Порядок ведения работ по геодезическому обеспечению строительства железной дороги Кызыл-Курагино. Технология топографо-геодезических работ, трассирование линейных объектов. Применение спутниковых систем GPS/GLONASS в комплексе с электронными тахеометрами.
Аннотация к работе
2.3 Стратегия для строительства железной дороги Кызыл-Курагино 2.
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Железные дороги занимают огромное место в жизни России. Появившись в 1837 году, с первой линии Царское Село - Санкт-Петербург, железные дороги стали главным видом грузового и пассажирского транспорта.
Целью данной дипломной работы является изучение возможности применения спутниковых систем GPS/GLONASS в комплексе с электронными тахеометрами для целей геодезического обеспечения строительства линейных объектов и рациональность использования новых спутниковых технологий и электронной тахеометрии в геодезических работах, подтвердить или опровергнуть рациональность применения спутниковых систем в комплексе с электронными тахеометрами в геодезических работах, являющихся неотъемлемой частью технологического процесса строительного производства.
В процессе работы проведено исследование работ, выполненных для геодезического обеспечения строительства железнодорожной линии Кызыл-Курагино, составлен проект геодезического обоснования, созданного с применением спутниковых технологий в комплексе с электронными тахеометрами и сравнительный анализ экономической эффективности проведения геодезических работ традиционными методами и с применением спутниковых технологий.
В первой главе раскрывается роль и содержание геодезических работ при строительстве, дается краткий исторический обзор развития инженерно-геодезического обеспечения строительных технологий, состав и объемы инженерно-геодезических изысканий, раскрывается сущность трассирования линейных объектов.
Во второй главе приводится порядок ведения работ по геодезическому обеспечению строительства железной дороги Кызыл-Курагино, описываются исторические предпосылки развития железных дорог в России, дается краткая характеристика железных дорог России, раскрывается стратегия для строительства железной дороги Кызыл-Курагино, а так же роль геодезического мониторинга строительных объектов и окружающей застройки.
Третья глава включает в себя вопросы экономики и безопасности жизнедеятельности. Описываются расчет сметной стоимости безопасность жизнедеятельности на рабочем месте, правила безопасности при проведении полевых работ, общие требования безопасности при проведении камеральных работ, пожарная безопасность и электроопасность.
1. Роль и содержание геодезических работ при строительстве линейных объектов
1.1 Краткий исторический обзор развития инженерно-геодезического обеспечения строительных технологий
Истоки геодезических знаний теряются в глубокой древности. Это подтверждают многочисленные археологические раскопки. Уже за несколько тысячелетий до нашей эры производились сложные строительные работы, например, постройка храмов, дворцов и надгробных памятников в Египте, что было возможным лишь при достаточно хорошо разработанных методах измерений. За 6000 тысяч лет до нашей эры был построен канал, соединивший реку Нил с Красным морем. В Древнем Египте (4000-3000 лет до н.э.) были созданы большие оборонительные сооружения и ирригационные системы, строились грандиозные пирамиды. Так, пирамида Хуфу имеет высоту 137,2 метра, а длину стороны основания - 227,5 метра. Следует упомянуть о сооружении деревянного моста через Нил уже за 2500 лет до нашей эры.
Известно, что более чем за 3 тысяч лет до нашей эры в Китае уже существовала целая оросительная система в долине Чэнду. Там же строится большое количество дворцов, высотных пагод и храмов, сложных оборонительных сооружений (Великая Китайская стена), арочных каменных мостов. В Индии в то же время существовали города с правильной планировкой. История свидетельствует, что в Вавилонии была создана сложная ирригационная система, построена система регулирования разливов рек Тигра и Евфрата. За 2150 лет до н.э. под Евфратом был построен тоннель длиной 900 метров, причем предварительно река была отведена в другое русло. Интересен тот факт, что уже тогда существовали законы, направленные на жесткое обеспечение надежности возводимых сооружений (Кодекс законов Хаммурапи). [25]
В Греции и Древнем Риме геодезические работы получили теоретическое обоснование и составили начало геодезии как науки. В это время велась активная разработка новых методов и технологий строительства, при этом первоочередное значение отводилось геодезии (геометрии) как предопределяющей надежность, долговечность и качество строительства в ходе производства работ и эксплуатации. Так, в своей работе "Десять книг об архитектуре" Витрувий (вторая половина I века до н.э.) описывает строительную технологию того времени, рекомендует необходимые инструменты и методы для контроля точности и качества в ходе работ.
