книги из ГПНТБ / Лебедев, Н. Н. Курс инженерной геодезии. Геодезические работы при проектировании и строительстве городов и тоннелей учебник

Следовательно, если по направлению укладываемого трубопро­ вода проложить ход нивелирования IV класса, то требуемая точ­ ность укладки трубопровода по высоте может быть обеспечена.

Однако трубопроводы подземных коммуникаций па городских территориях нельзя рассматривать как сооружения линейного типа; они, пересекаясь, образуют сплошные сети, охватывающие всю территорию города.

Высотная разбивка при строптельстве отдельных трубопроводов такой сети должна быть выполнена от пунктов единой высотной опорной сети, равномерно покрывающей всю территорию города. В этом случае нпвелирование IV класса окажется недостаточным по точности, поэтому, как правило, на городских территориях строят нивелирные сети III класса, а в городах с площадью более 50 км2 — нивелирные сети II класса.

Рассмотрим случаи, когда первичное обоснование в городе соз­ дано в виде нивелирной сети III класса с густотой, позволяющей укладку точек трубопровода по высоте производить с применением только одной станции нивелирования IV класса.

Суммарную ошибку перенесения в натуру точ'ек по высоте можно выразить формулой

Для трубопроводов с минимальным уклоном 0,0005 mft= ±3,8 мм. Средняя квадратическая ошибка на станции нивелирования IV класса равна ± 2 ,6 мм.

Тогда

тпиСХ= ]/(3,8)2— (2,6)2 = 2,8 мм.

Под ошибкой исходных данных рассматриваем ошибки определе­ ния отмет-ок узловых точек сети по отношению к смежным узловым точкам.

Рассчитаем точность, с какой следует построить высотное обос­ нование.

Предположим, что сеть высотного обоснования имеет вид квадра­ тов, равномерно покрывающих всю городскую территорию (рис. 51).

Проанализируем техническую характеристику такой сети мето­ дом последовательных приближений.

По одному ходу zL ожидаемая ошибка получения отметки узло­ вой точки М будет

mi = mCTY n ,

160

где 7?іст — средняя квадратическая ошибка определения превыше­ ния па одной станции;

п — число станций в ходе.

Рассматривая первое приближение ошибки определения отметок узловых точек по четырем ходам по отношению к смежным узловым точкам, получаем

Ѵп Ѵп m1 = mcry= . = mcr — .

С такой погрешностью получим все узловые точки, расположен­ ные в середине сплошной сети квадратов.

г,

. 2,

М г„

h

Рис. 51

Для второго приближения эти ошибки можно принять в качестве ошибок исходных данных. Следовательно, ошибка определения отметки точки М с учетом ошибок исходных данных, полученных в первом приближении оценки, будет

ml = mlTn + m9-Tх = f nm^ ‘

По четырем ходам получим

т* = ■ ■пті

11 16

Для третьего приближения по аналогии

По аналогии с выводами § 4 можно написать

Ѵз

Откуда

п =

Принимая УІ/я„=тепсх = 2,8 и т ст=1,3, получаем

Принимая среднюю длину визирного луча для нивелирования III класса в городских условиях 50 м, получаем, что длины ходов нивелирования III класса между узловыми точками, если он является первичным высотным обоснованием, не должпы превышать 1,4 км.

При отсутствии на территории города запроектированных самотеч­ ных канализационных коллекторов с уклонами 0,0005 или 0,0006 тре­ бования к точности городских нивелирных сетей могут быть снижены.

Все строительные работы, выполняемые на городских террито­ риях, требуют меньшей точности высотной разбивки, чем при уклад­ ке труб канализационных коллекторов, поэтому следует признать, что на городских территориях нивелирование III класса удовлетво­ ряет все инженерно-строительные работы.

