Кочетова Э.Ф. Инженерная геодезия. Учебное пособие представляет собой конспект лекций по инженерной геодезии для студентов, изучающих эту дисциплину и для производственников, занятых в строительстве.

• Название: Учебное пособие представляет собой конспект лекций по инженерной геодезии для студентов, изучающих эту дисциплину и для производственников, занятых в строительстве.
• Анкор: Кочетова Э.Ф. Инженерная геодезия.pdf
• Дата: 28.01.2017
• Размер: 5.68 Mb.
• Имя файла: Кочетова Э.Ф. Инженерная геодезия.pdf
• Тип: Учебное пособие; #767
• страница: 4 из 12

- с компенсатором перед объективом – НСМ-2А (СССР
- с подвижным объективом или сеткой нитей – Сальмойраш 5172 и
5173 (Италия
- с компенсатором между основными фокусирующим компонентами телеобъектива (ГДР, А (ВНР), Никон (Япония) и др
- с компенсатором между фокусирующей линзой и сеткой нитей –
Ni-025, Ni-007 (ГДР, В (ВНР), НС (СССР) и др с компенсатором, служащим фокусирующим компонентом – Н-10КЛ. Механическим компенсатором является качающаяся сетка на трех металлических нитях, имеющая длину, равную f (f=S, n=1). Под действием силы тяжести перекрестие сетки нитей занимает такое положение, что визирная ось системы отвесна.
Наиболее часто используются оптико-механические компенсаторы в виде свободноподвешенных зеркал, призм, линз. Если зеркало подвесить на маятнике так, чтобы оно составляло с горизонтальной плоскостью всегда одинаковый угол, то его можно использовать в качестве компенсатора, у которого f=2S, следовательно, n=2. Рис. 62. Принципиальная схема (аи схема действия (б) призменного компенсатора
1 - объектив 2 - фокусирующая линза 3 - призма-компенсатор; 4 – бериллиевые нити 5 - призма АР 6 - сетка нитей 7 - окуляр 8 - воздушный демпфер

73 Эту схему используют в точных нивелирах типа Н-3К. Здесь Км) < -1. При наклоне зрительной трубы на угол g перекрестие сетки нитей С смещается в положение С. Компенсатор сдвигает изображение правильного отсчета П в новое положение перекрестия сетки нитей назначение+ Полагают, что, из-за малости угла наклона γ, изменение расстояний l и S мало, и записывают уравнение компенсации в виде
ƒ’γ =2lK
M
γ + 2Sα(K
M
+1) или
K
M
= ƒ-2S/2(l+S). Задаваясь значениями ƒ, S и l, вычисляют геометрические размеры подвески компенсатора. Для нивелира Н-ЗК значения Км = 2,62÷3,143. При сборке прибора изменяют значение S до тех пор, пока погрешность компенсации не будет минимальна. На этом принципе разработана схема нивелира 3Н-3КЛ (рис. 63). Рис. 63. Принципиальная оптико-механическая схема нивелира 3Н-3КЛ:
1
–
объектив 2
–
фокусирующая линза 3
–
призма-компенсатор АР 4
–
призма
БкУ-60°; 5
–
сетка нитей 6
–
окуляр 7 — подвижные опоры 8
–
бериллиевые нити
9,15 – магнитоиндукционные демпфер (поз. 15 одновременно выполняет роль балансира
10
–
грузики; 11
–
стопорный винт 12
–
маятник 13
–
винт 14 – прокладка
В настоящее время наряду с оптическими нивелирами выпускают цифровые и лазерные нивелиры, которые нашли широкое применение при решении инженерно-геодезических задач в народном хозяйстве. Применение этих приборов в несколько раз повышает производительность труда.