Широкое распространение в этот период получает строительство самых различных объектов: жилых и общественных зданий, инженерных сооружений. Создаются произведения архитектуры, пользующиеся мировой известностью. Назовем лишь некоторые из них: маяк в гавани г. Александрии выстой 130 метров; акведуки длиной до 1000 метров и высотой до 50 метров; дорога с каменным покрытием длиной 45 км и шириной 8,5 метра. В поперечном сечении дорога имела сложный профиль. Из общественных зданий заслуживает внимания гигантский амфитеатр Колизей длиной 187,5 м, шириной 156,7 и высотой 46,6 м, вмещавший до 90 тысяч человек; огромных размеров стадион на Марсовом поле; дворец Флавиев на Палабине; арка Тита. Сюда же отнесем и Пантеон, который выполнен в виде цилиндрического кольца диаметром 53,5 м и выстой 21,7 м из бетона в кирпичной опалубке. На поясе кольца, имевшего толщину 6,7 м, был возведен купол. Портик Пантеона пролетом 30 м и глубиной 14 м был перекрыт стержнями таврового сечения, державшихся на 16 монолитных колоннах высотой 14 м и диаметром 2,5 м каждая. Из храмов Акрополя представляет интерес Парфенон. Длина его составляет 70 м, ширина 31 м и высота 17,5 м, ни одна из колонн Парфенона не поставлена вертикально. Наклон каждой колонны меняется в зависимости от места, занимаемого колонной в плане. Отметим строительство выдающихся (по тому времени) деревянных мостов: одного через реку Дунай общей протяженностью 1070 метров, II в. до нашей эры и другого - через реку Рейн, 500 м в длину и 12 м в ширину, построенного за 10 дней в I в. до н.э.
После того, как в VI-IV веках до н.э. Пифагором (570 - 490 гг. до н.э.) и Аристотелем (384 до н.э. - 322 до н.э.) были высказаны предположения о шарообразности Земли, перед геодезией встала научная задача по определению радиуса Земли. Первая попытка определить размеры радиуса Земли была сделана в III в. до н.э. Эратосфеном (276 год до н.э. - 194 год до н.э.) путем непосредственного измерения дуги меридиана и определения разности широт конечных точек этой дуги. В то же время в Греции были созданы географические карты, учитывающие шарообразность Земли; первые научные основания получила картография. Создается система единиц мер длины. Отметим, что в 827 году арабские ученые непосредственно измерили длину дуги меридиана в 10 на широте 350 (к западу от реки Тигр), и получили результат 111,8 км, близкий к современным данным (110,9 км).
Сохранились сведения о геодезических работах, выполненных в России. Так, в 1792 г. вблизи Тамани был обнаружен камень, на котором древнерусскими буквами высечена надпись: "В лето 6576 Глеб князь мерил морем по льду от Тмутараканя до Корчева 14 тысяч сажен". Этот камень свидетельствует, что в Древней Руси в 1068 году уже проводились геодезические работы, в результате которых было определено расстояние через Керченский пролив между городами Тамань и Керчь. Еще в XI веке в России путем измерений на местности устанавливались границы земельных участков, о чем говорится в "Русской правде".
В период царствования Ивана IV Грозного (1530-1584) производилось составление карт. Около 1570 г. появилась одна из первых карт Московского государства под названием "Большой чертеж". В 1667 г. П. Годуновым (г. рожд. неизв. - ум. 1670) составлен "Чертеж Сибирской земли", который является первой русской печатной картой. В 1696 г. производились работы по съемке р. Дон, что свидетельствует о начале гидрографических работ в европейской части России. В 1715 г. были начаты первые геодезические работы в азиатской части России, а в 1721 г. была составлена первая в России инструкция по топографическим съемкам. [29]
В 1701 г. в Москве была создана первая в России астрономическая обсерватория и первая школа "математических и навигационных наук". В XVI веке начинается постепенное возрождение науки и культуры, которое сказалось на дальнейшем развитии геодезии. Достижения математики, физики привели к изобретению в начале XVII столетия зрительной трубы. В 1620 году был изобретен верньер. Все это привело к существенному усовершенствованию геодезических инструментов. Одновременно голландский ученый Снеллиус применил метод триангуляции, позволивший определять с высокой точностью значительные расстояния на местности.
