книги из ГПНТБ / Климов О.Д. Основы инженерных изысканий учеб. пособие

положению соседних реперов, так как именно от ближайших реперов

осуществляется вынос в натуру проектных отметок зданий, дорог, коммуникаций и т. д.

Для решения большинства инженерных задач достаточно, если отметки соседних реперов, расположенных на расстоянии 0,5— 1 км, определены с ошибкой, не превышающей 3 см. Если принять эту ошибку за предельную невязку хода, можно подсчитать предель­ ную длину хода IV класса

Поскольку полученная длина оказалась вдвое больше требуемой, то можно считать, что ходы IV класса в состоянии обеспечить раз­ бивочные работы при строительстве сооружений. Здесь лишь нужно иметь в виду, что вынос в натуру проектных отметок часто осуще­ ствляется от реперов не одной какой-то линии, а также от реперов, включенных в различные ходы. Поэтому на площадных объектах ходы нивелирования IV класса, как правило, представляют не оди­ ночные ходы, а систему ходов, которая должна уравниваться как единая сеть между реперами более высокого класса или (на неболь­ ших площадках) как единая частная сеть.

§ 61. МЕТОДИКА УГЛОВЫХ И ЛИНЕЙНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ. МЕТОДИКА НИВЕЛИРОВАНИЯ

Методика угловых и линейных измерений в триангуляции, полигонометрии, аналитических сетях, теодолитных и нивелирных ходах четко определена и регламентирована соответствующими инструк­ циями.

типа TI (ОТ-02), Т2 (ТБ-1). Наблюдения ведут с земли (со штатива), со столиков сигналов, со специально устраиваемых столбов на кры­ шах зданий. Визирными целями чаще всего являются малофазные цилиндры. Для обеспечения выгоднейших условий наведения на цель размеры цилиндров следует предварительно рассчитывать. Плоские визирные цели (марки) в триангуляции имеют ограниченное применение из-за необходимости каждый раз переориентировать их по мере перемещения наблюдателя с пункта на пункт и плохой видимости визирных целей в случае, когда солнце освещает тыльную сторону марки, а лицевая сторона оказывается в тени.

Поскольку стороны в инженерных сетях часто оказываются меньше, чем в соответствующих классах государственных триангу­ ляционных сетей, особое внимание уделяется учету центрировок

и редукций. В отдельных случаях приходится элементы приведения определять не графическим способом, а аналитическим. В практике наблюдений городских триангуляционных сетей широкое приме­ нение находят визирные цилиндры с принудительным центрирова­ нием; такая мера вполне оправдана, так как освобождает наблюда­ теля от определения и учета соответствующих поправок и исключает грубые ошибки.

Наиболее применим способ круговых приемов; способ измерения углов во всех комбинациях применяется лишь в сетях II, III классов в случае, когда по условиям видимости невозможно одновременно вести наблюдения на все пункты.

Требуемое число круговых приемов для получения соответству­

Для ослабления влияния ошибок диаметров лимб теодолита между приемами переставляют на заранее рассчитанный угол.

Контроль качества наблюдений осуществляется соответствующей оценкой точности угловых измерений на станции и соблюдением допусков (табл. 32).

Измерения углов в полигонометрических сетях 4, 3 и 2 классов ведутся в соответствии с методикой, рекомендуемой для соответ­ ствующих классов триангуляционных сетей, но число приемов назначается несколько большим.

226

Измерения углов в триангуляции и заменяющей ее полигонеметрии желательно вести в утренние и вечерние часы: начало наблю­ дений спустя 1 ч после восхода солнца и конец наблюдений не менее чем за 1 ч до захода солнца; в пасмурную погоду при четких и спо­ койных изображениях визирных целей наблюдения можно вести в течение всего дня; ночные наблюдения производят только в особых случаях.