74
Существуют лазерные нивелиры и теодолиты, задающие световую плоскость и линию (рис. 65). Лазерные нивелиры делятся на приборы для выполнения внутренних работ и приборы для выполнения наружных работ. Рис. 64. Структурные схемы передатчиков
На рисунке 1 – лазер, 2 – коллиматор, 4 – блок развертки луча в плоскость например, в виде вращающейся пентапризмы). Лазерный луч может устанавливаться в строго вертикальное положение точным цилиндрическим уровнем, круглым уровнем 7 и шарниром 5, круглым уровнем и компенсатором 8. В системах с наклонной опорной плоскостью (угол наклона ε переменный) между коллиматором или компенсатором и блоком развертки устанавливается блок 6 формирования угла наклона. Лазер и коллиматор могут располагаться горизонтально, но тогда необходим дополнительный оптический элемент, изменяющий направление лазерного луча с горизонтального на вертикальное.
Для формирования горизонтальной опорной плоскости необходимо направить идущий строго вертикально лазерный луч на вращающуюся вокруг вертикальной оси, совпадающей с лучом, призму (прямоугольную или пента- призму, изменяющую его направление на 90°.
Способы формирования опорной плоскости с переменным углом наклона ε или уклоном i) можно разделить на две группы оптико-механические и электрооптические. Одним из наиболее распространенных способов задания наклонной плоскости является способ, использующий свойство вращающейся прямоугольной (редко) призмы или пентапризмы, те. такой призмы, которая может изменять вертикальное направление входящего луча на горизонтальное, разворачивать луч, отклоненный от вертикали на угол ε, в плоскость, наклоненную к горизонту на тот же угол ε (для пентапризмы) или 2ε (для прямоугольной призмы. Если изменять угол отклонения луча от вертикали, тов пространстве будет изменяться угол наклона плоскости.
Для придания лазерному лучу определенного угла отклонения от вертикали, те. для управления этим лучом, имеется ряд устройств.

а)
в)
а) цифровой нивелирный ротационный лазерный нивелир для измерений ружи;
Лазерный нивелир с широкой разверткой лазерн систему призм и лазерный диод, подходит для строительно внутри помещений. Прибор имеет отсоединяемое многофункциональное кре ление, позволяющее закреплять его на бетонные стены, деревянные балки и металлические поверхности.
75 б) Рис. 65. Нивелиры а) цифровой нивелир DINI; б) FL - 250 VA - N – автоматический мультифункционал ный ротационный лазерный нивелир для измерений как внутри помещений ружи; в) построитель плоскости FL 40 - Pocket Лазерный нивелир с широкой разверткой лазерных лучей. Имеет новую систему призм и лазерный диод, подходит для строительно внутри помещений. Прибор имеет отсоединяемое многофункциональное кре ление, позволяющее закреплять его на бетонные стены, деревянные балки и ности. автоматический мультифункциональ- помещений – таки сна II ых лучей. Имеет новую систему призм и лазерный диод, подходит для строительно-ремонтных работ внутри помещений. Прибор имеет отсоединяемое многофункциональное крепление, позволяющее закреплять его на бетонные стены, деревянные балки и

76 9.3. Поверки нивелиров с цилиндрическим уровнем Рассмотрим поверки нивелиров с цилиндрическим уровнем. О u u m
V
V m u' О u' Рис. 66. Схема основных осей нивелира с цилиндрическим уровнем
ОО – основная ось вращения прибора uu – ось цилиндрического уровня VV – визирная ось зрительной трубы u'u' – ось круглого уровня, mm – средняя горизонтальная нить сетки.
Поверки выполняют после приведения прибора в рабочее положение и поверяют выполнение следующих условий
1. Ось круглого уровня должна быть параллельна основной оси вращения нивелира. Уровень располагают между двумя подъемными винтами, вращая их одновременно в разные стороны, приводят пузырек круглого уровня на середину. Затем поворачивают трубу на 180º и наблюдают за перемещением пузырька. Если пузырек круглого уровня остался в нульпункте, условие поверки выполнено, в противном случае производят юстировку. При помощи исправительных винтов круглого уровня перемещают пузырек по направлению к нульпункту наполовину схода. Окончательно возвращают пузырек на середину подъемными винтами. После исправления поверку повторяют.
2. Средняя горизонтальная нить сетки нитей должна быть перпендикулярна оси вращения инструмента. Наводят трубу на рейку, расположенную не менее чем в 30 метрах от нивелира. Работают наводящим винтом трубы, перемещая изображение рейки сначала в правое положение поля зрения трубы, затем в левое, каждый раз при этом берут отсчет по рейке. В случае совпадения отсчетов а
КП
и а
КЛ
условие поверки выполнено, в противном случае нужно развернуть сетку нитей на величину
2
КЛ
КП
а а. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы. Эта поверка считается основной поверкой нивелира. Один из способов ее выполнения – нивелирование вперед двух точек (рис. 67).

