Требования, которые предъявляются к нивелирным сетям

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО АГРАРНОЙ ПОЛИТИКИ УКРАИНЫ

По дисциплине «Инженерные изыскания»

Тема: «Требования, которые предъявляются к нивелирным сетям»

Выполнил: студент 2-го курса

Доцент Кандидат наук Андрух С.Л.

1. Нивелирные сети при топографических съёмках масштабов 1:5000 и крупнее

2. Построение и развитие нивелирных сетей в городах, посёлках и при промышленном строительстве

3. Проектирование рекогносцировка нивелирных сетей

Все возрастающий размах топографических съемок в масштабах 1:5000,1:2000, 1:1000 и 1:500 обусловливает ежегодное увеличение объема нивелирных работ разных классов. В связи с этим повышение производительности труда и качества работ при создании высотных сетей имеют большое значение.

1. Нивелирные сети при топографических съёмках масштабов 1:5000 и крупнее

Высотные сети при топографических съемках масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 создаются для сгущения существующих сетей государственного нивелирования I, II, III и IV классов. При создании высотной сети имеют в виду не только обеспечение точными высотами крупномасштабных съемок, но и другие виды работ, которые будут производиться после окончания съемок. Плотность и точность высотных сетей зависит от высоты сечения рельефа , от необходимости обеспечения последующих инженерно-геодезических, маркшейдерских, мелиоративных, землеустроительных и других работ , а также от масштаба съемки. Сгущение высотных сетей, как правило, производят от общего к частному: сначала прокладывают нивелирные линии высших классов, а затем ходы технического и тригонометрического нивелирования. Нивелирные сети развиваются в соответствии с требованиями действующей «Инструкции по нивелированию I, II, III и IV классов». Высоты вычисляются в Балтийской системе высот. Средние погрешности высот пунктов высотного съемочного обоснования относительно ближайших пунктов высотной геодезической сети или принятых исходных пунктов не должны превышать при сечениях рельефа через 0,5 и более метров высоты сечения рельефа , при сечении рельефа через 0,25 м -- Высота сечения 0,25 м допускается только при съемках асфальтированных и спланированных территорий, т. е. предварительно подготовленных для нивелирования. Участок съемки должен быть очищен от камней, пней, кустарников и т. п. предметов, мешающих точному определению высот. В настоящее время в большинстве районов страны создана сплошная сеть государственного нивелирования I , II , III и IV классов. На европейской части территории СССР периметры полигонов нивелирования I и II классов в среднем соответственно равны 2800 и 600 км. В районах Сибири и Дальнего Востока периметры полигонов II класса несколько больше. Внутри полигонов II класса, как правило, проложены нивелирные линии III класса, которые образуют 4--9 полигонов.

Периметры полигонов нивелирования III класса в основном не превышают 150 км. В горных районах нивелирные линии III класс а проложены только по удобным трассам, по долинам между горами. В северных и северо-восточных районах нашей страны периметры полигонов достигают 300 км. При топографических съемках крупных масштабов линии нивелирования III и IV классов прокладываются с таким расчетом, чтобы они обеспечивали требуемую точность обоснования этих съемок. Создание высотной основы при крупномасштабных съемках, как правило, приходится выполнять только нивелированием III и IV классов и техническим нивелированием, которые будут рассмотрены в настоящем руководстве. Нивелирные линии III класса прокладывают в прямом и обратном направлениях способом средней нити или способом совмещения с точностью, обеспечивающей получение невязок в ходах или полигонах, не превышающих по абсолютной величине ±10 мм где L -- периметр полигона или длина хода в км. Для сгущения нивелирных сетей III класса и непосредственного обеспечения топографических съемок между пунктами высшего класса прокладываются как отдельные линии, так и системы, образующие полигоны IV класса.

