2.4 Висотна основа. Передача висот через водотоки.

При будівництві великих мостових переходів, згідно|згідно з| вимозі СНіП, на кожному березі повинно бути установ­лено| не менше двох постійних реперів (на середніх і малих мостах поодинці). Репери розміщують по можливості ближче до головної осі, але|та| поза|зовні| зоною земляних робіт і в геологічно стійких породах з метою їх збереження на весь період будівництва.

Середня квадратична похибка визначення висот репе­рів| не повинна перевищувати 3—5 мм, що зазвичай|звично| забезпечується проложенням| ходів нівелювання III класу. Для обчислення|підрахунку| абсолютних висот ходи прив'язують до пунктів державної| нівелірної|нівелір| мережі|сіті| (бажано, щоб|аби| пункти були розміщені| на різних берегах річки|ріки|). При цьому виникає завдання|задача| передачі висоти через водну перешкоду. У зимовий час це завдання|задача| вирішується|розв'язується| нівелюванням по льоду|кризі|, влітку — методом подвійного нівелювання, тригонометричним або гідростатичним| нівелюванням.

Нівелювання по льоду|кризі|. Для нівелювання в лід|кригу| вморожують кілки|кілки|, на яких встановлюють ніжки шта­тива| приладу і рейки. У кілки|кілки| для рейок забивають цвяхи з|із| сферичними головками|голівками|. Так, як лід|крига| зазвичай|звично| має переміщення по висоті, то під час нівелювання необхідно спостерігати за станом|достатком| льоду|криги|. Для цього в 75—100 м|м-коди| від кожного берега вморожують в лід|кригу| рейку і по ній періодично беруть відліки нівеліром, встановленим|установленим| на березі. Проте|однак| лід|крига| в різних частинах|частках| річки|ріки| коливається|вагається| по-різному, особливо значні ко­ливання| бувають на середині річки|ріки|, тому нівелювання по льоду|кризі| зазвичай|звично| не дає задовільних результатів.

Досліди показують, що для точної передачі висот необ­хідно| для установки рейок забивати в дно річки|ріки| палі, зробивши| в льоді|кризі| лунки. В процесі спостережень стежать, щоб|аби| вода в лунках не замерзала, для чого слід обколювати лід|кригу| навколо| паль.

Для виявлення вертикального переміщення самого ніве­ліра| під час роботи відліки по рейках проводять|виробляють| в наступному| порядку|ладі|: задня, передня, задня, тобто відлік по задній рейці повторюють. Нівелювання з використанням паль вельми|дуже| ускладнює роботу, особливо на глибоких річках|ріках|.

Задовільні по точності і продуктивності ре­зультати| можна отримати|одержувати| одночасним нівелюванням по льоду|кризі| всієї ширини річки|ріки| декількома спостерігачами з|із| ніве­лірами|. Трасу розбивають на ділянки для кожного нівеліра (по 150—200 м|м-коди|), вморожуючи в лід|кригу| кілки|кілки| для штатива і рейок. По сигналу на всіх ділянках річки|ріки| спостерігачі одночасно беруть відліки на задні, передні і знову задні рейки. Таких прийомів роблять|чинить| декілька і за їх розходженням| судять про точність результатів нівелювання.

Подвійне геометричне нівелювання||. Найбільшого поширення набув метод передачі висот через водну перешкоду подвійним нівелюванням. На обох берегах приблизно на однаковій висоті закладають|заставляють| репери (реп. 1 і реп. 2) в місцях|місце-милях|, де візирний промінь проходив|минав,спливав| би не нижче 2—3 м|м-коди| над водою, і в 10—20 м|м-коди| від них вибирають станції для нівеліра І₁| і І₂ (рисунок 8). При цьому повинна дотримуватися рівність відстаней

(2.10)

