Понятие и задачи геодезии

Увеличение зрительной трубы составляет 30^х. Труба нивелира перископическая, поэтому высота прибора должна измеряться относительно оптического центра объектива.

Нивелир снабжен призменным компенсатором оптико-механического типа, который обеспечивает автоматическую установку линии визирования в горизонтальное положение с точностью 0,5" при углах наклона оси зрительной трубы в пределах ±15'. Оптическая схема прибора приведена на рис. 98, б. Между объективом 1 с фокусирующей линзой 3 и сеткой нитей 5 с окуляром 6 размещены подвешенная на скрещивающихся стальных нитях 8 призма 7 (чувствительный элемент компенсатора) и скрепленная с корпусом зрительной трубы 2 призма 4. Нити подвески скрещиваются в центре тяжести 9. Гашение колебаний подвесного устройства компенсатора обеспечивается воздушным демпфером 10 поршневого типа. Геометрические параметры оптической схемы зрительной трубы подобраны таким образом, что при наклоне трубы на некоторый угол произойдет его компенсация, т. е. визирный луч вновь займет горизонтальное положение.

Нивелир 2Н-ЗКЛ имеет горизонтальный круг; его компенсатор работает при углах наклона оси вращения прибора в пределах ± 25', точность установки визирной оси в горизонтальное положение 0,2".

Нивелир ЗН-2КЛ последней модификации может быть оснащен насадкой НОМ (оптическим микрометром), что позволяет повысить точность определения превышений до 1 мм на 1 км двойного хода.

5.2 Проведение продольного нивелирования

Техническое нивелирование, выполняемое с целью обеспечения строительства сооружений линейного типа (железных или шоссейных дорог, трубопроводов, линий электропередач, каналов и т.д.), называется продольным.

Инженерно-техническое нивелирование, выполняемое для обеспечения строительства линейных объектов, ведется по предварительно намеченной линии, представляющей собой ось будущего сооружения и называемой трассой. Весь цикл работ по его производству слагается из составления проекта, полевых и камеральных работ. Полевые работы включают рекогносцировку местности, разбивку пикетажа, поперечников и кривых, съемку полосы местности вдоль трассы, нивелирование трассы и поперечников. Камеральные работы состоят из обработки журналов нивелирования и составления профилей трассы и поперечников. Профиль служит в дальнейшем основой для проектирования сооружения согласно заданным техническим условиям.

Проектирование трассы выполняют по топографическим картам и планам либо аэрофотоснимкам. В зависимости от характера рельефа местности различают трассирование линейного сооружения по заданному направлению и по заданному уклону. Трассирование по заданному направлению выполняют в равнинных и слабопересеченных районах, где естественные уклоны не превышают допустимых. В условиях холмистой и гористой местности, где уклоны значительно превышают допустимые значения, трассы проектируют по заданному уклону. Разнообразие видов линейных сооружений, их эксплуатационные и конструктивные особенности обусловливают некоторые различия в производстве инженерно-геодезических работ в каждом конкретном случае. Наиболее типичной является программа геодезических измерений при дорожных изысканиях, рассматриваемая далее.

Разнообразие видов линейных сооружений, их эксплуатационные и конструктивные особенности обусловливают некоторые различия в производстве инженерно-геодезических работ в каждом конкретном случае. Наиболее типичной является программа геодезических измерений при дорожных изысканиях, рассматриваемая далее.

Направление и основные точки трассы устанавливают в соответствии с ее проектом, намеченным на карте. В процессе рекогносцировки уточняют проектное положение трассы на местности и закрепляют точки поворота трассы деревянными столбами. При этом стремятся иметь минимальное число углов поворота; стороны трассы должны быть по возможности длинными, проходить по местности с небольшими уклонами, твердым грунтом и наименьшим количеством препятствий.

Плановой основой продольного нивелирования служит теодолитный ход, прокладываемый по трассе, в который включают все вынесенные в натуру основные точки трассы (начало и конец трассы, вершины углов поворота и др.). В процессе проложения теодолитного хода производят вешение линий между вершинами углов поворота трассы, измеряют горизонтальные углы, длины сторон и разбивают пикетаж.