На угловых измерениях в п о л и г о н о м е т р и и І и II раз­ рядов и заменяющих их аналитических сетях целесообразно при­ менять теодолиты типа Т2, Т5; для полигонометрии II разряда при­ годен теодолит ТІО. Визирными целями служат стандартные полигоиометрические марки, устанавливаемые на штативы и центрируе­ мые над точками при помощи лотаппаратов или жестких центриров. Учитывая, что в ходе полигонометрии могут быть короткие стороны, теодолиты и марки должны быть снабжены оптическими отвесами, которые в процессе работ должны регулярно поверяться. Оптиче­ ские отвесы позволяют выполнять центрирование с ошибкой менее 0,5—1 мм; нитяной отвес даже при благоприятных условиях (отсут­ ствие ветра) дает ошибку около 5 мм.

Для уменьшения влияния центрировки и редукции на точность передачи дирекционного угла по ходу, а также для увеличения продвига работ желательно применять трехштативные и многошта­ тивные системы.

В ходе полигонометрии на каждой вершине угла приходится наблюдать только два направления, поэтому углы измеряют спо­ собом измерения отдельных углов. При этом способе повторного наблюдения начального пункта (замыкание горизонта) в каждом полуприеме не делают; один прием наблюдений состоит из визиро­ вания (и отсчета) на передний полигонометрический знак, визиро­ вания и отсчета на задний знак, перевода трубы через зенит и повтор­ ного визирования на задний знак и, наконец, заключительного визи­ рования на передний знак. В нечетных приемах алидада инструмента вращается только по ходу часовой стрелки; в четных приемах вра­ щение алидады обратное. Перед началом очередного приема лимб

теодолита смещают на величину 180° , где п — число приемов.

При измерении углов, образованных очень короткими сторонами (80—100 м), перед началом очередного приема полезно делать перецентрировку теодолита и марок с поворотом трегера примерно на 180°.

На узловых и примычных пунктах, где направлений оказывается больше двух, а также в аналитических сетях углы измеряют способом круговых приемов.

Требования к точности измерения углов на станции и число' приемов указаны в табл. 33.

Измерения углов в полигонометрии и аналитических сетях сле­ дует вести в благоприятных условиях при наличии спокойных или слегка колеблющихся изображений визирных целей. Для защиты

Т а б л и ц а 33

І

инструмента от прямых солнечных лучей необходимо применять зонт.

Для измерения углов в т е о д о л и т н ы х х о д а х и микротриангулянии применяют теодолиты ТІО, Т15, Т20, ТЗО. Визирными целями могут служить вертикально устанавливаемые вехи, а при малых расстояниях — металлические шпильки или нить отвеса, подвешенного над центром пункта.

Углы в ходах измеряют одним полным приемом с перестановкой лимба в полупрнеме примерно на 90°, что делается для исключения просчетов. Средняя квадратическая ошибка измеренного угла не должна превышать 0,5'. Расхождения в значении угла, полученного из двух полуприемов, не должна превышать полуторной точности инструмента, т. е. для ТЗО—45", для ТІО—15".

2. Измерение линий (базисов)

Измерение исходных сторон в триангуляции, аналитических сетях и полигонометрии I разряда в настоящее время ведется пре­ имущественно светодальномерами. Проволоки для линейных изме­ рений применяют лишь в случаях, когда в организациях, произ­ водящих работы, светодальномеры отсутствуют.

Современные светодальномеры позволяют измерять как неболь­ шие линии (1ГЮ—200 м) в ходах полигонометрии, так и длинные сто­ роны (5—30 км) в триангуляции со средней квадратической ошибкой 10—20 мм; процесс совершенствования дальномеров идет очень быстро и точность их непрерывно повышается.

И зависимости от типа светодальномера линии измеряют раз­ личным числом приемов; затраты времени на измерения одной линии составляют 10—30 мин.

В непосредственно измеренные светодальномером линии должны быть введены следующие поправки:

а) за внешние условия (температуру, давление и влажность воз­

духа); б) за постоянные прибора;

в) за установку приборов (центрирование дальномера и редукцию отражателя);

г) за приведение измеряемой линии к горизонту; д) за переход от хорды к дуге на сфере;

228

е) за переход на референц-эллипсоид и на плоскость в проекции Гаусса—Крюгера.