а — план; б — розріз по лінії нівелювання

Рисунок 8 - Передача висоти через річку|ріку|

Встановивши нівелір в точці J₁ беруть відлік З₁ по ближній|близькій| задній рейці, встановленій|установленій| на реп. 1, і після|потім| перефокусовування відлік П₁ по дальній|далекій| рейці, встановленій|установленій| на реп. 2. Потім прилад знімають і обережно, щоб|аби| не порушити фокусування труби|труба-конденсатора|, перевозять його на інший берег і встановлюють на другій станції J₂. Не міняючи|змінювати,замінювати| попереднього фокусування, беруть відлік З₂ по дальній|далекій| (задній) рейці і потім|і тоді| відлік П₂ по ближній|близькій| (передній) рейці. На цьому закінчується один прийом. Таких прийомів робить|чинить| декілька залежно від ширини річки|ріки| і необхідної точності визначення перевищення.

Відліки по дальній|далекій| рейці проводять|виробляють| за допомогою пересувних| щитків з|із| потовщеними штрихами (при відстані 500 м|м-коди| штрихи наносять|завдають| шириною 10 мм, інтервали між ними 50 мм). При цьому бульбашку рівня приводять|призводять| в нуль|нуль-індикатор|-пункт, і реєчник| по сигналах спостерігача пересуває щиток до тих пір, поки відповідний штрих не буде точно розміщуватися| в бісекторі| нівеліра, після чого він відмічає відлік по рейці.

Оскільки|тому що| в методі подвійного нівелювання різко порушена рівність відстаней до передньої і задньої рейок, то, следова­тельно|, отримані|одержувати| перевищення будуть сильно спотворені впливом| кривизни|кривини| Землі|грунту| і рефракції,

а також впливом непа|ралельності| візирної осі труби|труба-конденсатора| і осі рівня. Головним чином| будуть спотворені відліки по дальній|далекій| рейці. Відліки по ближній|близькій| рейці у зв'язку з невеликою відстанню до неї спотворюються| мало.

Перевищення з|із| першого напівприйому

(2.11)

Відліки по рейці і можна представити|уявляти| у вигляді

(2.12)

(2.13)|виді|

де a₁| і b₁ — неспотворені відліки по рейці; — вплив кута|рогу,кутка| i між віссю рівня і лінією візування труби|труба-конденсатора|; — вплив| |кривини|кривиз|грунту|ни Землі і рефракції.

Підставляючи значення відліків | і з формул (2.12) і (2.13) в (2.11) отримаємо

(2.14)

Перевищення з|із| другого напівприйому, коли нівелір пере­везен|ий через річку,|ріку|

| (2.15)

Аналогічно попередньому можна представити, що

З урахуванням|з врахуванням| цього

(2.16)

Середнє перевищення між реп. 1 і реп. 2 з першого прийому буде

(2.17)

Підставивши в рівняння (2.17) значення | і | з формул (2.16) і (2.14) і взявши до уваги, що при подвійному нівелюванні дотримується рівність відстаней (2.10) і вплив кривизни Земліт k в обох напівприйомах однакове, отримаємо

(2.18)

З|із| аналізу формули (2.18) видно|показний|, що якщо при спостереженнях на першій і другій станціях кут|ріг,куток| між віссю рівня і візирною віссю не змінювався (i₁=i₂) і якщо вплив рефракції зберігав свою величину і знак (r₁=r₂|), то середнє перевищення в прийомі вільне від помилок, викликаних|спричиняти| впливом цих чинників буде:

(2.19)|факторів|

В же незначні зміни кута i між півприйомами викликають відчутні систематичні помилки в перевищеннях, наприклад, при зміні кута i на 2" і ширині ріки 1000 м

A

Рисунок 9 - Схема тригонометричного нівелювання

Тому потрібно приймати всі міри перестороги, щоб під впливом тем­ператури або поштовхів при перевозці нівеліра не змінювалась величина кута i. За даними ЦНИИГАіК зміна температури на 1° спричиняє зміну величини i в середньому на 0,5".

