Изыскания для линейных сооружений

Изыскания для  линейных сооружений

Полевое трассирование

Полевое трассирование начинают с рекогносцировки, при котором изучают состояние геодезической основы и полосы трассы. Затем переносят камеральный проект в натуру. В первую очередь методом полярных координат, линейных засечек и т. п. определяют и закрепляют на местности углы поворота трассы, используя для этого плановые геодезические сети и твердые контуры, имеющиеся на карте и местности вблизи углов поворота.

Следующий этап — провешивание прямолинейных участков между углами поворота трассы (вехи устанавливают через 100-150 м) и детальное обследование, в результате которого учитывают все особенности местности, по которой будет проходить дорога, и находят оптимальный вариант трассы.

Следует обратить внимание на долговременное закрепление углов поворота, чтобы  они сохранились до начала строительства, кроме того, долговременными знаками  закрепляют ряд других точек, таких  как примыкание к существующим дорогам, места перехода через препятствие и др. На каждую закрепленную точку составляют абрис с указанием ее положения относительно долговременных местных предметов.

Следующий этап — измерение углов поворота трассы и расстояния между их вершинами. Углы поворота трассы Ө, Ө' (рис. 1.29) — горизонтальные углы между старыми и новыми направлениями трассы. Ө — правый, а Ө'— левый углы поворота, индексом i обозначают номер вершины на рисунке 1.29, а

Рис. 1.29. Схема трассы линейного сооружения (о) и главные точки и элементы кривой (б)

Углы  β₁,β₂ измеряют так же, как и в теодолитном ходе, средняя квадратическая ошибка измерения угла не должна превышать 0,5'.

Расстояния  между вершинами трассы измеряют стальной мерной лентой или дальномером  с относительной ошибкой 1:2000. Поправки за наклон линии вводят при углах  наклона v > 2°. Трассу с измеренными расстояниями и углами и привязанную к пунктам геодезической основы называют магистралью, ее можно рассматривать как теодолитный ход, позволяющий определять дирекционные углы и координаты вершин.

При измерении  сторон от начала магистрали откладывают  отрезки длиной 100 м горизонтального  проложения, концы отрезков закрепляют пикетами (колышек длиной 15-25 см забивают вровень с землей, рядом забивают сторожок длиной 40-50 см, выступающий над землей на 15-20 см, на сторожке подписывают номер пикетной точки, например ПК 15, это соответствует расстоянию 1500 м от начала магистрали).

Кроме пикетных точек на магистрали отмечают характерные точки рельефа, контуров и вершин углов поворота трассы, называемые плюсовыми, их положение  определяют от ближайших предыдущих пикетов, например, точка ПК 15 + 17,0 расположена  на расстоянии 17,0 м по магистрали от ПК 15. При Углах наклона v > 2° к отложенному расстоянию D прибавляют поправку

На поворотах  трассы между прямолинейными участками  разбивают сопрягающие кривые, чаще всего дуги окружностей. Радиус закругления  зависит категории дороги. Имеется  пять категорий автомобильных дорог, радиусы закруглений для которых  равны 1000, 600,400, 250,125 м соответственно.

На  рис. 1.29, б дуга окружности ABC с центром в точке 0 и радиусом R вписана в угол поворота трассы. Кривые и прямые касаются в точке A - начале кривой (НК) и в точке С — конце кривой (КК). Биссектриса ОВ угля пересекает кривую в точке В — середине кривой (СК). Точки НК, СК, КК называют главными точками круговой кривой. Расстояние от вершины угла до точки касания называют тангенсом (Т), расстояние ABC между точками кася ния по кривой называют длиной кривой (К) и расстояние от вершины углами середины кривой называют биссектрисой (Б); разность Δ = 2Т - К называют домером (D). Значения Т, К, Б, D называют главными элементами (параметрами) кривой, их значения зависят от радиуса R и угла поворота Ө. На рисунке 1.29,б

Пикетажное  наименование главных точек кривой вычисляют по формулам контроль:

ПК(НК) = ПК (ВУ) - Т;             (1.22) 
ПК (КК) = ПК (НК) + К;                     
ПК (СК) = ПК (НК) + К/2                 

контроль:

ПК (КК) = ПК(ВУ) + Т - Д; 
ПК (СК) = ПК(КК) - К/2    

Вычисление  пикетажных наименований главных точек  кривой выполняет до сантиметров.

