УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
ПО ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ

Допущено
Министерством высшего и среднего
специального образования СССР
в качестве учебного пособия для студентов

строительных специальностей вузов

МОСКВА «НЕДРА» 1986

 

Содержит практические указания по проведению и организации работ в студенческих бригадах, сведения о правилах техники безопасности и охране окружающей среды. Рассмотрены основные геодезические приборы и правила работы с ними. Приведены рекомендации по выполнению топографических съемок, разбивочных работ, вертикальной планировки участков. Наиболее полно изложены вопросы выполнения геодезических работ при возведении зданий и сооружений с использованием новейших приборов.

Для студентов строительных специальностей вузов.

Табл. 46, ил. 62, список лит. - 22 назв.

Авторы: В.Ф. Лукьянов, В.Е. Новак, В.Г. Ладонников, М.И. Киселев, Я.А. Сокольский, В.В, Буш, Н.В. Ангелова

Рецензенты: кафедра инженерной геодезии Московского института инженеров транспорта; Е.М. Самошкин, канд. техн. наук (Московский горный институт)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие по геодезической практике написано в соответствии с «Типовыми программами практик» для строительных специальностей и новой программой курса «Инженерная геодезия», утвержденной Учебно-методическим управлением Минвуза СССР 16 января 1985 г. В этом пособии обобщен опыт проведения учебных практик по инженерной геодезии в строительных вузах, в основном опыт работы кафедры инженерной геодезии Московского инженерно-строительного института им. В.В. Куйбышева.

Изложение материала ведется в форме, наиболее удобной для проведения практики, т.е. по видам работ. Подбор материала осуществлен таким образом, чтобы кафедры различных вузов могли учесть специфику конкретных строительных специальностей.

Книга содержит два раздела: первый посвящен методическим указаниям по решению общеинженерных геодезических задач, второй - методике и способам выполнения геодезических работ при возведении сооружений.

В пособии дано описание отчетной документации и приведены образцы ее оформления, максимально приближенные к производственным. Большое внимание уделено организации работ в студенческой бригаде. Для удобства пользования приведен необходимый справочный материал. Данная книга является дополнением к основному учебнику и практикуму по инженерной геодезии.

Учебное пособие составлено коллективом авторов, в основном членов кафедры инженерной геодезии МИСИ им. В.В. Куйбышева: В.Е. Новаком - предисловие, гл. 1 и общая редакция пособия; М.И. Киселевым - гл. 2; В.Г. Ладонниковым - гл. 3, § 34; Я.А. Сокольским - гл. 4, § 20, 21; В.В. Бушем - § 21, 22, 29, 30; В.Ф. Лукьяновым - гл. 6, 8, § 26, 27, 28; Н.В. Ангеловой - § 35, 36, 37; Н.Н. Борисовым - § 38.

Раздел I.
ОБЩИЕ ВИДЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ

Глава 1.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРАКТИКЕ

§ 1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРАКТИКИ

В условиях современного строительного производства инженерно-геодезические работы, обеспечивающие соблюдение геометрии зданий и сооружений, стали составной частью строительно-монтажного производства. Прочное знание основ инженерной геодезии, умение выполнять геодезические построения, необходимые для производства строительно-монтажных работ, и измерения при контроле качества работ стали крайне необходимы инженеру-строителю. Вот почему возросло значение учебной геодезической практики, как завершающего этапа курса инженерной геодезии.

Учебная практика по инженерной геодезии студентов строительных специальностей проводится после окончания первого курса и имеет целью закрепить и углубить теоретические знания, полученные студентами.

Общими задачами практики являются: приобретение студентами навыков в работе с геодезическими приборами; овладение техникой геодезических измерений и построений; ознакомление студентов с работой новой геодезической техники в производственных условиях; овладение навыками организации работ коллектива; воспитание у студентов сознательного отношения к порученному делу, инициативности и самостоятельности; развитие интереса к научным исследованиям.

Конкретные задачи при выполнении различных геодезических работ устанавливаются дифференцированно в зависимости от специализации студентов. Перечень и ориентировочные объемы по видам работ приводятся в рабочих программах практики,

Перед началом учебной практики студент знакомится со всем комплексом предстоящих инженерно-геодезических работ. Приступая к их выполнению, он должен изучить правила по технике безопасности, исследовать приборы, уяснить методику выполнения задания и предъявляемые требования к качеству оформления расчетных и графических материалов.

§ 2. ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕБНОЙ ПРАКТИКИ

Учебная практика проводится на специальном полигоне с четко выраженным рельефом и небольшими застроенными участками. На полигоне имеется планово-высотная сеть, пункты которой закреплены постоянными знаками, имеют плановые координаты и отметки высот. На полигоне должны быть полевой компаратор, макеты зданий и сооружений для выполнения инженерно-геодезических работ и все необходимые службы, обеспечивающие нормальные рабочие и бытовые условия.

Сроки и содержание учебной практики определяются утвержденными учебными планами и рабочими программами для каждой специальности вуза. Примерные нормы времени и объемы работ на одного члена бригады приводятся при описании отдельных видов работ.

