всего применяют комплексную  организацию труда, при которой  одна и та же бригада выполняет  на объекте несколько видов работ. Хотя по численности такая бригада  больше обычной, однако комплексная организация труда способствует повышению производительности за счет сокращения простоев.

Для выполнения изыскательских работ составляют проект который содержит:

1. физико-географическое описание и топографо-геодезическую изученность района.
2. схема и расчет точности построения геодезического обоснования
3. чертеж геодезических центров
4. требования к съемке
5. сведения об организации работ
6. перечень основных приборов и оборудования
7. смета и другие сведения для производства работ.

Организация инженерно-геодезических работ обладает характерной особенностью. Работы проводят в сложных условиях стройплощадки  в любое время года. От оперативности  геодезистов зависит выполнение строительных работ. Брак в работе недопустим, т.к. может явится причиной переделки строительно-монтажных работ.

Работа  геодезиста на стройплощадке связана  с необходимостью работать вместе со строителями, это позволяет одновременно обслуживать несколько объектов.

Условия выполнения геодезических работ  при монтаже технологического оборудования аналогичны условиям на стройплощадке. Многие виды работ требуют совместного  участия геодезистов и монтажников.

Камеральное трассирование

Камеральное трассирование – проектирование трассы по топокартам, планам, аэросъемочным материалам и ЦММ.

Для данного трассирования  используют карты масштаба 1:50000 и 1:25000. Трассу прокладывают участками между фиксированными точками руководствуясь проектным уклоном трассирования (i_mp). С этой целью вычисляют заложение «d», соответствующее заданному уклону трассирования d = h/i_mpM, где h – сечение рельефа, 1/M – масштаб.

Используя полученное заложение на карте можно  выявить участки «напряженного» и «вольного» ходов.

Напряженным ходом называются участки местности для которых усредненный уклон местности больше проектного уклона трассирования. Участки вольного хода наоборот, т.е. меньше местность, чем их трассирование. На участках вольного хода трассу намечают по желаемому кротчайшему направлению обходя контурные преграды и участки с неподходящими инженерно-геологическими условиями.

На участках напряженного хода предварительно намечают линию  нулевых работ, руководствуясь которой  определяют положение трассы.

Линия нулевых работ – это такой вариант трассы, при котором ее уклон выдерживается без каких либо земляных работ. Линию земляных работ  намечают раствором циркуля равным найденному значению заложения, последовательно засекая соседние горизонтали и соединяя полученные точки отрезками.

Линия нулевых работ состоит  из большого числа звеньев, сопряжение которых кривыми практически  невозможно из-за необходимости соблюдения заданных минимальных значений радиусов кривых, поэтому ее спрямляют. После  ее спрямления транспортиром измеряют углы поворота j и назначают радиуса кривых, затем от начала трассы через 100 м отмечают точки (пикеты). Этот процесс называют разбивкой пикетажа. По горизонталям определяют отметки пикетов и характерных перегибов местности, по отметкам и пикетажу строят продольный профиль, по которому проектируют высотное положение трассы.

(#7) Полевое трассирование

Полевое трассирование – перенос запроектированной трассы на местность с уточнением ее изменения и закрепление в натуре.

Трасса определяется на местности  положением её главных точек:

1. начало и конец кривой (НК и КК)
2. вершин углов поворота (ВУ)
3. середина кривой (СК)
4. точки пересечения с осями сооружений

Эти точки на местности закрепляются знаками. Тип знака зависит от необходимого срока сохранности  их на местности. Створные точки закрепляют вехами.

Перенос трассы с карты на местность производится либо по координатам ее главных точек, либо по данным привязки трассы к предметам  местности.

Координаты  точек и элементы привязки определяют по карте графическим путем. Поэтому  точность переноса на местность главных  точек в основном определяется масштабом  карты. После перенесения точек  трассы на местность, прокладывают теодолитные  или полигонометрические ходы, в  которые включают все упомянутые точки. В процессе этих работ между  углами поворота производят «вешанье»  и измерения линий, измеряют горизонтальные углы, разбивают пикетаж с отметками  плюсовых точек и поперечников. При  разбивке пикетажа линии измеряют мерной лентой (линией) в одном направлении, сверяя значения по нитяному дальномеру. Пикеты закрепляют деревянными кольями. Рядом устанавливают «сторожок» и делают окопку.

Начало  трассы обозначают ПК0. Номер следующего пикетажа означает число сотен метров трассы от ее начала. Характерно точке рельефа отмечают плюсовые точки, на которых указывают расстояния до ближайших пикетов, например ПК5+68.

При разбивке пикетов на наклонных участках в измеренные расстояния вводят поправки за наклон.