В первой половине XVII века в России проводятся работы по созданию опорной геодезической сети методом триангуляции. Здесь следует отметить триангуляционный ряд по меридиану от Ледовитого океана до устья Дуная. В результате работ К.И. Теннера (1783 - 1860) и В.Я. Струве (1793-1864) измерена дуга меридиана около 25 °20". Ввиду огромной роли, которую В.Я. Струве сыграл как научный руководитель всех измерений и последующих вычислений, в настоящее время дуга носит название «Геодезическая дуга Струве» (ГДС) или «Дуга Струве».
В XIX веке техника геодезических измерений становится более совершенной. Появились инструменты с высокоточными отсчетными приспособлениями, был изобретен базисный прибор для высокоточных измерений расстояний. Появляется прибор для измерения расстояния подвесными проволоками. Точность результатов геодезических измерений значительно повысилась.
В 1839 г. была построена Пулковская обсерватория, роль которой в развитии астрономии и геодезии в России и мире очень велика.
В 1874 г Д.И. Менделеевым (1834-1907) был изобретен и модернизирован дифференциальный барометр, прототип которого довольно долгое время применялся при барометрическом нивелировании. Отечественными геодезистами был разработан метод нивелирования, вошедший в историю под названием русского способа нивелирования и применявшийся во многих странах.
С появлением новых конструкционных материалов (сталь, бетон, пластмасса и т.д.) и изменением производственных возможностей происходят революционные для своего времени преобразования в конструировании, что в свою очередь вызывает коренные изменения в технологии изготовления и возведения. Все это вызывает острую необходимость в разработке и внедрении новых прогрессивных геодезических методов обеспечения строительных технологий с целью упрощения и максимального обеспечения современных, непрерывно возрастающих требований к строительному производству.
В ХХ веке бурное развитие получают строительство и геодезия во всем цивилизованном мире. В связи с развитием науки, техники, технологи и современных методов строительства многоэтажных, сложных, сборных, уникальных энергетических сооружений потребовалось выделение в отдельную область инженерной геодезии, обеспечивающей все этапы проектирования, строительства и эксплуатации объекта. [27,28]
В начале ХХ века были построены крупнейшие предприятия, о которых мы до сих пор говорим с уважением: Магнитогорский металлургический комбинат, Азовсталь, Кузнецкий металлургический завод, химический комбинат в г. Кемерово, Горьковский автозавод и целый ряд других крупных предприятий.
В 1918 г. в Москве на Шаболовке смонтирована радиобашня В.Г. Шухова(1853 - 1939), общая высота которой достигла 160 метров при диаметре основания 42 метра. В это же время ведется строительство радиомачт, опор, ангаров, мостов, ГЭС и т.п.
В 30-е годы вводятся как обязательные для применения в строительстве технические условия и нормы проектирования и возведения сооружений, разработанные Институтом норм и стандартов строительной промышленности.
В 40-е годы проводятся активные исследования в области атомной энергетики. Для изучения природы атома были построены уникальные сооружения - синхрофазотроны. Точность монтажа элементов данных объектов доходит до десятых и сотых долей миллиметра. Это стало возможным также с использованием высокоточных методов инженерной геодезии.
С развитием авиастроения и космической индустрии роль и место геодезии существенно расширились. Для многогранного, многоцелевого исследования неосвоенных территорий используются высокоэффективные фотограмметрические методы. Были созданы перспективные методы, использующие современные лазерные, квантовые, электронные приборы.
С появлением компьютерного оснащения инженерная геодезия переходит к принципиально новым способам решения проблемы обеспечения требуемой точности.
В заключение изложения истории развития геодезии необходимо отметить обязательность ее применения при планировании, производстве строительных работ и эксплуатации объекта недвижимости, что является показателем уровня культуры строительства и страны в целом.
