Суть та методи вимірювання перевищень

Сукупність геодезичних вимірювань, які виконують з метою визначення перевищень між точками фізичної поверхні Землі, будівельних конструкцій або їх висот відносно прийнятої початкової поверхні називають нівелюванням.

Нівелювання використовується для визначення висот опорних точок державної і зйомочних висотних та планово-висотних геодезичних мереж, при топографічних зйомках місцевості, при будівництві автомобільних та залізничних шляхів сполучення, водо-та газопроводів, при проектуванні, будівництві і експлуатації промислових та соціально-культурних об’єктів тощо.

Розрізняють декілька основних методів нівелювання: геометричне, тригонометричне, фізичне, стереофотограмметричне та механічне.

Фізичних способів нівелювання кілька. При цьому використовують певні закономірності природних явищ. Сюди належать барометричне, гідростатичне, радіо- і звукове нівелювання.

Барометричне нівелювання засноване на тому, що із зміною висоти точок над рівневою поверхнею змінюється атмосферний тиск. Вимірюючи тиск барометрами, анероїдами та іншими приладами, одержують дані для обчислення висот точок.

Гідростатичне нівелювання засноване на властивості рідини займати в сполучених посудинах однакову висоту.

Механічне нівелювання виконують нівелірами-автоматами, будову яких засновано на дії виска. Системою передач маятник зв’язано з олівцем, який на міліметровому папері накреслює профіль пройденого шляху.

39.

Види нівелювання.

За призначенням розрізняють технічне і загальнодержавне нівелювання. За точністю останнє поділяють на 4 класи (I, II, III, IV), за методами вимірювання розрізнюють нівелювання: геометричне, тригонометричне (геодезичне), барометричне, гідростатичне й автоматичне .

Н. геометричне – полягає у визначенні перевищень за допомогою горизонтального променя візування з застосуванням нівеліра і рейок.

Н. тригонометричне (геодезичне) – полягає у визначенні перевищень за допомогою похилого променя візування. Вимірюються кут нахилу або зенітна відстань візирного променя, похила віддаль (в тригонометричному Н.), висоти установки приладу і точки візування.

Н. гідростатичне – визначення перевищень виконується приладами, що діють на принципі сполучених посудин.

Н. барометричне – визначення перевищень здійснюється через вимірювання атмосферного тиску у визначених точках земної поверхні з урахуванням температури повітря.

Н. автоматичне – визначення відміток точок і побудова профілю місцевості або рейкових шляхів у гірничих виробках досягається за допомогою нівелірів-автоматів (механічних або електромеханічних).

40.

Способи нівелювання

Нівелювання з середини  При нівелюванні з середини (Рис.30) нівелір встановлюється приблизно на рівних відстанях від рейок, поставлених на точки А і В, а перевищення обчислюють за формулою:  h = a - b,  де а і b - відліки в мм по рейках, встановленим відповідно на задній по ходу руху при нівелюванні і передній точках.  Знак перевищення h вийде позитивним, якщо а більше b, і негативним, якщо а менше b. Якщо відома висота Н _А задньої точки А, то висота передньої точки В  Н _В = Н _А + h. 

Нівелювання вперед  При нівелюванні вперед нівелір ставлять так, щоб його окуляр знаходився над точкою А, вимірюють висоту приладу i, потім візуючи на рейку, прямовисно поставлену в точці В, беруть відлік b. У цьому випадку:  h = i - b.  При нівелюванні декількох точок для обчислення їх висот використовують горизонт приладу, яким називають висоту горизонтальної лінії візування, тобто горизонт приладу дорівнює висоті точки, на якій встановлена ​​рейка, плюс відлік по рейці.  ДП = H _A + i; Н _B = ДП - b. 

41 Горизонт інструменту - це висота візирної вісі нівеліра над рівнявою поверхнею. Обчислюється за формулою Н_гп=Н_А+і_А Чисельне значення Г. п. отримують як результат додавання висотної відмітки задньої сполучної точки з відліком по рейці, встановленій на цій точці.

42. Нівелір - геодезичний прилад для визначення перепадів висот між точками на земній поверхні та у відкритих і підземних гірничих виробках. Складається з штатива, зорової труби, пов’язаного з нею горизонтального рівня. Додаються також нівелірні рейки. Будова: корпус,мушка, навідний гвинт, пружна пластинка підіймальні гвинти, підставка елеваційний гвинт, опорна площадка, маховичок, кільце окуляра, зорова труба.