Учебно-методическое руководство практикой осуществляет кафедра инженерной геодезии вуза в лице заведующего кафедрой. Для непосредственного руководства из числа преподавателей кафедры приказом по институту назначается заведующий практикой, а решением кафедры - помощник заведующего практикой.

Заведующий практикой распределяет студентов по бригадам, по согласованию с деканами назначает бригадиров, определяет участки работ, осуществляет контроль за выполнением работ и соблюдением правил внутреннего распорядка, техники безопасности и охраны окружающей среды.

Численный состав студенческой бригады зависит от оборудования полигона, оснащенности кафедры приборами, программы практики по специальности. По решению кафедры бригада может быть назначена из 5 - 6 студентов.

Состав бригады не меняется в течение всего периода практики. Запрещается включение в бригаду студентов для прохождения отдельных видов работ. Обязательным условием является выполнение каждым студентом всех видов работ.

Таблица 1 Распределение времени по видам работ

Примечания: 1. Камеральные работы по каждому виду работ выполняются параллельно с полевыми работами.

2. Общий зачет принимается после выполнения всех видов работ, оформления документации, сдачи инструментов и литературы.

Учебно-методическое руководство бригадой осуществляет преподаватель-руководитель студенческой бригадой.

Виды, объем и продолжительность работ на практике устанавливаются в соответствии с учебной программой по специальности и отображаются в рабочей программе практики, утверждаемой на заседании кафедры.

Каждой бригаде отводится участок для выполнения работ и выдается график их проведения. График и объемы работ по каждому из их видов записываются преподавателем в дневник бригады.

Пример распределения времени для бригады из пяти студентов специальности ПГС приведен в табл. 1.

Для выполнения заданий бригаде выдаются из геокамеры необходимый комплект приборов и приспособлений, журналы измерений и бланки для вычислений, а также колышки для закрепления точек на местности. Перечень необходимых приборов, оборудования и учебных пособий приведен в прил. 1.

До получения приборов студенты под руководством преподавателя изучают технику безопасности и правила поведения на практике. Без изучения правил техники безопасности студенты к прохождению практики не допускаются.

Перед выполнением очередного вида работ студенты знакомятся с содержанием работы в целом, изучают по литературе методику ее выполнения, заслушивают объяснения преподавателя, распределяют обязанности и чередование их в процессе работы. При этом в каждом виде работ студент последовательно выполняет обязанности исполнителя, записывающего и рабочего (реечника).

Записи цифр в журналах измерений производят четко, шариковой ручкой или простым карандашом.

§ 3. УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

Учебно-исследовательская работа студентов (УИРС) проводится на учебной практике с целью углубленного изучения предмета, развития интереса к научной работе, приобретения устойчивых навыков в обращении с приборами и начальных навыков выполнения научных исследований. Разработка тем может проводиться как бригадами в целом, так и отдельными студентами или группами студентов.

УИРС на практике проводится под руководством преподавателя и завершается составлением отчета или докладом на научном семинаре студентов (кружке) в учебном году или в период практики. Исследовательская работа студентов на практике может быть продолжением УИРСа, проводимой в учебном году.

Ниже приведен список тем. Список является примерным - он может быть расширен, изменен и откорректирован в зависимости от профиля института, пожеланий студентов или преподавателей.

Список тем для углубленного изучения предмета и выполнения заданий с элементами исследовательского характера.

1. Исследование точности измерения горизонтальных углов теодолитом Т30.

2. Исследование точности измерения вертикальных углов теодолитом Т30.

3. Исследование влияния наклона горизонтальной оси теодолита на точность проецирования точек по вертикали.

4. Исследование влияния наклона вертикальной оси теодолита на точность проецирования точек по вертикали.

5. Исследование точности юстировки визирной оси трубы теодолита традиционным и линейным способами.

6. Влияние коллимационной погрешности на точность установки строительных конструкций в отвесное положение при одном положении вертикального круга теодолита.

7. Исследование влияния элементарных погрешностей на результаты измерения расстояний стальными рулетками.

8. Измерение расстояний дальномером ДН-8.

9. Измерение расстояний дальномером ДНР-5.

10. Измерение расстояний дальномером Д-2.

11. Измерение расстояний длинномером АД-1.

12. Измерение горизонтальных проложений и превышений тахеометрами с авторедукционным дальномером двойного изображения.

13. Измерение расстояний подвесными мерными приборами.

14. Исследование точности измерения расстояний нитяным дальномером.

15. Исследование точности измерения превышений нивелирами Н-3 или Н-3К.

16. Исследование влияния наклона реек на результаты геометрического нивелирования.

17. Измерения превышений в нивелировании II и III классов.

18. Исследование точности измерения превышений с использованием вертикально подвешенных мерных приборов.

19. Передача отметок высот точек через водные препятствия.

20. Исследования точности определения превышений тригонометрическим методом.

21. Исследование точности создания планового съемочного обоснования по результатам учебной практики.

22. Исследование точности создания высотного съемочного обоснования по материалам практики.

23. Метод параллактической полигонометрии при создании съемочного обоснования.

24. Использование микрокалькуляторов для вычисления координат и отметок высот точек съемочного обоснования.

25. Особенности съемки ситуации в масштабе 1:500 на застроенных территориях.

26. Мензульный метод съемки незастроенных территорий в масштабе 1:1000.