Горизонтальные углы (правые или левые по ходу) в вершинах углов поворота трассы измеряют техническим теодолитом одним приемом. Углом поворота трассы считается угол между продолжением предыдущего направления и новым направлением трассы. Измерение длин сторон и разбивку пикетажа производят 20-метровой мерной лентой в одном направлении с контролем по нитяному дальномеру.

Разбивка пикетажа заключается в откладывании по трассе горизонтальных отрезков по 100 м, начиная от начального пункта трассы. При углах наклона скатов местности v > 3° в откладываемые наклонные отрезки D = 100 м вводят поправки за наклон (со знаком «плюс»); углы наклона измеряют эклиметром. Концы каждого из отрезков, называемых пикетами, закрепляют деревянными кольями, забиваемыми вровень с землей; при нивелировании на эти колья устанавливают рейки. Рядом забивают сторожок, на котором подписывают номер пикета (например, ПКО, ПК1 и т. д.). Начало трассы обозначают ПКО, в результате чего номер пикета обозначит расстояние в сотнях метров от начала трассы.

Характерные точки перегиба скатов, а также места пересечения трассы с различными естественными препятствиями (овраги, реки и т. п.) и инженерными сооружениями (дороги, подземные и наземные коммуникации) отмечают «плюсовыми» точками, которые обозначают на местности сторожками. Их положение на трассе определяется номером предыдущего (младшего) пикета плюс расстояние от этого пикета до «плюсовой» точки (например, ПК1+65,3).

В характерных местах рельефа перпендикулярно к направлению трассы с помощью эккера и мерной ленты разбивают поперечники, длина которых зависит от ширины сооружения. На поперечнике закрепляют кольями его концы, точку пересечения с осью трассы и точки перегиба скатов вправо и влево от оси трассы. На сторожках подписывают пикетные обозначения точек поперечников.

Через каждые 1,5-2 км трассы закладывают временные реперы, а через 15-25 км вне зоны влияния будущих земляных работ - грунтовые реперы постоянного типа.

Одновременно с разбивкой пикетажа по обеим сторонам от оси трассы производят контурную съемку полосы местности шириной 100 - 200м. Обычно в полосе шириной до 25 м влево и вправо от трассы съемку ситуации выполняют способом ординат с использованием мерной ленты, эккера и вех; съемка полосы от 25 до 50 - 100 м в обе стороны от трассы выполняется глазомерно.

Данные по разбивке пикетажа и результаты съемки ситуации заносят в пикетажную книжку, которая ведется в определенном масштабе (1:1000 - 1:5000) на листах миллиметровой бумаги. На каждой станции пикетажной книжки проводится ось трассы, показываются расположения пикетов, плюсовых точек на поперечниках, вершин углов поворота и их обозначения с элементами кривых, характерных точек ситуации, даются необходимые размеры, полученные в результате съемки, с пояснительными записями; повороты трассы показывают стрелками.

Прямолинейные участки дороги в углах поворотов сопрягаются плавными кривыми, из которых наиболее простой является круговая кривая.

Разбивка ее на местности заключается в определении планового положения трех главных точек: начала кривой, середины кривой и конца кривой. Положение этих точек определяют по основным элементам кривой, к которым относятся: угол поворота трассы, радиус кривой, тангенс - длина касательной, кривая - длина дуги, домер и биссектриса .

После закрепления на местности главных точек кривой производят вынос пикетов на кривую.

При разбивке трассы на участках закруглений пикеты временно закрепляют на тангенсах, а затем переносят на кривую. Задачу по выносу пикетов на кривую решают способом прямоугольных координат; при этом начало координат условно располагают в точках за оси абсцисс принимают направление тангенсов, а за оси ординат - направление по радиусам из точек к центру кривой.

При нивелировании трассы нивелируются пикеты, расположенные на кривых.

Для определения высот точек трассы (пикетных, плюсовых, точек поперечников) по трассе прокладывают нивелирный ход, в который включают все постоянные и временные реперы. Абсолютная отметка нулевого пикета находится из привязки к пунктам нивелирной сети.

Нивелирование выполняется техническим нивелиром способом из середины. Расстояние от нивелира до реек принимается в среднем равным 100 м, при особо благоприятных условиях (в равнинной местности и хороших погодных условиях) - до 150 м, при неблагоприятных - 50 м и менее.