43. В залежності від пристроїв, застосовуваних для приведення візирної осі труби в горизонтальне положення, нівеліри виготовляють двох видів - з циліндричним рівнем на зоровій трубі (мал.31) і з компенсатором кутів нахилу, тобто без циліндричного рівня. Нівеліри бувають трьох класів точності:

1. Н-05, Н-1, Н-2 - високоточні для нівелювання I і II класів;

2. Н-3 - точні для нівелювання III і IV класів;

3. Н-10 - технічні для топографічних зйомок та інших видів інженерних робіт.

Число в назві нівеліра означає середню квадратичну похибку в мм нівелювання на 1 км подвійного ходу. Для позначення нівелірів з компенсатором до цифри додається буква К,

44. Нівелірна рейка складається із двох брусків двотаврового перетину, з'єднаних між собою металевою фурнітурою. Це дозволяє складати рейку для транспортування.

Рейка має градуювання на обох сторонах. Сантиметрові шашки наносять по всій довжині рейки з погрішністю 0,5мм й відцифровують через 1 дм. Висота підписаних цифр не менш 40мм. На основній стороні рейки шашки чорні на білому тлі, на іншій (контрольної) - червоні на білому тлі. На кожній стороні рейки три кольорові шашки кожного дециметрового інтервалу, що відповідають поділці в 5см, з'єднуються вертикальною смугою.

Башмак - товста кругла або трикутна металева пластина на трьох ніжках. У середині пластини укріплений стрижень зі сферичним капелюшком, на яку спирають нівелірні рейки.

45.Репер – закріплений на місцевості або в гірничій виробці геодезичний знак, пункт, що вказує висоту над рівнем моря даної точки земної поверхні чи шахти. Р. визначається нівелюванням.

Марка - деталь центра геодезичного пункту, що має мітку, до якої відносять його координати. Висоти реперів і марок нівеляції обчислюють в тій або іншій системі висот над рівнем моря в якому-небудь вихідному пункті. У нівелірних роботах прийнята система нормальних висот, а вихідним пунктом служить Кронштадтський футшток, нуль якого збігається з багатолітнім середнім рівнем Балтійського моря.

46. Перш ніж почати роботу з нівеліром, як і з будь-яким геодезичним приладом, його оглядають. Якщо при зовнішньому огляді нівеліра ушкодження не виявлені, приступають до перевірок. Перевірки - це дії, якими контролюють правильність взаємного розташування основних осей приладу, якщо при виконанні перевірок виявляється невідповідність взаємного розташування частин приладу, його юстирують виправними гвинтами.

Повірка 1

Призми які передають зображення кільцеві бульбашки мають бути установлені прямовисно. Приводимо нівелір в горизонтальне положення елімаційним гвинтом бульбашку циліндричного рівня виводимо в нуль пункт зображення кінців бульбашки має бути посередині віконечка

Повірка 2

Вісь круглого рівня повинна бути паралельна осі обертання нівелювання. Щоб перевірити паралельність осей, виконують наступні дії: пухирець круглого рівня приводять піднімальними гвинтами на середину; верхню частину нівеліра повертають на 180°. Нівелір вважається справним, якщо бульбашка залишилась в центрі, несправним, якщо бульбашка змістилася. Для усунення цієї несправності нівелір приводять у прямовисне положення, переміщаючи пухирець до центра на першу половину дуги відхилення виправними гвинтами рівня, на другу половину - піднімальними гвинтами.

Повірка 3

Вертикальна нитка сітки повинна бути прямовисною.

Перевірку виконують у такій послідовності: вісь обертання нівеліра приводять по круглому рівні в прямовисне положення; на відстані 20...30 м від нівеліра встановлюють рейку й беруть відлік; наводять лівий кінець середньої горизонтальної нитки на рейку й беруть відлік, переміщають гвинтом трубу в горизонтальній площині до перетинання правого кінця середньої горизонтальної нитки й беруть відлік. Якщо нівелір справний, відлік по рейці не зміниться або зміниться в межах 1мм, якщо несправний - зміниться більш ніж на 1мм.

Щоб усунути несправність, послабляють виправні гвинти сітки й розгортають діафрагму із сіткою ниток за рахунок люфту гвинтів.

Повірка 4

Візирна вісь зорової труби повинна бути паралельна осі циліндричного рівня.

Послідовність виконання перевірки: на місцевості вибирають дві точки А и В з відстанню між ними 70...80 м; точки закріплюють колами, нівелір установлюють у точці С1 і беруть відліки а1, b1 по рейках. Після цього обчислюють перевищення h1 = а1 - b1.

Далі нівелір установлюють у точці С2 на відстані 3...5 м від однієї з рейок, по рейках беруть відлік а2, b2 й обчислюють перевищення h2 = а2 – b2.

