- •Министерство образования и науки республики казахстан
- •Карагандинский государственный технический университет
- •Хмырова е.Н.
- •Прикладная геодезия
- •Караганда 2010
- •1 Геодезические изыскания
- •1.1 Крупномасштабные топографические съемки
- •1.2 Съемочная геодезическая сеть
- •1.3 Составление проекта теодолитных ходов
- •1.4 Городская полигонометрия и инженерно- геодезические сети
- •1.4.1 Передача координат на полигонометрические знаки
- •1.5.3 Оценка точности построения строительной сетки
- •1.5.4 Определение высот пунктов строительной сетки
- •2 Инженерно- геодезическое проектирование
- •2.1 Общие сведения о проектировании
- •2.2 Геодезическая подготовка проектов для выноса в натуру красных линий в плане
- •2.3 Геодезическая подготовка проекта для выноса зданий от красных линий
- •2.4 Вертикальная планировка площадки строительства
- •2.4.1 Подсчет объемов земляных работ
- •3 Разбивочные работы
- •3.1 Общие сведения о разбивочных работах
- •1.3.4. Элементы разбивочных работ
- •1.3.5. Технология разбивочных работ
- •1.3.5.3.1. Общие сведения
- •1.3.5.3.2. Разбивка основных осей и их закрепление
- •1.3.5.3.3. Детальные геодезические разбивочные работы
- •1.4.3.5.1. Контроль геометрических параметров сборных конструкций
- •Выверка конструкций
- •Геодезический контроль монтажа, съемка и рихтовка подкрановых путей
- •1.5.3. Основные причины деформаций
- •Осадочные марки
- •1.5.8.Особенности наблюдений за деформациями высотных зданий и сооружений
- •2. Линейные и гидротехнические объекты
- •2.1.1. Полевое трассирование
- •2.1.1.9. Разбивка поперечных профилей (строительных поперечников)
- •2.1.1. Геодезическое обеспечение проектирования и строительства автомобильных и железных дорог
- •2.1.3. Виражи на автомобильных дорогах
- •2.1.4. Серпантины
- •2.1.5. Разбивка примыканий и пересечений автомобильных дорог
- •2.1.6. Железные дороги
- •Строение земляного полотна железной дороги
- •Литература
2.1.1.9. Разбивка поперечных профилей (строительных поперечников)
Для выполнения земляных работ производят детальную разбивку земляного полотна или разбивку строительного поперечника.
Разбивка состоит в обозначении на местности всех характерных точек полотна дороги.
На прямолинейном участке поперечники разбивают через 20-30 м, а также на перегибах местности. Для этого в створе оси трассы разбивают плюсовые точки, осевые точки поперечников (рис. 181). Разбивают поперечники вправо и влево от осевых точек.
Рисунок 181 - Разбивка поперечников
На круговых кривых (закруглениях трассы) поперечники разбивают через 10-20 метров в зависимости от радиуса кривой (рис. 182). Поперечники должны располагаться по направлению центральной кривой, т.е. перпендикулярно касательной к кривой в точке поперечника. Направление на центр задается по биссектрисе угла .
Рисунок 182 - Определение направления поперечного профиля на кривой
В осевой точке кривой измеряют угол между хордами, соединяющими эту точку с двумя соседними. Делят угол на две части и строят биссектрису. На этой биссектрисе разбивают поперечник.
Разбивка поперечников в насыпи.
При разбивке поперечников в насыпи (рис.183-184) на местности закрепляют положение осевой точки О’, проекции бровок А’, А1’ и подошвы насыпи С, C’. Если поперечный уклон местности не больше 3-4 градусов, то можно принять:
где В - проектная ширина дорожного полотна,
h - высота насыпи,
1:m - крутизна (уклон) откоса.
а) на равнинной местности:
Рисунок 183 - Разбивка насыпи в равнинной местности
На местности от осевой точки О’ откладывают величину l и получают точку подошвы насыпи:
б) на наклонной местности:
Рисунок 184 – Разбивка поперечника в насыпи на наклонной местности
При уклоне 6, l1 и l2 можно вычислить по упрощенным формулам:
Разбивка поперечников в выемке
а) на равнинной местности:
.
Рисунок 185 – Разбивка поперечника в выемке на равнинной местности
На поверхности фиксируют осевую точку О’
Зная величину h, вычисляют величину l:
.
Откладывают вычисленную величину l на поверхности и получают точку Б.
Зная ширину дороги и обочины на местности, можно получить точку A’.
На первом этапе поперечные профили выемки задаются в виде траншеи Б1А1АБ. В дальнейшем, при отделке земляного полотна, делают отделки под земляное корыто и обочины.