Разбивка  вблизи углов поворота имеет свою специфику. Пикетаж невозможно разбить  по кривой. Кривые могут быть постоянного  радиуса или с переменным.

По измеренному значению угла j и принятому R вычисляют:

1. тангенс (T),

2. длину кривой (К),

3. биссектрису (Б),

4. домер (Д),

НК = ВУ – Т

КК = НК + К

СК = НК + К/2

Контроль: КК = ВУ–Д+Т, СК = КК – К/2

 Виды линейных сооружений. Основные элементы трассы

Одним из инженерно-геодезических  изысканий является трассирование.

Трассой называется ось проектируемого сооружения линейного типа обозначенное на местности или нанесенное на карту, фотоплан или в виде цифровой модели местности.

Основными элементами трассы являются план – ее проекция на горизонтальную плоскость и продольный профиль – вертикальный разрез по проектируемой линии сооружения.

В плане трасса состоит из прямых участков разных направлений сопрягающихся  между собой горизонтальными  кривыми постоянного или переменного  радиуса кривизны.

В продольном профиле трасса состоит  из линий разного уклона, соединяющиеся между собой вертикальными круговыми кривыми.

При построении продольного профиля  трассы вертикальный масштаб для  наглядности делают в 10 раз крупнее  горизонтального. Для характеристики местности в направлениях перпендикулярных к трассе составляют поперечные профили  в одинаковом горизонтальном и вертикальном масштабе.

К трассе предъявляют определенные требования, которые устанавливают в соответствии с техническими условиями на ее проектирование, например для дорожных трасс основные требования – это плавность и  безопасность движения с расчетными скоростями, поэтому на них устанавливаются  допустимые уклоны и минимально возможные  радиусы кривых. На трубопроводах  необходимо выдержать проектные  уклоны при допустимых скоростях течения. Степень искривления трассы определяется значениями углов поворота.

Углом поворота трассы называется угол j с вершиной, образованной продолжением направлений предыдущей стороны и направлением последующей стороны.

На трассах магистралей, железных дорог, трубопроводов и  ЛЭП углы поворота j не должны превышать 15-20^о. Это приводит к незначительному удлинению трассы.

Трассирование – комплекс изыскательских работ по выбору трассы согласно техническим и экономическим условиям. Различают камеральное и полевое трассирование.

Камеральное трассирование – проектирование трассы по топокартам, планам, аэросъемочным материалам и ЦММ.

Полевое трассирование – перенос запроектированной трассы на местность с уточнением ее изменения и закрепление в натуре.

Геодезические работы — проводятся при изысканиях железных дорог районах пролегания будущей трассы с целью получения информации об особенностях рельефа, привязки трассы и разики мест расположения железнодорожных зданий и сооружений; при реконструкции ж. д; и строительстве вторых путей осуществляют съём  существующего пути. 
Геодезические работы, проводимые для окончательно выбранного варианта, заключаются в разметке всей трассы на пикеты с использованием различных геодезия, инструментов. Геодезические работы помощью теодолита определяют углы поворота трассы, светодальномерами измеряют расстояния между вершинами них углов. В ходе этих работ создают также пост, планово-высотное съемочное обоснование, прокладывая в 30—50 м от трассы магистраль, закреплённую пост, знаками через 400—500 м. Для проектирования примыканий к ж. д. съездов, парков путей и поворотных устройств производят съёмку предполагаемых участков в масштабах 1:500—1:1000. 
Геодезические работы при строительстве ж. д. начинают с восстановления трассы. Затем осуществляют контрольные измерения углов поворота трассы, простановку пикетов, определяют превышения. В этот же период на местность переносят оси искусств, сооружений, элементы путевого развития, различных проектные отметки, уклоны. Детальную разбивку земляного полотна начинают с обозначения точек продольного профиля пути через 20—40 м и плюсовых точек превышений, вправо и влево от которых откладывают проектные расстояния до характерных точек поперечника. Выполняют детальную разбивку круговых и переходных кривых. Все точки земляного полотна на каждом пикете закрепляют парными выносными знаками, устанавливаемыми по теодолиту перпендикулярно трассе на расстоянии 30—50 м. Они образуют параллельную продольную ось, необходимую для восстановления оси земляного полотна, границ откосов и разбивки водоотводов; отметки этих знаков служат временными реперами. По земляному полотну производят исполнит, съёмку: с помощью инструмента восстанавливают продольную ось, на пикетах и переломах продольного профиля проверяют проектные размеры, крутизну откосов и отметки точек. При строительстве используют также лазерные визиры, нивелиры и теодолиты, которые позволяют устанавливать в проектное положение или вести выверку одновременно большого числа точек трассы. При детальной разбивке верхнего строения пути используют теодолит. Для определения проектного положения рельсов по высоте с учётом возвышения наружных рельсов над внутренними на криволинейных участках применяют нивелир. При исполнит, съёмке ж.-д. путей определяют координаты и закрепляют центры стрелочных переводов, вершин углов поворота, элементы кривых и осуществляют нивелировку пути по поперечникам через 50 м. 
Разбивку оснований железнодорожных зданий и сооружений, их основных осей и характерных точек производят способом прямоугольных и полярных координат, линейных, угловых и створных засечек. Проектные отметки выносят с помощью нивелира. При установке колонн, опор контактной сети и линий связи вертикальность проверяют теодолитом. 
Геодезические работы при реконструкции ж.д. и сооружении вторых путей ведут с учетом особенностей существующего пути. При использовании крупномасштабных аэрофотоснимков местности на них определяют углы поворота хорд прибором для съёмки кривых ПСКА, обеспечивающим достаточную точность измерений. Одновременно с этим составляют план пути и участков местности с постройками и зданиями путевого хозяйства. Координаты точек, размер междупутий, габариты приближения строений и т. п. определяют фотограмметрия, методом. При наземной съёмке кривых используют рулетку или теодолит и нивелирную рейку со спец. башмаком (способ И. В. Гоникберга), а также электронный тахеометр, которым выполняют съёмку кривой в произвольной системе координат с последующим расчётом на ЭВМ.