Длина линий нивелирования IV класса не должна превышать 50 км. Нивелирование IV класса производится односторонними ходами с точностью, обеспечивающей получение невязок ходов и полигонов, не превышающих по абсолютной величине ±20 мм, где L -- длина хода или периметр полигона в км. Если нивелирные сети создаются на промышленной, строительной площадке или при съемке города, то допускается проложение линий нивелирования по особым программам, но с обязательной привязкой этих сетей к государственной нивелирной сети. Для определения высот пунктов съемочного обоснования, а также для определения высот пунктов геодезических сетей сгущения при топографических съемках масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 развивают сеть технического нивелирования. Эта сеть должна опираться, как правило, не менее чем на три знака высшего класса. В сети технического нивелирования должны по возможности включаться все пункты плановых сетей сгущения. Если плановое сгущение развивается методом полигонометрии, то ходы технического нивелирования совмещают с ходами полигонометрии. Ходы прокладываются в одном направлении. В исключительных случаях разрешается прокладывать висячие ходы, опирающиеся всего на одну точку. В этом случае ходы технического нивелирования прокладываются в прямом и обратном направлениях. Невязки ходов и полигонов технического нивелирования не должны превышать по абсолютной величине ±5 0 мм , где L -- длина хода или периметр полигона в км. На линиях со значительными уклонами, когда число станций на 1 км хода больше 25, предельную невязку можно подсчитывать по формуле + 10 мм где n -- число штативов в ходе или полигоне. В зависимости от масштаба фотографирования , высоты сечения и характера рельефа длины ходов технического нивелирования между знаками высших классов, а также между узловыми точками могут быть различны. (табл.1)

Во время проложения нивелирных ходов при топографических съемках определяют дополнительно высоты всех характерных точек местности, достаточно устойчивых по высоте, например: высоты крышек колодцев, край сруба у колодцев, высоты головок рельсов на переездах или около станций, высоты пикетных столбов вдоль шоссейных и железных дорог, высоты крупных валунов и других местных предметов. Высоты этих точек определяют как промежуточные , включая их в ход. На эти точки должны быть составлены кроки не менее чем с тремя промерами от ближайших ориентиров. Особенно тщательно определяют урезы воды в реках и озерах. В журнале при привязках к урезам воды указывают точное время суток, число и месяц проведения работ. Если площади топографических съемок масштабов 1:5000 и 1:2000 соответственно меньше 20 и 10 кв. км, то создание высотного съемочного обоснования допускается только методом технического нивелирования. При топографических съемках с сечением рельефа через 2 или 5 м, а в отдельных случаях и через 1,0 м, в качестве высотного съемочного обоснования могут использоваться знаки, высоты которых определены из тригонометрического нивелирования. Невязки полигонов и расхождения превышений по отдельным линиям тригонометрического нивелирования при создании высотного съемочного обоснования не должны превышать ±2 0 см где L -- периметр полигона или расстояние между твердыми пунктами в км. Все линии государственного нивелирования I , II , III и IV классов закреплены на местности не реже чем через 5 км постоянными грунтовыми, скальными и стенными знаками. При топографической съемке на линиях нивелирования через 1--2 км закладываются дополнительно постоянные и временные знаки. Временными знаками могут служить деревянные столбы, пни ранее срубленных деревьев, выступы на больших камнях и другие местные предметы.

При съемках в масштабе 1:5000 густота пунктов нивелирования должна быть 1 репер на 10--15 кв. км, а в масштабе 1:2000 и крупнее -- 1 репер на 5--7 кв. км. В районах мелиоративного строительства 1 репер должен приходиться на 2--4 кв. км снимаемой территории. Если линия государственного нивелирования проходит через населенный пункт, то в нем обязательно закладывают нивелирные знаки. В населенных пунктах протяженностью более 0,5 км закладывают не менее двух реперов, в городах и поселках городского типа -- не менее трех знаков. Знаки не закладываются, если в нивелирную линию можно включить такое же количество существующих надежных стенных и грунтовых знаков. В крупных городах количество знаков, которые должны быть включены в ход, и их размещение устанавливают в каждом случае отдельно, с учетом потребностей города. На каждом снимаемом объекте независимо от размеров участка и масштаба съемки должно находиться не менее двух постоянных нивелирных знаков.