б) на наклонной местности (рис. 186):
Рисунок 20 – Разбивка выемки на наклонной местности
Вычисления выполняются по следующим формулам:
2.1.1. Геодезическое обеспечение проектирования и строительства автомобильных и железных дорог
2.1.2.1. Дорожные изыскания
Различают следующую классификацию дорог в зависимости от значения в общей транспортной сети и интенсивности движения: автомобильные дороги и железные дороги.
Автомобильные дороги в свою очередь разделяют на 5 категорий:
-
I - II категории - это автомагистрали общегосударственного и республиканского значения, связывающие важнейшие экономические районы страны и крупные центры. На дорогах I категории суточная интенсивность движения составляет свыше 6 тысяч автомобилей при основной расчетной скорости 150 км/ч, они имеют по четыре и более полос движения с разделительной полосой между разными направлениями движения. На дорогах II категории суточная интенсивность движения принимается от 3 до 6 тысяч автомобилей при расчетной скорости 120 км/ч и двух полосах движения.
-
Дороги III категории - республиканского и областного значения при интенсивности движения 1-3 тыс. автомобилей и основной расчетной скорости 100 км/ч.
-
Дороги IV-V категорий - это автодороги местного значения с небольшой интенсивностью движения и основной расчетной скоростью 80-60 км/ч.
Железные дороги подразделяются на три категории.
-
К дорогам I категории относят железнодорожные магистрали первостепенного значения, обеспечивающие основные общегосударственные транспортные связи внутри страны и с зарубежными странами, наиболее грузонапряженные железные дороги с большими размерами перевозок (более 5 млн.т*км/(км в год)) и большой интенсивностью пассажирских перевозок (10 и более пар поездов дальнего следования в сутки при высоких скоростях движения 150 км/ч).
-
К дорогам II категории относят железнодорожные линии, обеспечивающие межрайонные грузовые и пассажирские перевозки, дороги со значительной грузонапряженностью и темпами роста перевозок при скоростях движения 120-100 км/ч.
-
Дороги III категории - это ж/д линии и ветки местного значения с небольшими размерами перевозок ( с грузонапряженностью до 2-3 млн.т*км/(км в год) и пассажирским движением до 3 пар поездов в сутки).
Технические условия проектирования дорог.
Основное требование, предъявляемое к дорожным трассам, - это плавность и безопасность движения с заданными скоростями. В связи с этим на автомобильных и железных дорогах строго регламентируются максимальные руководящие уклоны и минимальные радиусы кривых (табл. 19).
На кривых небольших радиусов предельно допустимый уклон смягчают (уменьшают). На железных дорогах это смягчение уклона, выраженное в долях, определяется по формуле:
где и K - соответственно угол поворота в градусах и длина кривой в метрах.
Так как , где R - радиус кривой в метрах, -радиан в градусах (), то:
Таблица19
-
П А Р А М Е Т Р Ы
Категория дорог
I
II
III
IV
V
АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ
Наибольшие продольные уклоны (основные), %о
Наименьшие радиусы кривых в плане (основные), м
Наименьшие радиусы вертикальных кривых (основные), м:
выпуклых
вогнутых
30
1000
25000
8000
40
600
15000
5000
50
400
10000
3000
60
250
5000
2000
70
125
2500
1500
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ
Руководящие уклоны, %о
Радиусы горизонтальных кривых
м:
наибольшие
наименьшие рекомендуемые
Радиусы вертикальных кривых,
рекомендуемые
15
4000
1200
10000
15
4000
800
10000
20
4000
600
5000
-
-
-
-
-
-
-
-
Например, при руководящем уклоне iр=20%o максимально допустимый уклон на кривой с радиусом R= 700 м следующий:
o
Площадки под станции и разъезды, а также крупные парки путей размещают, как правило, на прямых горизонтальных участках и только в трудных условиях допускают размещение разъездов и промежуточных станций на участках с уклонами, не превышающими 20 %о. В последнем случае кривые должны быть обращены в одну сторону, а радиусы кривизны составлять не менее 1000 м для магистральных дорог и 600 м для линий местного значения.
Очень часто применяется ландшафтное проектирование дорог - плавное сопряжение элементов трассы и ее гармоничное сочетание с окружающей средой с учетом условий по охране природы.
Для ландшафтного проектирования в процессе изысканий производят дополнительную аэрофотосъемку, наземную стереосъемку сложных участков и другие работы, связанные с построением перспективы местности и ландшафтно-архитектурного плана.
При проектировании дорог обязательно нужно предусмотреть создание вдоль дорог постоянное геодезическое обоснование надлежащей точности и плотности. Такое обоснование следует развивать в период предпостроечных изысканий в виде теодолитно-нивелирных ходов повышенной точности. В плане предельные ошибки ходов не должны превышать 1:5000; по высоте невязки должны лежать в пределах:
,
где L - длина хода в км.