При рівності перевищень або різниці між ними менш 4мм нівелір придатний до експлуатації. Якщо різниця перевищень більше 4 мм, обчислюють правильний відлік по далекій рейці а2 = b2 + h1. Горизонтальну нитку сітки наводять гвинтом на цей відлік (при цьому пухирець відхилиться від середини). Послабляють бічні виправні гвинти рівня й повертають вертикальними гвинтами пухирець рівня на середину, або зміщають сітку ниток її виправними гвинтами. У самоустановлювальних нівелірів установлюють горизонтальну нитку сітки на правильний відлік за допомогою виправних гвинтів сітки ниток.

Повірка 5

Положення візирної вісі під час фокусування на різно віддалені точки має бути незмінним. Якщо h₁≥h₁^’≥2 мм, умова виконана.

47. Підготовка нівелірів для роботи складається із двох дій: приведення візирної осі приладу в горизонтальне положення (нівелір з компенсатором уважається готовим до роботи, якщо пухирець круглого рівня наведений у середину концентричних окружностей, нанесених на скляній капсулі рівня) і установки труби для спостереження. Трубу встановлюють по рейці обертанням корпуса рукою. Наведення труби на рейку фіксують закріпним гвинтом.

48. Порядок роботи:

1. Установлюємо нівелір посередині між точками.

2. Приводимо його в горизонтальне положення.

3. На точки 1 і 2 устанавлюємо рейки.

4. Трубу нівеліра наводимо на задню рейку Т1

5. Елеваційним гвинтом бульбашку циліндричного рівня приводимо в нуль пункт і злічуємо відлік по чорній стороні рейки

6. Повертаємо трубу нівеліра на передню лінію Т2

7. Бульбашку виносимо в нуль пункт злічуємо відлік по червоній та чорній стороні рейки

8. Повертаємо трубу нівеліра на задню рейку

9. Елеваційним гвинтом бульбашку циліндричного рівня приводимо в нуль пункт і злічуємо відлік по червоній стороні рейки.

10. Якщо в нас є проміжна точка то ми злічуємо відлік по чорній стороні рейки

49. Обробку журналу починають з перевірки відліків взятих з рейки, визначених перевищень та середніх перевищень. Після цього виконують посторінковий контроль та знаходять суму обчислених перевищень за формулою (126), суму теоретичних перевищень за формулою (127), нев'язку в нівелірному ході за формулою (129) і допустиму нев'язку за формулою (130). Якщо одержана нев'язка допустима, то її розподіляють на кожне перевищення за методикою викладеною п. 12.2. Висоти зв'язуючих точок обчислюють за формулою (131). Обчислення висот проміжних точок виконують в такій послідовності, спочатку визначають горизонт приладу на кожній станції за формулою (136), а потім - висоти за формулою (137). Всі результати згаданих обчислень заносять в журнал технічного нівелювання

50. Тригонометричне нівелювання - полягає у визначенні перевищень за допомогою похилого променя візування. Вимірюються кут нахилу або зенітна відстань візирного променя, похила віддаль (в тригонометричному Н.), висоти установки приладу і точки візування.

52.Державна геодезична мережа являє собою спільність пунктів з визначеними координатами (x.y)і висотами(h),більш менш рівномірне розташування по всій території україни.Державна геодезична мережа являється основною основою для всіх топографо-геодезичних робіт вироблених в україні,вона ділиться на планову і висотну.

Планова мережа може вироблятися астрономічним або геодезичним способом,висотна мережа виробляється способом геометричного нівелювання.

53.Державна планова геодезична мережа виробляється способами трилатерації,триангуляції,полігонометрії і їх співпадання.

Триангуляція являє собою кількість прилеглих дуг до дуг трикутника в кожному із яких виміряні усі кути. Якщо в кількості трикутника виміряні всі сторони то це називається- трилатерацією.Полігонометрія-це спосіб визначення планових координат точок прокладенням через них хід ,в якому виміряні усі кути і сторони. 54.Висотні державні геодезичні мережі встановлюють єдину геодезичну систему висот на території держави.Висотні ДГМ України діляться на нівелірні мережі I,II,III,i IV класів.Лінії нівелювання I i II класів є головною висотною основою України.Лінії нівелювання III класу прокладаються всередині полігонів II класу так щоб утворились полігони з периметром 60-150 км.Нівелювання IV класу виконується для згущення нівелірних мереж III класу.Нівелірні мережі IV класу можуть утворювати полігони периметром до 50 км у вигляді окремих ліній або систем з вузловими пунктами.

