Геодезические работы

Проектные отметки земляного полотна выносятся в натуру с погрешностью не более 1 см.

2.3 Разбивка сопряжений  уклонов продольного профиля

При строительстве железных и автомобильных дорог предусматривается вставка вертикальных кривых. Кривые в вертикальной плоскости разбивают для смягчения переломов продольного профиля дороги и достижения плавности и безопасности движения транспорта.

Сопряжение линий при переломе профиля производят вертикальными кривыми (рисунок 2.9). Вертикальные кривые – это выпуклые или вогнутые круговые кривые больших радиусов.

Вертикальные кривые разбивают по тем же элементам, что и горизонтальные круговые кривые, то есть по радиусу R кривой, по вертикальному углу поворота α, длине кривой К, тангенсу Т, биссектрисе Б и прямоугольным координатам x и y (для детальной разбивки).

Угол α, выраженный в радианах, принимают ввиду его малой величины равным разности абсолютных значений уклонов i1, i2, то есть

α = i1 – i2 = ∆i.

Отсюда следует:

Т = R tg ∆i2 = R (i1 – i2) / 2, К = 2Т, Б = Т2 / 2R

Детальную разбивку вертикальных кривых выполняют по способу прямоугольных координат, задаваясь значениями абсцисс x и вычисляя соответствующие ординаты y по приближенной формуле

y = x2 / 2R.

Абсциссу x определяют как расстояние по пикетажу от начала кривой до определяемой точки. Ординату y практически с допустимой погрешностью считают направленной вертикально и вводят как поправку в проектную отметку определяемой точки со знаком минус в случае выпуклой кривой и со знаком плюс – в случае вогнутой.

Для разбивки вертикальных кривых имеются специальные таблицы [3]

Пользуясь выбранными из таблиц величинами Т и Б, разбивают три главные точки кривой НК, СК и КК, а затем, пользуясь величинами x и y, разбивают кривую детально.

2.4 Геодезические работы  при устройстве верхнего строения  дороги

После возведения земляного полотна перед устройством автодорожного покрытия или верхнего строения пути еще раз производят разбивку поперечников.

Покрытие на автомобильных дорогах устраивается в приготовленном для этого земляном корыте и состоит из песчаной или гравийной подушки, бетонного или каменного несущего слоя и верхнего асфальтового слоя.

После того как песчаная подушка уложена в земляное корыто и уплотнена, при помощи теодолита производят разбивку оси дороги и кромки проезжей части, особое внимание уделяя тщательности разбивки криволинейных участков дороги. Одновременно с плановой разбивкой с помощью нивелира выносят проектные отметки верха покрытия или несущего слоя.

Поперечники разбивают на всех пикетах, переломах продольного профиля через 20 м на прямолинейных участках и через 10 м – на закруглениях.

Верхнее строение железных дорог состоит из балластной призмы, шпал, рельсов, стрелочных переводов. При разбивке элементов верхнего строения пути приходится неоднократно восстанавливать ось пути, поэтому желательно по обочине полотна или на междупутье разбить параллельную ось и закрепить ее.

При укладке или окончательной рихтовке железнодорожных путей ось каждого пути разбивается строго по теодолиту. На закруглениях полотна восстанавливают детальную разбивку кривых, размечая ось трассы через каждые 20 или 10 м, если радиус кривой менее 500 м. Наиболее целесообразно эту разбивку проводить способом хорд. Этот способ удобен в стесненных условиях насыпей и выемок и обеспечивает высокую точность разбивки. При помощи нивелира выносят в натуру проектные отметки головки рельсов с точностью до 1–2 мм.

Примыкания, как и любые соединения железнодорожных путей, осуществляются при помощи стрелочных переводов, которые, как правило, устраивают на прямых участках пути.

Пересечение осей двух соединяющихся путей называется центром стрелочного перевода (ЦСП) (рисунок 2.10). Угол α между рабочими гранями крестовины называется углом крестовины. Стрелочные переводы классифицируют по марке крестовины и обозначают дробью 1/N:

1/N = 2 tg α / 2 ≈ tg α.

 

 

Рисунок 2.10 – Схема стрелочного перевода

Расстояния a до центра стрелочного перевода и b до конца крестовины, а также другие размеры стандартны для каждого типа стрелочного перевода. Поэтому, если известно положение центра стрелочного перевода на оси пути, относительно его можно разбить все части перевода. Иными словами, для того чтобы выполнить разбивку стрелочного перевода на местности, необходимо зафиксировать положение его центра. При разбивке различают два основных случая:

- соединение параллельных путей (рисунок 2.11). В этом случае от ближайшего элемента пути находят положение ЦСП1 с точностью до 10 см, а затем по известной величине междупутного расстояния вычисляют и откладывают рулеткой расстояние x = l N до ЦСП2 с точностью до 1 см;

- примыкание непараллельных путей (рисунок 2.12).