1.2 Состав и объемы инженерно-геодезических изысканий
Геодезия - это наука, которая стоит на страже многих современных процессов, в том числе, и строительных. Геодезические работы - это один из этапов, из которых состоит современное строительство. Без них конечно можно легко обойтись, и во многих случаях так и делалось в прошлом, но качество объектов недвижимости, возведенных таким способом, на лицо. Каждый нюанс должен быть учтен, поэтому привлечение профессиональных геодезистов станет гарантией того, что все последующее строительство и эксплуатирование объекта недвижимости будет беспроблемным. Профессионализм при строительстве необходим, а ответственное отношений при столь сложном процессе со стороны всех служб, в том числе геодезических важно для тех, кто будет в конечном итоге жить в доме или эксплуатировать любое здание либо сооружения. [3,4]
Качество возводимых искусственных сооружений на всех этапах строительства в значительной мере зависит от хорошей организации и выполнения полного комплекса геодезических, разбивочных и контрольно-измерительных работ.
Геодезическое обеспечение строительства объектов недвижимости представляет собой комплекс работ по вынесению в натуру проектного положения объекта, постоянному контролю в ходе строительства и по завершении строительных работ. Перед проведением строительных работ проводят инженерно-геодезические изыскания, а по окончании процесса строительства - геодезическую съемку законченного строительством объекта. Так же в процессе строительных работ и по их окончании проводятся работы по наблюдению за деформациями сооружения, если это предусмотрено проектной документацией, установлено авторским надзором или органами государственного надзора.
Инженерно-геодезические изыскания проводят для оценки участка предполагаемого строительства в комплексе с другими основными изысканиями - инженерно-геологическими и гидрогеологическими; гидрометеорологическими, климатологическими, метеорологическими, почвенно-геоботаническими и др.
Инженерно-геодезические изыскания позволяют получить информацию о рельефе и ситуации местности и служат основой не только для проектирования, но и для проведения других видов изысканий и обследований. В процессе инженерно-геодезических изысканий выполняют работы по созданию геодезического обоснования и топографической съемке в разных масштабах на участке строительства, производят трассирование линейных сооружений, геодезическую привязку геологических выработок, гидрологических створов, точек геофизической разведки и многие другие работы. [3, 4, 7, 16]
Содержание и объемы инженерных изысканий определяются типом, видом и размерами проектируемого сооружения, местными условиями и степенью их изученности, а также стадией проектирования. Различные виды сооружений, технология строительства которых имеет много общего и изыскания для которых проводятся по схожей схеме.
Порядок, методика и точность инженерных изысканий устанавливаются, в основном, в строительных нормах [3,4]
На следующем этапе, непосредственно при строительстве объекта, основные геодезические работы - это: разбивка и контроль возведения всех частей сооружения, разбивка вспомогательных и временных сооружений (зданий, дорог и др.), исполнительная съемка построенных объектов, наблюдения за деформациями.
Геодезические и разбивочные работы, обеспечивающие проектное положение и размеры как всего сооружения, так и отдельных его частей, ведутся в течение всего периода строительства объекта. При этом восстанавливают на местности и выверяют геодезическую плановую и высотную основы, а также переносят на местность (разбивают) оси сооружения; систематически контролируют возведение отдельных частей сооружения, обеспечивая проектное их положение; проверяют размеры и форму прибывающих с заводов монтажных элементов; на строительной площадке ведут разбивочные работы по вспомогательным производственным сооружениям и бытовым зданиям, подъездным дорогам и т.п.
Инженерно-геодезические изыскания для строительства следует выполнять в соответствии с требованиями настоящих строительных норм и нормативно-технических документов Федеральной службы геодезии и картографии России, регламентирующих производство геодезических и картографических работ федерального назначения.
Инженерно-геодезические изыскания для строительства должны обеспечивать получение топографо-геодезических материалов и данных о ситуации и рельефе местности (в том числе дна водотоков, водоемов и акваторий), существующих зданиях и сооружениях (наземных, подземных и надземных), элементах планировки (в цифровой, графической, фотографической и иных формах), необходимых для комплексной оценки природных и техногенных условий территории строительства и обоснования проектирования, строительства и эксплуатации объектов.
