Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Нивелирование трассы

Цель работы

Задача нивелирования состоит в том, чтобы получить отметки пикетов и

плюсовых точек для построения профиля земли.

Исходные данные

В исходные данные входит индивидуальное задание с приложением выписки

из журнала нивелирования и выписки из пикетажной книжки с указанием отметок

реперов: Нр31=14,046 м, Нр34=9,798 м, и исходных данных для кривых: первая

кривая имеет вершину угла поворота на расстоянии 497 м от начала трассы,

угол поворота (1=15(45(, радиус кривой R1=1200 м, длину переходной кривой

l1=120 м; Вторая кривая имеет (2=15(30(, R2=1000 м, l2=100 м, прямая

вставка перед ней 582 м. Приведены масштабы для вычерчивания профилей: для

продольного профиля Мг=1:10000, Мв=1:200; для поперечного профиля М=1:200.

Обработка журнала нивелирования

3.1 Вычисление средних превышений

В графах 5 – 6 вычисляют превышения, определяемые по отсчетам черных и

красных сторон реек, по формулам

h=З-П; (1)

hч=aч-bч;

hк=aк-bк;

Это будут превышения между связующими точками Rp31-ПК0; ПК0-ПК3; ПК3-

ПК5 и т.д.

Если разность превышений в графах 5 и 6 не превышает (6 мм, то

вычисляют среднее превышение на станции

[pic] (2)

Например, на первой станции отсчет на заднюю точку Rp31 по черной

стороне рейки 1139, на переднюю точку ПК0 – черный отсчет 0784. Превышение

будет [pic]=1139-0784=+0355.

[pic]=2 мм<6 мм, поэтому выводим среднее превышение [pic]=+0354,

записываем в графу 7 журнала нивелирования между строк.

После того, как вычислены все средние превышения на обеих страницах

журнала, проверяют, правильно ли они вычислены, т.е. делают постраничный

контроль по формуле

[pic], (3)

Полуразность должна быть равна сумме средних превышений (2 – 3 мм.

3.2. Определение высотной невязки и ее распределение в разомкнутом

ходе

Контролем полевых измерений и вычислений является невязка

[pic]

[pic], (4)

где [pic] – разность отметок конечного и начального реперов Rp34 и

Rp31.

Невязка [pic] мм.

При техническом нивелировании предельная невязка не должна превышать

[pic](мм).

Невязка в превышениях распределяется поровну на каждую станцию с

обратным знаком (на 10 станций по 1 мм).

Поправки к превышениям записывают над ними. В графе 6 записывают

исправленные алгебраические превышения.

[pic]

Пример: если [pic], поправка –1 мм, то [pic]мм.

3.3. Вычисление отметок связующих и промежуточных точек

После того, как исправлены все превышения, вычисляются отметки

связующих точек по формуле

[pic], (7)

где [pic]– отметка следующей (передней) точки на станции,

[pic]– отметка предыдущей (задней) точки на станции,

[pic]– исправленное среднее превышение между этими точками.

Пример: [pic]

[pic]м.

На каждой странице контролем правильности вычислений связующих отметок

является равенство разности отметок последней и первой точек с суммой

исправленных превышений.

Заключительный контроль при вычислении отметок: в результате

вычисления отметок связующих точек на последней странице должна получиться

задняя отметка Rp34.

[pic].

Если контроль получился, начинают вычислять отметки оставшихся пикетов

и плюсовых точек, которые были пронивелированы как промежуточные. Отметки

промежуточных точек вычисляются через горизонт инструмента (ГИ).

ГИ – это высота (отметка) визирного луча. Он вычисляется по формуле

ГИ [pic] (8)

Контролем вычисления горизонта инструмента может служить другая

формула (на этой же станции)

ГИ [pic] (9)

Пример: ГИ = [pic] м.

Отметка промежуточных точек находится через ГИ и черные отсчеты на

этих точках по формуле

[pic] (10)

Пример: [pic] м.

На следующей станции, где есть промежуточные точки, вычисляют новый

ГИ, через этот ГИ вычисляют также отметки промежуточных точек.

Составление продольного профиля

Пользуясь обработанным журналом нивелирования и пикетажной книжкой,

приступают к составлению продольного профиля трассы. Для построения

нормального продольного профиля железнодорожной трассы задается

горизонтальный масштаб 1:10000 и вертикальный 1:200.

Построение профиля начинается с того, что в 35 мм от нижнего края

миллиметровки проводят черту, на которой размечают и нумеруют пикеты.

Номера пикетов пишут под чертой. Проведя вторую линию на 1 см выше,

получают графу «Расстояния». Ее заполняют в соответствии с пикетажной

книжкой. Положение плюсовых точек и пикетов показывают ординатами. Для

плюсовых точек указывают еще и расстояния между ними. Например, если на

местности между двумя пикетами были плюсовые точки +42 и +80, то между ними

в графе «Расстояния» должны быть указаны расстояния 42, 38 и 20, сумма

которых равна 100.