27. Электрооптические тахеометры и их применение для съемки застроенных территорий в крупном масштабе.

28. Автоматизация тахеометрической съемки.

29. Исследование точности съемки ситуации и рельефа по материалам учебной практики.

30. Геодезические расчеты при вертикальной планировке строительных площадок с использованием горизонтальных и наклонных оформляющих плоскостей.

31. Исследование точности определения объёмов земляных работ при вертикальной планировке.

32. Исследование точности разбивки круговых кривых по материалам практики.

33. Разбивка переходных кривых.

34. Способы детальной разбивки круговых кривых и их сравнение.

35. Разбивка вертикальных круговых кривых.

36. Построение проектных отрезков с повышенной точностью.

37. Исследование точности построения рисок с проектными отметками по материалам практики.

38. Построение опорной сети на исходном горизонте многоэтажных зданий.

39. Построение строительных сеток.

40. Детальная разбивка осей уникальных зданий и сооружений.

41. Детальная разбивка осей при возведении надстроек и пристроек к существующим зданиям.

42. Исследование точности разбивки основных осей зданий по материалам практики.

43. Измерение скорости потока и направления течения реки.

44. Промеры глубин и составление профилей водоёма.

45. Вынесение контура водохранилища в натуру.

46. Геодезические расчеты при проектировании трасс водопровода.

47. Геодезические расчеты при проектировании самотечной канализации.

48. Исследование точности бокового нивелирования.

49. Исследование точности исполнительных съемок конструкций по результатам, полученным на геодезической практике.

50. Измерение расстояний светодальномером ЕОК2000.

51. Исследование постоянства положения лазерного луча во времени.

52. Монтаж конструкций зданий и сооружений с пользованием лазерных приборов.

53. Автоматические лазерные системы для выполнения планировочных работ.

54. Исследование точности исполнительной съемки подземных коммуникаций по материалам практики.

55. Исследование точности проецирования точек прибором PZL.

56. Исследование точности измерения превышений гидростатическим методом.

Неверно записанные результаты зачеркивают одной чертой, а правильные вписывают сверху.

Все материалы, подлежащие сдаче, по каждому виду работ предъявляются преподавателю при сдаче зачета, брошюруются и складываются в общую папку с приложением описи и справок о сдаче приборов и литературы.

§ 4. ПРАВИЛА ВНУТРЕННЕГО РАСПОРЯДКА, ОБЯЗАННОСТИ БРИГАДИРА И ЧЛЕНОВ БРИГАДЫ

Приборы, принадлежности и учебная литература выдаются бригадиру под расписку. Материальную ответственность за утерю или поломку геодезических приборов и оборудования несет бригада в целом. Бригадир должен иметь перечень полученного оборудования и учебных пособий.

Порядок выдачи и приемки приборов устанавливает заведующий практикой. Первое их получение производится в присутствии преподавателя.

Все студенты обязаны быть на месте работы в назначенное время. В дождливую погоду студенты являются на практику, как обычно, и занимаются камеральными работами.

Бригадир ежедневно отмечает в дневнике отсутствующих, опоздавших и ушедших с работы ранее установленного срока с указанием причин, а также записывает вопросы, возникающие в процессе работы. Преподаватель ежедневно просматривает дневник, проверяет записи бригадира, дает необходимые разъяснения и указания по ходу работы и подписывает дневник.

Каждый студент должен выполнить все виды работ, предусмотренные программой практики. Для этого бригадир составляет и представляет на утверждение преподавателю график распределения обязанностей в бригаде. Образцы графиков по видам работ приведены в настоящем пособии.

Прием работ и зачет по практике проводятся преподавателем-руководителем в присутствии всей бригады. Студенты, не сдавшие работы, к зачету по практике не допускаются.

На зачете каждый член бригады должен показать знание методов выполнения и организации работ, входящих в программу практики, поверок и юстировки приборов, и проявить навыки обращения с ними.

Бригадир студенческой бригады обязан:

организовать получение и сдачу приборов, оборудования и литературы, следить за их сохранностью;

поддерживать учебную и производственную дисциплину в бригаде;

составлять по видам работ графики распределения обязанностей в бригаде, предоставлять его преподавателю на утверждение и следить за его выполнением;

вести дневник практики;

добиваться качественного выполнения заданий в установленные сроки;

следить за полнотой и аккуратностью ведения журналов, абрисов и другой технической документации.

Член бригады обязан:

бережно обращаться с геодезическими приборами, оборудованием, пособиями и другим государственным имуществом;

строго соблюдать правила внутреннего распорядка, техники безопасности и охраны окружающей средой;

проявлять сознательное отношение к порученному делу.

§ 5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Техника безопасности неразрывно связана с технологией производства, организацией труда, климатическими, топографическими и другими местными условиями. Все виды топографических и геодезических работ должны выполняться в соответствии с утвержденными в установленном порядке проектами, содержащими раздел по технике безопасности, действующими инструкциями, постановлениями, Правилами по технике безопасности на топографо-геодезических работах и Основами законодательства СССР и союзных республик о труде.

На основании указанных правил организации, занимающиеся геодезическими работами, вносят дополнения к типовым инструкциям, исходя из местных условий и специфики проведения работ.