В состав инженерно-геодезических изысканий для строительства входят: - сбор и обработка материалов инженерных изысканий прошлых лет, топографо-геодезических, картографических, аэрофотосъемочных и других материалов и данных;
- рекогносцировочное обследование территории;
- создание (развитие) опорных геодезических сетей, включая геодезические сети специального назначения для строительства;
- создание планово-высотных съемочных геодезических сетей;
- топографическая (наземная, аэрофототопографическая, стереофотограмметрическая и др.) съемка, включая съемку подземных и надземных сооружений;
- обновление топографических (инженерно-топографических) и кадастровых планов в графической, цифровой, фотографической и иных формах;
- инженерно-гидрографические работы;
- геодезические работы, связанные с переносом в натуру и привязкой горных выработок, геофизических и других точек инженерных изысканий;
- геодезические стационарные наблюдения за деформациями оснований зданий и сооружений, земной поверхности и толщи горных пород в районах развития опасных природных и техноприродных процессов;
- инженерно-геодезическое обеспечение информационных систем поселений и государственных кадастров (градостроительного и др.);
- создание (составление) и издание (размножение) инженерно-топографических планов, кадастровых и тематических карт и планов, атласов специального назначения (в графической, цифровой и иных формах);
- камеральная обработка материалов;
- составление технического отчета.
В состав инженерно-геодезических изысканий для строительства линейных сооружений дополнительно входят: - камеральное трассирование и предварительный выбор конкурентоспособных вариантов трассы для выполнения полевых работ и обследований;
- полевое трассирование;
- съемки существующих железных и автомобильных дорог, составление продольных и поперечных профилей, пересечений линий электропередачи (ЛЭП), линий связи (ЛС), объектов радиосвязи, радиорелейных линий и магистральных трубопроводов;
- координирование основных элементов сооружений и наружные обмеры зданий (сооружений);
- определение полной и полезной длины железнодорожных путей на станциях и габаритов приближения строений.
При инженерно-геодезических изысканиях в период строительства и эксплуатации предприятий, зданий и сооружений в соответствии с техническим заданием заказчика выполняются следующие виды работ: - определение проектного положения объекта строительства (зданий и сооружений) на местности;
- создание геодезической разбивочной сети (основы) для строительства;
- геодезические разбивочные и привязочные работы в процессе строительства в соответствии с рабочей документацией;
- геодезический контроль точности геометрических параметров зданий и сооружений в процессе строительства;
- исполнительные геодезические съемки планового и высотного положения зданий (сооружений) и инженерных коммуникаций;
- контрольные исполнительные съемки законченных строительством зданий (сооружений) и инженерных коммуникаций;
- наблюдения за осадками и деформациями зданий и сооружений (ГОСТ 24846-81 ), земной поверхности, в том числе при выполнении локального мониторинга за опасными природными и техноприродными процессами;
- специальные стереофотограмметрические съемки по определению геометрических размеров элементов зданий, сооружений, технологических установок, архитектурных и градостроительных форм;
- геодезические работы при монтаже оборудования, выверке подкрановых путей и проверке вертикальности колонн, сооружений и их элементов;
- геодезические работы по определению в натуре скрытых подземных сооружений при ремонтных работах и др.;
Техническое задание на производство инженерно-геодезических изысканий дополнительно к требованиям, должно содержать: - сведения о принятой системе координат и высот;
- данные о границах и площадях топографической съемки (обновления планов);
- указания о масштабе топографической съемки и высоте сечения рельефа по отдельным площадкам, включая требования к съемке подземных и надземных сооружений;
- данные к трассированию линейных сооружений;
- требования к стационарным геодезическим наблюдениям в районах развития опасных природных и техноприродных процессов;
- требования к составу, форме и срокам представления отчетной технической документации.
В программе инженерно-геодезических изысканий дополнительно должны быть представлены: - обоснование видов и схемы построения опорной геодезической сети, в том числе геодезической сети специального назначения для строительства, плотности геодезических пунктов и точности определения их планово-высотного положения;
- сведения о способе закрепления пунктов (точек) на местности;
- данные о методе выполнения топографической съемки;
- данные по трассированию линейных сооружений;
- данные по инженерно-геодезическому обеспечению выполнения других видов инженерных изысканий (исследований);
- сведения об использовании программных средств для камеральной обработки результатов геодезических измерений и создания инженерно-топографических планов (цифровых инженерно-топографических планов).
