§ 55. Трассирование

ПО СТЕРЕОМОДЕЛИ МЕСТНОСТИ

Трассирование по стереомодели позволяет получить подробный профиль и план трассы без предварительного составления топогра­фических планов. Однако, несмотря на ряд преимуществ и примеров успешного применения метода, он еще находится в стадии становления и не всегда обеспечивает требуемую точность изысканий.

Трассирование по стереомодели можно вести с использованием приборов дифференцированного или универсального метода.

В первом случае сначала по материалам аэрофотосъемочного залета составляют уточненные маршрутные фотосхемы участками по 5—6 снимков, которые изготовляют из приведенных к заданному масштабу снимков и монтируют их через один. Трансформирование снимков выполняют на основе данных аэрорадионивелирования. На смонтированные таким образом фотосхемы наносят точки с известными отметками, для чего используют материалы аэрорадиони­велирования и отметки опорных и фиксированных точек трассы, получаемые с карт. Затем приступают к трассированию: при этом рассматривают модель местности под стереоскопом и используют оставшиеся снимки. Трассирование производят так же, как на участках вольного хода при трассировании по карте. Трассу дороги укла­дывают между фиксированными и опорными пунктами с учетом ситуации, геологических и геоморфологических особенностей мест­ности; продольные профили по вариантам трассы обычно не соста­вляют, а объемы земляных работ определяют упрощенно, используя выборочный метод; при этом объемы на каждом километре трассы подсчитывают в зависимости от формы рельефа, по которой трасса проходит.

В сложной, пересеченной местности трассирование по стереомодели ведется с использованием топографического стереометра типа СТД-2 на стереопарах, ориентированных по четырем или шести точкам. Полученная стереомодель местности дает возможность после нескольких попыток запроектировать план и профиль дороги с уче­том имеющихся контурных и высотных препятствий.

При трассировании на универсальных стереофотограмметрических приборах в зависимости от стадии работ используют мультиплексы или приборы типа стереографа, стереопроектора, стереопланиграфа, оборудованные специальными приспособлениями для определения элементов трассы по стереомодели. Так, для получения модели местности на значительном протяжении, и определения положения линии нулевых работ (наклонный разрез) мультиплекс оснащается специальными фильтрами и столиком с наклоняемым экраном. Стереопроектор, снабженный дополнительным координатографом и комплексом электромеханических устройств, позволяет выполнять трассирование по стереомодели полуавтоматически, с получением всех необходимых элементов трассы на планшете или в цифровой форме.

В последние годы трассирование по стереомодели используется в сочетании с расчетами по выбору оптимальных трасс на ЭВМ при комплексной автоматизации проектно-изыскательских работ,

§ 56. Полевое трассирование

Полевое трассирование ведется преимущественно на стадии рабочего проектирования. Задача полевого трассирования — завер­шающие поиски местных улучшений трассы и окончательная ее укладка и закрепление на местности.

Приемы полевого трассирования меняются в зависимости от со­става материалов, какими располагает изыскатель к моменту начала работ. Обычно это материалы камерального трассирования по кар­там или стереомоделям, или результаты камеральной укладки трассы на полосе маршрутной съемки, составленной на основе проложения магистрального хода. Если на предыдущей стадии проек­тирования названные материалы не были составлены, то производят полевое инструментальное трассирование.

В последнее время основная форма полевого трассирования — использование материалов камерального трассирования. В этом случае перенос трассы с карты на местность производят на основе данных привязки трассы к имеющимся пунктам геодезической основы или, при отсутствии таковых, к четким устойчивым во времени контурам местности.

Данные переноса для трассы на местность получают в подгото­вительный период, предшествующий полевому. Эти данные могут представлять собой полярные или прямоугольные координаты для выноса углов поворота или промежуточных — створных точек трассы ют геодезических пунктов плановой основы, или элементы прямой угловой или линейной засечки, отдельные расстояния- от контуров местности до точек на трассе. Во всех случаях предпочтение следует отдавать выносу точек трассы от пунктов геодезической основы, как более надежному и точному. Именно по этим соображениям перенос трассы с использованием точек ранее проложенного маги­стрального хода считается наиболее удобным и целесообразным.