Последние две поправки вводят лишь в случае проектирования сети на эллипсоид.

В ходах полигонометрии I и II разрядов для измерения линий может применяться к о р о т к о б а з и с н ы й м е т о д , разра­ ботанный проф. А. С. Филоненко.

По этому методу расстояние s определяется по измеренному па­ раллактическому углу ф и известной из результатов компарирования длине Ъ двухили трехметрового базисного жезла (рис. 115)

S

На основе теории ошибок может быть найдена относительная ошибка стороны

Из формулы (22) следует, что относительная ошибка в длине измеряемой линии зависит от точности измерения угла и от вели­ чины самого угла. Поскольку точность измерения параллактического угла практически ограничена средней квадратической ошибкой 1—0,6", то для получения требуемой относительной ошибки изме­

менее определенной величины, что в свою очередь требует, чтобы

229

жезл находился от теодолита в точке А на расстоянии, не превыша­ ющем определенной величины. Так, например, если задаться полу­ чением ms: s = 1 : 5000 при m(j>b = 1", то угол ц>ь должен быть равен

Если в распоряжении наблюдателя имеется жезл длиной 2 м, то при заданных условиях с его помощью можно измерить линию длиной до

Приведенные формулы предусматривают, что вспомогательный базис разбит перпендикулярно измеряемой линии AB. В ходах полигонометрии это в большинстве случаев сделать не удается, так как из вершины угла выходят, как правило, две стороны. Поскольку базис I должен обеспечивать измерения двух линий, его разбивают под некоторым углом ß к линии АВ\ желательно, чтобы величина этого угла находилась в пределах 80—100°; угол ß должен быть из­ мерен с точностью 10—15'.

Длина линии при таком расположении базисного жезла (рис. 117) определяется по формуле

г _ f -sin (Ф/ + Р) sin ф/

230

Наиболее выгодно и удобно соотношение между длинами жезла, вспомогательного базиса и измеряемой линией

этому отношению соответствует параллактический угол 5,7°. Опре­ делить необходимую длину I вспомогательного базиса можно также по формуле I = l/ö -s.

Для контроля и уточнения длины измеряемой линии рекомен­ дуется разбивать на другом конце измеряемой линии второй вспо­ могательный базис, тогда длина линии s будет найдена дважды.

Параллактические углы измеряют (в зависимости от требуемой точности) несколькими полуприемами, на какой-то одной заранее исследованной части лимба теодолита. Практика показала, что для получения параллактического угла с ошибкой 1—0,7" достаточно теодолитом типа Т2 выполнить 4—6 полуприемов.

Компарирование базисного жезла можно выполнить на стацио­ нарном компараторе, на универсальной измерительной машине (УИМ), при помощи контрольной линейки с ценой деления 0,2 мм, а также непосредственно в полевых условиях на временном или постоянном компараторе. В последнем случае длину компара­ тора (обычно 48 м) измеряют параллактическим способом и двумя инварными проволоками в прямом и обратном направлениях с вве­ дением необходимых поправок (за уравнение проволок, наклон про­ летов, температуру). Длину жезла определяют по формуле

В ходах п о л и т о н о м е т р и и II р а з р я д а успешно применяют дальномер Редта 002, при помощи которого измеряют линии длиной до 180 м с относительной ошибкой 1 : 5000.

Линейные измерения в с ъ е м о ч н ы х х о д а х ведут сталь­ ными двадцатиили пятидесятиметровыми лентами; в последнее время наметилась явная тенденция к замене лент более точными и удобными оптическими дальномерами (насадками), позволяющими определять расстояние по горизонтальной (ДН-04) или вертикаль­ ной (ДНР-06) рейке со средней относительной ошибкой порядка

1: 2000-1 : 3000.