Далее заполняется графа «Отметки земли». В ней против каждой ординаты

выписываются из журнала нивелирования отметки точек. После этого приступают

к построению линии земли.

Построение линии земли на продольном профиле производят по отметкам

точек трассы «отметки земли». Для этого после вычерчивания сетки остро

отточенным карандашом откладывают на соответствующих ординатах, проведенных

выше линии «Развернутый план пути», черные отметки точек в заданном

вертикальном масштабе 1:200. Полученные точки соединяют отрезками прямых.

На этом заканчивается построение профиля поверхности земли по трассе.

5.1. Построение проектной линии (верхней бровки земляного полотна)

При построении проектной линии на производстве учитываются многие

требования, изучаемые в специальных курсах. Проведение проектной линии

выполняется из следующих условий:

1. Объем земляных работ должен быть минимальным.

2. Объем по выемке и по насыпи должен быть приблизительно одинаковым.

3. Фактически уклон не должен превышать руководящий (заданный).

4. Между подъемом (спуском) и спуском (подъемом) должна быть

горизонтальная вставка на менее 200 м.

В графе «Уклоны» ординатами разделяют элементы запроектированной

трассы. Около ординат в этой графе указывают расстояние до ближайших

пикетов. Если перелом проектной линии не совпадает с пикетом, то его

обозначают ординатой, которая, как и проектная линия, вычерчивается красным

цветом. Диагоналями или горизонтальной кривой показывают уклон

запроектированного элемента. Над диагоналями пишется величина уклона в

промилле, а под диагоналями – протяженность подъема или спуска в метрах.

Величины уклонов элементов проектной линии определяют графически. Для

этого строят над профилем треугольник уклонов, у которого основание равно

10 см. В нашем масштабе оно будет соответствовать 1000 м местности. Если

второй катет построить равным 3 см, то получим гипотенузу с уклоном 3/1000

или иначе 3‰.

Уклон в тысячных долях – это число метров подъема или спуска на 1 км

длины.

Чтобы определить величину запроектированного уклона, достаточно

сделать параллельный перенос участка проектной линии на треугольник уклонов

и подсчитать число миллиметров на втором катете. Оно будет соответствовать

запроектированному уклону.

5.2. Определение проектных отметок

Проектная отметка ПК0 определяется графически с профиля . Все

остальные отметки (пикетов и плюсов) определяются аналитически с точностью

до см.

Учитывая вертикальный масштаб, но местность проектная отметка будет

равна 14,40 м. Проектные отметки любой точки вычисляются с точностью до см

алгебраически по формуле:

H=H0+i*d,

где H0 - отметка начальной точки данного элемента профиля,

i - величина уклона,

d - расстояние данной точки от начальной.

HПК1=14,4+0,011*100=15,5 м

и т.д.

проектные отметки на плюсовых точках находят аналогично, только уклон

умножают не на 100 м, а на расстояние до плюсовой точки.

Например: проектная отметка для точки +46 на пикете 3 равна 78,4 м.

Н+46=15,26+0,011*46=17,46 м, где 15,26 отметка проектная на ПК3.

Рабочие отметки представляют собой разности между проектной и

отметкой земли на каждом пикете и плюсе. Их вычислят с точностью до

сантиметра по формуле: Нраб=Рпр-Нз.

ПК1: Нраб=13,6-15,5= -1,90 м.

Величина рабочей отметки указывает высоту насыпи или глубину выемки.

Выписывают рабочие отметки на профиле красным цветом: для насыпи – над

проектной линией, а для выемок – под ней на расстоянии 1 см.

5.3. Вычисление положения точек нулевых работ

Там, где насыпь переходит в выемку, проектная линия пересекает линию

земли, т.е. рабочая отметка равна 0. Такие точки называются точками нулевых

работ.

Их местоположение, т.е. горизонтальное расстояние от ближайшего

заднего пикета или плюса, определяют по формуле

l0=[pic],

h1 и h2 – рабочие отметки соседних точек профиля,

l – расстояние между этими точками.

Между ПК1 иПК2 l=[pic] м.

5.4. Расчет основных элементов разбивки кривых и вставка кривых в

пикетаж

По заданию требуется показать в профиле две кривые, направленные в

разные стороны. Для каждой кривой в задании указан угол поворота [pic] ,

радиус R кривой, длина переходной кривой l. Кроме того, для первой кривой

дано место положение вершины угла поворота (расстояние от ПК0), для второй

кривой указана прямая вставка перед ней d.

Для контроля вычисляем Дс=2Тс-Кс и это значение сравниваем с

полученным из таблицы.