Геодезические работы осуществляют и  при строительстве мостов и др. искусственных сооружений. Длину  мостового перехода определяют светодальномером. При разбивке мостов по высоте устанавливают реперы: для мостов дл. 50—300 м на каждом берегу не менее одного, для мостов дл. более 300 м — не менее двух. Для «передачи» высот через реки применяют геометрия., тригонометрия, или гидростатическое нивелирование. Разбивку центра фундамента опоры моста выполняют засечкой не менее нем из трёх исходных пунктов. Разбивку рамных каркасов свай-оболочек или кессонов на плаву производят тремя теодолитами, установл. на опорных пунктах для наблюдения за положением центра фундамента, и четвертым, ориентированным по оси моста, для слежения за его разворотом. Эффективно применение системы светодальномер — лазер.

При разбивке тоннелей магистральных  железных дорог и метрополитенов геодезические работы производят на поверхности земли; строят геодезия, сеть для передачи координат и  отметок ко всем порталам, стволам, штрекам. В этом случае плановым обоснованием является триангуляция (горизонтальная съёмка расположения опорных точек) или линейно-угловая сеть, сгущаемая (прокладываемая) полигонометрией в  непосредственной близости от выработок. При пробивке тоннелей по мере продвижения  по забою через порталы прокладывают т. и. полигонные ходы (от пунктов к.-л. наземной основы) вплоть до момента  сбойки встречных тоннелей. При строительстве  тоннелей через вертик. стволы в забой с поверхности передают плановые координаты, дирекционный угол (ориентирование) и отметки. По мере продвижения по забою прокладывают подземные полигонометрич. ходы и ведут нивелировку, обеспечивающие проходку щита в плане и по высоте до осуществления сбойки. Для контроля ведения щита находят применение лазерные геодезические приборы. При прокладке железнодорожных линий в тоннелях геодезические работы включают разбивку облицовки и порталов тоннеля, оси пути и объектов путевого хозяйства, наблюдения за деформациями пород при его проходке.

Обработка материалов нивелирования  трассы

Нивелированием называется измерение превышений с целью определения высот точек. Путем нивелирования значения высот передают от исходных точек с известными высотами на точки, высоты которых надо определить.

В зависимости от применяемых приборов и методов различают следующие  виды нивелирования.

Геометрическое нивелирование - метод определения превышений путем взятия отсчетов по вертикальным рейкам при горизонтальном луче визирования. Это - основной метод нивелирования. Методом геометрического нивелирования создана государственная нивелирная сеть, создаются инженерно-геодезические высотные сети различного назначения.

Тригонометрическое нивелирование - метод определения превышения путем измерения вертикального угла и расстояния. Метод используют при создании высотного обоснования топографических съемок, а также при определении превышений и передаче высот на строительных площадках.

Барометрическое нивелирование основано на зависимости между высотой и атмосферным давлением. Для определения превышений измеряют атмосферное давление и температуру в точке с известной высотой и в точках, высоты которых определяют. По разностям давлений вычисляют превышения. Метод применяют при работах в труднодоступной местности, им пользуются геологи, геофизики. Точность измерений этим методом невысокая: на равнинной местности - 0.5 м, в горной - 1.5 м.