3.Методика нивелирования

Впрактике инженерных изысканий преимущественно выпол­ няют нивелирные работы III и IV классов и техническое нивелиро­ вание.

Для нивелирных работ III класса рекомендуется применять ни­

велир точный глухой с уровнем и элевационным винтом (НЗ) или нивелир с самоустанавливающейся линией визирования (НСЗ);

231

можно применять и высокоточные нивелиры. Для нивелирования IV класса предназначен нивелир точный с самоустанавливающейся линией визирования и горизонтальным кругом (НС4); для техни­ ческого нивелирования — нивелир технический глухой с уровнем или самоустанавливающейся линией визирования (НТ), или ниве­ лир технический с самоустанавливающимся высотным штрихом, с наклонным лучом визирования и горизонтальным кругом (НЛС).

Для нивелирования III и IV классов применяют двусторонние рейки с сантиметровыми шашечными делениями; при наблюдениях высокоточными нивелирами применяют штриховые рейки; рейки снабжают круглыми уровнями. Для технического нивелирования, помимо названных выше, удобны, особенно в пересеченной местности, складные четырехметровые рейки.

Нивелирные ходы III класса прокладывают в прямом и обратном направлениях. Расстояние до реек должно быть примерно равным (неравенство плеч допускается не более 2 м) и не превышать 75— 100 м; визирный луч не должен проходить близко (0,3 м) над почвой.

Наблюдения на станции выполняют в последовательности:

Прямой ход —З ч, Л ч, Я к, З к , Обратный ход —Яч, З ч, З к , П к -

Здесь 3 и П — соответственно отсчеты по задней и передней рейкам;

ч и к — черная и красная стороны рейки.

Отсчеты по рейкам делают по средней нити. Если применяют рысокоточный нивелир с оптическим микрометром и штриховые рейки, то наблюдения ведут по методу совмещений. Расхождения превышений, полученных на станции по черным и красным сторо­ нам реек, не должны превышать 3 мм; сумма превышений в секции, полученная из прямого и обратного ходов, не должна быть более

10 мм j/L , где L — длина секции в километрах.

Нивелирование III класса должно вестись в условиях хорошей видимости и четких спокойных изображений реек. Инструмент дол­ жен быть защищен от прямых солнечных лучей.

Нивелирные ходы IV класса прокладывают между реперами ниве­ лирования старших классов или в виде самостоятельных локальных сетей; ходы прокладывают в одном направлении. Нормальная длина визирного луча 100 м, при хороших условиях видимости и увеличе­ нии трубы нивелира не менее 30х допускается 150 м; неравенство расстояний от. нивелира до реек — не более 5 м; минимальная вы­ сота визирного луча над почвой 0,2 м; рейки устанавливают по уровню.

Порядок наблюдений реек на станции: Зч, Пч, Пк, Зк; отсчеты по рейкам производят по средней нити. Расхождения в значениях превышений, полученных по черной и красной сторонам реек, не должны превышать 5 мм. Невязки в отдельных ходах и полиго­

нах не должны быть более 20 мм У L.

232

Ходы технического нивелирования прокладывают в одном на­ правлении. Длина визирного луча до реек не должна превышать 150 м. Нивелирование можно вести по двусторонним и односторон­ ним рейкам; во втором случае нивелирование ведется при двух горизонтах инструмента. Программа наблюдений на станции ана­ логична нивелированию IV класса. Расхождения в значениях пре­ вышений, полученных на станции по черным и красным сторонам реек, допускаются до 10 мм. Допустимые невязки в ходах техниче­

ского нивелирования не должны превышать 50 мм ]/Х.

