Геодезическое обеспечение проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений. Курсовой проект Геодезическое обоснование с элементами проектирования автодороги в северовосточной части Самарской области, Похвистневский район
 Скачать 1.11 Mb.
|
 Рисунок 2- Геологическая колонка 2 Геодезическое обоснование линейного сооружения 2.1 Проведение геодезических работ на объекте Проведение инженерных изысканий трасс линейных сооружений имеет особенность, заключающуюся в том, что процесс изысканий и проектирования неразрывен: для разработки и обоснования проектных решений необходимы материалы изысканий, а определение состава и объемов изысканий невозможно без предварительных проектных проработок. Масштабы топографических съемок при изысканиях линейных сооружений устанавливаются с зависимости от характеристики участков съемки и видов проектируемых сооружений. Границы и площади участков, подлежащих топографической съемке, должны устанавливаться в программе изысканий с учетом потребностей других видов инженерных изысканий. При изысканиях для линейных сооружений определяют плановое и высотное положение трассы - продольной оси линейного сооружения, закрепленной на местности, топографическом плане, карте или на цифровой модели местности. Основные элементы трассы: план и продольный профиль. Трасса по возможности должна быть прямолинейной и не превышать допустимый уклон. На местности трассу приходится искривлять для обхода препятствий, участков с большими уклонами и неблагоприятных по геологическим и гидрогеологическим характеристикам. Следовательно, трасса состоит из прямых, соединенных между собой кривыми с различными радиусами. Продольный профиль трассы состоит из линий разных уклонов, связанных вертикальными кривыми. Некоторые трассы (электропередач и т.п.) являются пространственными ломаными линиями (кривые не проектируют). Камеральное трассирование выполняют обычно на картах в масштабе 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000. Если трасса не помещается на одном листе карты, то сначала используют карту более мелкого масштаба, на которой вблизи прямой, соединяющей начало и конец трассы, выбирают опорные точки, через которые обязательно должен пройти газопровод. Отрезки между опорными точками должны помещаться на карте более крупного масштаба, на которой и выполняют камеральное трассирование. В равнинной местности при уклонах меньше допустимых выполняют «свободное» проектирование, при котором направление и положение газопровода зависит только от искусст- венных препятствий. Всхолмленной и горной местности крутизна скатов превышает допустимые уклоны дороги, и в таких условиях трассу прокладывают «напряженным ходом», т.е. отыскивают такие ее направления, которые имеют предельно допустимый уклон. В результате получают извилистую трассу, которую на отдельных участках спрямляют, заменив ломаную линию на прямую. В горной местности для обеспечения допустимого уклона трассу прокладывают в виде серпантин и петель. Кроме рельефа на выбор трассы влияют геологические, экологические другие условия. Построив с учетом всех условий трассу на карте, определяют координаты углов поворота, наносят пикеты, рассчитывают сопрягающие кривые, составляют продольный профиль по отметкам, определенным по горизонталям. Полевое трассирование начинают с рекогносцировки, при котором изучают состояние геодезической основы и полосы трассы. Затем переносят камеральный проект в натуру. В первую очередь методом полярных координат, линейных засечек, определяют и закрепляют на местности углы поворота трассы, используя для этого плановые геодезические сети и твердые контуры, имеющиеся на карте и местности вблизи углов поворота. Геометрическое нивелирование трассы выполняют независимо две бригады: первая нивелирует все точки трассы и реперы, а вторая - только километровые пикеты, временные и постоянные реперы. Кроме того, чтобы уравнять объемы работ, второй бригаде могут поручить нивелирование поперечников. На трассах до 50 км геометрическое нивелирование выполняет одна бригада, которая прокладывает прямой и обратный нивелирные ходы. В прямом ходе нивелируют все точки, а в обратном - только связующие точки, реперы, километровые пикеты. Если нивелирный ход длиной до 16 км привязан с обеих сторон к опорным высотным пунктам, то повторное нивелирование можно не выполнять, при этом высоты всех точек определяют из одиночного хода. При использовании односторонней рейки нивелирование выполняют при двух горизонтах нивелира. В качестве связующих точек обычно используют пикеты. При крутых склонах расстояние от нивелира до рейки приходится сокращать, и в качестве связующих точек используют иксовые точки, они не имеют пикетажного обозначения, не участвуют при построении профиля трассы. Точки трассы между связующими точками называют промежуточными, отсчёт по рейке на промежуточных точках берут по черной стороне или при одном горизонте прибора после взятия отсчетов по рейкам на связующих точках. Точки на поперечниках нивелируют как промежуточные. Камеральную обработку начинают с проверки полевых журналов. Затем составляют ведомости прямых и кривых. По данным ведомости прямых и кривых составляют план трассы в масштабе 1:2000-1:10000. Вместо дирекционных углов и длин сторон для нанесения трассы на план можно использовать координаты углов поворота. Масштаб плана зависит от длины трассы и сложности ситуации в ее полосе. На плане отмечают углы поворота трассы, пикетные и плюсовые точки, главные точки круговых кривых и др. Подписывают длину и ориентировку прямых участков трассы, параметры круговых кривых и пикетаж главных точек. Условными знаками для планов данного масштаба изображают ситуацию в полосе трассы. Высоты точек трассы вычисляют в нивелирном журнале. Выполняют постраничный контроль. Постраничный контроль подтверждает правильность только вычислений превышений между связующими точками и не выявляет ошибок отсчетов, установки реек, некачественного прибора и т.п. При выполнении работ ведут пикетажный журнал (рисунок 3).  Рисунок 3-Пикетажный журнал 2.2 План трассы сооружения и его техническая характеристика При подготовке трассы к работе основных строительных подразделений наиболее важными являются три вида работ: устройство проезда вдоль трассы, создание начального профиля трассы и вырубка леса (если это необходимо), если он имеется в полосе отвода. Под начальным профилем трассы понимается поверхность грунта вдоль трассы, спланированная таким образом, что по ней могут безостановочно двигаться основные строительные подразделения. Трассой называют ось автомобильной дороги, представляющую собой в общем случае пространственную кривую. Проекцию оси автомобильной дороги на горизонтальную плоскость называют планом трассы. В плане трасса состоит из прямых участков разных направлений, сопрягающихся между собой горизонтальными кривыми постоянного или переменного радиуса кривизны. План трассы составляют по данным ведомости углов поворота, прямых и кривых, а также по пикетажному журналу. Таким образом, план трассы представляет собой один из наиболее важных документов проекта автомобильной дороги. Планом трассы называют графическое изображение проекции трассы на горизонтальную плоскость, выполненную в уменьшенном масштабе. На плане трассы показывают расположение дороги по отношению к населенным пунктам, элементам рельефа и ситуации на местности, прямые и кривые участки дороги. Полоса отвода автомобильной дороги – земельные участки (независимо от категории земель), которые предназначены для размещения конструктивных элементов автомобильной дороги, дорожных сооружений и на которых располагаются