ЛЕКЦИЯ № 18.

Техническое нивелирование: технология действий на трассе нивелирного хода. Камеральные работы

Назначение технического нивелирования

Геометрическое нивелирование технической точности, выполняемое способом из середины, характеризуется погрешностями измерения превышений на станции в

среднем 2‒3 мм при длине визирного луча до 100‒120 м. Техническое нивелирова-

ние применяется для развития высотного съемочного обоснования топографических съемок и при их выполнении, а также при изысканиях и строительстве сооружений линейного вида (дорог, трубопроводов, мелиорационных каналов и др.), при возведении промышленных и гражданских зданий и других объектов.

18.1. Технология прокладки ходов технического нивелирования

На участке топографической съемки в дополнение к плановым пунктам закладывают высотные геодезические знаки – грунтовые и стенные реперы и создается высотное съемочное обоснование. Высотные координаты передают на плановые и высотные пункты съемочного обоснования от исходных грунтовых и стенных реперов высотной геодезической сети I–IV классов. Для этого от исходных реперов через пункты съемочной сети прокладывают ходы нивелирования IV класса или технического. Нивелирные и теодолитные ходы, проложенные через одни и те же пункты, называются теодолитно-нивелирными.

Высота пунктов съемочного обоснования может определяться тригонометрическим нивелированием, если точность такого нивелирования достаточна для съемки масштаба 1 : 2000 и мельче.

Техническое нивелирование включает в себя полевые и камеральные работы. Полевые работы начинают с рекогносцировки участка местности, при этом выявляется сохранность исходных реперов государственной геодезической сети, намечаются места закладки грунтовых и стенных реперов съемочного обоснования с учетом их использования не только при предстоящих съемках, но и в будущих геодезических работах на объектах стройплощадки. После установки всех знаков приступают к техническому нивелированию, ходы которого должны опираться не

менее чем на два исходных репера и проходить через все закрепленные плановые пункты и реперы съемочного обоснования.

Техническое нивелирование выполняется способом из середины. Расстояния до реек допускаются до 120 м, а в благоприятных условиях при работе с точным нивелиром класса Н3 и до 150 м. Неравенство плеч, т.е. расстояний до задней и передней реек, допускается до 10 м. Расстояние до реек можно проверить нитяным дальномером или шагами. Нивелирные рейки устанавливают на исходные реперы и на устойчивые связующие точки: деревянные колышки, забитые в землю, на верхнюю точку камня и др. Не допускается установка реек на землю на связующих точках.

Ходы технического нивелирования могут прокладываться: А) без нивелирования промежуточных точек; Б) с нивелированием промежуточных точек.

В первом случае (рис. 16.16, а) на каждой станции отсчеты берутся только по задней и передней рейкам, которые поставлены на устойчивые связующие точки. Во втором случае (рис. 16.16, б, станция Ст. 3) отсчеты сначала берутся по рейкам на связующих точках (задней, затем передней), потом по рейке, которую последовательно ставят на нужные промежуточные точки (+55; ПК2; +30), которые могут выбираться и на поверхности земли без забивки колышков с учетом того, что через промежуточные точки превышения не передаются по ходу, а отметки поверхности земли достаточно определять с погрешностью до 2–3 см на станции.

Рис. 16.16. Схемы технического нивелирования:

а - нивелирный ход; б – нивелирный ход с нивелированием промежуточных точек; 1 , 2 – первая и вторая рейки; (1), (2), (3), (4) - порядок взятия отсчетов п задней и

передней рекам на станции

18.2. Техническое нивелирование на примере и изысканиях дорожной трассы

При полевых изысканиях проектируемого сооружения линейного вида, например, автомобильной дороги, измеряют длину оси дорожной трассы и закрепляют ее на местности забитыми в землю пикетными колышками. Пикетом называется отрезок трассы длиной 100 м в горизонтальном проложении. Пикетами называют также сотенные пикетные колышки, их обозначают ПК0 (начало трассы), ПК1 (100 м от начала трассы), ПК2 и т.д. (см. рис. 16.16, б), а между пикетами перегибы земной поверхности отмечают так называемыми плюсовыми точками, например, ПК1 + 55, ПК2 + 30, расположенными на расстояниях 55 м от ПК1, 30 м от ПК2 и т.д.

На каждой станции нивелирного хода действуют в определенной последовательности, называемой программой наблюдений: вначале берут (с записями в журнал нивелирования – табл. 16.2) отсчеты (1) и (2) по черной стороне задней и передней реек, затем отсчеты (3) и (4) по красной стороне задней и передней реек. После этого вычисляют превышения h' = (1) – (2) и h" = (3) – (4). Если расхождение превышений больше 5 мм, наблюдения реек повторяют. Результаты повторных наблюдений записывают в новые строки журнала, а неверные записи зачеркивают, но не замазывают. Вычисляют среднее превышение hср = (h' + h") / 2. Если между задней и передней рейками расположены подлежащие нивелированию промежуточные точки (точки ПК1 + 55, ПК2 + 30 на станции 2), то программа продолжается: заднюю рейку поочередно ставят на промежуточные точки, а соответствующие отсчеты записывают в журнал (табл. 7.3, записи на станции 3).