На местности  при малых значениях тангенса для нахождения НК и КК от вершины угла по обе стороны по трассе откладывают тангенс кривой Т. СК находят, отложив от вершины угла по его биссектрисе величину Б. При больших тангенсах НК и КК находят, отложив от ближайших к ним пикетов расстояния, равные разностям пикетажа выносимой в натуру точки и ближайшего пикета. Например, если ПК(НК) = 7 + 24,17, то от ПК7 откладывают по трассе 24,17 м и получают положение НК.

Отложив от ВУ значение Г, получают КК. Зная пикетажное наименование ПК(КК), вычисленное по второй и четвертой формулам (1.22), положение следующего пикета находят, отложив от КК разность пикетажного наименования следующего пикета и ПК(КК). Например, ПК(КК) = 9 + 37,42 м. ПК10 получают, отложив от КК отрезок d'= 100,00 - 37,42 м = 62,58 м.

Для получения  сведений о рельефе в поперечном трассе направлении строят поперечные профили длиной 15-30 м. На таких профилях вправо и влево от трассы намечают характерные точки рельефа, а при их отсутствии фиксируют точки через 5-10 м. Поперечные профили должны отражать особенности рельефа в полосе трассы; при углах наклона 10° и больше поперечные профили строят на каждом пикете и плюсовых точках. Все сведения о пикетаже отражают в пикетажном журнале.

На участках со сложными геологическими условиями, в местах перехода через препятствие, на площадках под строительство  придорожных сооружений и т. п. создают  планы в масштабе 1:500, 1:1000. 
 

Закрепление и измерение углов. Выбранную трассу надёжно закрепляют на местности. Вершину угла, образуемого прямыми линиями трассы, закрепляют забиваемым вровень с поверхностью земли колом (рис. 15.1, а). На расстоянии 1 м от кола с внешней стороны угла на его биссектрисе устанавливают столб с затёсом. На затёсе, обращённом в сторону вершины угла, делают надпись, указывающую номер вершины угла, год, угол поворота трассы, радиус вписываемой в угол кривой, расстояние от начала трассы. Измеряют расстояния от вершины угла до расположенных вблизи приметных местных предметов (дерево, угол здания, валун и др.) и показывают их на абрисе - схеме, составляемой для облегчения отыскания вершины угла в последующем, особенно в случае разрушения опознавательного столба.

Над колом, закрепляющим вершину угла, устанавливают  теодолит и измеряют лежащий справа по ходу трассы угол b между направлениями на соседние вершины углов. Измерение выполняют одним приёмом с точностью 0,5^¢. Угол поворота трассы (рис. 15.2) вычисляют по формулам:

α_пр = 180^°- b₂ (при повороте трассы вправо: b < 180^{°) или}

α_лев = b₃ - 180^° (при повороте трассы влево: b > 180^°).

Для контроля буссолью измеряют магнитные  азимуты линий.  

2

б)

а)   

2

1  

1

Рис. 15.1 Закрепление точек на трассе:

а – закрепление вершины угла: 1 – кол; 2 – столб;

б – закрепление пикета и плюса: 1 – кол; 2 – сторожок   
 

Рис. 15.2 Углы поворота трассы

Разбивка  пикетажа и измерение  длин линий. Расстояния между вершинами углов поворота трассы измеряют светодальномером или мерной лентой. Измерение выполняют дважды с предельной относительной погрешностью измерений не более 1:1000-1:2000. В ходе одного из измерений трассу разбивают на отрезки длиной 100 метров по горизонтальному проложению. Конец каждого отрезка - пикет; его закрепляют, забивая вровень с землёй кол. Впереди него по ходу трассы на расстоянии 20-25 см забивают второй, возвышающийся над поверхностью земли кол - сторожок (рис. 15.1, б). На сторожке надписывают порядковый номер пикета, например, ПК13, что означает: номер пикета - 13, расстояние от начала трассы - 1300 м.

Чтобы получить 100-метровые горизонтальные проложения, следует, учитывая наклон местности, увеличивать длину откладываемых наклонных отрезков. Поэтому в них вводят поправки за наклон со знаком плюс. Часто вместо введения поправок, натягивая мерную ленту, удерживают её в горизонтальном положении и проектируют отвесом её приподнятый конец на землю. Чтобы лента меньше провисала, поддерживают её в середине.