Применительно к местным условиям и рабочей программе практики кафедры инженерной геодезии разрабатывают и представляют на утверждение ректора института Правила по технике безопасности на учебной геодезической практике.

В Московском инженерно-строительном институте им. В.В. Куйбышева в соответствии с инструкцией Московского геолого-геодезического треста разработаны применительно к условиям практики в Подмосковье следующие правила по технике безопасности и охране окружающей среды.

Основные понятия

Несчастным случаем на производстве называют происшествие, связанное с выполнением работ, в результате которого последовали нарушение здоровья работающего и временная или постоянная потеря им трудоспособности.

Под нарушением состояния здоровья работающего понимают нарушение целостности тканей или функционирования органов: ранения, порезы, уколы, ссадины, царапины, ушибы, вывихи, переломы, растяжения, ожоги (химические и термические), засорения глаз, ослепления резким светом, удушения, сотрясения мозга, шоки, поражения электрическим током (даже без видимых признаков повреждений), отравления и т.п.

К общим причинам несчастных случаев относятся:

а) неправильная организация работы и несоблюдение технических норм и требований;

б) незнание условий поручаемой работы;

в) недисциплинированность работников;

г) незнание или нарушение правил по технике безопасности.

Общими мерами борьбы с несчастными случаями являются:

а) правильная организация труда;

б) устройство предохранительных приспособлений;

в) трудовая дисциплина;

г) обучение работающих безопасным способам ведения работ и строгое выполнение установленных правил по технике безопасности (обучение студентов осуществляется преподавателем-руководителем бригады во время инструктажа по технике безопасности);

д) соблюдение норм трудового законодательства.

Кодекс законов о труде является основой предупреждения несчастных случаев на производстве, так как им регламентируются основные мероприятия по охране труда, профессиональной санитарии и технике безопасности (раздел XIV кодекса);

е) содержание инструментов и оборудования в порядке и исправности;

ж) повседневное воспитание у работающих социалистического отношения к труду и сознания необходимости выполнения установленных правил по технике безопасности;

Инструктаж студентов по технике безопасности завершается проверкой преподавателем знаний каждого студента с заполнением контрольного листка (прил. 2) и сдачей его заведующему практикой в двухдневный срок.

О каждом несчастном случае, в результате которого пострадавший оставляет место работы, сам пострадавший или ближайший свидетель несчастного случая должен немедленно известить преподавателя-руководителя бригады или заведующего практикой.

Пострадавшему немедленно должна быть оказана возможная в данных условиях помощь. В случае необходимости он должен быть направлен в медицинский пункт.

Если несчастный случай произошел в связи с неудовлетворительным состоянием рабочего места, то оно должно быть немедленно осмотрено заведующим практикой или его помощником, а причины, вызвавшие несчастный случай, должны быть устранены.

Общие правила техники безопасности ведения полевых геодезических работ

1. Все лица, занимающиеся геодезическими работами в полевых условиях, обязаны соблюдать правила по технике безопасности.

2. Не допускаются к полевым работам лица, страдающие эпилепсией, головокружениями, болезнями сердца, а также женщины с беременностью пять месяцев и более.

3. Во время работы категорически запрещается курение.

4. Студенты в нетрезвом виде к работе не допускаются и направляются заведующим практикой в распоряжение деканата.

5. Все студенты должны знать правила оказания первой помощи.

6. При несчастном случае с тяжелым исходом старший в бригаде должен принять меры по оказанию первой медицинской помощи пострадавшему и скорейшему направлению его в медпункт или вызвать скорую медицинскую помощь.

7. Каждый, кто заметил опасность или неисправность прибора, инструмента или оборудования, обязан наряду с принятием мер к их устранению немедленно сообщить об этом исполнителю работ.

8. При выполнении работ группой студентов должен быть назначен ответственный за производство работ. Следует четко называть фамилию студента, которому поручается выполнение той или иной операции.

9. Студенческим бригадам запрещается работать в полосе отчуждения железной дороги, на автостраде, шоссе.

10. Если требуется пересечь автодорогу с интенсивным движением теодолитным или нивелирным ходом, необходимо специально выделить одного студента для наблюдения за транспортными средствами, освободив его от других обязанностей. Он должен находиться не далее 5 м от прибора в таком месте, которое позволит ему обнаружить приближающийся транспорт на расстоянии 0,5 км. Предупреждение о приближении транспорта подается заранее условленным сигналом. Реечнику запрещается стоять спиной к приближающемуся транспорту.

11. Во время перерывов в работе запрещается оставлять приборы вблизи дорог всех видов.

12. При переходе с приборами с одного места на другое следует ходить по левой стороне дороги навстречу движению транспорта.

13. При необходимости пересечения проезжей части улицы населенного пункта необходимо предварительно убедиться в полной безопасности перехода, для чего сначала надо посмотреть налево, а дойдя до середины проезда, посмотреть направо.

14. Особую осторожность следует соблюдать при работах вблизи перекрестков улиц или проездов. В этом случае следует выделять для наблюдения двух человек, обратив их внимание на повышенную опасность транспорта, совершающего поворот.

15. При работах на улицах населенных пунктов рейку необходимо переносить в руках в вертикальном положении.

