2.2 Полевое трассирование

Полевое трассирование ведут на стадии рабочего проектирова­ния для поиска местных улучшений трассы, ее окончательного перенесения и закрепления на местности.

Основой для полевого трассирования служат материалы каме­рального трассирования. Проект трассы, разработанный в каме­ральных условиях, выносят в натуру (на местность) по данным привязок углов поворота к пунктам геодезической основы или ближайшим контурам местности. Предпочтение отдают выносу точек трассы от пунктов геодезической основы как более надеж­ному и точному.

В поле начинают с нахождения необходимых геодезических или контурных точек, от которых производят соответствующие угло­вые и линейные построения для определения положения исход­ных точек трассы, в том числе и начальной. На точках трассы, найденных на местности, устанавливают вехи и обследуют наме­ченные направления, в частности переходы через водотоки и ов­раги, пересечения существующих магистралей и другие сложные места. Иногда приходится несколько смещать провешенную ли­нию и передвигать вершины углов поворота, чтобы удобнее раз­местить элементы плана и профиля трассы и обеспечить мини­мальный объем строительных работ.

Окончательно выбранное положение вершин углов поворота зак­репляют на местности деревянными или железобетонными столба­ми и составляют абрис привязки этих точек к местным предметам.

Между закрепленными вершинами углов ВУ (рис.3) поворота трассы прокладывают теодолитный ход, измеряя правые по ходу углы углы β₁, β₂ и длины сторон L₁, L₂. Углы поворота φ трассы определяют как дополнение правого угла до 180°. При повороте линии вправо φ_п = 180° - β; при повороте влево φ_л = β - 180°. Углы измеряют одним приемом со средней квадратической погрешностью 0,5'.

Рис. 3 Определение углов поворота по трассе

Для контроля угловых измерений одновременно по буссоли измеряют прямые и обратные магнитные азимуты сторон трассы.

Расстояния между вершинами углов поворота и створными точками измеряют мерной лентой, рулеткой или дальномерами с предельной относительной погрешностью 1/1000... 1/2000. На участках трассы с наклоном более 2° в непосредственно измеренные длины вводят поправки за наклон со знаком плюс. По результатам измерений углов и линий и данным плановой привязки трассы к пунктам геодезической основы вычисляют координаты вершин углов поворота.

При полевом трассировании разбивают пикетаж трассы. На­чальная точка трассы служит нулевым пикетом. Ее фиксируют, как все пикеты и плюсовые точки, с помощью кола диаметром 30 мм, длиной 150 мм, который забивают почти вровень с землей. Рядом с колом на расстоянии 200 мм по направлению хода забивают сторожок — кол длиной 300...500 мм. На сторожке пишут номер пикета так, чтобы надпись была обращена назад по ходу к точке пикета. Пикет окапывают канавкой.

Для разбивки пикетажа каждую линию трассы провешивают с помощью теодолита.

Разбивку пикетажа ведут с применением стальной ленты или рулетки. Пикеты разбивают через 100 м. Для более детального отображения профиля местности дополнительно фиксируют плюсовые точки.

Для того чтобы избежать измерения углов наклона и введения поправок за наклон, на наклонных участках ведут разбивку пикетажа, укладывая ленту горизонтально и проектируя отвесом на землю приподнятый конец мерного прибора.

На углах поворота трасс вставляют круговые и переходные кривые. В качестве круговых кривых применяют дуги окружностей больших радиусов. В качестве пе­реходных используют кривые пе­ременного радиуса, который мо­жет изменяться от бесконечности до радиуса данной круговой кри­вой. С помощью переходных кри­вых более плавно сопрягают пря­молинейные участки дорожной трассы с круговой кривой.

Рис. 4 Основные элементы круговой кривой

Основные элементы круговой кривой трассы (рис. 4. φ — угол поворота, измеряемый в на­туре; R — радиус кривой, назна­чаемый в зависимости от условий местности и категории дороги; АС= СВ= T—длина касательных, называемая тангенсом и вычисляемая по формуле T= Rtg(φ/2); АFВ = К — длина круговой кривой, определяемая по формуле K= R(πφ/180); СF= Б — длина биссектрисы, которую вычисляют по формуле Б= R(sес φ/2 - 1); Д = 2T - К — домер; Д= R(2tgφ/2 - πφ/180).

В практике элементы круговых трасс находят по таблицам, со­ставленным по аргументам R и φ. Точки начала НК, середины СК и конца КК круговой кривой называют главными.