При съемках в масштабе 1:2000 под закрытый дренаж на каждом 1 кв. км съемки должно находиться не менее четырех временных знаков (с учетом постоянных). При съемке рек нивелирные знаки устанавливают через каждые 3 км. Знаки на местности закладываютс я с учетом не только их хорошей сохранности и устойчивости, но и удобства использования их при топографо-геодезических, изыскательских и строительных работах.

При выполнении топографических съемок в районах разведки месторождений полезных ископаемых необходимо тригонометрическим нивелированием или техническим нивелированием определять высоты устоев скважин, шурфов , штолен, а также других горных выработок. При создании высотных сетей на районы, снимаемые стереотопографическим методом, расстояния между рядами высотных опознаков и между опознаками в рядах должны удовлетворять требованиям, указанным в табл. 2.

Нивелирные ходы должны прокладываться параллельно рамкам трапеций. При создании топографических планов масштаб а 1 : 2000 с сечением рельефа через 0,25 м или при создании цифровых рельефных карт высотные точки определяют одним из следующих вариантов: нивелированием площади по квадратам, стороны которых должны быть равны 20 или 40 м; набором пикетов горизонтальным лучом через 20 м; проложением ходов технического нивелирования вдоль межмаршрутных перекрытий, расстояние между ходами 400--450 м.

2. Построение и развитие нивелирных сетей в городах, посёлках и при промышленном строительстве

Нивелирные сети, создаваемые в городах, поселках и при промышленном строительстве, так же как и при государственном нивелировании, делятся на четыре класса -- I , II , III и IV. Требования к методике наблюдений на станции, к инструментам и допускам те же, что и при государственном нивелировании соответствующих классов. Отличие состоит только в допустимых длинах ходов и в частоте закреплений нивелирных линий знаками. Нивелирная сеть города должна обеспечивать все потребности городского хозяйства и строительства в высотах. Превышения между наиболее удаленными друг от друг а точками нивелирной сети должны определяться с погрешностями не более ±2--3 см.

В крупных городах, площади которых значительно больше 500 кв. км, созданы нивелирные сети I класса . Схемы построения сетей различны: это или система полигонов, или система ходов в зависимости от очертания городских территорий. В городах с площадью 50--500 кв. км создаются сети или прокладываются системы линий нивелирования II класса , а затем -- линии III и IV классов. Нивелирные линии II класса должны покрывать всю территорию города, как застроенную, так и незастроенную. Расстояния между узловыми точками и линиями в сети II класса не должны превышать 15 км на застроенной и 20 км на незастроенной территории, а периметры полигонов соответственно -- 50 и 80 км.

Нивелирные знаки на линиях II класса закладывают не реже чем через 2 км на застроенных и 3 км на незастроенных территориях. Предпочтение отдают стенным знакам. Стенные знаки закладывают в прочные каменные, бетонные и железобетонные здания и сооружения, построенные не меньше чем за три года до закладки нивелирного знака. В небольших городах площадью от 25 до 50 кв. км создается нивелирная сеть III класса, а площадью меньше 25 кв. км -- только нивелирная сеть IV класса .

При съемке территории площадью от 1,0 до 2,5 кв. км высотная сеть строится в виде системы ходов технического нивелирования, опирающихся на реперы нивелирования IV и высших классов. Длины основных линий нивелирования III класса не должны превышать 10 км между узловыми точками на застроенных и 15 км на незастроенных территориях. Внутри нивелирных полигонов II и III классов прокладываются линии сгущения III класса. Эти линии должны образовывать полигоны с периметром около 15 км на застроенной части города и 25 км -- на незастроенной территории. Основные линии III класса прокладываются в прямом и обратном направлениях. Линии сгущения нивелирования III класса прокладываются только в одном направлении. Все остальные допуски государственного нивелирования должны соблюдаться. Линии нивелирования III класса , как правило, прокладываются параллельно друг другу и должны быть связаны между собой ходами не реже чем через 5 км на застроенных и 8 км -- на незастроенных территориях. Расположение основных линий и линий сгущения нивелирования III класса показано на рис. 1.