Кроме пикетов, колышком и сторожком закрепляют плюсовые точки (или просто "плюсы"), где на трассе изменяется наклон местности. На сторожке в этом случае пишут номер предыдущего пикета и расстояние от него в метрах, например ПК13+46, что означает 46 м после пикета № 13 или 1346 м от начала пикетажа.

Плюсовыми точками фиксируют также места  пересечения трассой любых сооружений, дорог, линий связи, водотоков, границ угодий и т. д.

Поперечники. Там, где местность имеет заметный (более 1:5) поперечный уклон, на каждом пикете и плюсовой точке разбивают перпендикуляры к трассе, называемые поперечниками. Поперечники разбивают в обе стороны длиной 15-30 м с таким расчётом, чтобы обеспечить съёмкой всю ширину полосы местности под будущие сооружения дороги (земляное полотно, водоотводные устройства, здания и пр.). Конечные точки поперечника закрепляют точкой и сторожком, плюсовые точки, располагаемые в местах изменения наклона местности, - только сторожком. На сторожках пишут расстояние от оси трассы с буквой "П" (справа от оси трассы) или "Л" (слева от оси трассы).

Плановая  привязка трассы. Начало и конец трассы привязывают к пунктам государственной геодезической сети, например, с помощью теодолитных ходов. В результате измеренные на трассе углы и расстояния совместно с ходами привязки образуют единый разомкнутый теодолитный ход. Это позволяет проконтролировать правильность выполненных линейных и угловых измерений и вычислить координаты вершин углов поворота трассы.

На  длинной трассе привязку к государственной  геодезической сети выполняют не реже чем через 25 км, а при удалении пунктов от трассы более чем на 3 км - не реже чем через 50 км.

Съёмка  полосы местности. В ходе разбивки пикетажа выполняют съёмку ситуации в полосе местности шириной по 100 м в обе стороны от оси трассы. При этом полосу шириной 25 м вправо и влево снимают инструментально - главным образом, методом перпендикуляров, а дальше - глазомерно. Результаты съёмки в виде абриса масштаба 1:2000 заносят в пикетажный журнал, изготовляемый из листов миллиметровой бумаги размером 10´15 см.

По  середине листа проводят вертикальную прямую, изображающую ось трассы. На ней штрихами отмечают положение пикетов и плюсов и рядом подписывают их значения. Каждая новая страница начинается с пикета, которым закончена предыдущая. В местах поворота трассы стрелкой показывают направление поворота и надписывают румб следующей прямой. На свободном месте пишут основные элементы кривой. Показывают расстояния от местных предметов до оси трассы и габариты строений. Делают записи о типе дорог, характеристике леса, карьерах - обо всём, что может иметь значение для предстоящего строительства.

Продольный  профиль – вертикальный разрез местности  вдоль трассы – используется для  проектирования линейного сооружения, для подсчета объемов земляных работ  при его строительстве.

Продольный  профиль составляется по результатам  расчета элементов трассы (плановая часть) и нивелирования трассы по пикетажу (профильная часть) на миллиметровой  бумаге шириной 297мм или 594мм. Продольный профиль имеет 2 масштаба: горизонтальный (для дорог обычно 1:5000 и 1:2000) и  вертикальный в 10 раз крупнее горизонтального (для автодорог соответственно 1:500 и 1:200).

На продольном профиле размещают фактические (полученные в результате измерений) и проектные (полученные в результате разработки проекта) данные, которые располагают  в специальных графах, образующих так называемую сетку профиля. Содержание и расположение граф в сетке профиля  определяется видом линейного сооружения.

Сетка любого продольного профиля состоит  из трех частей:

-   фактических данных – результатов разбивки и нивелирования пикетажа;

-   проектных данных в горизонтальной плоскости (в плане) -результатов расчета элементов трассы и круговых кривых;

-   проектных данных в вертикальной плоскости (в профиле) -результатов расчета длин проектных прямых, их уклонов и вертикальных кривых, сопрягающих наклонные линии.

В самом  общем виде сетка профиля трассы автодороги с примерным расположением  граф показана на рис. 1.9.

Продольный  профиль строится в такой последовательности:

1.  Вычерчивают сетку профиля на миллиметровой бумаге и над ней подписывают принятые масштабы профиля: горизонтальный и вертикальный.