На круговой кривой пикетаж разбивают по линиям тангенсов. Сначала по измеренному значению угла поворота φ и принятому радиусу R из таблиц круговых кривых выбирают элементы кри­вой: тангенс Т, длину кривой К, биссектрису Б и домер Д. Затем по уже определенному пикетажному значению вершины утла ВУ (ПК2 + 38,00) рассчитывают пикетажные наименования главных точек кривой (рис. 5, а) и, найдя их на местности, закрепляют. При этом начало кривой НК находят промером от уже закрепленного ближайшего пикета, а середину кривой СК — отложением расстояния Б по биссектрисе угла поворота.

Разбивку пикетов от вершины угла по другому тангенсу начи­нают с отложения от вершины угла ВУ домера Д, считая, что его конец имеет то же пикетажное значение, что и вершина угла. От конца домера откладывают расстояние, недостающее до ближай­шего целого пикета (на рис. 5, а). Далее обычным путем разбивают пикеты до следующего угла поворота. Зная пикетажное значение конца кри­вой КК, по ходу разбивки находят его на линии тангенса и за­крепляют.

Разбитые таким образом пикеты расположены на касательных, которые должны находиться на оси трассы, т.е. на кривой. Пике­ты переносятся с касательных на кривую методом прямоугольных координат.

Для характеристики поперечного уклона местности разбивают поперечные профили (рис 6.) в обе стороны от трассы на 15…30 м и более в зависимости от характера склона и типа дороги. Поперечные профили назначают на таком расстоянии один от другого, чтобы местность между ними имела однообразный уклон. В процессе разбивки пикетажа ведут журнал, в котором показывают; все основные элементы трассы, пункты геодезической основы, ситуацию, отдельные элементы рельефа в полосе шириной по 50...100 м с каждой стороны от оси будущей дороги. Все данные в последующем помещают в соответствующих графах продольного профиля.

Рис. 5 Расчет пикетажа на кривой

Рис. 6 Разбивка поперечного профиля трассы

Пикетажный журнал (приложение 5,6) состоит из сшитых листов клет­чатой бумаги. Ось трассы показывают в виде прямой линии, рас­положенной посередине страницы. На прямую линию в масштабе М 1:2000 наносят все пикетные и плюсовые точки, углы поворота, поперечные профили и т.д. Запись в журнале ведут снизу вверх, чтобы правая и левая стороны страни­цы соответствовали правой и левой сторонам трассы по ходу пи­кетажа. Углы поворота обозначают стрелками, направленными вправо и влево от средней осевой линии в зависимости от того, в какую сторону поворачивает трасса. Около углов поворота выпи­сывают принятые основные элементы кривых: угол поворота с указанием правый или левый, радиус, тангенс, кривую, биссект­рису, домер; здесь же подсчитывают пикетажные значения начала и конца кривой.

Разбивку пикетажа ведут по той же линии, по которой выпол­няют непосредственный промер между вершинами углов при проложении теодолитного хода, что позволяет контролировать линейные измерения. Контрольное расстояние L_к между смежными вершинами угла должно быть равно разности их пикетажных зна­чений плюс домер на задней вершине: L_к = ПК_n+1 – ПК_n + Д_n.

Разность ∆L непосредственно измеренной линии и полученной по приведенной выше формуле в относительной мере не должна превышать 1/1000 — в благоприятных условиях измерений, 1/500 — в неблагоприятных условиях.

Разбивка пикетажа через 100 м затрудняет использование дальномеров, поэтому иногда применяют беспикетный способ полевого трассирования, при котором на местности разбивают не каждый метровый пикет, а только точки, расположенные на характерных формах рельефа и важных для проектирования элементах ситуации. На планах и продольных профилях пикеты наносят камерально, их отметки определяют интерполированием между ближайшими. плюсовыми точками. Если пикеты необходимы для строительства дороги, то их разбивают на местности при восстановлении трассы.

Для составления продольного и поперечного профилей трассы и определения отметок реперов, устанавливаемых вдоль трассы, производят техническое нивелирование с использованием, как правило, двух нивелиров. Первым прибором нивелируют все связующие точки (пакеты, плюсовые точки, реперы), вторым — все промежуточные, точки (некоторые плюсовые точки, поперечные профили, геологические выработки на трассе). Километровые пикеты и реперы как связующие точки обязательно нивелируют обоими нивелирами, что позволяет надежно контролировать превышения в ходе.

Нивелирование по ходу обычно ведут методом из середины, устанавливая равенство плеч «на глаз». Расстояние до связующих точек принимают равным 100...150 м. Если нивелирование по трассе производят одним нивелиром, то превышения между связую­щими и всеми пикетными точками определяют по черной и крас­ой сторонам реек, а при работе с односторонними рейками — при двух горизонтах нивелира. Рейки применяют шашечные, трехметровые, двусторонние; в пересеченной местности удобны четырехметровые складные рейки.

При передаче высот через водные препятствия наблюдения выполняют или по специальной программе, или пользуются уровнем воды, полагая, что у взаимно противоположных берегов он имеет одинаковые отметки.