3. Проектирование и рекогносцировка нивелирных сетей

Технический проект для выполнения крупномасштабной съемки составляется в соответствии с «Инструкцией о порядке составления технических проектов и смет на производство общегосударственных топографо-геодезических работ» издания 1967 г.

Технический проект является тем исходным документом, где устанавливается назначение работ, определяются технические условия, технология, качество выполнения работ, разрабатываются организационно-технические мероприятия по технике безопасности и охране труда, рассчитываются материальные и трудовые ресурсы. Технический проект на производство работ по развитию нивелирных сетей на объект е съемки должен входить составной частью в общий проект по созданию плановых и высотных сетей, съемочного обоснования и съемочных работ на этом объекте. Так как при развитии геодезического и съемочного обоснования все плановые пункты должны иметь высотные отметки, то вначале следует проектировать плановые сети, а затем высотные с таким расчетом, чтобы по возможности все плановые пункты были включены в высотную сеть.

При развитии плановых сетей методом полигонометрии следует линии нивелирования совмещать с ходами полигонометрии. Работа по составлению проекта нивелирных сетей выполняется в такой последовательности:

I . Сбор, изучение и систематизация сведений и материалов о ранее выполненных нивелирных работах.

II . Полевое обследование района работ.

III . Составление проекта.

IV. Рекогносцировка запроектированных линий нивелирования.

I . Проектированию высотных геодезических сетей должны предшествовать сбор и анализ сведений и материалов, относящихся ко всем ранее выполненным работам по развитию высотной основы на объекте съемки. Эти данные получают в территориальных инспекциях Государственного геодезического надзора или организациях, производивших нивелирные работы. Сведения о городских нивелирных сетях получают в геодезической службе Управления городского архитектора. В число указанных сведений должны входить: название и класс линий, год исполнения, название организации, выполнившей нивелирование, схемы линий, карты наиболее крупного масштаб а с нанесенным на них расположением реперов (или выкопировки с этих карт), описание местоположения и кроки реперов, типы реперов с указанием глубины их закладки, тип наружного оформления и др. Район предстоящих работ долже н быть изучен по картам наиболее крупного масштаба, по аэроснимкам, а также по литературным и другим источникам. Предметом изучения должны быть физико-географические особенности района работ, условия транспорта, связи, населенность и т.д.

II. При недостаточности этих сведений должно быть проведено специальное обследование района работ, в задачу которого следует включать также изучение особенностей городских и промышленных территорий, входящих в объект съемки и имеющих значение для топосъемочных работ (характер планировки городов, типов зданий и сооружений и т. д.), поиск реперов на ранее проложенных линиях нивелирования и т.д. Указанное обследование должно отвечать также задачам построения плановых сетей.

III . Проектирование линий нивелирования II , III и IV классов выполняют на картах масштабов 1:10000--1:25000 и крупнее, на которые предварительно наносят пункты ранее проложенных плановых и высотных сетей, а также пункты вновь запроектированных плановых сетей. При проектировании линий нивелирования на внегородских территориях должна быть предусмотрена закладка между постоянными знаками временных реперов через 1,0--1,5 км, предназначаемых для использования их в качестве высотных точек при съемочных работах. Независимо от границ съемочного участка, линии нивелирования III класса проектируют, как правило, в пределах полигона II класса, а линии нивелирования IV класса -- в пределах полигона III класса. Развитие нивелирных сетей на территориях городов, поселков и промышленного строительства выполняют в соответствии сп. 1.2 настоящего руководства. При примыкании вновь проектируемых линий III и IV классов и технического нивелирования к существующим необходимо руководствоваться следующим:

4. Все реперы (грунтовые и стенные) существующих нивелирных линий, расположенные вдоль проектируемой линии, включаются в нее или привязываются к ней, если они расположены в стороне от линии в пределах 3 км. При проектировании линий нивелирования II, III и IV классов и технического нивелирования необходимо предъявлять к расположению трасс по этим линиям следующие требования:

а) трассы должны располагаться по возможности на участках местности с небольшими уклонами; они не должны пересекать оврагов, рек и других препятствий шириной более 200 м, в исключительных случаях -- более 400 м. При наличии более широких водных препятствий следует использовать для передачи высот острова и мели, а также такое время года, когда уровень воды в реках минимальный;

3. Проект вновь развиваемых высотных сетей на объекте, составляется на картах масштаба 1:100000 и крупнее. На этих картах должен быть заранее составлен проект развития плановых сетей.