D

Кожний прийом необхідно проводити в можливо короткий час при сприятливих зовнішніх умовах (в похмуру погоду), коли рефракційні впливи на різних берегах приблизно рів­ні. Крім того, для ослаблення впливу рефракції подвійне нівелювання потрібно проводити одночасно двома нівелірами з протилежних берегів, міняючи потім прилади місцями.

Тригонометричне нівелювання. Для передачі висот цим методом зенітні відстані вимірюють|виміряють| в період спокійних зображень точними оптичними теодолітами (Tl|, T2|). Спостереження виконують в прямому і зворотному напрямах|направленнях| одночасно двома приладами. Точки|точки,точка-тире| А і В (рисунок 9), між якими передається висота через річку|ріку|, є|з'являються,являються| пунктами мостової|бруківки| розбивочної| основи і обладнуються як репери.

Теодоліти і візирні цілі поміщають в вершинах паралелограма, дотримуючись рівності відстаней AD| і ВС. Бажано, щоб|аби| довжина їх не перевищувала 3 м. Як візирні цілі використовують укріплені|зміцнити| на рейці марки з|із| потовщеними штрихами (верхній, середній і нижній|). Осі марок ретельно суміщають|поєднують| з|із| відповідними штрихами рейки. У точках| А і В рейки встановлюють прямовисно і закріплюють розтяжками.

Визначивши місце|місце-милю| зеніту (M_z|) теодоліта і встановивши на вертикальному крузі|колі| відлік 90°+M_z|, одночасно на обох берегах наводять зорову трубу|труба-конденсатор| на ближню|близьку| рейку і після|потім| приведення рівня при вертикальному крузі|колі| в нуль|нуль-індикатор,нуль-множину,нуль-последовність,нуль-елемент|- пункт беруть|виробляють,справляють| відлік по ній. Цей відлік і відповідатиме висоті приладу i над репером. Зенітні відстані вимірюють|виміряють| на потовщені штрихи дальньої|далекої| рейки при КП і КЛ, виконуючи два-три прийоми.

Закінчивши вимірювання|виміри| на одному березі, теодоліти перево­зять| через річку|ріку| і міняють|змінюють| їх місцями|місце-милями|. Спостереження з|із| протилежного|

Рисунок 10 - Схема гідростатичного нівелювання

|берега починають з вимірювань|вимірів| зенітних відстаней на дальні|далекі| рейки і закінчують визначенням висот при­ладів|.

Для двосхтороннього|двобічної| тригонометричного нівелювання

(2.20)

де z₁| і z₂| — зенітні відстані однойменних візирних цілей, одночасно виміряні|виміряти| різними теодолітами; l₁| і l₂ — висоти однойменних візирних цілей над п'яткою рейки; i₁ і i₂| — висоти приладів над реперами А і В; s — відстань між пунктами А і В, визначена з|із| розбивочної| основи.

Зі|із| всіх отриманих значень перевищення утворюють середнє| і по відхиленнях від нього оцінюють точність передачі висоти.

Гідростатичне нівелювання. Точна пере­дача висоти через дуже великі водні перешкоди може бути здійснена методом гідростатичного нівелювання. По дну водотоку прокладають міцний шланг, який наповнюють водою під великим тиском, щоб в ньому не залишалось бульбашок повітря. У кінці шланга вставляють скляні трубки з діленнями і закріплюють на берегових стовпах (рисунок 10).

На відстані одної нівелірної|нівелір| станції від стовпів в стійких місцях|місце-милях| встановлюють репери (реп. 1 і реп. 2). При спостереженнях приймають, що меніски рідини в трубках|люльках| N°| 1 і 2 лежать в одній рівневій| поверхні і за допомогою двох нівелірів пов'язують цю поверхню з реперами. Спостереження ведуть через певні інтервали часу. Одночасно на кожному березі вимірюють|виміряють| тиск|тиснення| Р, температуру t повітря і води, щоб|аби| при необхідності можна було в результати ввести|запроваджувати| поправки. З|із| багатьох спостережень беруть середнє. У сприятливих умовах цей метод забезпечує передачу висоти через великі водні перешкоди з|із| помилкою в декілька міліметрів.