77 х ха в i
1 в а А В А В Рис. 67. Схема выполнения основной поверки нивелира способом нивелирования вперед двух точек h = i
1
– в = i
1
– (в – х) х =
2 2
В
А
i в а
+
−
+
≤ 4мм h = а – i
2
= ах ср.
=
(
) (
)
2
В
А
i в а - безошибочно. Тоже получается при нивелировании из середины при равных плечах.
Если х > мм, то необходимо произвести юстировку
1. Вычисляют верный отсчет по рейке а = ах. Элевационным винтом наклоняют зрительную трубу и устанавливают на рейке отсчета. При этом пузырек цилиндрического уровня сместится из середины. Исправительными винтами цилиндрического уровня пузырек уровня возвращают на середину.
4. Повторяют поверку.
10. Продольное нивелирование трассы
Трасса – это ось линейного сооружения типа дороги, трубопроводы, линейные ускорители частиц, ЛЭП и другие (рис. 68).
Трассирование – комплекс работ для получения оптимального варианта трассы по отношению к ландшафту местности, рельефу, в экономическом отношении. Разделяют камеральное и полевое трассирование. Камеральное трассирование заключается в предварительном выборе оптимального варианта трассы с использованием карт мелкого, а затем более крупного масштабов. Выполняется оно способами попыток, построения линии заданного уклона, по стереомоделям местности и автоматизированным методом.
Полевое трассирование выполняют или без предварительного выбора трассы на карте, или выносят в натуру выбранный на карте вариант трассы. Все работы при этом разделяются на полевые и камеральные.

78 10.1. Полевые работы.
1. Рекогносцировка – осмотр местности и закрепление главных точек трассы начала трассы (НТ), конца трассы (КТ), створных точек (СТ, вершин углов поворота трассы (ВУ) (рис. 68) деревянными или бетонными столбами высотой около одного метра. На столбах масляной краской подписывают названия и номера точек.
2. Измерение углов поворота трассы – угла между предыдущими последующим направлением трассы. Теодолитом измеряют правые походу горизонтальные углы и вычисляют углы поворота трассы. Если трасса поворачивает вправо, то φ
1
= 180º- β
1
, угол поворота трассы влево вычисляют следующим образом φ
2
= β
2
– 180º.
3. Разбивка трассы расчистка и закрепление главных точек кривых, пикетов, плюсовых точек, поперечников. После вычисления углов поворота трассы выбирают из Таблиц для разбивки круговых кривых или вычисляют по формулам элементы кривых тангенс (касательная к кривой, Т, биссектрису Б, длину кривой (К, домер (Д) (рис. 69).
ВУ № 1
φ
1
КТ
СТ β
1 СТ
НТ ВУ № 2 φ
2
Рис. 68. Главные точки трассы