Пикетажное значение главных точек кривой определяется по формулам

НК=ВУ-Т, СК=НК+0,5Кс, КК=СК+0,5Кс,

Для контроля:

КК=ВУ+Т-Д,

Где НК – начало кривой,

КК – конец кривой,

ВУ – вершина угла поворота трассы,

СК – середина кривой.

Расчет:

[pic]ВУ1 4+97,00

-Тс 2+26,04

НК 2+ 70,96

+Кс 4+49,87

КК1 7+20,83

НК 2+70,96

+0,5Кс 2+24,935

СК 4+93,895

Контроль:

[pic]ВУ1 4+97,00

+Тс 2+26,04

7+23,04

-Дс 0+ 2,21

КК1 7+20,83

Если в вершину угла поворота трассы вписывается круговая кривая, то

при вычислениях пикетажа подставляют в формулу Т0, К0, Д0.

Для расчета пикетажного значения второй кривой необходимо найти

пикетажное значение ВУ2. В задании дана прямая вставка перед второй кривой

d, R, l, [pic]для второй кривой. Аналогично первой кривой выбираем из

таблицы все значения основных элементов кривой и вычисляем суммированные

элементы.

Находим пикетажное значение ВУ2 по формуле

ВУ2=КК+ d+Тс2,

Где КК – конец первой кривой.

ВУ2=ПК7+20,83+582+186,15=ПК14+88,98

Расчет:

[pic]ВУ2 14+88,98

-Тс 1+86,15

НК 13+02,83

+Кс 3+70,53

КК2 16+73,36

НК 13+02,83

+0,5Кс 1+85,265

СК 14+88,095

Контроль:

[pic]ВУ2 14+88,98

+Тс 1+86,15

16+75,13

-Дс 0+ 1,78

КК12 16+73,35

5.5. Оформление графы «Условный план линии» в профиле

На расстоянии 2 см вниз от графы «Пикетаж» проводят прямую – ось

трассы. Начало и конец каждой кривой обозначают перпендикулярами,

проведенными от графы «Пикетаж»до оси трассы в соответствии с рассчитанными

значениями НК и КК. Около перпендикуляров пишут расстояние до ближайших

пикетов. Сумма этих расстояний должна быть равна 100 м.

Например, начало первой кривой – на ПК2+70,96, а конец кривой – на

ПК7+20,83. Значит первый перпендикуляр опускают на графу «Пикетаж» на

расстоянии 70,96 м. Слева от него пишут красным цветом 70,96, справа –

остаток до 100, т.е. 29,04

Чтобы показать конец кривой, второй перпендикуляр опускают на

расстоянии 20,83 от ПК7. Слева от него пишут 20,83, справа – 79,17.

Для второй кривой аналогично.

Если начало или конец кривой совпадают с пикетом, о нули. Сами кривые

показывают условными знаками. Кривая изображается двумя четвертями

окружности, описанными радиусом 5 мм в начале и в конце кривой. Полученные

точки соединяют прямой, отстоящей от линии на 5 мм выше или ниже от трассы.

Расположение условного знака кривой зависит от направления поворота трассы.

При повороте трассы направо кривая смотрит выпуклостью вверх, при повороте

трассы налево – кривая вписывается в угол выпуклостью вниз. Над условными

обозначениями кривой о=или под ней пишут длину переходной кривой.

6. Вычерчивание поперечного профиля

Поперечный профиль необходим для подсчета объема земляных работ, для

выявления данных о рельефе около трассы, для решения различных инженерных

задач.

Данные для поперечных профилей получают в результате нивелирования

точек, расположенных справа и слева от магистрали, перпендикулярно к ней

или под некоторым произвольным углом. В обработанном журнале нивелирования

указаны два поперечника: на ПК6 и ПК14.

По вычисленным отметкам точек поперечного профиля (графа 10 журнала

нивелирования) вычерчивают поперечный профиль (по заданию 1) в масштабе

горизонтальном и вертикальном 1:200. Вычерчивается поперечный профиль на

миллиметровой бумаге.

В графе «Горизонтальные расстояния» выписывают из журнала

нивелирования или из пикетажной книжки расстояния от оси пути до первой

точки поперечного профиля и далее указывают расстояние вправо и влево от

пикета. Отметки земли вписывают в соответствующую графу, округляя их до

сантиметра. При выполнении задания необходимо построить только линию земли

без проектирования. Поэтому две последние графы вычерчивают красным цветом

и оставляют их незаполненными. Для построения самого поперечного профиля

указан вертикальный масштаб 1:200. Продолжают ординаты, проведенные в графе

«Горизонтальные расстояния» выше последней графы «Проектные отметки», на 4

– 5 см, и проводят линию условного горизонта. Относительно этой прямой

откладывают оставшиеся величины отметок в данном масштабе (1 мм

соответствует 0,2 м). Соединив наклонные точки отрезками прямых, получают

линию земли в поперечном направлении относительно трассы.

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.