Гидростатическое нивелирование основано на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одном уровне. Простейший гидростатический нивелир представляет собой два сосуда с делениями, соединенные шлангом. Систему заполняют дистиллированной водой. Точность метода очень высокая (0,1 мм), поэтому он применяется при монтаже и выверке конструкций по высоте, особенно при работе в стесненных условиях, при передаче отметок через водные преграды, для наблюдений за деформациями сооружений (плотин, мостов, ускорителей частиц и пр.).

Определение превышений и высот точек с помощью спутниковых измерений. Автономное определение высот точек аппаратурой ГЛОНАСС и GPS выполняется с точностью нескольких метров, а определение превышений между точками - с точностью 10 - 15 мм.

Вслед за пикетажем ведется нивелирование трассы. Желательно нивелирование начинать от постоянного репера, абсолютная отметка которого известна.Нивелирование ведут в абсолютных отметках. Если вблизи от начала трассы нет постоянного репера, должен быть установлен временный репер с какой-либо условной отметкой. Начатое в условных отметках нивелирование ведут до ближайшего постоянного репера, после чего все отметки должны быть пересчитаны на абсолютные. 
Нивелир при изысканиях можно применять любого типа, но вполне исправный и не имеющий дефектов, которые не могли бы быть исправлены обычной юстировкой.

Нивелирование обычно ведут в два нивелира: первый — основной и второй — контрольный. Первый нивелировщик ведет нивелирование по основному ходу, по всем пикетажным и промежуточным плюсовым точкам, установленным на всех переломах продольного уклона. Если характерная точка пропущена пикетажистом, нивелировщик обязан выставить точку, установив ее пикетаж. Во избежание возможных ошибок при нивелировании следует, как правило, устанавливать нивелир на равных расстояниях от связующих точек. Предельное расстояние от нивелира до рейки на связующей точке обычно принимают 100 м. Все реперы на трассе должны быть пронивелированы как связующие точки. Порядок нивелирования следующий:

1) нивелировщик устанавливает инструмент и записывает в журнал связующие и все находящиеся между ними промежуточные точки, добавляя, если нужно, пропущенные пикетажистом;

2) нивелировщик производит отсчеты на заднюю и переднюю связующие точки, перекладывают трубу и вновь делает отсчеты с точностью до 1 мм, сразу записывая их в журнал, выводя средние отсчеты и подсчитывая отметки;

3) задний реечник по сигналу нивелировщика идет по всем промежуточным точкам. Нивелировщик делает отсчеты и записывает их в журнал;

4) дойдя до переднего реечника, который все время стоит на передней точке, не снимая рейки, задний реечник идет на следующую точку и становится перед ним;

5) нивелировщик подсчитывает отметки и идет на следующую стоянку, где устанавливает инструмент, после чего цикл работы повторяется.

Второй нивелировщик ведет работу независимо от первого. Он нивелирует все связующие точки, принятые первым нивелировщиком, в том же порядке и с той же точностью. Второй нивелировщик нивелирует так же все поперечники как на косогорных местах, так и по тальвегам. При нивелировании поперечников по существующим дорогам с твердой одеждой проезжей части должны быть пронивелированы точки: по оси дороги, по кромкам дорожной одежды, по бровкам дорожного полотна, по бермам, по дну резервов или кюветов и на обрезах на поверхности земли. Записи ведут в журнале специальной формы, в котором обязательно фиксируют расстояния от оси трассы до точек вправо и влево.

При большой крутизне склона при съемке поперечников производят ватерпасовку. Нивелировку поперечников по тальвегам, съемку и нивелировку на переходах водотоков выполняют в соответствии с указаниями. 
Километровые пикеты (кратные десяти) всегда должны быть связующими. Реперы, расположенные в стороне от трассы, нивелируют отдельным ходом от трассы с возвращением к той же связующей точке и также обязательно двумя нивелирами.

При изысканиях автомобильных дорог разрешается производить одиночную нивелировку в случаях:

1) если в начале, в конце и вдоль трассы имеются реперы, сложенные друг от друга на расстоянии не более 40 км, и, следовательно, привязкой к этим реперам можно проконтролировать правильность нивелировки; 
б) если нивелирование производится по замкнутому контуру. Последнее может, например, иметь место при назначении вариантов, когда один нивелировщик идет по одному варианту, а второй по другому. Контроль нивелирования осуществляется сличением отметок общих точек. 
Каждый нивелировщик в течение всей работы ведет записи в журнале в «своих» отметках, сверяя результаты нивелирования ежедневно по работе, выполненной за день и с начала трассы. При этом должны быть сверены отметки всех реперов.

