25.2. 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 трассьг 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. 25.2) поворо­та трассы прокладывают теодолитный ход, измеряя правые по ходу углы , и длины сторон L₁ и L₂ и т.д. Углы поворота ср трассы определяют как дополнение правого угла до 180°. При повороте линии вправо = 180° - ; при повороте влево = - 180°. Углы измеряют одним приемом со средней квадратической погрешно­стью 0,5'.

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

На длинных прямых участках в пределах непосредственной ви­димости через 500...800 м устанавливают створные точки (допол­нительные углы), которые задают отложением угла 180° при двух кругах теодолита. Угол хода на створной точке также измеряют

Рис. 25.2. Определение углов поворота по трассе

одним приемом. Он не должен отличаться от 180° более чем на 1’. В противном случае створную точку перемещают на местности.

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 из-за наклона, 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.

Основные элементы круговой кривой трассы (рис. 25.3): — угол поворота, измеряемый в натуре; R — радиус кривой, назначаемый в зависимости от условий местности и категории дороги; АС= СВ= Т— длина касательных, называемая тангенсом и вычисля­емая по формуле ; AFB = К — длина круговой кри­вой, определяемая по формуле К= ; CF= Б - длина бис­сектрисы, которую вычисляют по формуле Б = R( ); Д= 2Т-К - домер; Д = R .

В практике элементы круговых трасс находят по таблицам, со­ставленным по аргументам Лиф. 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 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 угла ВУ (ПК ВУ ... 14 + 25,00) рассчитывают

пикетажные наименования главных точек кривой (рис. 25.4, 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.

Рис. 25.3. Основные элементы круговой кривой

Разбивку пикетов от вершины угла по другому тангенсу начина­ют с отложения от вершины угла ВУ домера Д считая, что его

Рис. 25.4. Расчет пикетажа: а — наименования главных точек кривой; б — специальная таблица

конец имеет то же пикетажное значение, что и вершины угла. От конца домера откладывают расстояние, недостающее до ближай­шего целого пикета (на рис. 25.4, а это расстояние равно 75,00 м до пикета ПК 15). 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. Данные получают из специальных таблиц (рис. 25.4, б). По принятому радиусу кривой R = 1000 м и длине К участка кри­вой от начала (или симметрично от конца) ее до выносимого пикета по таблице выбирают значения (К- х) — кривой без абс­циссы и у — ординаты. Так, для пикета 10^= 64 м (К- х) = 0,05 м и у= 2,05 м; для пикета ПК = 164 м (К - х) ~ 0,74 м и у = 13,42 м. Кривую без абсциссы (К- х) откладывают рулеткой от соответствующего пикета, временно закрепленного на каса­тельной, в сторону, противоположную вершине угла, т.е. к нача­лу (или концу) кривой, а ординату у откладывают из найденной точки по перпендикуляру к касательной. Перпендикуляр к каса­тельной при у < 5 м намечают «на глаз», а при у > 5 м направле­ние перпендикуляра задают с помощью эккера или теодолита.

Для характеристики поперечного уклона местности разбивают поперечные профили (рис. 25.5) 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.

Пикетажный журнал (рис. 25.6) состоит из сшитых листов клет чатой бумаги. Ось трассы показыва­ют в виде прямой линии, располо­женной по середине страницы. На прямую линию в масштабе (обыч­но одна клетка равна 20 м) 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 по ворота 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.

Рис. 25.5. Разбивка поперечного профиля трассы

Эта же информация может быть записана в электронном жур­нале или блокнотном компьютере.

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_K между смежными вершинами угла должно быть равно разности их пикетажных зна­чений плюс домер на задней вершине: L_K = ПК_n+1 – ПК_n + Д_n.

Рис. 25.6. Пикетажный журнал (условный пример)

Разность AL 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 стометровый 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 (Н-10 или Н-10К). Первым прибором нивелируют все связующие точки (пикеты, 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, превышения между связующи­ми и всеми пикетными точками определяют по черной и красной 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 при нивелировании 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 1:10000 для железной дороги; вертикальном — соответственно 1:500 и 1:1000.

На продольный профиль (рис. 25.7) 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: , 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 начало 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 700/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, 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.

Рис. 25.7. Продольный профиль участка трассы железной дороги

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. Точки нуле­вых работ иногда отмечают на профиле трассы, так как они ука­зывают начало насыпи или выемки.

В ходе проектирования, чтобы обеспечить размещение верти­кальных кривых, выдерживают шаг проектирования — минимально допустимое расстояние между переломами проектной линии.

На профиле дорог проектируют также водоотводные канавы (кюветы), указывая при необходимости в соответствующих гра­фах продольного профиля их проектные уклоны, расстояния и отметки на пикетах.