или могут располагаться объекты дорожного сервиса. В простейшем случае трассу дороги представляют ломаным (тангенциальным) ходом. Трасса состоит из прямолинейных отрезков и круговых кривых, вписанных в углы поворота. Степень искривления трассы определяется значениями углов поворота. Углом поворота трассы считают угол между продолжением и новым направлением трассы, может быть левым и правым. Проектируемая трасса включает в себя 3 угла поворота. Первый на ПК6+00, второй угол поворота приняты из условия проложения трассы по наиболее спокойному рельефу местности на ПК9+50, третий угол поворота на ПК 12+95. Длина проектируемого участка трассы 2300 м. Всего на плане трассы 23 пикета, через каждые 100 метров. План трассы представлен на рисунке 4.  Рисунок 4- План трассы проектируемой автодороги 3 Технологический раздел 3.1. Создание съемочного обоснования Плановое положение пунктов опорной геодезической сети при инженерно-геодезических изысканиях для строительства следует определять методами триангуляции, полигонометрии, трилатерации, построения линейно-угловых сетей, а также на основе использования спутниковой геодезической аппаратуры (ГНСС приемники) и их сочетанием. Высотная привязка центров пунктов опорной геодезической сети должна производиться нивелированием IV класса или техническим (тригонометрическим) нивелированием с учетом типов заложенных центров, а также на основе использования спутниковой геодезической аппаратуры. Съемочное обоснование развивают от пунктов государственных геодезических сетей, геодезических сетей сгущения 1 и 2 разрядов и технического нивелирования. Плановые координаты и высоты пунктов съемочного обоснования с применением глобальных навигационных спутниковых систем определяют построением съемочных сетей или методом висячих пунктов. Проектирование съемочного обоснования должно производиться в зависимости от масштаба и метода предстоящей съемки. Основой для проектирования должны служить: сбор и анализ сведений и материалов обо всех ранее выполненных геодезических работах на объекте съемки; изучение района предстоящих работ по имеющимся картам наиболее крупного масштаба и литературным источникам; изучение материалов проведенного специального обследования района работ, включающее обследование и инструментальный поиск геодезических знаков ранее выполненных работ; выбора наиболее целесообразного варианта развития геодезических построений с учетом перспекти- вы развития территорий. Графическую часть проекта съемочного обоснования составляют, как правило, на картах масштаба 1:10000 и 1:25000 - при проектировании крупномасштабных съемок. В процессе проектировочных работ необходимо: определить тип и эксплуатационные характеристики спутниковой аппаратуры, которую надлежит использовать для производства работ. В соответствии с заданным масштабом съемки и высотой сечения рельефа необходимо выбрать метод спутниковых определений и метод развития съемочного обоснования. Затем по материалам топографо-геодезической изученности объекта работ определяются пункты геодезической основы для развития съемочного обоснования. Прежде чем приступить к съемке, необходимо создать плановое обоснование. Оно создается с помощью проложения теодолитного и нивелирного ходов. Как правило, ход начинают от пункта государственной геодезической сети (ГГС), так как у него известны координаты. Далее ход прокладывается так, чтобы не было препятствий к съемке. Теодолитные ходы бывают замкнутые (начальная и конечная точки совпадают), разомкнутые (от одного пункта ГГС до другого), висячие (непроверяемый, начинаются от пункта ГГС, заканчиваются где-нибудь). В теодолитном ходе на местности измеряется расстояние (таблица 2), в каждой точке измеряются углы поворота, выполняется ориентирование. Расчет координат вершин выполняется последовательным решением прямой геодезической задачи. Таблица 2 - Измеренные углы и длины линий