55.Г.м.з.ррозвиваються на основі пунктівдержавної геодезичної мережі шляхом переходу від загального до часткового збільшуючи щільність пунктів геодезичної мережі для створення можливості виконання зйомок великих маштабів і безпосередного рішення маркшейдерських задач.При відсутності пунктів державної геодезичної мережі якщо площа зйомки в маштабі 1:5000 не перевищує 500 км2,можна обмежити створенням самостійної мережі згущення.

58.Характерною рисою будівельної сітки як інженерно-геодезичної мережі є розташування пунктів що утворюють сітку квадратів або рідше прямокутників,сторони яких паралельні осям проектованих споруд або осям розташування технологічного устаткування.При осьовому способі розбивки будівельну сітку відразу будують на місцевості з розрахунковою точністю шляхом точного відкладення проектних елементів.Для проектування розбивочних робіт зручніше мати таку сітку,координати пунктів якої практично не відрізняються від проектних.Це можна одержати при побудові сітки способом редукування.

61.Основними найчастіше називають розбивочні роботи з виносу в натуру головних й основних осей, тому що саме вони визначають положення будинків і споруд на місцевості. Крім того, це поняття може містити в собі розбивку точок перетинання проміжних осей з головними й основними осями.Незалежно від виду споруди й умов провадження робіт існують деякі загальні принципи розбивки головних й основних осей. Насамперед на місцевості необхідно мати вихідну розбивочну систему. Це, наприклад, пункти розбивочної основи; закріплені лінії регулювання забудови (осі проїздів, границі кварталів і т.п.); кути капітальних будинків і споруд, а в окремих випадках і чітко обумовлені контури місцевості. У проекті або на кресленнях аналітичної підготовки проекту повинні бути зазначені прив'язки осей, що виносять у натуру, до точок вихідної розбивочної основи.

62.Геодезичні розмічувальні роботи є складовою ланкою будівельно-монтажних робіт. Вони полягають у винесені проекта осей споруди на місцевість, встановлення в проектне положення в плані, по висоті та вертикалі всіх елементів конструкцій. Це дозволяє зведення споруди відповідно до проектних форм та геометричних параметрів з заданою точністю.Основні розмічувальні роботи полягають у створенні на будівельному майданчику геодезичної основи з планових та висотних пунктів, розмічуванні головних осей, розмічуванні комплексу споруд від пунктів геодезичної основи.Від твердих місцевих предметів і контурів дозволяється розмічати осі окремих будинків на забудованій території, осі лінійних споруд: доріг, каналів, ліній ЛЕП, трубопроводів та ін.Детальні планові розмічувальні роботи полягають у перенесені головних або основних осей на монтажні горизонти, розмічуванні монтажних осей, винесені та закріплені на монтажних горизонтах висотних маяків, встановлення та контроль монтажу елементів конструкцій в плані, по висоті та вертикалі. Елементи геодезичних розмічувальних робіт При визначенні на місцевості проектного положення характерних точок ліній1 або площин споруди користуються винесенням на місцевість окремих елементів. Розмічування довжин ліній, горизонтальних кутів, перевищень та нахилених ліній виконується в зворотному порядку відносно їх прямого вимірювання.

63.В цьому випадку проміжні точки з відомими висотами на місцевості закріплюють за методикою, висвітленою в п.18.3. Третій спосіб. Цей спосіб полягає в наступному. На місцевості закріплюють точки А і В з відомими висотами (рис.124, б). У точці А встановлюють нівелір чи теодоліт. Заміряють його висоту і. В точці В встановлюють рейку і наводять зорову трубу на висоту приладу і. Такого положення нівеліра досягають за допомогою піднімальних гвинтів, а теодоліта - за допомогою нахилу зорової труби. Після цього рейку встановлюють в будь-якій точці на лінії АВ і за вимогою спостерігача рейку піднімають вверх чи опускають вниз, так щоб відлік на рейці був рівний висоті приладу і. На такій висоті забивають дерев'яний кілочок верх якого відповідає лінії заданого ухилу Для контролю рейку ставлять на кілочок, якщо відлік рівний висоті приладу і, то верх кілочка фіксує лінію з заданим ухилом

64.Таку задачу вирішують при вертикальному плануванні, при розбивці котлованів і траншей, при укладці фундаментів будин-ків, при виносі проектних контурів різних споруд та інших робо-тах. Проектні відмітки виносять на натуру від найближчих реперів, використовуючи горизонт приладуУстановлюють нівелір посередині між репером Реп.1 і точкою А, яка виноситься, обчислюють горизонт приладу: НГП = Нреп1 + а, де Нреп1 - відмітка репера; а - відлік по рейці, встановленої на Реп.1. Щоб встановити точку А на проектну відмітку Нпр, необхідно знати величину відліку “b”. Згідно рис.11 обчислюємо b=НГП - Нпр.Рейку в точці А піднімають, або опускають, добиваючись щоб відлік по середній нитці труби нівеліра був рівним “в”. П ятка встановленої рейки буде відповідати проектній відмітці і фіксують в натурі, забиваючи кілок, або проводять риску на колоні, стіні і т.д.