В поле работу начинают с отыскания необходимых геодезических или контурных точек, от которых производят требуемые построения углов, откладывают длины линий, производят вешение; найденные точки фиксируют вехами. Поскольку перенос оси трассы на местность ведется в основном по графическим данным, то точность такого выноса в первую очередь определяется масштабом использованного плана или фотосхемы и составляет 1—5 м. Эти ошибки ведут к тому, что запроектированные прямолинейные участки трассы оказываются да местности не прямолинейными. Отмеченное несоответствие устра­няют небольшими перемещениями найденных точек (вех) вправо или влево по ходу трассы. Отдельные перемещения участков трассы делают с целью улучшения условий ее прохождения, в частности для уменьшения преодолеваемых уклонов рельефа, для обхода обна­руженных участков с неблагоприятными условиями и т. п. О достигнутом улучшении в положении трассы судят на основе сравнения ранее построенного (камерального) профиля с вновь полученным. Углы поворота и створные точки окончательно уложенной на местности трассы закрепляют: углы поворота — деревянными или железобетонными столбами, промежуточные точки на прямолинейных участках трассы — кольями со .сторожками.

1. Плановая основа трассы

Между закрепленными вершинами углов (ВУ) поворота трассы прокладывают нивелир-теодолитную магистраль, т. е. теодолитный и нивелирный ходы.

Углы поворота по магистрали измеряют с точностью, характеризующейся средней квадратической ошибкой 0,5', для чего исполь­зуют теодолиты типа Т-30. Каждый угол измеряют одним приемом; между полуприемами лимб теодолита смещают примерно на 90; это дает возможность надежно контролировать измеряемый угол; более грубый контроль осуществляется с использованием буссоли. Наблюдения направлений ведут на вертикально поставленные вехи.

Длины линий измеряют с точностью, характеризуемой средней квадратической относительной ошибкой 1 : 1000—1 : 3000; при этом используют оптические дальномеры ДН-04, ДНР-06 или сталь­ные 20- или 50-метровые ленты. Длинные линии предварительно провешивают; вехи ставят через 100—200 м; дальномерами длинные линии измеряют по частям. На участках трассы, имеющих наклон более 2°, в непосредственно измеренные длины вводят поправки за наклон. Контроль при измерении линий ведется на основе сравне­ния непосредственно измеренного расстояния между углами поворота и расстояния, полученного по данным разбивки пикетажа.

Кроме названных элементов работы, при полевом трассировании ведется разбивка пикетажа, главных точек кривых, поперечников; нивелирование точек трассы, съемка полосы, привязка трассы к пунк­там геодезической основы.

2. Разбивка пикетажа

Разбивка пикетажа обычно ведется при помощи стальной ленты-Пикеты разбивают через 100 м и закрепляют кольями со сторожками; на сторожках подписывают номера пикетов. Для более детального отображения профиля местности дополнительно фиксируют (сторож­ками) плюсовые точки (например, пк 35 + 73,0). Плюсовые точки — это характерные перегибы рельефа или контурные точки, которые не совпадают с расположением пикетов.

При разбивке пикетажа на наклонных участках вводят поправки за наклон. Чтобы избежать измерения углов наклона и вычисления поправок (для учета их при разбивке пикетажа), изыскатели часто на наклонных участках ведут разбивку пикетажа, удерживая ленту (рулетку) горизонтально и проектируя отвесом на землю припод­нятый конец мерного прибора.

Процесс разбивки пикетажа несколько осложняется вблизи углов поворота, где размещаются круговые кривые. Пикетаж дол­жен разбиваться по кривой, но последнее невозможно, поэтому пикеты, как и ранее, закрепляют на прямых, а уже затем переносят их на кривую.

Кроме пикетов, на закруглениях трассы должны быть обозначены главные точки кривой; начало (нк), середина (ск) и конец (кк).

Д ля разбивки пикетажа в пределах кривой и обозначения глав­ных точек приходится производить несложные подготовительные расчеты. Сначала по измеренному значению угла поворота трассы и принятому радиусу R из таблиц круговых кривых выбирают элементы кривой: тангенс Т, длину кривой К, поворота трассы и принятому радиусу R из таблиц круговых кривых выбирают элементы кривой: тангенс Г, длину кривой Я, биссектрису Б и до-мер Д. Затем по известному пикетажному значению вершины угла (ВУ) рассчитывают пикетажные наименования главных точек кривой (рис. 103) и, найдя их на местности, закрепляют. При этом начало и конец кривой находят промером лентой от уже закрепленного ближайшего пикета, а середину кривой — отложением расстоя­ния Б по биссектрисе угла поворота.

