Нивелирование трассы линейного сооружения. Связующие, промежуточные и иксовые точки. Контроль нивелирования и точности ведения работ. Правила ведения журнала нивелирования.

 

Линейные сооружения имеют большую протяжность при сравнительно малой ширине (железные дороги, шоссейные дороги, каналы, трубопроводы). Ось - трасса. Основные элементы трассы: план и продольный профиль. В плане трасса состоит из прямых участков, соединенных кривыми постоянного или переменного радиуса кривизны. В продольном профиле трасса состоит из прямых участков разного уклона, соединенных вертикальными кривыми. Трассированием линейных объектов называется комплекс инженерных и геодезических мероприятий по изысканию трассы. Трассирование включает в себя два основных элемента: план трассы и продольный профиль. В отдельную категорию выделяют трассирование линейных объектов, они трассируются также по параметрам высоты, в то время как основной задачей трассирования обычных линейных объектов является постройка самой короткой трассы, где уклон не имеет большого значения. Для начала необходимо собрать исходные данные планируемой трассы в виде полярных или прямоугольных координат с обозначением углов поворота или промежуточных точек объекта, с указанием точных расстояний от контуров местности до стыковочных пунктов на трассе. Далее происходит полевое трассирование на местности. Здесь отыскивают и фиксируют нужные геодезические или контурные точки для построения углов и линий. Вершины углов могут быть закреплены на местности столбами из дерева или железобетона, а промежуточные точки помечаются кольями. Дальнейшими этапами являются: разбивка пикетажа, прокладка теодолитных ходов на объекте для привязки к государственной нивелирной основе и точкам геодезической сети. Связующие, промежуточные, иксовые точки. Места постановки нивелира называют станциями. Точки, отсчеты на которые берутся с соседних станций, называются связующими. Пикетные и реперные точки являются связующими, т.к. они связывают между собой соседние станции.

Между пикетами могут встретиться перегибы местности, эти точки закрепляются кольями и называются промежуточными. Нивелирование пикетных точек в основном выполняется методом «из середины». Расхождение в размерах плеч (±5 м), то есть L1–L2 = 5 м. Работа на станции складывается из следующих действий:

-отсчет на заднюю рейку по черной староне(ач)

-отсчет на переднюю рейку по передней стороне(bч)

-отсчет на переднюю рейку по красной стороне(bкр)

-отсчет на заднюю рейку по красной стороне (акр)

-отсчет по черной стороне на промежуточных точках

 

Контроль: Hч-Hкр<5мм

СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ. Нивелирование в два нивелира. Геометрическое нивелирование трасс линейных объектов осуществляют два нивелировщика. Первый нивелировщик фиксирует все репера, связующие и промежуточные точки, а второй нивелировщик — только репера и связующие точки. При обнаружении недопустимых невязок в превышениях между отдельными связующими точками осуществляют третье (контрольное) нивелирование только между этими точками. Этот один из наиболее надежных способов контроля нивелирования используют в качестве основного при изысканиях автомобильных дорог и мостовых переходов. Двойной нивелирный ход. В этом случае нивелирование ведут одним прибором, но нивелирование производят два раза—в прямом и обратном направлении. Превышения между конечными точками, полученные в результате прямого и обратного нивелирных ходов, сравнивают между собой, а полученное расхождение с допустимой погрешностью нивелирования данного класса. Наиболее часто этот способ нивелирования и контроля используют при привязке трассы автомобильной дороги или мостового перехода к пунктам государственной нивелирной сети. Замкнутый нивелирный ход наиболее часто используют при создании планово-высотного обоснования топографических съемок в виде замкнутых теодолитных ходов — полигонов. Контролем в этих случаях служит алгебраическая сумма превышений между связующими точками, которая должна равняться нулю. Этот способ контроля не дает возможности обнаружить ошибки в превышениях соизмеримой величины, но разных знаков. Нивелирный ход между реперами и марками государственной нивелирной сети. Поскольку высоты последних всегда известны из результатов нивелирования более высоких классов, их сравнивают с высотами, полученными по результатам собственного нивелирования. Допустимые невязки распределяют пропорционально длинам сторон нивелирного хода с обратным знаком. Такой способ нивелирования и контроля иногда используют при прокладке протяженных нивелирных ходов. Он также не дает возможность обнаружения равных ошибок в превышениях разных знаков. Одиночный нивелирный ход с дополнительными контрольными точками также иногда используют, когда высоты связующих точек могут быть получены дважды при нивелировании с соседних станций.

ТОЧНОСТЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ. На результатах геометрического нивелирования сказываются следующие ошибки: ошибки в отсчетах по рейке за счет недостаточной разрешающей способности трубы mтр= 0,5 - 0,6 мм; ошибки округления отсчета по рейке m₀ = 1 мм; ошибки за счет неточного приведения визирной оси к горизонту для нивелиров разных марок mг = 0,4 - 1,1 мм; ошибки дециметровых делений рейки mд= 0,5-1 мм. Таким образом, общая величина ошибки отсчета по рейке складывается:

m²отсч=m²тр+m²о+ m²г+m²д

Тогда в соответствии с теорией погрешностей для технического нивелирования можно считать допустимым расхождение в превышениях по черной и красной сторонам реек на станции 10 мм. Ошибку превышения на 1 км нивелирного хода можно определить, приняв среднее расстояние между связующими точками 100 м, тогда число станций n=10: mкм = mп√n 

В этом случае предельная невязка на 1 км нивелирного хода составит fhкм = 2,5mкм = 30 мм. Таким образом, допустимая невязка в превышениях для нивелирного хода длиною L км окончательно определится: fh = fh км√ L.

