Нивелиры, рейки, принадлежности, классификация

Нивелиры, классификация

По ГОСТу – 69, 76 нивелиры бывают:

1. высокоточные Н05, Н1, Н2, НС2;

2. точные Н3, Н4 НС3, НС4;

3. технические Н10, Н10КЛ, НТ, НТС, НЛС.

Принятые обозначения:

• 1, 2 – ср. кв. погрешность определения превышения на 1 км хода (двойного хода);

• С – с самоустанавливающейся линией визирования;

• Л – с лимбом;

• К – с компенсатором;

• Т – технический.

Рейки

• Рейки, применяемые в геодезии, бывают 3, 4 и 5-и метровые; складные, цельные; деревянные, металлические, инварные. Для привязки хода нивелирования к стенным знакам применяется специальная подвесная рейка длиной 1,2 м.

• Принадлежности

• Для исключения ошибок установки реек нивелирование выполняют по башмакам или костылям.

• Отсчетные приспособления

• На рис. 9.6 показано поле зрения нивелиров, у которых может быть прямое (а) или обратное (б) изображение.

А) 1191 мм б)1259 мм

. Устройство, поверки и юстировка нивелира

а) Устройство нивелиров

Линия визирования у нивелира приводится в горизонтальное положение двумя способами:

1)с помощью элевационного винта и цилиндрического уровня при трубе, например у нивелира Н3

2)автоматически с помощью компенсатора малых углов наклона визирной оси, например у 3Н3КЛ или С410 (Sokkio)

1подъемные винты;

2юстировочные винты круглого уровня;

3круглый уровень;

4элевационный винт;

5окуляр;

У стройство нивелира 3Н3КЛ:

1-окуляр;

2-колпачок юстировочных винтов

сетки нитей;

3-крышка;

4-корпус;

5-кремальера;

6-визир;

7-зрительная труба;

8-бленда;

9-наводящий винт;

10-трегер;

11-подставка;

12-подъемные винты;

13круглый уровень;

14индекс;

15лимб;

16юстировочный винт уровня.

У стройство нивелира С410 (Sokkia):

1объектив;

2визир;

3круглый уровень;

4юстировочный винт круглого уровня;

5подъемные винты;

6подставка;

7кремальера;

8наводящий винт зрительной трубы;

9горизонтальный круг;

10индекс горизонтального круга;

11защитный колпачок;

12окуляр.

б) Поверки нивелиров

Поверки нивелира связаны с его основными осями, которые для нивелиров с уровнем при трубе показаны на рис.

ОО ось вращения нивелира; ww ось круглого уровня;

VV визирная ось зри­тельной трубы; uu ось цилиндрического

уровня при трубе

Основные геометрические условия, которые должны быть соблюдены в таких нивелирах, заключаются в следующем:

1. ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира;

2. вертикальная нить сетки должна быть параллельна оси вращения нивелира;

3. ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.

Поверки нивелиров с компенсатором

В нивелирах с компенсатором типа 3Н3КЛ (см. рис. 9.8) проводят следующие поверки:

1. поверка круглого установочного уровня;

2. поверка сетки нитей;

3. поверка компенсатора;

4. поверка горизонтальности линии визирования.

Геодезические работы при проектировании и строительстве трасс железных и автомобильных дорог, проектировании трасс трубопроводов, ЛЭП и других линейных сооружений

Для составления проекта необходимо знать точное расположение будущей трассы на местности, иметь ее профиль, знать геологические и гидрологические условия по трассе, особенно на неблагоприятных участках (овраги, карсты, оползни, болота). Кроме того, надо выявить и изучить места для добычи строительных материалов – песка, гравия, камня. Все эти сведения и материалы получают в результате инженерных изысканий дороги.

Составление технического проекта начинают с камеральных работ: для проектирования используют топографические карты:

масштабов 1:10 000 – 1:25 000 – в равнинных районах;

1:5000 – 1:10 000 – в холмистой местности;

1:2000 – в горной местности.

На карте выбирают наилучшее положение трассы, выполняют подсчет объема земляных работ по насыпям и выемкам. Путем полевого обследования камеральный вариант уточняется и производится окончательная укладка отдельных ее участков на местности.

При перенесении проекта трассы с плана или карты в натуру выполняют следующие геодезические работы:

• детальная рекогносцировка местности;

• определение в натуре положения углов поворота трассы;

• вешение линий;

• измерение углов и сторон хода;

• разбивка пикетажа и поперечников;

• нивелирование, закрепление трассы;

• крупномасштабная съемка переходов, пересечений, примыканий, мест со сложным рельефом.

Одновременно выполняют детальные инженерно-геологические, гидрометрические, почвенные обследования трассы, детальную разведку карьеров строительных материалов.

