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.
370
Рис. 25.2. Определение углов поворота по трассе
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 β1, β2 и т. д. и длины сторон L1, L2 и т. д. Углы поворота φ трассы определяют как дополнение правого угла до 180°. При повороте линии вправо φп = 180° - β; при повороте влево φл = β - 180°. Углы измеряют одним приемом со средней квадратической ошибкой 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 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 полюсовые 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
371
отражения 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): φ - угол поворота, измеряемый в натуре; R - радиус кривой, назначаемый в зависимости от условий местности и категории дороги; А = СВ = Т - длина касательных, называемая тангенсом и вычисляемая по формуле T = Rtg(φ/2); AFB = K - длина круговой кривой, определяемая по формуле K = R(πφ/180); СF = Б - длина биссектрисы, которую вычисляют по формуле S = R(secφ/2- 1); Д = 2Т - К - домер; Д = R × (2tgφ/2 - πφ).
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 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.
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 вершины угла. От конца домера откладывают расстояние,
Рис. 25.3. Основные элементы круговой кривой
372
Рис. 25.4. Расчет пикетажа на кривой (а) и перенесение пикетов с тангенса на кривую (
б)
недостающее до ближайшего целого пикета (на рис. 25.4, а это расстояние равно 75,00 м до пикета ПК15). Далее обычным путем разбивают пикеты до следующего угла поворота. Зная пикетажное значение конца кривой KK, по ходу разбивки находят его на линии тангенса и закрепляют.
Разбитые таким образом пикеты расположены на касательных, а они 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 K участка кривой от начала (или симметрично от конца) ее до выносимого пикета по таблице выбирают значения (K- х) - кривой без абсциссы и у - ординаты. Так, для пикета 10K = 64 м (K-х) = 0,05 м и у = 2,05 м; для пикета 11K = 164 м (K-x) = 0,74 м и y = 13,42 м. Кривую без абсциссы (K - 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
373
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 клетчатой 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 полюсовые 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.
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. Расстояние Lконтр между смежными вершинами угла должно быть равно разности их пикетажных значений плюс домер на задней вершине: Lконтр = ПКn+1 - ПКn + Dn.
Разность ∆L непосредственно измеренной линии и полученной по вышеприведенной 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, их разбивают на местности при восстановлении трассы.
Для составления продольного и поперечного профилей трассы и определения отметок реперов, устанавливаемых вдоль трассы, производят техническое нивелирование
Рис. 25.5. Разбивка поперечного профиля трассы
374
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
Рис. 25.6. Пикетажный журнал (условный пример)
375
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 √L мм, где L - длина хода, км, а расхождение между суммами превышений, полученными из нивелирования первым и вторым нивелирами, 70 √L 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: 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
376
Рис. 25.7. Продольный профиль участка трассы железной дороги
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
377
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. 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.
378