IV. В задачу рекогносцировки вновь прокладываемых линий нивелирования входит перенос проекта высотных сетей в натуру с корректировкой его за счет особенностей местности. Кроме того, при рекогносцировке собирают сведения и данные, которые могут послужить для уточнения проекта, организации и производства последующих работ. Расположение запроектированных нивелирных трасс может быть изменено, если оно не отвечает перечисленным выше требованиям.

Рекогносцировку начинают с обследования состояния запроектированного примычного пункта и продолжают в направлении намеченной трассы, изучая ее, а также места закладки запроектированных реперов и реперов прежних линий, подлежащих включению в новую линию или привязке к ней. При розыске реперов прежних линий используют крупномасштабные карты, кроки, описания, опросы местных жителей, внешнее оформление пунктов. Поиск репера прекращают и считают его утраченным, если использованы все средства поиска или установлено разрушение знак а (при строительных, дорожных и других работах) или здания , в котором он был заложен. Прекращение поиска должно быть санкционировано на месте работ начальником партии, которым составляется акт об утрате репера. В акте излагаются способы и средства поиска и причины утраты знака (не найден, разрушен и т.д.). Акт утверждается руководителем работ и инспектором ОТК.

1. В зоне сезонного промерзания условия для устойчивости грунтовых реперов наиболее благоприятны на местных повышениях, по возможности, с крупнозернистыми (песчаными, супесчаными) грунтами и с глубиной залегания грунтовых вод не менее 3--4 м (определяемой или по местным гидрогеологическим данным, или бурением до глубины 4--5 м). Следует избегать закладки реперов на участках, где наблюдаются карстовые провальные воронки, оползневые явления, а также на участках, затопляемых весенними водами или расположенных в непосредственной близости от береговой кромки, которая может размываться и осыпаться. В районах подвижных песков места для закладки реперов следует приурочивать к закрепленным растительностью межбарханным понижениям, а также к краям такыров (глинистых плато), менее подверженных увлажнению. В условиях заболоченных территорий реперы следует закладывать на местных повышениях, где уровень грунтовых вод обычно глубже, а грунты менее увлажнены. В целях обеспечения длительной сохранности реперов места для их закладки следует намечать вне территорий, где в скором времени могут производиться строительные, дорожные , сельскохозяйственные и другие работы. На это обстоятельство должно быть обращено особое внимание при развитии высотных сетей на пригородных и припоселковых территориях. При необходимости закладки реперов на крупных пахотных площадях места закладки следует приурочивать к обочинам дорог, к опорам линий электропередачи, воздушных линий связи и к защитным лесополосам. Закладка реперов непосредственно на пашне не допускается. При необходимости проложения линий нивелирования через территории, где ведется добыча нефти, газа, грунтовых вод и твердых ископаемых (угольных, рудных и др.), должен быть в местных организациях, ведущих эксплуатацию месторождений, получен контур площади, в пределах которой происходит выработка ископаемых. Этот контур наносится на картосхему нивелирных линий в целях учета в дальнейшем возможности оседания реперов в пределах контура за счет осадки земной поверхности, обусловленной выработкой полезных ископаемых. Скорость такой осадки может достигать нескольких сантиметров в год.