Разбивку пикетов от ВУ по другой касательной начинают с откладывания от ВУ домера Д; найденной точке присваивают пикетажное наименование ВУ и от нее отмеряют недостающее до ближайшего целого пикета расстояние (на рис. 103 75,00 м до ПК 23);

пикет закрепляют, а разбивку продолжают дальше в направлении к следующему углу поворота; ходу разбивки, зная пикетажное значение кк, находят и закрепляют конец кривой.

Разбитые таким образом пикеты оказываются установленными на касательных, а они должны находиться на оси трассы т. е. на кривой. Для того чтобы пикеты заняли соот- ветствующее им положение, переносят их с касательных (тангенсов) на кривую. Этот перенос обычно выполняют методом прямоугольных координат при помощи специ- альных таблиц. Небольшая часть такой таблицы помещена на рис. 104. Пользоваться таблицей просто: по принятому радиусу кривой R (1000 м) и длине К участка кривой от НК (или от кк кривой) до вы­носимого пикета (для ПК

18. . . К = 64 м; для ПК

19. . . К = 164 м) выби­рают из таблицы значения (К—х) — кривая без абс­циссы и у — ординату. Для пикетов 18 и 19 зна­чения (К—х) соответ­ственно равны 0,05 и 0,74 м, а у — 2,05 и 13,42 м. Кривую без аб­сциссы (К—х) откладыва­ют при помощи рулетки или ленты от пикета, вре­менно закрепленного на касательной, в сторону,

противоположную В У, т. е.

к началу (или концу) кривой, а у откладывают из найденной точки по перпендикуляру к касательной. Перпендикуляр к касательной при малых (до 5 м) величинах у намечают на глаз, а при больших значениях ординаты направление перпендикуляра задают при по­мощи эккера или теодолита.

На участках трассы, проходящих по косогору, т. е. когда имеется явно выраженный поперечный уклон рельефа, перпендикулярно оси трассы разбивают поперечники; на кривых поперечники строят нормально к касательной в данной точке. Их разбивают на пикетах и на плюсовых точках. Длины поперечников должны быть несколько

больше размеров предполагаемых в этом месте земляных сооруже­ний, т. е. земляного полотна, насыпи или выемки, водоотводящих устройств. Практически поперечники разбивают на 10—30 м в каж­дую сторону от оси трассы.

В процессе разбивки пикетажа ведут пикетажный журнал, в ко­тором показывают все основные элементы трассы, пункты геодези­ческой основы, ситуацию, а отчасти и рельеф, в полосе шириной по 100 м с каждой стороны от оси будущей дороги. Все эти данные, необходимые для полноценного проектирования, в последующем помещают в соответствующих графах продольного профиля.

Пикетажный журнал (рис. 105) ведут на листах клетчатой бу­маги; зарисовку ситуации и других элементов нагрузки ведут в масштабе 1 : 2000. Ось трассы на страницах журнала показывают в виде прямой линии, повороты трассы обозначают стрелками с ука занием направления и величины угла. Пикеты, главные точки кривых, пересечения с осями существующих линейных сооружений фиксируют при помощи ленты с точностью до 1 см; положение плюсовых точек, поперечников, мест пересечений временных и постоянных водотоков отмечают с точностью до 1 м; съемку границ сельско- хозяйственных угодий, по которым проходит трасса, и других элементов ситуации с нечеткими границами ведут глазомерно, иногда с использованием линейных промеров.

Разбивку пикетажа ведут по той же линии, что и непосредственный промер между вершинами углов при проложении теодолитного хода. В этой связи можно осуществлять контроль каждой линии.. Для этого непосредственный промер L между соседними вер шинами углов сравнивают с разностью пикетажных значений тех же вершин, но добавив к последней домер Д на задней вершине, т. е. находят

Относительная разность не должна выходить за пределы

Конечное назначение разбивки пикетажа по трассе — временное закрепление сравнительно густой сети точек на местности, по которым затем проводят нивелирование для составления продольного и поперечного профилей. Поскольку с момента завершения изысканий до начала строительства проходит довольно большой отрезок времени, то разбитый ранее и закрепленный кольями пикетаж по про шествии одного года или более оказывается практически утраченным; при подготовке к строительству его приходится полностью восстанавливать, пользуясь знаками крепления углов поворота, отдельными привязками к постоянным предметам местности или пунктам геодезической основы.