16. Запрещается работать на крутых склонах.

17. При съемках вблизи зданий необходимо предварительно убедиться в том, что в здании закрыты все окна и форточки. При сильном и порывистом ветре работать вблизи зданий запрещается.

18. Студентам запрещается открывать люки колодцев и других подземных коммуникаций.

19. При работах на макетах строительных конструкций запрещается ходить по арматуре, переходить по распоркам, ослаблять растяжки или фаркопы. Все свободные стаканы фундаментов должны быть закрыты крышками.

20. При проецировании точек с исходного на монтажный горизонт запрещается одновременно выполнять работы в двух уровнях. Над приборами на нижнем горизонте должен бить навес со специальной ловушкой для падающих предметов.

21. При демонстрации лазерных и других приборов с повышенной опасностью подготовку, приведение прибора в рабочее положение и включение прибора осуществляют преподаватель и лаборант кафедры, прошедшие специальное обучение и курс техники безопасности.

Требования к приборам и инструментам

1. Все бригады должны снабжаться полным комплектом приборов, инструментов, инвентаря и оборудования, за качеством и сохранностью которых необходимо постоянно следить.

Запрещается пользоваться неисправным оборудованием и инструментами. За соблюдением этого требования обязан следить бригадир.

2. Топоры, молотки и кувалды должны быть плотно насажены на прочные ручки, которые после насадки необходимо расклинивать железными клиньями.

3. Рукоятки молотков и кувалд должны иметь утолщение к свободному концу, быть удобными для работы. Рукоятки не должны иметь заусенцев.

4. Складные рейки должны иметь исправные винты в местах скрепления. При работе во избежание случайного складывания рейки стопор должен быть надежно закреплен.

5. Ящики и футляры для приборов должны иметь прочно прикрепленные ручки или ремни.

6. Во время наблюдений зонт должен быть устойчиво закреплен. При сильном ветре не разрешается оставлять зонт без присмотра.

7. Во избежание пореза рук краями полотна стальной рулетки или мерной ленты разматывать и сматывать их надо двум студентам одновременно.

Правила гигиены при работе в полевых условиях

1. Потным и разгоряченным не рекомендуется пить холодную воду.

2. Необходимо защищать голову и тело от прямого воздействия солнечных лучей.

3. При порезе или повреждении кожного покрова необходимо стараться сохранить рану в чистоте, обработать ее йодом и перевязать бинтом.

4. В случае укуса змеи необходимо немедленно крепко перевязать пораженную часть тела выше укуса примерно на 10 - 15 см, чтобы не дать зараженной крови расходиться по всему телу, и возможно скорее обратиться к врачу.

При укусах собаки или другого животного необходимо срочно обратиться к врачу (на территории полигона должен работать медицинский пункт).

Охрана окружающей среды

1. Запрещается ходить и выполнять работы на газонах, в огородах и посадках различных культур.

2. Запрещается ломать ветки деревьев, рубить кустарник, собирать цветы ландыша, кувшинок и других растений, охраняемых постановлениями Советов депутатов трудящихся.

3. Курение разрешается только в специально отведенных местах, оборудованных всем необходимым для предупреждения пожара.

4. Запрещается засорять водоемы и территорию. Бумага, целлофановые пакеты, бутылки, остатки пищи и т.п. должны быть убраны и сложены в мусорные ящики.

5. После завершения работ все колышки должны быть извлечены из земли и сданы в геокамеру.

6. На территории полигона и вблизи нее категорически запрещается разводить костры, устанавливать палатки, устраивать пикники и т.п.

7. На территории лесного массива все студенты обязаны беспрекословно выполнять указания работников лесничества.

Глава 2.
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ, ИНСТРУМЕНТЫ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

§ 6. ТЕОДОЛИТЫ

Задача: закрепить знания, подготовить прибор к работе и приобрести навыки в измерении углов в полевых условиях.

Приборы и принадлежности: теодолит, штатив, отвес, 2 вешки, журнал измерения углов и рабочая тетрадь.

Работу с теодолитом после получения комплекта со склада (геокамеры) начинают с общего осмотра и изучения правил обращения с приборами (прил. 3).

Осмотр теодолита производят после установки и закрепления его на штативе. Теодолит закрепляют становым винтом так, чтобы подъемные винты вращались свободно.

При осмотре необходимо убедиться в выполнении следующих требований:

вращение верхней части теодолита должно быть плавным, без задержек;

закрепительные винты должны вращаться без видимых усилий;

вращение наводящих и подъемных видов должно быть плавным и без качания;

оптические детали и уровни не должны иметь видимых повреждений;

изображения предметов и сетки нитей в зрительной трубе должны быть четкими;

изображения в отсчетных устройствах должны быть четкими;

исправительные винты уровней и сетки нитей не должны иметь повреждений резьбы; вращение их должно осуществляться плавно, без усилий.

При осмотре исправительных винтов необходимо ослабить один из них, и только после этого можно вращать противоположный винт.

Изучение устройства теодолита

Теодолит Т30. Основание теодолита 1 (рис. 1, а), с которым скреплена подставка 9, одновременно служит дном футляра, что позволяет закрывать прибор, не снимая его со штатива при переходе с точки на точку и при перерывах в работе.