К программе изысканий должны быть приложены: схема топографо-геодезической и картографической изученности района (площадки, трассы) работ; схема проектируемой опорной геодезической сети, в том числе геодезических сетей специального назначения для строительства; картограмма расположения площадок топографической съемки; чертежи геодезических центров (если намечена их закладка); топографические карты, инженерно-топографические планы и планы инженерных коммуникаций с указанием проектных вариантов трасс линейных сооружений. [3,4,7,16]
1.3 Трассирование линейных объектов недвижимости
Сооружения, имеющие небольшую ширину и значительную протяженность, считают линейными.
Проложение продольной оси линейного сооружения, будь то магистральный оросительный канал, главная дрена, или автомобильная дорога и линия электропередач и тому подобное, называют трассированием линии.
Положение трассы в пространстве достаточно полно может быть охарактеризовано планом - проекцией на горизонтальную плоскость, и продольным профилем - вертикальным разрезом по оси трассы. При необходимости, продольный профиль на отдельные участки дополняется поперечными профилями. [1, 18, 20, 22]
Различают трассирование камеральное по топографическим картам, материалам аэрофотосъемки и цифровым моделям местности, и полевое трассирование, выполняемое на местности. Камеральное выполняется на стадии проекта (предварительные изыскания). Полевое выполняется на стадии рабочего проекта или перенесения проектной линии на местность (окончательные изыскания).
Полевое трассирование выполняется на основе материалов полученных при камеральном трассировании. Плановое положение трассы определяется в процессе разбивки пикетажа, а высотное положение в результате, как правило, геометрического нивелирования.
При рекогносцировке уточняется положение трассы, устанавливают положение начальной и конечной точки трассы, находят начальный и конечный реперы, к которым будет осуществлена привязка трассы, закрепляют на местности точки вершин поворота трассы.
По трассе прокладывается теодолитный ход требуемой точности, с измерением углов поворота трассы полным приемом. Углом поворота трассы считают угол отклонения от предыдущего направления. Для контроля точности измерения углов поворота определяют по буссоли прямые и обратные магнитные азимуты сторон трассы. [7, 10, 18, 19, 22]
Контроль можно произвести по следующим формулам: (1)
(2) где - азимут определяемого направления;
- азимут предыдущего направления;
- значение угла правого поворота;
- значение угла левого поворота.
На профиль трассы выписывают азимуты или определенные по их значениям румбы.
В процессе измерения длин линий необходимо вводить поправки при углах наклона более 2°. Поправка за наклон вводится со знаком плюс. Относительная ошибка линейных измерений не должна превышать 1 / 1 500-1 / 2 000.
После рекогносцировки разбивают пикетаж. Пикетом называют отрезок местности длиной 100 метров. Пикеты закрепляются деревянными колышками, забиваемыми почти вровень с землей. Рядом вбивается другой колышек - «сторожок», со стороны пикета подписывается его номер. Пикет со сторожком окапывается канавкой. [7, 10, 18, 19, 22]
Начало трассы обозначают нулевым пикетом (ПК0), а далее по порядку. Бывают случаи, когда приходится назначать длину пикета от 50 до 150 метров (например: смыкание трассы разбиваемой с концов и др.). Такие пикеты называют резаными.
Для более детального отражения рельефа местности, между пикетами фиксируют точки перегиба рельефа, забивая на них колышки. Точки перегиба называют плюсовыми. Они обозначаются присоединением к номеру ближайшего предыдущего пикета величины расстояния от него, например: ПК3 27.00. Кроме того, данная запись указывает, что от начала трассы до плюсовой точки (вершина угла поворота, точка перегиба местности, положение элемента кривой, пересечение с дорогой или водной преградой) расстояние составляет 327.00 метра. Плюсовые точки также окапываются.
Одновременно с разбивкой пикетажа ведется пикетажный журнал. Посредине страницы, сплошной линией, снизу вверх проводится ось трассы. Внизу намечают точку начала трассы и обозначают ПК0. Далее на ней обозначают пикеты, плюсовые точки, вершины углов поворота, ситуацию. Углы поворота отмечают точкой, а их направление поворота стрелкой. Как правило, на странице размещается два - три пикета, приводят значения магнитных азимутов линии, основных элементов круговой кривой трассы (?, R, Т, К, Д, Б), а также расчет пикетажных положений начала кривой (НК) и конца кривой (КК) с контролем.