В этой связи все чаще и чаще при изысканиях предлагают приме­нять так называемый беспикетный способ, при применении которого фиксируют на местности не каждый стометровый пикет, а только точки, расположенные на характерных формах рельефа и важных для проектирования элементах ситуации. Такой подход к получе­нию продольного профиля трассы, особенно в равнинной местности, отчасти сокращает число отмечаемых на местности, а затем и ниве­лируемых точек и, что особенно важно, позволяет отказаться от традиционного использования стальной ленты и перейти на при­менение более удобных оптических дальномеров.

В итоге проведенных таким образом работ на местности будет определено положение не целых пикетов, а только плюсовых точек. Однако это не снижает качества получаемого профиля и точности подсчета объемов земляных работ по трассе.

В итоге проведенных таким образом работ на местности будет определено положение не целых пикетов, а только плюсовых точек. Однако это не снижает качества получаемого профиля и точности подсчета объемов земляных работ по трассе.

3. Нивелирование точек трассы

Для составления продольного и поперечных профилей по трассе и определения отметок постоянных и временных реперов, устана­вливаемых вдоль трассы, производят техническое нивелирование. Нивелирование пикетажных точек трассы и реперов рекомен­дуется вести двумя нивелирами: одним создают высотное обоснова­ние трассы, поэтому им только передают отметки на связующие точки, на временные и постоянные реперы; вторым нивелиром определяют отметки всех промежуточных точек трассы и поперечников. Если нивелирование обоими нивелирами ведут одновременно, что всегда желательно, то связующие точки в обоих ходах должны быть об­щими. Это позволяет надежно контролировать превышения на стан­ции и в ходе.

Нивелирование по ходу обычно ведут методом «из середины», устанавливая равенство плеч глазомерно. Расстояние до связующих точек обычно принимают равным 100—200 м; в пересеченной мест­ности и в условиях плохой видимости (в знойные дни) это расстоя­ние сокращают. Поскольку при нивелировании равенство расстоя­ний до промежуточных точек обычно не соблюдается, а до связующих точек оно выдерживается лишь приближенно, необходимо особое внимание обращать на выполнение основного условия: угол i между осью цилиндрического уровня и визирной осью инструмента не дол­жен превышать 20".

Если нивелирование по трассе производят одним нивелиром, то превышения между связующими и всеми пикетными точками должны определяться по черным и красным сторонам реек, а при работе с односторонними рейками — при двух горизонтах инстру­мента.

При передаче высот через широкие реки наблюдения выполняю! или по специальной программе, или пользуются уровнем воды, полагая, что урезы воды у противоположных берегов на прямоли­нейных участках реки имеют одинаковые отметки.

Для нивелирных работ на трассе применяют технические ниве­лиры типа НТ, НС4, имеющие увеличение трубы порядка 20—25 ^х и цену деления уровня около 25"; целесообразно отдавать предпочте­ние нивелирам с самоустанавливающейся линией визирования. Рейки применяются шашечные, трехметровые, двусторонние; в пересе­ченной местности удобны четырехметровые складные рейки.

Полевой контроль нивелирования выполняют на станции и в ходе между реперами с известными отметками. Расхождения между пре­вышениями, полученными на станции из наблюдений двумя нивели­рами или по двум сторонам реек, не должны превышать 7—10 мм.

Невязка в ходе между реперами с известными отметками не должны быть больше

расхождения в сумме превышений, полученных по результатам нивелирования первым и вторым нивелирами, не должны превышать

где L — длина хода в километрах.

4. Привязка трассы

Нивелирные ходы, равно как и плановая основа трассы — теодолитная магистраль, должны привязываться к реперам государственной нивелирной сети и пунктам плановой геодезической основы. Привязка дает возможность получить координаты и отметки точек

трассы в общегосударственной системе, позволяет проконтролировать и уменьшить накопление ошибок в нивелирном и теодолитном ходах дает возможность по величине невязок судить о качестве проведенных измерений.

Из экономических соображений частота привязки ставится в зависимость от удаления репера или планового пункта от трассы.При удалении трассы от государственных или ведомственных опорных пунктов не более чем на 3 км привязку полагается делать не реже чем через 25 км; если пункт привязки находится на расстоянии от 3 до 10 км, то привязка допускается через 50 км.

В условиях сильно разреженной плановой основы (в труднодоступных, малообжитых районах) для уменьшения поперечного сдвига точек трассы рекомендуется через 15—20 км определять приближен­ные истинные азимуты по Солнцу или звездам.

Эти определения выполняют теми же теодолитами, какими ведут измерения углов по магистральному ходу, используя дополнительно призменную насадку на окуляр трубы, темный светофильтр, ручные часы, ночью — карманный фонарик.

Наблюдения ведут в утренние или вечерние часы когда небесные светила расположены вблизи первого вертикала, а влияние поправки часов на точность определения азимута оказывается наименьшим. Для надежного контроля правильности угловых измерений в маги­стральном ходе необходимо определять азимуты с точностью 1'—2', что обеспечивается наблюдениями Солнца, выполняемыми обычно 3—4 приемами.

5. Съемочные работы

На трассе дороги расположено большое число разного рода сооружений — участковые станции, разъезды, мастерские, станция обслуживания, заправочные колонки, искусственные сооружения (мосты, трубы), путепроводы на пересечениях с другими дорогами, водоотводящие устройства, поселки и многое другое. Для проекти­рования этих объектов необходимо иметь крупномасштабные планы соответствующих участков местности. Съемка таких участков ве­дется, как правило, тахеометрическим способом с опорой на точки трассы, в масштабах (в зависимости от размеров снимаемой площади)

1 : 5000-1 : 500.

Для небольших площадей, вытянутых вдоль оси трассы, съемка ведется разбивкой на требуемую ширину поперечников на пикетах и плюсовых точках; отметки точек в равнинной местности получают геометрическим нивелированием, в пересеченной — тригонометриче­ским нивелированием. Если съемке подлежит большая площадь, например площадь водосборов малых искусственных сооружений, то предварительно создается планово-высотное обоснование в виде одного или нескольких нивелир-теодолитных полигонов; ходы при­вязывают к точкам и реперам трассы. Съемка ведется тахеометри­ческая, иногда мензульная, а в условиях плоскоравнинного рель­ефа — по сетке квадратов. В горных условиях, на крутых береговых склонах — прижимных участках — успешно применяется назем­ная стереофотограмметрическая съемка.

6, Камеральная обработка

Заключительный этап полевого трассирования — камеральная обработка собранных материалов, которая должна обеспечить полу­чение исходных материалов для проектирования и оценки качества полученных результатов.

Предварительная часть обработки включает проверку во вто­рую руку всех полевых журналов, составление схем ходов с показом на них опорных пунктов, измеренных значений линий, углов, пре­вышений, фактических и допустимых невязок; вычисления истин­ных азимутов (если таковые наблюдались) сторон хода.

В ходе окончательной обработки производят уравнивание ниве­лирных и теодолитных ходов, определение окончательных отметок реперов, пикетных и плюсовых точек, вычисление координат углов

поворота трассы.

Уравнивать нивелирные ходы по трассе достаточно просто, так как они обычно представляют собой одиночные ходы. На площадках, где нивелирные ходы можно прокладывать в виде системы полиго­нов, уравнивание ведется по методу В. В. Попова.

Уравнивание теодолитной магистрали производят раздельным способом, т. е. сначала распределяют угловые невязки — поровну на каждый угол, а затем, после вычисления дирекционных углов и приращений, невязки в приращениях — пропорционально длинам

линий.

Если теодолитный ход по трассе был привязан к пунктам госу­дарственной плановой сети, то вычисления координат ведут на плоскости в проекции Гаусса—Крюгера, в системе трех- или шестиградусных зон; если ход опирается на ведомственные пункты,

координаты углов поворота получают на плоскости в местной системе координат.

При вычислении координат трассы большого протяжения, когда она пересекает границы координатных зон, следует помнить о необ­ходимости перевычисления координат пунктов, к которым привя­зывают трассу, в единую систему, т. е. в систему одной какой-то зоны; при неучете этого обстоятельства могут быть недопустимые невязки.

На участки съемки составляют топографические планы для проек­тирования на них отдельных сооружений или комплекса сооружений.

По данным пикетажного и нивелирного журналов составляют продольный и поперечные профили трассы, на которых затем проек­тируют земляное полотно, водоотвод и другие элементы дороги (рис. 106).

Все собранные материалы подвергаются камеральной корректуре и частичной полевой проверке.