79 Х
ВУ+48,65
φ
ПК2' Ту ПК2 Д
ПК2 х
ПК2
СК
КК
НК
ПК1
R
R
β
R
НТ КТО Рис. 69. Главные элементы и точки горизонтальной круговой кривой, вынесение пикета с тангенса на кривую
R – радиус кривой Т = R·tg(φ/2); КБ Д = Т – К
β =
ρ
⋅
′
−
R
ПК
НК
2
; НК – ПК2 = НК – ПК2', где ρ=206265"≈57,3º.
Вычисляют пикетажное значение, то есть расстояние от предыдущего пикета, главных точек кривых по формулам
ВУ Контроль ВУ Т +Т
НК К -Д
КК КК.
По пикетажным значениям находят на местности главные точки кривых и закрепляют их деревянными колышками.
Пикеты разбивают по прямым участкам трассы при помощи ленты или рулетки через каждые 100 метров по направлению, заданному визирным лучом теодолита. Если пикет попал на тангенс, то по новому направлению откладывают домер первой кривой и, считая пикетаж полученной точки равным пикетажу вершины угла, дальнейшую разбивку трассы продолжают от нее. Кроме того, этот пикет нужно вынести на кривую (рис. 69). С этой целью вычисляют

80 центральный угол β и прямоугольные координаты выносимого пикета. Так, для пикета 2 на рис. 69 х
ПК2
= R·sinβ; у
ПК2
= R – R·cosβ = 2R·sin
2
β/2.
Пикеты закрепляют деревянными колышками, которые забивают вровень с землей, окапывают канавкой в радиусе одного метра и забивают сторожок (деревянный колышек длиной см, на котором подписывают номер пикета.
На трассе закрепляют плюсовые точки – точки пересечения с характерными элементами ситуации и рельефа, определяют их пикетаж от предыдущего пикета. На косогорах или в местах неравномерного уклона трассы разбивают поперечники закрепляют на трассе осевую точку поперечника, строят при помощи теодолита прямой угол к трассе вправо и влево от нее, то есть левое и правое плечи поперечника, на которых закрепляют плюсовые точки в местах изменения рельефа. Пикетаж этих точек определяют от осевой точки поперечника. Горизонтальная съемка полосы местности вдоль трассы (от 20 метров и больше) способами прямоугольных координат и линейных засечек. При необходимости съемки рельефа выполняют тахеометрическую съемку, используя в качестве точек съемочного обоснования главные точки трассы, которые должны быть привязаны к пунктам государственных или местных геодезических сетей.
Параллельно с разбивкой трассы и съемкой местности ведут пикетажный журнал, куда заносят результаты разбивки и ведут абрис съемки.
5. Нивелирование трассы. Выполняют методом геометрического нивелирования способом из середины. Нивелирование технической точности, при котором применяются технические нивелиры, допустимая максимальная длина плеч при хорошей видимости 150 метров, при плохой 100 метров. Километровые пикеты, реперы нивелируют как связующие точки, а плюсовые точки и точки поперечников – как промежуточные, только по черной стороне рейки. По окончании полевых работ получают следующие документы пикетажный журнал и журналы нивелирования трассы.
10.2. Камеральные работы
1. Ежедневный контроль разбивки пикетов и вычисления углов поворота трассы.
2. Математическая обработка результатов измерений заключается в вычислении допустимых и полученных невязок в теодолитных и нивелирных ходах и уравнивании этих ходов. Допустимая невязка в теодолитных ходах f
β
= 3'√n, где n – количество сторон входе, для хода нивелирования f h
= ±50 мм √L, где
L – длина хода в километрах или f h
= ± мм, где n – число станций входе. Кроме того, вычисляют ведомость прямых и кривых участков трассы, в которой записывают значения углов поворота трассы, пикетажные значения главных точек кривых, значения прямых и кривых участков трассы, домеров. Контроль вычислений выполняют последующим формулам Т - К = ДР+ К = S = ; φ прав - лев = кон – нач, где Р – прямые вставки, К – длины кривых участков трассы, S – длина трассы, φ – угол поворота трассы вправо и влево, α – дирекционный угол.