Зрительная труба 5 снабжена оптическим визиром 6 для ориентировочного наведения трубы на наблюдаемый предмет. Зрительную трубу фокусируют вращением кремальеры 7, а сетку нитей устанавливают по глазу вращением окулярного кольца 8.

Для центрирования теодолита используют зрительную трубу, которую устанавливают объективом вниз, и через отверстие 2 визируют на знак закрепления вершины угла.

Микроскоп 3 отсчетного устройства расположен рядом с окуляром. Для освещения оптического устройства используют зеркало 4 для направления лучей (зайчика) в отверстие для подсветки.

В поле зрения микроскопа (рис. 1, б) видны изображения вертикального (сверху с буквой В) и горизонтального (снизу с буквой Г) кругов. Цена делений обоих кругов 10¢. Отсчеты производят по неподвижному индексу с оценкой десятых долей делений на глаз. На рис. 1, б отсчет по вертикальному кругу равен 358°48¢, по горизонтальному - 70°05¢.

Необходимо помнить, что теодолит Т30 не имеет уровня при вертикальном круге, его заменяет уровень при горизонтальном круге. Потому при наведении на предмет и отсчете по вертикальному кругу пузырек уровня горизонтального круга должен находиться в нуль-пункте.

Рис. 1. Теодолит Т30 (а) и поле зрения отсчетного микроскопа (б)

Рис. 2. Поле зрения микроскопа теодолита 2Т30:

а - при положительном угле наклона; б - при отрицательном

Теодолит 2Т30 - модификация теодолита Т30. В нем улучшены некоторые характеристики прибора: увеличение зрительной трубы равно 20^´. Цена деления уровня при алидаде горизонтального круга составляет 45", вес прибора уменьшен на 0,2 кг.

В отсчетном устройстве теодолита 2Т30 использован шкаловой микроскоп с ценой деления 5¢. Отсчеты при этом производят до десятых долей деления шкалы, т.е. до 0,5¢. На рис. 2, а отсчет по горизонтальному кругу равен 8° + 0,7×5¢ = 8°3,5¢, а на рис. 2, б - 111°35¢ + 0,5×5¢ = 111°37,5¢.

Шкала вертикального круга (см. рис. 2) имеет два ряда оцифровок: по верхнему ряду со знаком «+», по нижнему - со знаком «-». Оцифровку подписей по верхнему ряду используют тогда, когда шкалу пересекает штрих лимба со знаком «+». Подписи шкалы в этом случае возрастают слева направо. На рис. 2, а отсчет по вертикальному кругу равен 1°35¢ + 0,3×5¢ = 1°36,5¢. Если штрих лимба имеет подпись со знаком «-», то используют нижнюю оцифровку шкалы, где подписи возрастают справа налево. Так, отсчет по вертикальному кругу на рис. 2, б равен -0°40¢ - 0,5×5¢ = -0°42,5¢.

После завершения осмотра и изучения теодолита необходимо сделать заключение о пригодности его к работе.

Пример. При осмотре теодолита Т30 № 20469 установлено следующее.

1. Футляр прибора исправен, замки работают.

2. Ножки, головка штатива и становой винт исправны.

3. Подъемные винты подставки и зажимные винты лимба и алидады надежно закрепляют соответствующие узлы прибора.

4. Наводящие винты обеспечивают плавное вращение лимба, алидады и зрительной трубы.

5. Исправительный винт уровня сорван, остальные работают исправно.

6. Изображения предмета и сетки нитей в поле зрения трубы видны отчетливо.

7. Изображения штрихов и индекса в поле зрения отсчетного устройства видны четко. Зеркало подсветки закреплено слабо и не удерживается в заданном положении.

После замены в геокамере исправительного винта уровня и закрепления оправы зеркала подсветки прибор принимается.

Бригада № 48     (подпись бригадира)

Поверки и юстировки теодолита

К теодолиту предъявляется ряд требований, связанных с взаимным расположением его основных осей.

Основные оси теодолита (рис. 3):

H₁ - вертикальная ось (ось вращения алидады горизонтального круга);

НН₁ - горизонтальная ось (ось вращения зрительной трубы);

Рис. 3. Основные оси теодолита

UU₁ - ось уровня горизонтального круга (касательная к внутренней поверхности ампулы в нуль-пункте);

VV₁ - визирная ось (прямая, проходящая через оптический центр объектива и крест нитей сетки).

Основные условия, которые должны быть соблюдены в теодолите при измерении углов: вертикальная ось прибора должна быть отвесна, а визирная плоскость вертикальна. Соблюдение этих условий проверяется при следующих поверках и юстировках теодолита.

1. Ось цилиндрического уровня UU₁ должна быть перпендикулярна к вертикальной оси II₁ прибора. После предварительного горизонтирования теодолита устанавливают уровень по направлению двух подъемных винтов и вращением их в разные стороны приводят пузырек уровня в нуль-пункт. Далее открепляют закрепительный винт алидады и поворачивают верхнюю часть теодолита на 180°. Если пузырек сместился с нуль-пункта не более чем на одно деление, то условие выполнено.