Если невязка окажется больше допустимой, следует найти места возможных ошибок, после чего нивелировку нужно повторить. Если при этом выяснится, что ошибку допустил первый нивелировщик, повторная нивелировка должна быть проведена и по всем промежуточным точкам. 
Для предупреждения ошибок при одиночном нивелировании применяют следующие методы нивелирования: а) нивелирование с двусторонними рейками; б) нивелирование с контрольными точками; в) нивелирование с изменением высоты инструмента.

Отметки следует вычислять в поле у инструмента немедленно после сделанных отсчетов. На каждой странице журнала записи должны начинаться с взгляда назад и оканчиваться взглядом вперед. Правильность подсчета отметок проверяют по каждой странице суммированием отсчетов по рейке назад и вперед; разность между суммами отсчетов должна равняться разности отметок первой и последней точек на странице. 
При пересечении трассой глубоких оврагов следует при нивелировании перекидывать отметку взглядом с одного края оврага на другой. К нивелировке самого оврага следует приступать после установления отметки пикета или плюса, лежащего за оврагом. Запись промежуточной нивелировки в журнале должна быть выделена.

При проведении трассы по недоступным или труднодоступным местам (скальные выступы или обрывы, крутые косогоры) разрешается применение тупиковых ходов, но с обязательной нивелировкой в обход препятствия. Отметки точек на труднодоступном участке определяют ватерпасовкой. Записи тупиковых ходов в журнале выделяют особой отметкой. 
При нивелировании на болотах для устойчивости нивелира под концы треноги забивают колья. При невозможности обеспечить устойчивость нивелира, например, на моховых болотах с зыбкой корой, отметки передают обходным нивелированием.При необходимости установки дополнительных иксовых точек используют башмаки. Постановка рейки на грунт не допускается. При пересечении больших рек допускается расстояние от нивелира до рейки до 400 м. Однако при этом вследствие затрудненной видимости, по сигналам нивелировщика, по рейке передвигается целик (например, из цветного картона). Когда целик коснется горизонтального волоска трубы, нивелировщик дает условный сигнал и техник у рейки производит отсчет.Передача отметки по урезу воды допускается лишь на прямых участках реки в тихую, безветренную погоду. Точки у уреза воды забивают по сигналу.При отсутствии подходящего участка реки и при расстояниях до рейки, превышающих 400 м, отметку передают при помощи теодолита визированием на верх рейки и замером вертикального угла при круге вправо и влево.

В обоих последних случаях переданная отметка должна быть при первой возможности проверена привязкой к реперу сети государственного нивелирования.Каждый нивелировщик снабжается нивелиром с треногой и имеет в своем распоряжении двух рабочих с рейками и одного рабочего для переноса инструмента. Нивелировщики работают независимо один от другого. Одновременное выполнение нивелировки с отсчетами на одни и те же рейки воспрещается. 

Список литературы

1. Строительные нормы и правила,  ч. II, Нормы проектирования, гл. 39, Железные дороги колеи 1520 мм (СНиП II. 39-76).

2. Д.И. Власов, В.Н. Логинов. Таблицы для разбивки кривых на железных дорогах. Изд-во “Транспорт”, 1968.

3. Таблицы для разбивки железнодорожных  кривых. Трансжелдориздат, 1962.

4. В.Н. Ганьшин, Л.С. Хренов. Таблицы для разбивки круговых и переходных кривых. М, Недра, 1985.

5. Инструкция по инженерным изысканиям  для линейного строительства. (СН 234-62), М., Стройиздат, 1963.

6. Инструкция по топографо-геодезическим  работам при инженерных изысканиях  для промышленного, сельскохозяйственного,  городского и поселкового строительства  (СН 212-73), М., Стройиздат, 1974.

Федеральное  агентство  железнодорожного транспорта

Дальневосточный Государственный  университет путей сообщения

Сахалинский  институт железнодорожного  транспорта

ФГБОУ ВПО

Контрольная работа

По дисциплине << Геодезические работы в строительстве >>

ТЕМА: Геодезические работы в строительстве трассы. Обработка материалов нивелирования трассы

Студент(ка)   1   курса

Шифр: (К11-СТР(Б)ПС-352)

СахИЖТ – филиала ДВГУПС в г. Южно-Сахалинске

Сидоров Дмитрий Сергеевич 

                                                                          Проверил(а) : Никитин Андрей Вячеславович.

                                                                                                                 Домашний адрес: 

                                                                                                     г. Шахтерск

                                                                                                                   ул. Мира д.11 кв.48

 Южно – Сахалинск

2012