В пикетажном журнале отображается ситуация вдоль трассы вправо и влево от нее на расстоянии до 20 метров (рисунок 1).
Рисунок 1 - Чертеж в пикетажном журнале
Прямые участки дороги в углах поворота сопрягаются плавными круговыми кривыми, а при необходимости более плавных сопряжений между ними используют переходные кривые.
Круговая кривая это окружность радиуса R. В круговой кривой различают следующие элементы: - угол поворота ? - величина отклонения трассы от предыдущего направления;
- радиус кривой R - выбирают из нормативов согласно техническим условиям;
- тангенс Т - расстояние от вершины угла поворота (ВУП) до начала кривой или до конца кривой. Его величина определяется по формуле: (3)
- кривая К - длина дуги от начала до конца кривой. Ее величина определяется по формуле: (4) где
- биссектриса Б - расстояние от ВУП до середины кривой (СК). Величина биссектрисы может быть определена по формуле: (5)
- домер Д - это разность в длине суммы двух тангенсов и кривой: (6)
Элементы кривой определяются непосредственно в поле, после измерения угла поворота. Их значения можно определить как при помощи калькулятора, так и по специальным таблицам для разбивки круговых и переходных кривых согласно ? и R (приложение В). Полученные значения записывают в пикетажный журнал, слева, у соответствующего угла поворота.
При разбивке пикетажа в углах поворота закрепляются главные точки кривой. К ним относят: начало кривой, середину кривой и конец кривой. Расчет главных точек выполняют от пикетажного положения вершины угла поворота.
Например: вершина угла поворота находится на пикете ПК1 42.80, угол поворота трассы составляет ? = 34°27° и радиус закругления R = 250 м. Определены следующие значения элементов круговой кривой: Т = 77.51м, К = 150.32м, Д = 4.70м, Б = 11.74м. Исходя из этого пикетажные положения начала, середины и конца кривой составят: ВУП ПК1 42.80
-Т 77.51
НК ПК0 65.29
-К 1 50.32
КК ПК2 15.61
-0.5К 75.16
СК ПК1 40.45
Необходимо выполнить контрольные вычисления для КК: ВУП ПК1 42.80
Т 77.51
ПК2 20.31
-Д 4.70
КК ПК2 15.61
Расхождения между КК не должны превышать 3 см.
Необходимо выполнить контрольные вычисления для СК: НК ПК0 65.29
0.5 К 75.16
СК ПК1 40.45
На круговой кривой пикетаж разбивается по линиям тангенсов от вершины угла поворота. Откладывают от ВУП, в обратном направлении, величину Т = 77.51 м или можно отложить пикетажное расстояние НК ПК0 65.29, от ПК0 отмеряется 65.29 м, в прямом направлении. Положение НК закрепляется колышком (рисунок 2).
Рисунок 2 - Разбивка пикетажа на кривой
Чтобы найти положение точки СК, над ВУП устанавливается теодолит. Ноль горизонтального круга ориентируется в направлении точки НК. Открепив алидаду устанавливают отсчет: при повороте вправо
(7) при повороте влево
(8)
При этом визирная ось трубы будет направлена по биссектрисе. В этом направлении отмеряют величину биссектрисы Б = 11.74 м и закрепляют положение СК.
Чтобы определить пикетажное положение точки КК, в прямом направлении от точки ВУП откладывают величину домера Д = 4.70 м. При этом считается, что его конец имеет тоже пикетаж, что и вершина угла поворота ВУП ПК1 42.80. От полученной точки продолжают разбивку пикетажа обычным путем. Отложив от конца домера расстояние Т-Д = 72.81 м, закрепляют положение КК, и окапывают. Правильность положения КК можно проконтролировать, отложив от ВУП в прямом направлении величину Т = 77.51 м. Конец кривой отмечают как плюсовую точку. [1,7,10,22]
1.4 Создание опорной геодезической сети
1.4.1 Тахеометрия
Тахеометрия - такой вид геодезических работ, при котором быстро определяется положение точек местности как на плане, так и по высоте.