Если условие нарушено, то юстировку (исправление) производят исправительными винтами уровня. Для этого смещают пузырек уровня к нуль-пункту на половину отклонения.

При юстировке предварительно необходимо определить направление смещения конца пузырька уровня, расположенного у исправительных винтов. Если его надо поднять, то вращением против часовой стрелки (наблюдая сверху) ослабляют верхний исправительный винт, а затем перемещают пузырек нижним исправительным винтом, вращая его в том же направлении, что и верхний. Если конец уровня надо опустить, то вначале вращают по направлению часовой стрелки нижний исправительный винт, а затем - верхний.

После выполнения юстировки поверку повторяют.

2. Визирная ось трубы VV₁ должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси НН₁ теодолита. Угол с отклонения визирной оси трубы от перпендикуляра к горизонтальной оси вращения трубы называют коллимационной погрешностью.

Для выполнения поверки наводят зрительную трубу на удаленную, находящуюся на горизонте ясно видимую точку, например при круге право, и берут отсчет П по лимбу. Затем переводят трубу через зенит, снова визируют на точку при положении круга слева и берут отсчет Л. Коллимационную погрешность с вычисляют по формуле

                                                      (1)

Если , где t - точность отсчета по теодолиту, то условие считают выполненным. При нарушении этого условия вычисляют правильный отсчет

                                                      (2)

и устанавливают его на горизонтальном круге. Вертикальная нить сетки при этом сместится с изображения-точки. С помощью боковых исправительных винтов передвигают сетку нити до совмещения вертикальной нити с изображением точки.

При измерениях на строительных объектах условие перпендикулярности визирной оси и оси вращения трубы должно соблюдаться с высокой точностью, так как при выверке строительных конструкций не всегда есть возможность выполнять работу при двух положениях вертикального круга. Для достижения повышенной точности поверку и юстировку теодолита осуществляют линейным способом.

В точке В (рис. 4), расположенной на расстоянии не менее 80 м от стены здания, устанавливают теодолит и тщательно приводят вертикальную ось в отвесное положение. При круге лево наводят зрительную трубу на удаленную точку А, расположенную приблизительно на высоте прибора. Переводят трубу через зенит и на стене здания на высоте горизонта прибора отмечают положение центра сетки нитей M_LR. Аналогичные действия выполняют при круге право и получают точку M_RL. Расстояние между точками M_LR и M_RL соответствует углу 4с.

Рис. 4. Схема поверки визирной оси теодолита линейным способом

Рис. 5. Схема поверки горизонтальной оси теодолита

Для юстировки от последней точки M_RL откладывают 1/4 отрезка M_RLM_LR и отмечают положение точки М₀. Далее снимают предохранительный колпачок и боковыми исправительными винтами наводят вертикальную нить сетки на точку М₀.

Для этого вначале надо ослабить один из боковых исправительных винтов и только после этого действовать другим исправительным винтом.

3. Горизонтальная ось НН₁ вращения трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси II₁ прибора. Установив теодолит в 30 - 40 м от стены какого-либо здания, тщательно приводят вертикальную ось прибора в отвесное положение. Наводят крест нитей на высоко расположенную точку А стены (рис. 5). При закрепленной алидаде наклоняют трубу примерно до горизонтального положения и по визирной оси отмечают на стене положение точки а₁. Аналогичные действия повторяют при другом положении вертикального круга и получают точку а₂. Если отрезок а₁а₂ в поле зрения не выходит из биссектора сетки (двойной нити), то условие считают выполненным. При нарушении условия для юстировки прибор передают в мастерские.

4. Одна из нитей сетки должна быть параллельна вертикальной оси II₁ вращения прибора, а другая - перпендикулярна. Наводят крест нитей на хорошо видимую точку местности и медленно поворачивают алидаду вокруг оси ее вращения. Если изображение точки не сходит с горизонтальной нити, то условие выполнено. В противном случае поворачивают сетку нити в оправе до совмещения нити с точкой.

Формулировки поверок, описание последовательности действий и полученные значения (отклонения пузырька уровня, величину коллимационной погрешности и т.п.) записывают в тетрадь поверок. После выполнения поверок тетрадь представляется на просмотр преподавателю и хранится в папке материалов бригады.

Измерения горизонтальных углов

Для измерения горизонтального угла b (рис. 6, а) теодолит устанавливают так, чтобы вертикальная ось прибора была отвесна и проходила через вершину О измеряемого угла. Приведение вертикальной оси в отвесное положение называют горизонтированием, а ее совмещение с вершиной угла - центрированием теодолита.

Эти операции выполняют обычно совместно в такой последовательности.

Штатив над точкой предварительно устанавливают таким образом, чтобы верхняя поверхность его головки была приблизительно горизонтальна, а центр отверстия головки располагался над вершиной угла. К становому винту прикрепляют отвес, длину нити которого подбирают так, чтобы заостренный конец груза располагался чуть выше точки О. Ослабляют становой винт и передвижением подставки теодолита по головке штатива добиваются совмещения заостренного конца груза с точкой О. Горизонтируют теодолит подъемными винтами с помощью цилиндрического уровня горизонтального круга.