Полевой контроль нивелирования (производят на станции и в ходе между реперами с известными отметками. Расхождения между превышениями, полученными на станции из наблюдений двумя нивелирами или по двум сторонам реек, не должны превышать 7... 10 мм. Невязка в ходе между реперами с известными отметка­ми не должна превышать 50 мм, где L — длина хода, км, а расхождение между суммами превышений, полученными из ни­велирования первым и вторым нивелирами, — 70 мм.

На трассе дороги могут быть расположены различные сооруже­ния: участковые станции, разъезды, мастерские, станции обслу­живания, заправочные колонки, сооружения (мосты, трубы), по­селки, водоотводящие устройства и др. Для проектирования этих объектов необходимо иметь крупномасштабные планы соответ­ствующих участков местности. Съемка таких участков ведется в масштабах 1:2000...1:500 тахеометрическим способом с опорой на точки трассы.

Для съемки больших площадок создают планово-высотное обо­снование в виде теодолитных и нивелирных полигонов. Съемку узкой полосы вдоль трассы ведут по поперечным профилям, разбиваемым на пикетах и плюсовых точках трассы. При наличии круп­номасштабных фотопланов подробных съемочных работ на трассе не ведут. На фотопланах обновляют и дополняют ситуацию, в не­обходимых местах рисуют рельеф.

По окончании полевых работ материалы трассирования обра­батывают: проверяют полевые журналы, уравнивают нивелирные и теодолитные ходы, вычисляют отметки и координаты точек трас­сы, составляют планы, продольный и поперечные профили учас­тков дороги.

Продольный, профиль разбитой на местности трассы — основ­ной документ, полученный в результате изысканий. Им постоян­но пользуются при проектировании и строительстве железной и автомобильной дорог, а также в процессе эксплуатации. Профиль составляют в масштабах: горизонтальном — 1:5000 для автомо­бильной дороги и 1:10 000 для железной дороги; вертикальном — соответственно 1:500 и 1:1000.

На продольный профиль (см. приложение 8) в соответствующие графы вписывают все данные, необходимые для проектирования дороги. В графе «ситуация» показывают контурную часть плана в полосе шириной по 100 м с каждой стороны от оси трассы. Углы поворо­та в этой графе отмечают стрелкой, а ось трассы вычерчивают красным цветом. При заполнении графы «План линии» простав­ляют длины и истинные румбы прямых участков; на кривых пока­зывают их основные элементы: φ, R, Т, К. Кривую вычерчивают вниз, если трасса поворачивает влево, и вверх, если трасса пово­рачивает вправо; В графу «отметки земли» выписывают отметки пикетов и плюсовых точек, определенные в процессе нивелиро­вания по трассе. На продольном профиле отмечают также номера пикетов, расстояния между ними и километраж по трассе. Проектные данные показывают в соответствующих графах красным цветом. «план линии» также вычерчивают красным цветом.

По отметкам земли и пикетажу строят фактический профиль. При этом начато масштаба высот выбирают так, чтобы самая низ­шая точка фактического профиля не доходила до первой графы на 20...30 мм.

Красную линию профиля проектируют в соответствии с тех­ническими условиями на данный вид и категорию дороги. Кроме того, при проектировании выполняют следующие правила: про­ектные уклоны задают с точностью до 0,001; проектные отметки относят к бровке земляного полотна; алгебраическая разность уклонов на двух соседних участках проектной линии не должна превышать заданного предельного уклона; на участках плановых кривых предельно допустимый уклон должен быть смягчен, уменьшен для железных дорог на 70б/R, где R — радиус кривой, для автомобильных дорог — от 10 до 50%; объем насыпей и выемок должен быть минимальным. Проектирование начинают от мест с заданными отметками, например, от начальной точки трассы, мостового перехода через водное препятствие. Далее приближенно намечают первый учас­ток проектной линии. По разности отметки земли в конце перво­го участка и начальной проектной отметки, а также расстояния между этими отметками подсчитывают уклон. Если он окажется допустимым, то его округляют до 0,001 и записывают в соответ­ствующую графу профиля, указывая одновременно расстояния. Зна­ком уклон не сопровождают, его заменяет соответствующая диа­гональная линия в графе уклонов. По принятому значению: уклона и расстоянию вычисляют превышение и, прибавив его с соответ­ствующим знаком к первой проектной отметке, находят отметку конца первого участка красной линии. Дальнейшее проектирова­ние выполняют подобным образом.

Разность проектной и фактической отметок данной точки про­филя называется рабочей отметкой. Положительная рабочая от­метка показывает высоту насыпи, отрицательная — глубину вы­емки. Рабочие отметки намечают на самом профиле. Точку пере­сечения проектной линии с линией профиля называют точкой нулевых работ; рабочая отметка этой точки равна нулю.