Технологическая схема дорожных изысканий:
1. Рекогносцировочные допроектные изыскания для технико-экономического обоснования проекта.
А) Дорожно-экономические изыскания:
-
изучение производительных сил района изысканий; выявление районов тяготения дороги, которые будут реализовать свои транспортные связи через проектируемую трассу;
-
определение на мелкомасштабных картах наиболее экономичного варианта трассы; примерные подсчеты интенсивности движения на ней;
-
расчет примерных технических характеристик дороги (категория, число полос движения для автодороги и путей для железной дороги, расчетная скорость движения и т.д.);
-
изучение условий по охране окружающей среды.
Б) Выбор основного направления дороги:
-
-камеральное трассирование вариантов по топографическим картам (М 1:50000,1:25000);
-
-составление на сложные участки фотосхем и фотопланов по имеющимся фотоматериалам ;
-
-изучение материалов геологической съемки и разведки прежних лет;
-
-обзорная аэрофотосъемка в масштабе 1:30000-1:40000 больших переходов и сложных участков;
-
-сравнение вариантов;
-
-составление технического задания на проектирование дороги.
2. Детальные проектные изыскания для разработки технического проекта дороги и всех сооружений на ней.
А)Выбор оптимального варианта дороги:
-
-аэрофотосъемка полосы вариантов в масштабе 1:10000-1:15000. Перспективная и панорамная аэрофотосъемка для ландшафтного проектирования;
-
-построение на полосе трассирования плановой и высотной геодезической основы. Привязка аэрофотоснимков. Топографическое дешифрирование;
-
-инженерно-геологическая съемка и дешифрирование;
-
-развитие аналитической фототриангуляции;
-
-составление инженерно-геологических фотокарт и ландшафтно-архитектурных карт в масштабе аэрофотосъемки;
-
-камеральное трассирование и проектирование вариантов. Выбор оптимальной трассы.
Б) Полевое обследование трассы и согласование:
-
-вынесение по контурам оптимальной трассы в натуру;
-
-крупномасштабные стереотопографическая и топографическая съемки площадок, переходов, станций, пересечений, сложных участков;
-
-крупномасштабная инженерно-геологическая съемка трассы. Гидрометрические работы на мостовых переходах, сбор сведений для расчета искусственных сооружений;
-
-согласование трассы с землепользователями и заинтересованными организациями.
3. Предпостроечные изыскания для составления рабочих чертежей.
А) Детальная разбивка трассы на местности:
-
полевое трассирование с разбивкой пикетажа и нивелированием;
-
дополнительная съемка в масштабе 1:500 - 1:1000 с высотой сечения рельефа 0.5 м мостовых переходов и сложных мест;
-
закрепление главных точек трассы.
Б) Построение постоянного геодезического обоснования вдоль трассы:
-
рекогносцировка хода на расстоянии 30-50 м от трассы и закрепление пунктов совмещенными ж/б знаками через 400-500 м;
-
проложение теодолитно-нивелирной магистрали повышенной точности.
В) Разведочные работы:
-
инженерно-геологическая разведка трассы;
-
геодезическая привязка геологоразведочных выработок и гидростворов;
-
детальная разведка карьеров строительных материалов, съемка карьеров.
Г) Камеральная обработка материалов. Составление плана и профилей.
2.1.2.2. Восстановление дорожной трассы
Перед началом строительных работ выполняют восстановление трассы:
-
инструментальное восстановление пикетажа с контрольным промером линий и углов и с детальной разбивкой кривых;
-
контрольное нивелирование по пикетажу с дополнительным сгущением сети рабочих реперов;
-
проверка осей искусственных сооружений;
-
закрепление трассы и осей искусственных сооружений с выносом знаков крепления за пределы зоны земляных работ.
При восстановлении трассы может быть проведено некоторое ее корректирование и улучшение расположения на местности для уменьшения объема земляных работ и улучшения устойчивости отдельных сооружений.
Все изменения, внесенные при восстановлении трассы, передаются в проектную организацию.
Точность геодезических работ при восстановлении трассы должна быть не ниже точности этих работ на стадии детальных изысканий.
При восстановлении трассы производится отвод и закрепление на местности полосы отчуждения.
2.1.2.3. Разбивка земляного полотна
Автодорожное полотно состоит из проезжей части, обочин, откосов и кюветов (рис.1). Ширина проезжей части может быть 6 -15 м в зависимости от категории дороги. Для укрепления проезжей части с обеих сторон ее устраивают обочины шириной 2 - 3.75 м. К обочинам примыкают откосы. Линия, отделяющая обочины от откосов, называется бровкой дорожного полотна. Проектные высоты даются в продольном профиле по бровке.