Тахеометрическая съемка или тахеометрия - (от греч. tachys - быстрый … метр) в переводе означает быстрое измерение. Тахеометрическая съемка - это топографическая съемка местности, выполняемая полярным способом относительно пунктов съемочного обоснования с помощью тахеометра или теодолита. [1, 7, 10, 18, 19, 22]
Съемку местности (предметы, контуры, рельеф) выполняют комплексно одним прибором при одном наведении зрительной трубы, в результате чего определяют три величины, устанавливающие положение съемочной точки (пикета) относительно пункта съемочного обоснования: горизонтальное направление (угол) ?, горизонтальное проложение S и превышение h. План местности составляют камерально. Тахеометрическая съемка имеет значительное преимущество перед другими видами наземных топографических съемок в случаях, когда полевые работы требуется выполнить в короткий срок или при неблагоприятных климатических условиях, являясь, таким образом, более экономически эффективной.
Недостатком этого вида съемки является составление плана в камеральных условиях, вследствие чего возможны пропуски отдельных деталей.
По своей конструкции тахеометры делятся на электронно-оптические, номограммные и дифференциальные.
Появление электронных тахеометров позволило значительно автоматизировать производство тахеометрической съемки. При съемке электронный тахеометр устанавливается на точках съемочной сети, а на пикетах - специальные вешки с отражателями (приборы последних модификаций имеют встроенный дальномер, позволяющий измерять расстояния без отражателя). При наведении на пикет в автоматическом режиме определяются горизонтальные и вертикальные углы, а так же горизонтальные проложения линий. С помощью микро-ЭВМ тахеометра производится обработка результатов измерений и получают приращения координат ?х, ?у и превышения h пикетов.
При этом автоматически учитываются все поправки в измеряемые углы и расстояния. Результаты измерений вводятся в запоминающее устройство или записываются на дискету. Окончательную обработку результатов измерений, создание цифровой модели местности и составление плана выполняют на компьютере. [27, 28]
Съемочное обоснование может быть создано в зависимости от требуемой точности съемки проложением теодолитно-нивелирных, теодолитно-высотных и тахеометрических ходов. Они могут быть замкнутыми или разомкнутыми и должны опираться на пункты ГГС и сетей сгущения.
В теодолитно-нивелирном ходе расстояния измеряют мерными лентами или оптическими дальномерами и светодальномерами. Высотное положение точек хода определяется геометрическим нивелированием.
В теодолитно-высотном ходе для высотного обоснования применяется тригонометрическое нивелирование.
При проложении тахеометрического хода все измерения выполняются тахеометром или теодолитом.
Для получения планового обоснования могут также использоваться засечки и микротриангуляция.
Точки съемочной сети должны быть доведены до плотности, обеспечивающей необходимую точность съемки контурной и высотной части и рельефа и располагаться на площади равномерно с учетом масштаба съемки без пропусков. [1, 7, 10, 18, 19, 22]
Быстрота выполнения тахеометрических работ достигается тем, что расстояния, как правило, измеряются дальномером, а для определения высот применяется тригонометрическое нивелирование.
1.4.2 Тригонометрическое нивелирование
Нивелирование - это совокупность геодезических измерений, производимых для определения превышений (h) и высот (Н) относительно принятой исходной поверхности. Нивелирование - один из видов геодезических измерений, которые производятся для создания высотной опорной геодезической сети (т.е. нивелирной сети) и при топографической съемке, а также в целях проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений, железных и шоссейных дорог и т.д. Результаты нивелирования используются в научных исследованиях по изучению фигуры Земли, колебаний уровней морей и океанов, вертикальных движений земной коры и т.п. По точности выполнения нивелирование делят на I, II, III, IV классы точности. I и II классы относят к высокоточному нивелированию, III и IV классы - к точному. Также в строительных работах применяют менее точное - техническое нивелирование, которые ниже точности IV класса. Для каждого класса точности существует определенная методика выполнения работ. [8,9]
Применяют следующие виды нивелирования: - геометрическое - нивелирование геодезическим прибором - нивелиром имеющим горизонтальный луч визирования;