65.винесення проекту в натуру, означає розбивку на місцевості проектних ліній і площин. Можливі два основних положення проектних ліній і площин: вище існуючої поверхні землі (в місцях підсипки ґрунту) і нижче її (у місцях зняття ґрунту). Розбивка горизонтальної лінії або площини в першому випадку зводиться до забивання кілочків таким чином, щоб верхні їх зрізи знаходилися на заданій проектній позначці. У другому випадку кілочки або забивають на довільну висоту і тоді на кожному кілочку підписують робочу позначку зі знаком мінус, або роблять під кожен кілочок в землі поглиблення і забивають кіл до проектної позначки, як і в першому випадку.

66.Вертикальне планування - це процес перетворення топографічної поверхні землі в проектну згідно з технічними умовами роботи та експлуатації інженерних споруд. Окремим ділянкам будівельного майданчика придають горизонтальну поверхню, або нахилену, що дозволяє швидке відведення поверхневих вод. Вертикальне проектування зручно проводити на топографічному плані з сіткою квадратів (рис.4.2).Якщо використовується існуючий топоплан, то при вертикальному плануванні на ньому розбивають сітку квадратів зі сторонами, як правило, 2 см і позначки вершин квадратів визначають камерально по горизонталям. При переплануванні земної поверхні доводиться переміщати землю в межах майданчика. Найбільш оптимально (економічно) виконати проект вертикального планування з дотриманням мінімуму об'єму земляних робіт, коли об'єм виїмки грунта дорівнює об'єму насипу.

67Для визначення переносять із завдання на міліметровий папір план ділянки в масштабі 1: 2000 з збереженням взаємного розташування горизонталей. Розбивають площа ділянки на квадрати зі стороною, рівної 100 м. Чорними відмітками є абсолютні висоти вершин квадратів, які визначаються методом інтерполяції між двома відповідними горизонталями. Зведений баланс дозволяє встановити, вивозять чи зайвий грунт з майданчика у відвал (при А> В), підвозять чи відсутній грунт з резерву (при В> А), куди і в якому обсязі переміщують грунт з планувальної виїмки і з котловану, куди підвозять відсутній грунт. У результаті на плані розподілу грунту наочно показують динаміку його переміщення із зон виїмок в зони насипів, підвезення відсутнього і вивіз зайвого грунту, його відповідність зведеного балансу грунту.

68.Розбивка осей здійснюється на підставі генплану будмайданчика.Аналітичний розрахунок виносу в натуру виконується графоаналітичним методом. Винесення в натуру може здійснюватися способом прямокутних або полярних координат прямих і зворотних лінійних і кутових засічок. Осі розбивають від пунктів головною розбивочної основи. Точність вимірювань ліній при розбивці основних осей висотно-панельних і каркасно-панельних будинків не повинні бути гірше 1/7000-1/10000, СКП кутових вимірів 3 секунди. Відмітки робочих реперів визначаються з точністю нівелювання 3 або 4 класу.Обноску необхідна для детальної розбивки будівлі, закріплення осей і передачі осей в котлован і на фундаменти. Перенесення осей на обноску виконують за допомогою теодоліта. Проміжні осі наносяться безпосередньо лінійними промірами по верхньому краю обноски.Для розбивки котловану необхідно згідно проекту розбити на місцевості від основних осей проекцію контуру його заснування, позначити бровки укосів, передача на дно котловану проектної позначки і перевірка планування дна і укосів.По ходу розробки котловану контроль вирівнювання дна здійснюється за допомогою визирок. Після зачистки укосів і дна котловану виробляють виконавчу зйомку. Всі висоти для земляних робіт визначають нівелюванням IV класу. При влаштуванні котлованів виконують поточні та остаточні виміри обсягів земляних мас за способом квадратів. Проводять виконавчу зйомку, за її даними визначають остаточний обсяг грунту, вийнятий з котловану.

69. Обноску необхідна для детальної розбивки будівлі, закріплення осей і передачі осей в котлован і на фундаменти. Перенесення осей на обноску виконують за допомогою теодоліта. Проміжні осі наносяться безпосередньо лінійними промірами по верхньому краю обноски.

70.