Для разбивки примыкания прокладываемого пути СL к существующему AK находят точку B пересечения осей путей и измеряют угол примыкания β. Стрелочный перевод отклоняет путь на постоянный угол α, и для того чтобы соединить пути CL и BK, надо разместить центр стрелочного перевода не в вершине угла примыкания B, а в некоторой точке А.

Расстояние АB = x и BC = y найдем из решения треугольника ABC. Нам известны все три угла: α; 180 – β; β – α и сторона АС = b + q + T:

x = (b + q + T) sin (β – α) / sin β,

y = (b + q + T) sin α / sin β,

где угол α и величина b определяются по марке стрелочного перевода; угол β измеряется на местности; прямая вставка q задается; тангенс Т берут из таблиц для разбивки кривых по углу поворота β – α и принятому радиусу R.

Величину тангенса Т можно также вычислить по формуле

Т = R tg ((β – α) / 2).

Отложив по оси пути от точки примыкания В отрезок x, находим точку А – центр стрелочного перевода. Для определения на местности положения вершины угла поворота С откладываем вдоль примыкающей линии расстояние y. Эту же точку можно получить, если в центре стрелочного перевода отложить угол крестовины α и вдоль стороны АС полученного угла отложить расстояние b + q + T.

В том случае если место установки стрелочного перевода задано, разбивка примыкания производится в обратном порядке. Теодолит устанавливают в точку А и откладывают угол α. Таким образом находят точку пересечения С, в которой измеряют угол β – α и производят вставку переводной кривой.

2.5 Геодезические работы  при строительстве мостов

Современные мостовые переходы представляют собой сложные инженерные сооружения. Для выполнения разбивочных работ и дальнейшего геодезического сопровождения строят специальную геодезическую разбивочную сеть, обеспечивающую выполнение работ на всех стадиях строительства мостового перехода. Кроме того, правильно расположенная и надежно закрепленная разбивочная основаможет использоваться и для наблюдения за деформациями моста в процессе его строительства и эксплуатации.

Разбивочную сеть создают в условной системе координат, в которой за ось абсцисс принимают ось мостового перехода. За условное начало координат принимают такую точку, закрепляющую ось, которая имеет меньшее пикетажное значение. Это делают исходя из условия положительности координат всех пунктов. Пункты разбивочной основы закрепляют в геологически устойчивых местах, не затопляемых паводковыми водами.

При построении разбивочных сетей довольно часто применяют триангуляцию. Форма ее может быть различна, но наиболее часто используют простой или сдвоенный геодезический четырехугольник (рисунок 2.13).

Оптимальной схемой разбивочной сети следует считать фигуру, ограниченную двумя прямоугольниками, включающую ось моста AB и создающую два базиса для разбивки опор засечками (b1 и b2). Длины сторон колеблются от 0,2 до 2,0 км. Угловые измерения производят со средней квадратической погрешностью 1”–2”.

Для разбивки опор мостового перехода, прежде всего, выносят в натуру положение их центров. Сначала, пользуясь координатами пунктов опорной геодезической сети и центров опор, вычисляют углы β1, β2, …, γ1, γ2, … (рисунок 2.14) и по ним определяютположение центров опор способом засечек с двух пунктов триангуляции. Точность измерения базисов и точность теодолитов для построения углов β и γ рассчитывают в соответствии с допускаемыми погрешностями в определении общей длины моста и расстояний между центрами опор.

Для разбивки на пунктах C и D устанавливают теодолиты. На определяемой точке размещают визирную марку с оптическим центриром. По указанию наблюдателей ее перемещают, добиваясь совмещения оси визирной марки с коллимационной плоскостью теодолитов, задающих разбивочный угол. Положение визирной марки, находящейся на пересечении визирных лучей двух теодолитов, проектируют с помощью оптического центрира на землю и закрепляют. Затем определяют положение точки при втором положении вертикального круга теодолита. Из двух положений точки находят среднее. Контролем правильности выполнения разбивочных работ является измерение расстояний между вынесенными центрами нескольких опор.

В процессе строительства центры опор приходится восстанавливать несколько раз: для возведения фундаментов, для установки опалубки при бетонировании опор, перед установкой пролетных строений. Поэтому для опор, расположенных в воде, направления засечек с пунктов разбивочной сети закрепляют на противоположном берегу специальными знаками (рисунок 2.15). 