2. В районах многолетней мерзлоты устойчивость реперов може т быть обеспечена лишь в том случае, если нижняя часть знак а с якорем расположена в многолетнемерзлой породе, имеющей достаточно низкую температуру, а следовательно, большую механическую прочность. Такие условия обычно имеют место при небольшой глубине протаивания грунтов, характерной дл я северных и северо-восточных склонов возвышенностей, дл я затененных, а также для покрытых значительным моховым или торфяным покровом участков. В тундровых районах многолетнемерзлые породы, в верхнем слое достаточно прочные, часто встречаются на повышенных элементах рельефа , занятых пятнистой тундрой (где зимой снег сдувается, не препятствуя проникновению холода в грунт) . Так как для участков с мощным слоем мха или торфяника характерна высокая льдонасыщенность верхнего слоя многолетнемерзлой породы, то при необходимости выбора пунктов в таких условиях особенно важно полное восстановление торфяного или мохового покрова после закладки репера.

При выборе пунктов следует избегать участков таликов, южных склонов возвышенностей, местных понижений (западин,«полос стока» и т. д.) , старых гарей, где многолетняя мерзлота обычно залегает на значительной глубине и имеет небольшую механическую прочность. Реперы, предназначенные для закладки в многолетней мерзлоте и заложенные на указанных выше участках, чаще всего не сохраняют устойчивость. Не следует допускать также закладку реперов на многолетних буграх пучения («булгунняхах») , на участках с морозобойными трещинами (заполненными льдом) , в условиях неглубокого (до 3 м) залегания подземного льда, а также на участках полигональной тундры.

3. Лучшим видом грунтов в зонах сезонного промерзания, а также многолетней мерзлоты являются скальные породы, к которым всюду, где это возможно, следует приурочивать закладку реперов. При этом скальная порода должна быть достаточно массивной и монолитной.

Нужно учитывать, что встречающиеся иногда на склонах возвышенностей в зоне многолетней мерзлоты скальные крупноглыбистые породы нередко подстилаются сильно увлажненными суглинисто-щебнистыми грунтами, не обеспечивающими стабильность глыб. Вообще следует избегать выбора для закладки реперов небольших скальных выходов (особенно в зоне многолетней мерзлоты), если нет уверенности, что они монолитно связаны с глубоко простирающейся скальной породой. В случаях, когда скальная порода покрыта слоем рыхлого грунта, устанавливают толщину этого слоя.

4. На городских территориях в области сезонного промерзания при развитии высотных сетей II, III и IV классов и технического нивелирования следует, как правило, проектировать закладку стенных реперов в стены зданий и сооружений, построенных до закладки не менее чем за 7--8 лет (для линий нивелирования II класса ) и 3--4 года (для линий нивелирования III и IV классов). Не следует использовать для закладки стенных реперов на линиях II и III классов здания , расположенные в непосредственной близости от железнодорожных путей. Стенные реперы рекомендуется закладывать вблизи перекрестков улиц или вблизи середины кварталов. Стенные реперы должны располагаться на высоте 0,4--0,6 м от поверхности земли так, чтобы выступы стен не мешали установке рейки. На месте закладки стенного репера составляются при рекогносцировке кроки, кроме того, соответствующая часть здания фотографируется и на фотоснимке отмечается кружком место закладки знака, а также указываются расстояния от него до поверхности земли и до ближайшего угла здания (в см).

7. Места расположения реперов должны обеспечивать удобство привязки к ним при нивелировании. В процессе рекогносцировки на основе изучения конкретных грунтовых, мерзлотных и других условий устанавливаются типы реперов, глубина их закладки, вид наружного оформления и т. д. Данные о глубине сезонного промерзания грунтов берут со «Схематической карты глубин промерзания и протаивания грунтов на территории СССР для установления глубины закладки центров и реперов». Эти данные могут быть скорректированы на основе сведений, получаемых от местных метеостанций, ведущих наблюдения за глубиной промерзания почвы. В зоне многолетней мерзлоты, для которой указанная выше схематическая карта составлена, за недостатком данных, с большой степенью приближения, следует при выборе пунктов определять в местах закладки (щупом или буром) глубину протаивания грунта на момент рекогносцировки. Полную глубину протаивания Н определяют по формуле: