Нивелирование трассы и поперечников

Нивелирование трассы. По закреплённым точкам трассы прокладывают ход технического нивелирования. Ход начинают и заканчивают на реперах государственной нивелирной сети. На длинных трассах такую привязку выполняют не реже чем через 25–50 км.

На пикетах или плюсах выбирают связующиеточки с расстоянием между ними до 200-300 м и с превышением, меньшим длины рейки. В связующих точках на колышки устанавливают рейки, а в середине на равных расстояниях от них - нивелир. Наведя трубу на заднюю рейку, берут отсчёт (З_ч)по чёрной стороне рейки. Затем наводят трубу на переднюю рейку и берут отсчёты по чёрной (П_ч)и красной (П_к)сторонам. После этого вновь наводят трубу на заднюю рейку и берут отсчёт (З_к)по красной её стороне. Превышение вычисляют дважды - по черным и красным сторонам:

h_ч = З_ч - П_ч; (15.12)

h_к = З_к - П_к. (15.13)

Значения h_ч и h_к не должны различаться более чем на 5 мм. В противном случае отсчёты по рейкам повторяют.

За окончательное значение превышения принимают среднее:

h = (h_ч + h_к)/2. (15.14)

Затем выполняют нивелирование промежуточных точек - пикетов и плюсов, оказавшихся между связующими (на рис. 15.8 для станции нивелира № 1 связующими точками являются ПК0 и ПК1+38, а промежуточной - ПК1). Задний реечник переносит рейку и ставит её поочерёдно на промежуточные точки, а нивелировщик берёт отсчёты по чёрной её стороне.

На этом работа на станции завершается, и нивелир переносят на следующую станцию (на рис. 15.8 - на станцию № 2). Реечник, бывший сзади, переходит на переднюю точку новой станции (ПК3), а передний остаётся на месте (на точке +38) и становится задним.

Рис. 15.8 Нивелирование трассы

На крутых склонах, где превышение между соседними точками трассы превышает длину рейки, измерить его с одной станции невозможно. На рис. 15.8 это превышение между точками ПК4+17 и ПК5. Такое превышение измеряют по частям, введя дополнительную связующую точку, называемую икс-точкой. Рейку в икс-точке ставят на колышек или переносный башмак. На больших склонах приходится делать несколько икс-точек. Для профиля трассы икс-точки не нужны, поэтому расстояния до них от пикетов не измеряют.

При перерыве в работе нивелирование заканчивают на репере, постоянном или специально для этого устраиваемом временном.

Результаты измерений записывают в журнал нивелирования (табл. 15.1). В графы 2, 3 и 4 вписывают отсчёты по рейкам. Отсчёты по красным сторонам реек подписывают под соответствующими отсчётами по чёрным. Так, 2487 и 101 - отсчёты по чёрным сторонам, а 7172 и 4788 - по красным. В графах 5 и 6 пишут превышения, вычисленные по формулам (15.12)-(15.14).

Отметки связующих точек (графа 8) вычисляют поочерёдно, прибавляя к отметке задней точки среднее превышение :

,

где и - отметки передней и задней связующих точек.

Каждая страница журнала должна содержать целое число станций, то есть начинаться отсчётами на заднюю, а заканчиваться отсчётами на переднюю рейку.

Для контроля правильности вычислений в последнюю строку страницы записывают суммы всех отсчётов по задним рейкам, отсчётов по передним рейкам и превышений. Разность суммы задних (графа 2) и суммы передних отсчетов (графа 3) должна равняться сумме превышений (графа 5). Половина суммы превышений с точностью округлений должна равняться сумме средних превышений (графа 6). Этому же числу должна равняться разность вычисленных на странице отметок - первой и последней.

Начав нивелирный ход на репере с высотой , последовательно вычисляют высоты всех связующих точек хода. Вычисленная высота последней точки будет равна

,

где – сумма средних превышений по всему ходу.

Таблица 15.1

Журнал нивелирования

Вследствие погрешностей измерений вычисленная высота , как правило, отличается от заданной высоты . Полученная невязка, мм:

не должна превосходить допуска , где L - длина хода, км. При числе станций n на 1 км хода более 25 допуск равен: .

Невязку распределяют в виде поправок с обратным знаком (графа 6) примерно поровну в превышения . С исправленными превышениями вычисляют уравненные высоты связующих точек (графа 9).