Угловую невязку диагонального хода вычисляют по формуле: fβ = Σβизм –(αнач- αкон +180°(N +1) (1) βизм=(190°31’+156°30’+212°18’) =559°19’ α=α+180°- βизм (2) α1= 113°19’ α2 = 113°19’+180°- 190°31’= 102°48’ α3 = 102°48’+180° - 156°30’= 126°18’ α2 = 126°18’+180° - 212°18’= 94°00’ Σβтеор = αнач- αкон +180°(N +1) (3) где N – число сторон диагонального хода Σβтеор = 113°19’ - 94°00’+180°*(2+1)-3600 =559°19’ fβ= 559°19’-559°19’= 0°00’ Допустимую угловую невязку в диагональном ходе рассчитывают по формуле fβдоп =2’√n (4) где n=N+1 - число углов в ходе , включая примычные. fβ =2’√3= 2’ fβ< fβдоп (5) Вычисляют приращения координат: ∆x=d*cos*α(r); (6) ∆y=d*sin*α(r); (7) ∆x1 =600*(-0,3958) = -237,49 м ∆x2=350*( -0,2215) = -77,54 м ∆x3=345,00*(-0,5920) = -204,24 м ∆x4=1005,00*( -0,0698) = -70,11 м ∆y1 =600,00* 0,9183 = 551,00 м ∆y2 =350,00* 0,9751= 341,30 м ∆y3 =345,00* 0,8059= 278,05 м ∆y4 =1005,00* 0,9976= 1002,55 м Определяют суммы вычисленных приращений координат Σ Δхвыч , Σ Δувыч : Σ Δхвыч = -589,38 м; Σ Δувыч = + 2172,90 м. Σ Δхтеор = 1610,56- 2200,00 = -589,44 м; Σ Δутеор = 8272,94+6100,00 = 2172,94м Невязки в приращениях координат вычисляют как fх=Σ Δxвыч - Σ Δхтеор (8) fу=Σ Δувыч - Σ Δутеор (9) где Σ Δхвыч , Σ Δувыч – суммы вычисленных приращений координат; Σ Δхтеор=хкон-хнач,, ΣΔутеор=укон-унач – теоретические суммы приращения координат в диагональном ходе. Вычисляют абсолютную и относительную невязки в диагональном ходе: fабс =√fx 2+ fy 2 (10) fотн =fабс /d (11) где d – длина диагонального хода о начала до конечной точки Относительную невязку сравнивают с допустимой, принимаемой для диагонального хода fотндоп=1/1500. fx= -589,44- (-589,38) = - 0,06 м fy= 2172,94- 2172,90= +0,04 м Определяют абсолютную и относительную невязки по формулам: fабс = √0,6 2+0,042=0,05 м fотн = 0,120/4700 =1/15000 1/15000<1/1500 По вычисленным приращениям координат и поправки находят исправленные приращения координат. По исправленным приращениям и координатам начальной точки последовательно вычисляют координаты всех точек хода по формулам 12 и 13: xi+1= xi+∆xиспрi; (12) yi+1=yi+∆yиспрi; (13) х2 = 2200 -237,51=1962,49 м; х3 = 1962,49-77,56=1884,93 м; х4 = 1884,93-204,25=1680,68 м; хрп= 1680,68-70,12=1610,56 м; у2 = 6100,00 + 551,00= 6651,00 м; у3 = 6651,00+341,31=6992,31 м; у4 = 6992,31+278,07=7270,38 м; урп = 7270,38+1002,56=8272,94 м. По данным координатам производят вынос оси проектируемой автодороги. 3.2 Расчет элементов закругления и разбивка кривых в главных точках Элементами кривой являются угол поворота трассы кривой К, тангенс Т, кривая К, биссектриса Б и домер Д. Разбивка планового положения трех главных точек : начала кривой НК, середина кривой СК и конца кривой КК. С учётом заданных исходных данных работа выполняется в следующем порядке. Кривая 1: ВУ = ПК6+00,00 ; ϕ=10°31’; R=300 м Вычисляют элементы кривой по формулам: Т=R*tg ϕ/2 (14) К= ϕ/180°*πR (15) Б= √(Т2+R2)-R (16) Д=2Т-К (17) Т=300*0,0920/2= 27,61 м; К = 10°31/180°*3.1416*300= 55,07 м; Б= √27,61 2+3002-300= 1,27 м; Д=2*27,61 -55,07 =0,15 м; Производят расчет пикетажного обозначения главных точек кривой. Пикетажное обозначение НК (начало кривой) и КК (конец кривой) ВУ ПК 6+00,00 ВУ ПК 6+00,00 -Т 27,61 +Т 27,61 НК ПК 5+72,39 ПК 6+27,61 +К 55,07 -Д 0,15 КК ПК6+27,46 КК ПК6+27,46 Пикетажное обозначение СК НК ПК 5+72,39 КК ПК6+27,46 +0,5К 27,53 -0,5К 27,53 СК ….ПК5+99,92 СК …. ПК5+99,92 Кривая 2: ВУ = ПК9+50,00 ; ϕ=23°30’; R=200 м Т=200*0,2080/2 = 41,60 м; К = 23°30/180°*3.1416*200 = 82,03 м; Б= √41,60 2+2002-200 = 4,28 м; Д=2*41,60 -82,03 =1,17 м; Производят расчет пикетажного обозначения главных точек кривой. Пикетажное обозначение НК (начало кривой) и КК (конец кривой) ВУ ПК 9+50,00 ВУ ПК9+50,00 |