Рисунок 188 - Дорожное полотно
2.1.2.4. Камеральное трассирование
Под трассой понимается пространственное положение взаимосвязанной с рельефом местности продольной оси проектируемого линейного сооружения.
Оптимальной для данного участка местности считается трасса, которая отвечает следующим условиям:
-
обеспечивает строительство и надежную эксплуатацию линейного сооружения с заданными характеристиками;
-
удовлетворяет ограничениям, накладываемым нормами проектирования;
-
имеет технико-экономические показатели, оптимизирующие значение численного критерия эффективности.
Трассирование - решение технико-экономической задачи по выбору оптимальной трассы между опорными точками на участке местности или его модели при заданном уравнении поверхности земли f(x, y, H) = 0, инженерно-геологических, гидрологических, природоохранных и других условиях.
В результате камерального трассирования получают план трассы (проекцию трассы на горизонтальную плоскость) и продольный профиль (вертикальный разрез по оси трассы).
На плане трасса состоит из прямых участков, сопряженных между собой круговыми кривыми (рис. 189).
Рисунок 189 - Трасса в плане
В продольном профиле трасса состоит из линий поперечного уклона при необходимом соединении между собой вертикальными круговыми кривыми (рис.190).
Рисунок 190 - Продольный профиль трассы
При проектировании стремятся проложить наиболее короткий вариант трассы между заданными точками начала и конца трассы и с уклонами, не превышающими предельные значения для данной категории дорог.
В зависимости от условий местности камеральное трассирование выполняют способом попыток или способом построения линий с заданными уклонами.
Способ попыток применяют в основном для равнинной местности. По намеченной по карте трассе составляют продольный профиль с проектной красной линией. Анализируя профиль, выявляют места, в которых трассу целесообразно сместить вправо или влево, чтобы отметки местности ближе подходили к проектным отметкам. Эти участки трассы вновь трассируют и составляют улучшенный вариант трассы.
Расположение трассы в равнинной местности определяется контуром препятствий, т.е. расположением населенных пунктов, препятствующих проложению трассы. Если средний уклон местности меньше допустимого, то в высотном отношении трассу ведут вольной кривой, на встречающихся препятствиях делаются углы поворота для обхода его.
Для проектирования более коротких трасс придерживаются следующих условий:
-
трассирование выполняют напрямую - от препятствия к препятствию, т.е. выбирают углы поворота против препятствий и располагают препятствие внутри угла поворота;
-
угол поворота трассы стремятся иметь не более 30 градусов, т.к. такие углы незначительно удлиняют трассу;
-
радиус кривых выбирают по возможности большим;
-
при пересечении оврагов к тальвегу не спускаются, а переходят сразу на другую сторону, засекая одноименные горизонтали;
-
в местах, где расстояние между горизонталями больше, чем проектная величина заложения, направление выбирают свободно;
-
пересечение рек, магистралей выполняют под углом 90 градусов;
-
необходимо обходить крупные населенные пункты, территории горных разработок, лесные массивы, c/х угодья и т.д.
В отличии от проектирования на равнинной местности, направление трассы в горной или резко пересеченной местности определяется ее рельефом, т.к. уклоны в данном случае значительно превосходят уклоны трассы.
Построение линий заданного уклона (ход раствором циркуля) в случае, если уклон местности превосходит уклон трассы, выполняется следующим образом:
-
вычисляют величину заложения между горизонталями для заданного уклона:
,
где h - высота сечения рельефа;
-
если трассу провести по линии нулевых работ , то достаточно раствором циркуля, равным а из начальной точки трассы засекать ближайшие горизонтали в направлении к конечной точки трассы до тех пор, пока не прейдете к конечной точке трассы (рис. 191):
Рисунок 191 - “Ход раствором циркуля”
В результате таких построений получится очень много углов поворота, что приводит к потребности спрямить трассу.
Пусть l - длина трассы фактическая, l’ - длина, рассчитанная по допустимому уклону (максимальная длина трассы ), тогда:
В зависимости от удлинения различают следующие виды трасс:
а) извилина, т.е. S - образная трасса (рис. 192):
Рисунок 192.
б) заход трассы в боковую долину (рис. 193):
Рисунок 193.
в) петля (рис. 194):
Рисунок 194.
г) спираль (рис. 195):
Рисунок 195 – Виды трасс
На спрямленной трассе по измеренным углам поворота и выбранным радиусам закруглений размечают главные точки кривых (вписывают кривые) и прямые вставки, разбивают пикетаж, по горизонталям определяют “черные” отметки пикетажа и характерных точек перегиба местности. Составляют продольный профиль трассы, затем проводят проектную линию трассы (красную) и в местах, где получены большие объемы земляных работ, трассу корректируют.