На каждой станции две точки пикетажа являются связующими, а остальные (плюсовые и точки поперечника) - обычно промежуточными. Длинные поперечники в условиях сложного рельефа нивелируют отдельными ходами. При сложном рельефе связующими могут быть также плюсовые точки.

При нивелировании ровных крутых скатов в качестве связующих приходится брать дополнительные точки, не являющиеся характерными точками рельефа, которые называются иксовыми, или «потерянными». Иксовые точки служат лишь для передачи отметки с одного пикета на другой, поэтому расстояние до них не измеряют. В иксовой точке рейку устанавливают на забитый в землю колышек.

Нивелир на станции устанавливают примерно на равных расстояниях от связующих точек в створе или вне створа нивелируемой линии; разность плеч не должна превышать 10 м. Установка нивелира проводится по круглому уровню. При работе нивелиром с цилиндрическим уровнем перед взятием отсчета по рейке пузырек цилиндрического уровня тщательно выводится в нуль-пункт с помощью элевационного винта; с целью ослабления влияния вертикальной рефракции отсчеты по рейке должны быть не менее 200 мм.

Нивелирование может выполняться с двухсторонними рейками при одном горизонте либо с односторонними рейками при двух горизонтах прибора. Рейки устанавливаются в отвесное положение по круглому уровню или «на глаз». При отсутствии уровня для снижения погрешности за наклон реек при взятии отсчетов, больших 1000 мм, рекомендуется покачивать их в плоскости визирования, беря при этом минимальные отсчеты.

Для исключения грубых и ослабления влияния случайных погрешностей нивелирование производят с контролем хода, осуществляемым одним из следующих способов.

1. Нивелирование трассы двумя нивелирами. При этом одним нивелиром нивелируют все связующие и промежуточные точки, а вторым - только связующие, от которых зависит правильность передачи отметок по трассе. Данный способ обеспечивает надежный контроль нивелирования путем сличения превышении между одноименными связующими точками; их разность не должна превышать 10 мм.

2. Нивелирование трассы одним нивелиром в прямом и обратном направлениях (двойное нивелирование). В этом случае в прямом ходе нивелируют все связующие и промежуточные точки, а в обратном - только связующие. Как и в первом способе, разница в превышениях между одноименными связующими точками, определенных из прямого и обратного ходов, не должна превышать 10 мм.

5.3 Журнал продольного нивелирования

Обработку журналов нивелирования начинают с проверки всех записей и вычислений, выполненных в поле. С целью выявления возможных погрешностей в вычислениях на каждой странице журнала выполняют постраничный контроль. Он заключается в подсчете сумм отсчетов на связующие точки по задней (?a) и передней(?b) рейкам, а также сумм превышений по черной и красной сторонам реек и средних превышений на станциях; при этом должно соблюдаться равенство

Расхождения в 1 -- 2 мм могут возникнуть за счет округления значений средних превышений до целого числа миллиметров. Отсчеты по рейкам на промежуточных точках в постраничном контроле не участвуют. Невязка представляет собой разность суммы измеренных средних превышений и известного (теоретического) превышения между конечной и начальной точками хода.

При этом возможны следующие случаи.

— Нивелирный ход проложен между двумя реперами. В этом случае фактическая высотная невязка хода.

— Замкнутый нивелирный ход. Поскольку ход начинается и заканчивается на одной и той же точке, то известное превышение h_Q = 0.

— Висячий нивелирный ход, опирающийся на одну твердую точку.

Если нивелирование хода выполнялось двумя нивелирами, то сумма превышений для первого нивелира должна равняться сумме превышении для второго нивелира.

При нивелировании хода в прямом и обратном направлениях сумма превышений прямого хода должна равняться сумме превышений обратного хода по абсолютной величине, но с противоположным знаком.

Как уже отмечалось ранее, фактическая высотная невязка хода технического нивелирования не должна превышать допустимую.

Если фактическая невязка меньше допустимой, то ее распределяют с обратным знаком поровну на все превышения хода.

Поправки вычисляются с округлением до мм; при этом сумма

поправок должна равняться невязке с обратным знаком.

Исправленные (увязанные) превышения вычисляют по формуле. По исправленным превышениям вычисляют отметки связующих точек.