§ 62. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Обработку полевых измерений производят в два этапа: предва­ рительную обработку и уравнительные вычисления. При предвари­ тельной обработке проверяют правильность полевых записей и вы­ числений, соответствие измерений требованиям точности, готовят данные для уравнительных вычислений. Предварительная обработка выполняется в такой последовательности:

а) проверка полевых журналов и предварительная оценка точ­ ности (на станции);

б) вычисление элементов приведения и длин исходных сторон

втриангуляции; вычисление длин линий и средних значений углов

вполнгонометрии;

в) составление схемы сети: триангуляции, полнгонометрии, аналитической сети, сети нивелирных и съемочных ходов с показом на ней всех исходных и измеренных величин;

г) подсчет фактических и допустимых невязок, оценка точности по невязкам;

д) вычисление предварительных — рабочих координат и высот пунктов для съемочных работ.

марок.

Выбор способа уравнивания зависит от требуемой точности сети. По этим соображениям результаты измерений в сетях старших классов уравнивают строгими способами, а в сетях низших поряд­ ков они могут уравниваться с применением упрощенных методов.

Результаты измерений в триангуляционных инженерных сетях преимущественно уравнивают методом условных измерений, по углам, с включением в систему уравнений весовых функций сторон.

Результаты измерений в аналитических сетях I и II разрядов рекомендуется уравнивать способом условных или посредственных измерений. Это положение можно легко осуществить при уравни­ вании аналитических сетей с небольшим числом элементов и про­ стых по конфигурации. В сложных сплошных аналитических сетях возникает большое количество уравнений, и их уравнивание строгим методом возможно лишь с применением ЭВМ.

233

Уравнивание результатов измерений в сплошных аналитических сетях, учитывая сравнительно невысокую точность угловых изме­ рений, нуждается в дополнительной проработке и, в частности, в поисках упрощенных методов уравнивания.

Уравнивание результатов измерений в полигонометрических ходах и сетях I и II разрядов выполняют методом раздельного уравни­ вания, при котором сначала уравнивают углы, а затем невязки

вприращениях координат.

Всистеме ходов с узловыми точками вначале определяют коор­ динаты узловых точек, а затем уравнивают отдельные ходы между узловыми и твердыми точками. Веса ходов при определении узловых дирекционных углов принимают равными величинам, обратно про­ порциональным числу измеренных углов в ходе, а веса координат узловых точек — величинам, обратно пропорциональным длинам ходов. Если же линии в ходах измерены светодалыюмером или параллактическим методом, то веса принимают равными величинам, обратно пропорциональным числу сторон в ходе.

Особо следует остановиться на системе координат геодезической сети, развиваемой на площадных объектах.

Обычно плановая привязка объектов промышленного и город­ ского строительства к пунктам государственной плановой сети про­ изводится только по специальному разрешению. Как правило, опор­ ную сеть, развиваемую на площадных объектах, вычисляют в мест­ ной (частной) системе координат. Эта частная система может рас­

пространяться только на данный объект или группу близко распо­ ложенных объектов, например, город и находящиеся в сфере его влияния промышленные предприятия. Желательно, чтобы оси част­ ной прямоугольной системы координат конкретного объекта были ориентированы по странам света с ошибкой не более 1—2', для чего должен быть определен истинный азимут какой-нибудь стороны сети планового обоснования. Истинный азимут можно определить астро­ номическими способами или на основе гироскопических измерений.

Геодезические сети на площадных объектах выполняют двоякую роль: они служат плановым обоснованием крупномасштабных съемок, на основе которых ведется проектирование сооружений, и основой для переноса проекта сооружения в натуру. Учитывая, что геоде­ зическое обоснование в конечном счете должно обеспечить возведе­ ние инженерного сооружения на реальной местности, необходимо уточнить понятие поверхности относимости для выполняемых при этом геодезических построений.

Поверхностью относимости плановых государственных сетей является референц-эллипсоид Красовского и плоскость координат в проекции Гаусса—Крюгера. Для перехода с поверхности земли, где велись измерения расстояний (базисов), к названным поверхностям не­ обходимо в результаты измерения линий ввести следующие поправки:

а) за переход на эллипсоид Красовского

А Н т“Г h/n и

Ь— -------------- п -------------Н,

па

234