2.  В графе «Расстояния» строят 100-метровые отрезки (пикеты) и плюсовые точки в горизонтальном масштабе профиля (для масштаба 1:5000 это отрезки по 2 см, для масштаба 1:2000 – по 5 см). Внутри каждого пикета выписывают расстояния между соседними плюсовыми точками, отделяя их вертикальными линиями, которые продолжают над верхней линией профиля. Сумма расстояний внутри пикета должна быть равна 100 м.

3.  В графе «Пикеты» подписывают номера пикетов 0, 1, 2,… и т.д.

4.  В графе «Отметки земли» выписывают из «Журнала нивелирования трассы» на продолжении вертикальных линий графы «Расстояния» отметки, округленные до 1 см, соответствующих пикетов и плюсовых точек.

5.  Определяют высоту верхней линии сетки профиля, от которой будут откладываться фактические высоты осевых точек трассы – условный горизонт УГ. Значение УГ должно быть кратным 5 м и таким, чтобы самая низкая точка трассы расположилась выше линии У Г как минимум на 5 см для возможности размещения геологических данных. То есть для определения У Г из наименьшей отметки осевой тонки трассы следует отнять пятикратную величину именованного вертикального масштаба и полученное число округлить с уменьшением до числа, кратного 5 м (на рис. 1.9 минимальная отметка равна 163.30, пятикратная величина именованного вертикального масштаба 2м*5 = \Ъм и число 153.30, округленное с уменьшением до кратного 5 м, будет равно 150.00, т.е. УГ – 150.00).

6.   От линии У Г вверх откладывают в принятом вертикальном 
масштабе профиля на соответствующих линиях отрезки, равные разности 
высот точек трассы и условного горизонта. Концы построенных отрезков 
соединяют прямыми линиями и получают ломаную линию, которая является 
фактическим профилем трассы.

7.  В графе «План трассы» проводят среднюю линию – вытянутую ось дороги и на ней строят в горизонтальном масштабе профиля все вершины углов ВУ по их пикетажным значениям и биссектрисам Б, обозначая углы поворота трассы стрелкой, причем биссектрисы Б откладывают от оси в сторону, противоположную углу поворота трассы. Кроме того, в обе стороны от оси дороги строят горизонтальный план полосы вдоль трассы по данным пикетажного журнала.

8.  В графе «План прямых и кривых» проводят среднюю линию и на ней строят в горизонтальном масштабе профиля точки трассы по их пикетажным значениям: пк 0, все НК и КК, Кмр. Точки НК и КК отделяют вертикальными линиями, между которыми на поворотах проводят прямые горизонтальные линии в 5 мм от осевой линии: выше, если угол поворота <р правый, и ниже, если угол поворота <р левый. Осевую линию на повороте убирают. Вдоль вертикальных линий, ограничивающих кривую, выписывают соответственно слева и справа пикетажные значения НК и КК (только плю

совую часть), а внутри кривой – ее элементы: <р , R, Г, К, Б, Д. Над прямыми вставками выписывают их длины в метрах, а снизу – их дирекционные углы.

Поперечные  профили строят на продольном профиле, если их количество незначительно (рис. 1.9.). В целях простоты вычислений объемов земляных работ горизонтальный и вертикальный масштабы поперечных профилей выбирают одинаковыми и обычно равными вертикальному масштабу продольного профиля. Масштаб поперечных профилей подписывают под масштабами продольного профиля.

Осевые точки  поперечных профилей по возможности  располагают на соответствующих  ординатах выше линии фактического профиля и при необходимости  на разных уровнях. Для каждого поперечного  профиля вычерчивают только одну горизонтальную графу для расстояний шириной 5 мм. Под нижней линией этой графы подписывают пикетаж осевой точки поперечника.

Вправо и  влево от осевой точки откладывают  в принятом масштабе расстояния поперечника, записывают их в графе расстояний, а на перпендикулярах от линии  выбранного УГ в том же масштабе строят округленные до 1 см высоты, которые  записывают вдоль своих ординат  справа. Значение УГ поперечника выбирают таким, чтобы наименьшая его ордината была не короче Зсм (для возможности размещения записи высоты).

Концы построенных  перпендикуляров соединяют, в результате чего получают фактический профиль  поперечника.

Поперечные  профили вместе с продольным профилем позволяют вычислить объемы земляных работ при строительстве автодороги.