На основании подробных полевых изысканий составляют проект трассы, состоящий из рабочих чертежей, пояснительной записки с обоснованиями, расчетами, ведомостями объемов работ, документами согласований, геодезическими данными и других смет.

Данные разбивки заносят в пикетажную книжку (трасса шириной 20-40 м). В пикетажном журнале фиксируют вершины углов поворота оси трассы, измеренные значения углов и элементы кривых по трассе.

Элементы закруглений. Разбивка главных точек круговой кривой

В местах поворота трассы производят разбивку закруглений.

R- радиус кривой;

НК – начало кривой;

СК – середина кривой;

КК – конец кривой;

ВУ – вершина угла;

Т – тангенс;

Б – биссектриса;

Д = 2Т – К – домер;

Φ-угол поворота трассы.

При предварительных изысканиях на местности закрепляют ВУ, НК, СК, КК. Для этого необходимо знать элементы круговой кривой.

Элементы круговой кривой вычисляются по формулам:

При окончательных изысканиях производится детальная разбивка кривой.

Детальная разбивка кривых Способ прямоугольных координат (в открытой местности при больших радиу­сах R).

Кривая разбивается на равные части через k = 1; 5; 10; 20; … м. Для построения точек на местности по значению длины дуги k вычисляется уго , по значению  вычисляются координаты точек 1, 2, 3 и т.д. по формулам:

(Х1 = Rsinа, У1 =

Х2 = Rsin2а, у2=

На местности для построения т. 1 отрезок Х1 откладывают от НК по линии тангенсов, по перпендикуляру  У1. Для построения т. 2 отрезок Х2 откладывают от НК по линии тангенсов, по перпендикуляру  У2.

Более точно положение т. 1 получают откладыванием отрезка k по линии тангенсов и назад отступают на величину k – х1, т. 2 откладыванием отрезка 2k по линии тангенсов и назад отступают на величину 2k – х2 и т.д.

Детальная разбивка кривых .Способ продолженных хорд

(в стесненных условиях при 200 R300 м).

Шаг разбивки кривой а. По значению а и радиусу R вычисляют координаты т. 1 по формулам

у1=

Детальная разбивка кривых Способ углов (в любых условиях, при любых R)

Угол вычисляют по формуле sin =

Для построения т. 1 теодолитом от линии тангенсов строят угол , откладывают хорду а. Для построения т. 2 теодолитом от линии тангенсов строят угол 2 , из т. 1 делают засечку отрезком, равным а, на построенном луче угла.

Нивелирование трассы

По пикетным точкам и поперечникам, а также по установленным вдоль трассы постоянным и временным реперам производят техническое нивелирование. Постоянные знаки устанавливают через 20  30 км, временные – через 2  3 км. Реперы должны находиться вне зоны земляных работ.

Нивелирование трассы: с – связующие точки; п – промежуточные точки

Пикеты и плюсовые точки закрепляют колышками длиной 15 – 20 см и сторожками, на которых надписывают номер пикета или значение плюсовой точки. Вершины угла поворота и главные точки кривых закрепляют кольями или металлическими штырями на глубину 30 – 40 см и опознавательным столбом с надписью организации, даты, номера угла. Ось трассы на длинных прямых участках закрепляют осевыми столбами через 200 – 500 м.

Расстояние от нивелира до рейки допускается до 100 м, при благоприятных условиях до 150 м. Связующие точки намечают через 3 – 4 пикета, остальные точки берут как промежуточные. Невязка хода между твердыми пунктами:

fhдоп = ± 50 мм sqrt (L), км.

Результаты нивелирования записываются в журнал, в котором вычисляют отметки всех пикетов и плюсовых точек. Одновременно ведется пикетажная книжка

Связующие точки нивелируются по двум сторонам рейки, остальные пикеты – только по черной стороне рейки. Горизонт инструмента вычисляется по формуле

ГИ = Н_ст + а_{черн.стор.задн.рейки}.

Отметка промежуточной точки вычисляется по формуле

Н_пром = ГИ – b_{черн.стор.перед.рейки}.

После обработки результатов нивелирования вычисляют основные элементы кривой и по ним – значения главных точек кривой. Эти записи ведут в пикетажной книжке.

Камеральные работы при трассировании линейных сооружений

.1)Проверка полевого журнала: вычисление превышений, средних превышений.

Вычисляют сумму превышений по ходу между исходными реперами Σhизм. Теоретическую сумму вычисляют по формуле Σhтеор = Нкон - Ннач. Невязку по ходу определяют по формуле fh = Σhизм- Σhтеор. Допустимую невязку определяют по формуле fhдоп = ± 50 мм √L км. Распределяют невязку во все превышения. Вычисляют отметки связующих точек, отметку горизонта инструмента, отметки промежуточных точек.