Для тех станций, где взяты отсчёты на промежуточные точки, вычисляют высоту горизонта инструмента:

, (15.15)

которую используют для вычисления высот промежуточных точек:

, (15.16)

где с_пр - отсчёт по рейке, установленной на промежуточной точке. Так, в табл. 15.1 высота горизонта инструмента на отрезке между точками +38 и ПК3 равна 54,389 + 1,491 = 55,880 м. Отметки промежуточных точек ПК2 и +51 получены вычитанием из этой высоты отсчётов 1,594 и 1,526 м и равны 54,286 и 54,354 м.

Нивелирование поперечников может выполняться в процессе нивелирования трассы, но чаще его делают отдельно. Нивелир устанавливают в таких местах, где с одной станции можно прочесть отсчёты по рейкам на возможно большем числе точек одного, двух, а то и трёх поперечников (рис. 15.9). Отсчёты берут только по чёрным сторонам реек. При этом исходной (задней) точкой служит пикет или плюсовая точка трассы. Зная её высоту, по формуле (15.15) вычисляют высоту горизонта инструмента. Например, при установке нивелира на станции А такой точкой является ПК6. Высоты точек на поперечниках вычисляют по той же формуле (15.16), что и высоты промежуточных точек на трассе.

Рис. 15.9 Нивелирование поперечников:

D - стоянки нивелира; · - точки на поперечниках

На крутых склонах и в закрытой местности приходится вдоль поперечника прокладывать короткий нивелирный ход (ПК7-Е-П15-D-П30).

Особые случаи нивелирования

Нивелирование через реку. При пересечении трассой реки шириной до 150 м нивелирование ведут как обычно.

При ширине реки до 300 м на её берегах примерно на одинаковой высоте закрепляют точки. В 20-30 м от закреплённой точки устанавливают нивелир и берут отсчёты сначала по рейке, установленной на этой точке, а затем по рейке на другом берегу. Переносят нивелир на другой берег и выполняют такие же измерения, но сначала берут отсчёт по дальней рейке, а затем по ближней. По разностям отсчётов вычисляют два превышения и их среднее.

Для повышения точности измерения выполняют двумя нивелирами, установленными на разных берегах. В этом случае ошибки за рефракцию в одновременных отсчётах по дальним рейкам окажутся близкими, а среднее значение превышения - ближе к истине. Затем меняют нивелиры местами и повторяют измерения. Окончательное значение превышения вычисляют как среднее из четырех результатов измерений.

Чтобы сделать возможным взятие отсчётов по рейкам при расстояниях более 200 м, на рейку надевают передвижной щиток размером 15 см по высоте и 20 см по ширине. Щиток имеет на чёрном фоне белую горизонтальную полосу и индекс для отсчитывания по рейке. Отсчёт по рейке берёт реечник после установки щитка по указанию нивелировщика в такое положение, чтобы середина белой полосы была видна в центре сетки нитей зрительной трубы.

На широких реках отметку передают нивелирным ходом, проложенным в обход - через острова, косы, расположенный в стороне мост, или в зимнее время нивелированием по льду. Если передать высоту через реку невозможно, трассу на каждом берегу привязывают к реперам государственной нивелирной сети.

Через реку со спокойным течением возможна упрощенная передача отметки. На обоих берегах реки выкапывают небольшие ямки и соединяют их канавками с рекой. В обе ямки вровень с поверхностью воды одновременно забивают колья. Пренебрегая малым поперечным уклоном реки, считают, что верх кольев располагается на одной высоте.

Нивелирование оврагов. При пересечении трассой глубокого оврага на крутых его склонах приходится делать много икс-точек, что ведёт к быстрому накоплению погрешностей. Для повышения точности нивелирования отметку через овраг с одной его бровки на другую передают так же, как через реку (рис. 15.10, а). Полученные при этом высоты точек на бровках служат исходными для нивелирования склонов оврага. При спуске в овраг следует брать отсчёты и на точки, расположенные на противоположном склоне оврага, записывая их в журнал как промежуточные.

Иногда, если устанавливать нивелир на склоне затруднительно, измерения выполняют с помощью ватерпаса (или рейки и накладного уровня). Одну рейку по уровню устанавливают горизонтально, другую - вертикально (рис. 15.10, б). Отсчёты по вертикальной рейке дают превышения, а отсчёты по горизонтальной - расстояния. На рис. 15.10 превышение точки В над точкой А равно сумме трёх отсчётов .

Рис. 15.10 Нивелирование оврага:

а - нивелиром; б – ватерпасом