Для технического нивелирования различного назначение допустимая невязка в превышениях обычно нормируется в пределах: fh = (50: 100) √L, мм где L — длина двойного нивелирного хода в километрах.

ТОЧНОСТЬ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ Высотные теодолитные ходы создают при тригонометрическом нивелировании с нескольких последовательных точек (станций). Высотные теодолитные ходы создают либо с установкой прибора последовательно в каждой точке, либо через точку. Допустимую невязку в сумме превышений высотного теодолитного хода можно определить исходя из следующих соображений. Если полная длина высотного теодолитного хода составляет P / n метров, то при числе сторон n средняя длина стороны составит — метров, а число стометровых отрезков в нем P /100 n работе с самыми распространенными техническими теодолитами (например, 2Т-30, 2Т-30П, 4Т-30П и т. д.) обычная ошибка определения угла наклона составляет ∆ V ( ню)= 0°0Г, тогда при длине стороны d = 100 м по формуле найдем ∆h = 3 см. Принимая среднеквадратическую ошибку в превышении на каждые 100 м, равной ±3 см, можно записать mh= ±3* , см. Тогда при 100л двукратном определении превышений в прямом и обратном направлениях для n таких превышений получим:

и, переходя к предельной ошибке в превышениях за счет погрешности определения углов наклона i исходя из соотношения ∆пр = 2,5m, определим:

Необходимо также учесть ошибку, связанную с точностью определения горизонтальных проекций расстояний ∆d tg V (ню), учитывая, что при измерении расстояний нитяным дальномером можно принять ∆d =d/300

Тогда      

Если принять сумму абсолютных значений всех превышений высотного теодолитного хода за ∑h=S, м, n — число станций, S/n, м — среднее превышение,S/10n - число десятков метров, то средняя квадратическая \0п ошибка на одно превышение составит ±3*(S/10n), см. Ошибка в среднем из двух значений превышений в прямом и обратном направлениях составит

±3(S/10n√2) —, см, в сумме n таких превышении — ±3(S√n/10n√2) —, см, тогда из соотношения ∆пр= 2,5 т предельная ошибка в превышениях за счет погрешности определения расстояний определится:

Полную допустимую невязку в превышениях fh определяют из формулы:

окончательно получим:

В равнинной местности составляющая f2 допустимой невязки несущественна и ею можно пренебречь, тогда:

1. Нивелирование начинают с репера или с точки, отметка которой известна. Первый отсчет (по черной и красной сторонам задней рейки) заносят в колонку 3 журнала (табл.2). Затем поворачивают нивелир и берут отсчет по передней рейке и т.д. Правильность отсчетов по рейкам контролируют, вычисляя разность: отсчет по красной стороне рейки минус отсчет по черной стороне

Разность отсчетов не должна отличаться более чем на 5 мм от разности в подписи начальных делений сторон рейки.

2. Определение превышений между точками производят таким образом, отсчет по черной стороне задней рейки минус отсчет по черной стороне передней рейки; и так же по красным сторонам реек и записывают в 6, 7 колонки в зависимости от знака.

Разность превышений h_выч по черной и красной сторонам не должна быть более 5 мм.

3. Если это условие выполнено, то вычисляют среднее превышение h_ср. (8,9 колонки)

4. Правильность вычислений проверяют постраничным контролем. Для этого в каждой из граф (3,4,6,7,8,9) суммируют все записанные в них числа. Найденные суммы записывают в итоговой строке (∑). Полуразность 3-й и 4-й граф должна равняться сумме средних превышений (h_i=∑8-∑9). Суммируя превышения в 6-й и 7-й графах, находят суммы удвоенных положительных и отрицательных превышений, их алгебраическую сумму и полусумму.

5. Определение невязки хода. Отличие практически полученной суммы превышений от теоретической называется невязкой. Невязка f_h определяется по формуле:

где Н_к и Н_н – отметки конечной и начальной точек;

h_i – среднее превышение (h_i=∑8-∑9)

6. Полученная невязка не должна превышать определенной величины. Для технического нивелирования она не должна быть больше 50 мм на 1 км хода или 5 мм на одну станцию. При n станциях:

7. Если полученная величина больше допустимой, то качество нивелирования низкое, работу необходимо переделать. Если полученная невязка меньше предельной, то ее распределяют в виде поправок. δ_h (мм) во все превышения с обратным знаком и записывают в графу 8, 9 с учетом знаков. Поправки вычисляют по формуле:

где n – число превышений.

Поправки округляют до целых миллиметров, а сумма их должна равняться невязке с обратным знаком. Этот процесс называют увязкой превышений.

8. Отметки связующих точек вычисляют по исправленным превышениям h_испр по формуле:

и т.д.