Для обеспечения контроля строительства в высотном положении на опорах закладывают рабочие репера. Их размещают как можно ближе к месту работы, в том числе и на строящихся опорах. Для этого по опорам, как только они поднимутся выше уровня воды, прокладывают нивелирные хода. Высоты временных реперов периодически контролируют от постоянных, расположенных на берегу.

При монтаже пролетных строений геодезические работы при их установке и сборке состоят из:

- из детальной разбивки продольной  оси моста и периодической проверки соосности сборки главных ферм или балок с допускаемым отклонением от проекта 5 мм;

- высотной установки основных  узлов в проектное положение  со средней квадратической ошибкой определения высоты 2–3 мм;

- периодических контрольных наблюдений  во время сборки и установки  пролетного строения за плановыми  деформациями временных опор.

По окончании строительства опоры производят исполнительную съемку. Она выполняется также и после монтажа, по результатам ее составляют план и профиль пролетного строения, продольный профиль пути.

За осадками опор и прогибами ферм под нагрузкой ведут геодезические наблюдения и по окончании строительства моста, в момент его испытаний и в период эксплуатации.

3 ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ  ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОРОГ

3.1 Виды геодезических  работ при ремонтах пути

В соответствии с нормами содержания пути в определенные сроки выполняется тот или иной вид ремонта (капитальный, средний или текущий).

Перед капитальным ремонтом выполняют полную съемку плана и профиля пути, подлежащего ремонту. По этим данным составляют топографический план участка, продольный и поперечные профили пути и земляного полотна. На электрифицированных участках дополнительно измеряют высоту подвески проводов контактной сети.

Выполнению ремонта предшествуют геодезические разбивки и вынесение проектных отметок и осей пути на земляном полотне. После выполнения ремонта пути перед его сдачей в эксплуатацию производят исполнительные съемки плана и профиля пути для выявления отступлений от проекта и устранения их.

Для выполнения среднего ремонта пути производят съемку кривых и нивелирование существующего пути по головке рельса. По результатам съемки производят расчет и выправку кривых. Кривая при этом может не занимать проектного положения, но обеспечивает плавность движения поездов. Возвышение рельсов в кривых устанавливают путем нивелирования.

При текущем ремонте производят обмер кривых, нивелирование по головке рельса существующего пути для выявления мест просадок, пучин и других деформаций пути. Нивелируют и снимают кюветы, нагорные канавы для восстановления их проектного уклона и поперечного профиля. В местах, подвергшихся деформации, производят детальную плановую и высотную съемки, данные которых используют для составления проектов оздоровления земляного полотна.

3.2 Съемка и расчет существующих кривых

Правильное положение пути в плане обеспечивает плавность движения

поездов и наименьшее воздействие подвижного состава на путь. В процессе эксплуатации кривые постепенно утрачивают свое правильное очертание, поэтому периодически выполняют съемку кривых с целью приведения их в проектное положение путем рихтовки.

Чаще всего съемку существующих кривых выполняют способом стрел изгиба или способом Гоникберга.

Способ стрел изгиба. Этот способ получил повсеместное распространение на сети дорог как наиболее простой и менее трудоемкий. Его очень часто используют при текущем содержании пути. При этом способе кривую и примыкающие к ней прямые (на 30–40 м) по наружной нити разбивают на отрезки длиной 10 или 20 м, а на кривых менее 400 м – 5 м (рисунок 3.1).

Разметку и нумерацию точек ведут по ходу километража. Точки отмечают на внутренней стороне шейки рельса. После чего от хорды между точками 0 и 2 измеряют стрелу изгиба f1 с точностью до 1 мм. Затем от хорды между точками 1 и 3 измеряют стрелу изгиба f2 и так далее до конца разбивки. Для контроля стрелы изгиба измеряют дважды. Расхождения величин стрел изгиба между первым и повторным измерениями не должны превышать 2–3 мм. Полученные данные используют для расчета выправки (рихтовки) кривой. Идеально поставленная кривая на всем своем протяжении в любой точке должна иметь одну и ту же стрелу изгиба f, мм:

f = 1000a2 / 8R,

где а – длина хорды, м;

R – радиус кривой, м.

При хорде а = 20 м

f = 1000 ∙ 400 / 8R = 50000 / R.

Периодическая проверка состояния кривых способом стрел изгиба позволяет сравнивать измеренные величины стрелы с паспортными и в случае их расхождения производить приведение стрел к паспортным данным выправкой (рихтовкой) кривой.