Опорные высотные геодезические сети на городских территориях необходимы не только для съемок рельефа и разбивки инженер­ ных сооружений. Такие ответственные сооружения, как метрополи­ тены, комплексы фабрично-заводского строительства, большие мосты, крупные водопроводы, канализационные сети и коллекторы, требуют не только тщательных и точных высотных разбивок, но и наблюде­ ния за осадками как в процессе строительства, так и во время экс­ плуатации. Для этого возникает необходимость на городских тер­ риториях иметь отметки пунктов, определенные из нивелирования П класса, а в крупных столичных городах даже I класса.

На территории Москвы нивелирная сеть I класса закреплена на скальных породах точками, расположенными на расстоянии 1 0 — 15 км одна от другой.

Нивелирные сети I и II классов на городских территориях имеют специальное инженерное назначение и не призваны обеспечивать строительные разбивки, поэтому густоту нивелирных сетей I и II классов и схему развития устанавливают с учетом задач, поставлен­ ных перед построением нивелирных сетей этих классов.

На больших городских территориях площадью больше 50 км2 нивелирную сеть II класса строят с учетом получить высотное обоснование для построения нивелирных сетей III класса. Нивелир­ ные сети III класса как первичное высотное обоснование на больших территориях получаются весьма сложными и наличие нивелирных сетей II класса значительно облегчает уравновешивание нивелирных сетей III класса, создает возможность развития их не на всей терри­ тории города одновременно, а по частям внутри полигонов нивели­ рования II класса.

Можно рекомендовать следующее развитие высотных опорных сетей (табл. 27).

162

Т а б л и ц а 27

Нивелирные сети II класса строят в виде системы замкнутых полигонов с периметром до 40 км. Длины ходов между узловыми точками ие рекомендуется допускать более 10 км.

Нивелирные сети II класса закрепляют стенными марками, за­ кладываемыми в стены каменных, кирпичных, бетонных и железо­ бетонных зданий и сооружений, построенных за несколько лет до закладки марок. В застроенной части марки и реперы закладывают не реже чем через 2 км, а в незастроенной части — не реже чем через

3км.

Взастроенных частях крупных городов нивелирную сеть II

класса сгущают сетью III класса. Обычно на незастроенной терри­ тории нивелирования III класса не выполняют, а нивелирование II класса сгущают нивелированием IV класса, при этом приурочи­ вают схему построения к полигонометрическим и теодолитным ходам.

Взастроенной части, при наличии нивелирной сети III класса, нивелирование IV класса в качестве специальной сплошной сети сгущения не выполняют, прокладывают только отдельные разбивоч­ ные ходы нивелирования IV класса там, где это необходимо.

Втех частях городской территории, где строительство крупных самотечных канализационных коллекторов не предусмотрено, длины ходов нивелирования III класса, являющихся сгущением нивелир­ ной сети II класса, между реперами II класса допускают до 15 км,

амежду узловыми точками — 5 км.

Если нивелирование III класса является самостоятельной основой, сеть строят как на застроенной, так и на незастроенной части тер­ ритории в виде замкнутых полигонов с длинами ходов между узло­ выми точками не более 3 км на застроенной территории и 5 км на незастроенной.

На территориях, где предусмотрено строительство крупных самотечных канализационных коллекторов с уклонами менее 0,0006, длины ходов между узловыми точками нивелирной сети III класса, как это доказано приведенными выше расчетами, не следует допу­ скать более 1,4 км или вдоль запроектированных трасс следует прокладывать ходы нивелирования II класса.

Учитывая повседневную потребность в высотных разбивках на городских территориях, пункты нивелирования III класса закре­ пляют стенными реперами не реже чем 2 0 0 м на улицах и проездах плотно застроенных частей города и от 400 до 800 м на улицах и проездах слабо застроенных территорий.

Нивелирование IV класса производят по пунктам полигонометрип и по точкам ходов съемочного рабочего обоснования, поэтому схема развития нивелирных сетей зависит от схемы ходов полигонометрии и рабочего обосиоваиия. Ходы нивелирования IV класса опираются на марки и реперы более высоких классов.

Все марки государственной нивелирной сети, расположенные на городской территории, включаются в сети городских нивелир­ ных сетей.

Еслп класс марок государственной нивелирной сети соответст­ вует классу городской нивелирной сети, в которую они включены, пли эта сеть более высокого класса, то отметки марок государствен­ ной нивелирной сетн принимают за исходные для уравновешивания городской нивелирной сети. Если марки государственной нивелир­ ной сети входят в сеть, класс которой ниже класса городской ниве­ лирной сети, то только одну из марок государственной нивелирной сети, наиболее устойчивую по высоте, принимают в качестве исход­ ной, а для остальных марок отметки определяют из уравновешива­ ния городской нивелирной сети.

§ 25. Оценка проектов нивелирных сетей

Класс первичного высотного обоснования, создаваемого на город­ ских территориях, обычно выбирают с таким условием, чтобы точ­ ность определения отметок марок и реперов удовлетворяла требова­ ниям наиболее ответственных высотных разбивок — укладки труб канализационных коллекторов, разбивки по высоте крупных инже­ нерных сооружений, наблюдения за осадками зданий. Однако ука­ завшие работы на городской территории выполняют пли вдоль от­ дельных направлений, предусмотренных проектами, или на неболь­ ших участках городских территорий. Массовые высотные разбивки, связанные со строительством жилых и промышленных зданий, ком­ плексов сооружений инженерного обслуживания и благоустройства города, выполняемые на всей территории, обеспечиваются исход­ ными высотными данными с некоторой излишней точностью. По­ этому в оценке точности высотной опорной геодезической сети, запроектированной на всю территорию города, надобности не воз­ никает. Появляется необходимость в оценке точности свободных высотных сетей, запроектированных на отдельных локальных уча­ стках городской территории или только в отдельных местах общей нивелирной сети, создаваемой на всей территории города в целом.

Оценку свободных нивелирных сетей наиболее целесообразно выполнять методом последовательных приближений, принцип кото­ рого применительно к оценке полигоиометрической сети подробно изложен в § 13.

164

принята узловая точка VII. Результаты оценки показаны в табл. 29. Способ последовательных приближений можно применять и для оценки сетей, опирающихся на реперы и марки нивелирных сетей

I

Рис. 52

более высокого класса. Однако следует иметь в виду, что, применяя этот способ оценки, получаем ожидаемые ошибки определения отме­ ток узловых точек по отношению не к исходным пунктам, а к вблизи расположенным определяемым пунктам.

В получении такой характеристики имеется определенный тех­ нический смысл, так как для обеспечения требуемой точности высот­ ной разбивки при строительстве на городской территории важно иметь надежную точность взаимного определения смежных пунктов высотного геодезического обоснования, а ошибки определения отме­ ток исходных пунктов по отношению к исходной, далеко расположен­ ной от участка строительства, точке практического интереса не представляют.

Наиболее уверенные результаты оценки проекта нивелирной сети, опирающейся на точки с исходными отметками, дает способ составления весовых функций.

При этой оценке нет необходимости составлять условные урав­ нения, а, пользуясь способом В. В. Попова, можно написать группу нормальных уравнений непосредственно по схеме нивелирной сети. По схеме можно составлять и весовые функции.

165

Порядок составления весовых функций остается таким же, как и составление нормальных уравнений. При подсчете значений квад­ ратичных коэффициентов как в нормальных уравнениях, так и в весовых функциях величины, обратные весам ходов между узло­ выми точками, всегда принимаются со знаком плюс независимо от выбранных для уравновешивания пли для составления весовых функций направлений ходов.

Из решения нормальных уравнений будет получена величина

где р —г средняя квадратическая ошибка единицы веса. При оценке проектов величина р принимается равной коэффициенту влияния случайных ошибок ц , установленного для соответствующего класса нивелирования.

§ 26. Закрепление пунктов городских нивелирных сетей

Если закрепленные нивелирные пункты используются в качестве исходных для наблюдений за осадками, то изменениями этих исход­ ных пунктов по высоте более чем на 1 мм пренебрегать нельзя.

В застроенной части города ходы нивелирования II класса целе­ сообразно закрепить стенными марками через 2 км.

Глубинные реперы устанавливают на территориях крупных парков, расположенных внутри застройки, в лесопарковых зонах и на землях сельскохозяйственного назначения.

Полезно грунтовые реперы располагать в местах выходов близко к поверхности коренных нород. При расположении глубинных репе­ ров на расстоянии 10—15 км один от другого невозможно своевре­ менно выявить изменение их по высоте под влиянием гидрогеологи­ ческих условий, тепловых режимов грунтов, а также резкого изме­ нения нагрузки на грунты в близлежащих к глубинным знакам

168

районах. Поэтому весьма желательно в городе в нескольких местах закреплять нивелирную сеть II класса кустами, состоящими из 3—4 глубинных знаков, расположенных один от другого на расстоянии

1 0 0 - 2 0 0 м.

В местах наблюдений за осадками крупных инженерных соору­ жений закрепляют глубинные незаиляемые реперы, конструкция которых разработана докт. техн. наук П. И. Брайтом.

Земля

Рлс. 53 Рпс. 54

Фундаментальный репер, рекомендуемый для закладки на неза­ строенных территориях, изображен на рис. 53.

Особую осторожность следует проявлять при выборе зданий для закрепления нивелирной сети II класса стенными марками.

Повторное нивелирование II класса, выполняемое в ряде горо­ дов, показало, что закрепленные стенные марки через 10—15 лег вследствие осадок зданий значительно изменяют свое положение по высоте. Поэтому они оказываются практически непригодными для использования не только для ответственных разбивок по высоте при строительстве крупных инженерных сооружений, но и при теку­ щих строительных работах в городе.

Результаты наблюдений показали, что крупные здания подвер­ жены осадкам на протяжении нескольких лет после окончания строительства, поэтому недопустимо закреплять городские нивелир­ ные сети марками в стенах вновь построенных зданий.

169

Искусственное понижение грунтовых вод, которое, как правило, происходит при наличии крупного строительства, вызывает сущест­ венные осадки зданий на значительных по площади территориях. Глубокие котлованы, вырытые под фундаменты крупных сооружений, и глубокие траншеи для укладкн подземных коммуникаций вызы­ вают осадки расположенных поблизости зданий.

Особенно большие осадки зданий происходят в результате под­ земных работ при строительстве метрополитенов и коллекторов, предназначенных для укладкн в них подземных коммуникаций. Эти осадки распространяются в стороны от оси сооружений на полу­ торную глубину заложения его, а при неблагоприятной геологиче­ ской структуре значительно больше.

Нивелирные сети III класса на незастроенной территории закре­ пляют грунтовыми реперами (рис. 54), а в застроенной части — стенными реперами.

При использовании стенных реперов городской нивелирной сети для наблюдения за осадками требуется весьма точная установка рейки на репере, поэтому рекомендуется на полочках делать при­ ливы со сферической верхней поверхностью, как показано на рис. 55.

§ 27. Особенности нпвелнрованпя в городских условиях

Нивелирование соответствующих классов выполняется с соблю­ дением рекомендаций и допусков Инструкции по нивелированию I, II, III и IV классов.

При нивелировании II и III классов на застроенных частях город­ ских территорий особое внимание следует обращать на устойчивость инструмента и реек. При установке штатива на асфальте необходимо для ножек специальным пробойником сделать углубления на 3— 4 см. Все ножки штатива необходимо защитить от прямого попада­ ния солнечных лучей. Рейки рекомендуется устанавливать на спе­ циальные костыли, заблаговременно забиваемые в покрытие про­ ездов н тротуаров и л и в грунт.

Возможность появления вредного влияния вертикальной реф­ ракции на застроенных территориях значительно больше, чем в полевых условиях. Тепловое излучение от нагретого солнечными

170