81 3. Графические работы заключаются в составлении плана трассы в масштабах и высотой сечения рельефа 2 метра в горной местности и
1:10000 и высотой сечения рельефа 5 метров в равнинной. Кроме плана, вычерчивают продольный профиль трассы и профили поперечников. Продольный профиль составляют в масштабе 1:5000, 1:10000 по горизонтали, по вертикали масштаб выбирают враз крупнее горизонтального для наглядности профиля. На продольном профиле проводят проектную линию, вычисляют проектные и рабочие отметки пикетов и плюсовых точек и объемы земляных работ. В графе кривые строят кривые по пикетажным значениям их главных точек, на прямых участках трассы над прямой записывают название и значение румба, под прямой – длину прямого участка. Профили поперечников строят в одинаковом масштабе по горизонтали и вертикали.
11. Опорные геодезические сети
Служат исходными данными (координаты и высоты) для выполнения геодезических работ. В зависимости от наличия координат или высот бывают плановые и высотные. а) Государственная геодезическая сеть. Плановые сети строятся способами триангуляции, трилатерации и полигонометрии 1, 2, 3, 4 классов. Триангуляция строится в виде треугольников (рис. 70), в которых измеряют горизонтальные углы, уравнивают их (считают и распределяют полученную угловую невязку, от базисных сторон (измеренных с большой точностью) по теореме синусов вычисляют горизонтальные проложения сторон треугольников, ди- рекционные углы, приращения координат и координаты пунктов. В качестве исходных координат для построения сетей го класса берут координаты пунктов, полученных с высокой точностью из астрономических измерений. Эти пункты называют пунктами Лапласа. Второй класс развивают от первого, третий от пунктов первого и второго итак далее, то есть сгущают сети высокого класса точности сетями более низких классов. Для текущих геодезических работ чаще всего ненужны исходные данные, полученные с высокой точностью, кроме того, требуется большая густота пунктов, поэтому требуется развивать сети низких классов.
Полигонометрию строят в виде замкнутых или разомкнутых ходов, образующих полигоны. В них измеряют при помощи высокоточных и точных теодолитов горизонтальные и вертикальные углы и длины сторон инварными проволоками или дифференциальными светодальномерами. По полученным измерениям считают координаты пунктов. Закрепляют пункты государственной геодезической сети геодезическими центрами, грунтовыми и стенными реперами. Они несут координаты геодезического пункта. Грунтовый репер представляет собой металлическую трубу, с бетонным якорем, которая закладывается в пробуренную скважину и заливается бетоном. Реперы закладывают ниже глубины сезонного промерзания грунта. Верх репера находится на расстоянии см ниже поверхности земли. После закладки репер окапывается в радиусе 1 метра или оформляется в виде люка и привязывается не менее

82 чем к двум постоянным предметам местности с составлением абриса привязки. Координаты и высоту репера можно определять не раньше чем через неделю со дня закладки. Над грунтовыми реперами устанавливают наружные знаки в виде сигналов и пирамид для обеспечения видимости. Их высота зависит от высоты препятствия и бывает до 50 метров. Ось визирных цилиндров наружных знаков проходит через центр репера, над которым он установлен. Каталог координат и высот реперов и абрисы привязки сдают в геодезические отделы областного или городского управления архитектуры и градостроительства или
Госгеонадзор.
Стенные реперы закладывают путем бетонирования металлических стержней или уголков в стены и фундаменты капитальных сооружений, водонапорных башен, в устои мостов и т.д., обычно на высоте 0,7 – 1 м над поверхностью земли.
Таблица 2 – Характеристика сетей триангуляции и полигонометрии В скобках указаны данные о полигонометрии.
Высотная государственная геодезическая сеть представляет собой нивелирные сети 1, 2, 3, 4 классов. Пункты плановой геодезической сети могут использоваться как пункты нивелирования. Методика выполнения работ изложена в Инструкции по нивелированию 1, 2, 3, 4 классов. Требования к построению сетей нивелирования представлены в таблице 3.