2. Построение сетки продольного профиля: наносят пикеты, плюсовые точки, расстояния между ними.

3. Строят профиль, для чего из полевого журнала выписывают с точностью до 0,01 м отметки всех пикетов.

4. Выбирают проектную линию с уклонами 0,005 i 0.050. Нпр начальной и конечной точек берут графически с плана. Вычисляют проектные уклоны по формуле

Вычисляют проектные отметки всех точек, рабочие отметки по формуле: А раб = Нпр - Нземли.

Вычисляют расстояния х и удо точек нулевых работ 0 по рабочим отметкам по формулам: х = у =

где a и b – рабочие отметки с разными знаками;

d – расстояние между пикетами

Расстояние до точек нулевых работ

Основные элементы разбивочных работ

Разбивочными работами называются геодезические построения, имеющие целью определение на местности положения сооружения и его частей в плане и по высоте в соответствии с проектом.

Разбивочные работы включают:

1)построение на местности линий заданной длины;

2)построение на местности заданных углов;

3)вынесение на местность точки с заданной отметкой;

4)построение на местности линий и плоскостей заданного уклона.

1) Построение на местности линий заданной длины является наиболее распространенной при разбивочных работах задачей. Подлежащая отложению длина линии задается горизонтальным проложением d; в общем случае требуется отложить соответствующее ему расстояние на наклонной топографической поверхности Д: d = Д + Д_к + Д_t +Д_.

Д = dД_кД_tД_.

Задача решается при помощи ленты или рулетки двумя способами:

1. непосредственное отложение заданной длины на заранее подготовленной гори­зонтальной поверхности;

2. отложение отрезка заданной длины с последующим перемещением конечной точки отрезка на величину поправки за наклон местности.

При применении обоих способов вводят поправки с обратным знаком за ком­парирование мерного прибора , а также за разность температур компариро­вания и измерения .

При применении второго способа в непосредственное измерение на местности вводят также с обратным знаком еще и поправку за наклон

2) Построение на местности заданных угловвыполняют в такой последо­вательности: теодолит устанавливают в вершине О угла MON, который надо построить от направления на точку М (рис. 10.1). На лимбе откладывают проектный угол (при КП или КЛ) и в полученном направлении закрепляют точку N^/.

Аналогично повторяют построение угла при другом положении вертикаль­ного круга и отмечают вторую точку N^//.

При построении угла с повышенной точностью (рис. строят угол выше описан­ным способом. Угол  измеряют с установленной точностью. Вычисляют раз­ность  = _пр_изм. Вычисляют расстояние NN⁰, на которое надо переместить по пер­пендикуляру точку Nв ее проектное положение N⁰ по формуле

3)Вынесение на местность точки с заданной проектной отметкой

При строительстве зданий, дорог бровка земляного полотна, фундаменты мостов, трубы, цоколь здания и др. сооружения должны быть расположены на проектном горизонте.

Проектный горизонт каждой части сооружений в процессе строительства определяют путем выноса проектной отметки на эту часть.

Проектный горизонт Н_пр т. В строят на местности с помощью нивелира и рейки. Посередине между репером с известной отметкой Н_реп и т. В устанавливают нивелир.

По рейке, стоящей на репере, производят отсчет а, вы­числяют горизонт инструмента по формуле

Н_i=Н_реп+а и разность

b = Н_iН_пр.

После этого в точке В устанавливают рейку так, чтобы по ней был отсчет b, при котором высота пятки рейки и будет равна проектной отметке. Под пяткой рейки, на забитом около нее коле, фиксируют положение искомой точки.

4) Построение на местности линий и плоскостей заданного уклона

Построение проектной линии состоит в том, что на местности ставят ряд ко-лышков, их верхний срез должен быть на одной прямой линии с заданным уклоном.

По линии заданного уклона строят земляное полотно, кюветы, укладывают рельсы.

Проектную линию можно построить несколькими способами:

а) построение проектной линии горизонтальным лучом нивелира

На местности разбивают n равных отрезков, длиной d. Первую точку выно-сят выше изложенным способом (Нпр = Н1). Нивелир устанавливают в се¬редину участка. Рейку ставят в т. 1, берут отсчет по рейке а. Заданный уклон i. Вычисляют отсчеты b, которые должны быть по рейке, стоящей в точках 2, 3 …n.

b₁ = a – di,

b₂= a – 2di, ………….,

b_n = a – ndi

Перемещают рейки в точках 2, 3 и т.д. по вертикали, пока отсчет по сред­ней нити нивелира будет равен b₁, b₂ … b_n. Под рейкой насыпают или убирают землю. Срезы колышков будут все на проектном уклоне.