При перемещении нивелира на каждую следующую станцию меняют местами заднюю и переднюю реки на связующих точках. Например, нивелир со станции 1 переносят на станцию 2, рейку 2 оставляют на связующей точке ПК0, а рейку 1 переносят на переднюю связующую точку ПК1 (см. рис. 16.16, б). При переходе на станцию 3 рейку 2 переносят на переднюю связующую точку ПК3, а после наблюдений на станции 3 задней и передней реек заднюю рейку 1 ставят поочередно на промежуточные точки.

На крутых ровных склонах, где нет необходимости отмечать плюсовые промежуточные точки, рейки приходится ставить на вспомогательные связующие точки (колышки или устойчивые местные предметы), которые называют переходными

точками и обозначают ПТ1, ПТ2,… или обозначают х1, х2,… ( называют «иксточками») (см. рис. 16.16, б, станция 4, передняя связующая точка х1).

Если для нивелирования используются односторонние рейки, то на каждой станции сначала отсчеты берут по задней и передней рейке при одном горизонта прибора, затем меняют высоту нивелира на 3-10 см и по этим рейкам берут отчеты при втором горизонте. Вычислив превышения h', h" и hср , нивелируют промежуточные точки.

Перед уходом с трассы на перерыв в работе необходимо надежно закрепить заднюю и переднюю связующие точки последней станции. После перерыва нивелирование закрепленных точек следует повторить и убедиться, что превышение hср не изменилось более чем на 5мм.

Если ход технического нивелирования прокладывается через пункты съемочного обоснования, то нивелируют только связующие точки, которые в журнале обозначают номером геодезического знака или переходной точки.

Вычислительную обработку журнала нивелирования завершают в каме-

ральных условиях. Сначала выполняют постраничный контроль вычислений, сделанных в поле: вычисляют и записывают внизу каждой страницы сумму отсчетов по задней рейке ΣЗ, по передней рейке ΣП и сумму средних превышений Σhср (см.

Таблица 16.2.

Допустимую невязку превышений fh доп (в мм) вычисляют по формулам, установленным строительными нормами:

П р и м е ч а н и е . Первая из формул (16.14) обоснована в § 7.3, где для суммы равноточно измеренных превышений в выражении (7.35) допустимая погрешность ΣΔпред обозначена через fh доп, удвоенная погрешность определения среднего превышения 2mhср = 10 мм. Для второй формулы (16.16) принято осредненное значение

2mhср = 30 мм на 1 км.

Уравнивание превышений и вычисление отметок связующих точек. Факти-

ческую невязку превышений fh , если она допустима, распределяют между средними превышениями с условием, чтобы уравненные (увязанные) превышения были числами, не содержащими долей мм. Поэтому предварительную среднюю величину поправок оценивают по формуле

Согласно формуле (16.15) знак поправки противоположен знаку невязки. Поправки округляют до целых миллиметров, но если превышение содержит 0,5 мм, то и в поправку включают 0,5 мм. Проверяют, чтобы сумма поправок равнялась невязке с обратным знаком, т.е. Συh i = – f h .

Уравненные превышения

187

Отметки связующих точек выражают в м и последовательно находят по форму-

ле (16.17)

где уравненное превышение h i учитывается в м.

дробной, но в табл. 16.2 над средними превышениями записаны округленные поправки –2; –1,5; –1,5; –2 мм и их сумма по всему ходу должна равняться –35 мм, т.е. невязке с обратным знаком. Под средними превышениями (графа 7 табл. 16.2) записаны превышения, увязанные без десятых долей мм по формуле (16.16). В графе 9 записаны результаты вычислений отметок по формуле (16.17), где увязанные превышения учтены в м (h1 = +0,121; h 2 = +3,513; … ), например НПКО = Нрп.12 = + h1 = 80,000 + 0,121 = 80,121; НПК1 = 80,121 + + 3,513 = 83,634,… . В конце вы-

числений должна получиться исходная отметка Нк = 86,563 конечного репера.

Вычисление отметок промежуточных точек. Для станций, на которых ниве-

лировали промежуточные точки, определяют с контролем горизонт прибора:

Отметки промежуточных точек определяют относительно среднего значения го-

где С j – отсчет по черной стороне рейки на промежуточной точке j, выраженный в метрах.

Пример 2. Вычислить отметки промежуточных точек для станции 3 (см. табл. 16.2). Здесь ГП'3 = 83,634 + 0,823 = 84, 457; ГП"3 = 80,609 + 3,849 = = 84,458;

среднее ГП3 = 84,458. Отметки промежуточных точек: НПК1 + 55 = 84,458 – 3,625 = 80,333; НПК2 = 84,458 – 1,440 = 83,018 и т.д.

189