Построение проектной линии горизонтальным лучом нивелира

б) построение проектной линии с помощью нивелира и визирок

На конечных точках забивают колышки на проектные отметки. На промежуточных точках устанавливают визирки так, чтобы верхние срезы их были на одной прямой с крайними. Под основания визирок забивают колья.

В) построение проектной линии с помощью теодолита

Теодолит устанавливают над колышком, забитым на проектной отметке в начальной точке. Вычисляют угол наклона  по формуле

=arctgi,

где i – проектный уклон линии.

Т.к. угол  мал, можно принять  = ^/i, где ^/ = 3435^/. На вертикальном круге теодолита устанавливают вычисленный угол . На промежуточных точках рейку перемещают, пока отсчет по рейке будет равный высоте теодолита а.

Геодезические работы при вертикальной планировке

строительной площадки

Для выноса на местность строительной площадки и основных осей здания прокладывают теодолитный ход с расчетом, что с точек хода будут вынесены площадка и оси здания. Точки хода закрепляют на местности временными знаками. Определяют координаты и высоты точек хода.

На плане определяют разбивочные элементы, по которым будут выноситься на местность оси горизонтальной площадки 1 – 11, 11 – 14 (аналогично бу­дут выноситься оси здания):

1. координаты точек 1, 11, 14 берут с плана с учетом деформации бумаги;

2. координаты т. 1, т. 2 и т. 3 берут из ведомости вычисления координат точек теодолитного хода;

3. решая обратную геодезическую задачу, вычисляют дирекционные углы направлений с точки на точку :

где за первую точку берут ту, на которой стоит теодолит, а за вторую – ту, на которую наблюдают.

4. вычисляют разбивочные углы :

₁ = _т.1, _т.2_т.1, ₁;

₂ = _т.2, ₁₁_т.2, _т.1;

₃ = _т.3, ₁₄_т.3, _т.2;

5. вычисляют горизонтальные проложенияd_i:

.

6. теодолитом выносят проектные углы , лентой выносят рас­стояния D, соответствующие горизонтальным проекциям d_i, контро­лируют проектные расстояния 1 – 11, 11 – 14;

7. разбивают площадку размером 1010 м² или 2020 м², для чего тео­долитом строят прямые углы и лентой откладывают по 10 (или 20) м, закрепляют вершины квадратов колышками;

8. вершины квадратов нивелируют нивелиром, снимая отсчеты почерной и красной сторонам рейки, вычисляют высоты всех вер­шин квадратов;

9. по вычисленным отметкам вершин квадратов вычисляют проект­ную отметку балансирующей поверхности по формуле

,

где Н₁ = Н₁ + Н₃ + Н₁₀ + Н₁₁ + Н₁₄ (сумма отметок точек, лежащих в одном квадрате),

Н₂ = Н₂ + Н₄ + Н₆ + Н₇ + Н₁₂ + Н₁₃ (сумма отметок точек, лежащих в двух квадратах),

Н₃ = Н₉(сумма отметок точек, лежащих в трех квадратах),

Н₄ = Н₅ + Н₈ (сумма отметок точек, лежащих в четырех квадратах),

k = 7 (число квадратов);

10. вычисляют рабочие отметки для каждой вершины квадратов по формулеа_i = Н₀Н_i,

где Н_i – высоты вершин квадратов;

11. контроль вычислений выполняют по формуле =0

12. рабочие отметки выписывают в каждую вершину, при смене знака рабочих отметок вычисляют расстояния до точки нулевых работ по формулам:

где d = 10 м (сторона квадрата).

13. точки нулевых работ соединяют прямыми линиями – линиями нулевых работ, они делят территорию на насыпь (при положительных рабочих отметках) и выемку (при отрицательных):

-

+

14. нумеруют полученные фигуры, в них определяют площадь s (по размерам х и у, выписываемым на схему), сумму рабочих отметок, среднюю рабочую отметку а_ср (как а : n), объем земляных работ v (как а_ср · s );

15. определяют объем земли из котлована здания размером аb:

Объем котлована определяют по формуле ,

где а и b – размеры котлована по низу, а₁ и b₁ – по верху, h – глубина котлована.

16. за счет грунта, вынутого из котлована под здание, и за счет остаточного разрыхления грунта в отметку балансирующей поверхности вводят 2 поправки:

за счет грунта, вынутого из котлована:

за счет разрыхления грунта и учета коэффициента k остаточного разрыхления: ; v_{ост.разр.} = (v_выемки + v_котл) k,

где k – коэффициент остаточного разрыхления грунта и равен 0,05 (5 %).

Отметка горизонтальной площадки: Н_ок = Н₀ + Н₁ + Н₂. По уточненной проектной отметке все вычисляется по второму разу. Определяется, сколько земли надо вывезти с участка, чтобы выровнять площадку и выйти на ее проектный уровень.