Рис. 6. Способы измерения горизонтальных углов:

а - способ приемов; б - способ круговых приемов

При измерении угла на точках А и В выставляют визирные знаки. Если длины сторон угла невелики, то за точкой по створу стороны устанавливают шпильку, которую ставят отвесно, а для лучшего ее опознавания прикрепляют листок цветной бумаги. При больших расстояниях на точку устанавливают вешку.

Перед началом измерений устанавливают трубу для наблюдений. Для этого наводят трубу на светлый фон и вращением окулярной трубочки добиваются четкой видимости сетки нитей (установка трубы по глазу). Далее наводят трубу на предмет и вращением кремальеры добиваются четкого изображения предмета (установка трубы по предмету). Затем устраняют параллакс. Для этого слегка перемещают глаз относительно окуляра. Если изображение предмета смещается относительно сетки нитей, то имеющийся параллакс (смещение) устраняют небольшим вращением кремальеры.

Измерение углов способом приемов

Закончив подготовку прибора и визирных знаков, приступают к измерениям. Измерение может быть выполнено при произвольном положении лимба или при установке его в такое положение, при котором отсчет на точку А будет немного больше нуля. Во втором случае упрощаются вычисления углов.

Угол измеряют при закрепленном лимбе в такой последовательности.

Открепляют алидаду, наводят зрительную трубу на точку А вначале приближенно - при помощи визиров на корпусе трубы, а затем точно - с помощью наводящего винта алидады и берут отсчет а по горизонтальному кругу. Отсчет записывают в журнал измерения горизонтальных углов (табл. 2).

Ослабляют закрепительный винт алидады и вращением ее по часовой стрелке визируют на точку В. Берут отсчет в по горизонтальному кругу и записывают в журнал измерений в строке В (табл. 2).

Значение измеренного угла вычисляют по формуле

b = b - а.                                                                       (3)

Если отсчет в меньше отсчета а, то к нему прибавляют 360°.

Таблица 2. Журнал измерения горизонтальных углов

Теодолит Т30 № 15954 Наблюдал: Петров И.Н. Вычислял: Иванов А.А.

На этом заканчивается первый полуприем. При измерении угла вторым полуприемом трубу переводят через зенит и производят все действия в указанном выше порядке при другом положении вертикального круга.

Значения углов в полуприемах не должны различаться между собой на величину, большую удвоенной точности отсчетного устройства, т.е. 2t. Если это требование соблюдается, то за окончательное значение угла принимают среднее из двух полуприемов. При большем расхождении угол измеряют заново.

Оформление записей в журнале должно отвечать требованиям, перечисленным в § 2.

При обработке журнала измерения углов теодолитом Т30 для контроля вычисляют средние значения из отсчетов при двух кругах. Угол, вычисленный по этим значениям, в пределах погрешностей округления должен быть равен среднему значению угла из полуприемов. Так, из табл. 2 получим

b = (153°23¢ + 153°24¢)/2 = 153°23,5¢ и b = 243°31¢ - 90°07,5¢ = 153°23,5¢.

Необходимо отметить, что при измерении углов оптическим теодолитом лимб между полуприемами не переставляют.

Измерение углов способом круговых приемов

Если при вершине угла О (рис. 6, б) больше двух направлений, то измерение углов производят, как правило, способом круговых приемов.

Таблица 3. Журнал измерения горизонтальных углов

Теодолит Т30 № 15954 Наблюдал: Николаев Н.Н. Вычислял: Иванов А.А.

Угол измеряют следующим образом. Закрепляют лимб и вращением алидады по ходу часовой стрелки наводят зрительную трубу на точки А, В, С, снова А и берут отсчеты а, b, с, а по горизонтальному кругу. Все отсчеты записывают в журнал (табл. 3). Описанные действия составляют первый полуприем.

Перед вторым полуприемом трубу переводят через зенит, последовательно наводят трубу на точки A, С, В и А движением алидады против хода часовой стрелки и берут отсчеты.

При обработке журнала вычисляют средние из отсчетов в полуприемах на каждый пункт. Затем вычисляют среднее а_ср из первого а и последнего а¢ наведений на начальный пункт (точку А); результат выписывают над первым отсчетом а. Для определения приведенных направлений из каждого среднего отсчета на пункты вычитают значение а_ср.

Контроль правильности измерений осуществляют по разностям отсчетов на точку при кругах лево и право (колебаниям двойной коллимационной погрешности). Колебания этой величины не должны превышать удвоенной точности отсчетного устройства теодолита, т.е. 2t.

Измерение углов наклона

Угол наклона v - это угол между направлением на данную точку и горизонтальной проекцией этой линии.

Отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении визирной оси трубы и оси цилиндрического уровня при алидаде вертикального круга называется местом нуля и обозначается МО.

Измерение вертикальных углов теодолитом Т30 производят следующим образом:

зрительную трубу приближенно наводят на точку и подъемными винтами приводят пузырек уровня горизонтального круга в нуль-пункт;

наводящим винтом зрительной трубы наводят среднюю горизонтальную нить сетки на наблюдаемую точку;

производят отсчет по вертикальному кругу (например, П);

аналогичные действия повторяют при другом положении вертикального круга и получают отсчет Л.

Для теодолита Т30 формулы вычислений места нуля и угла наклона имеют вид

                                               (4)

Исправление места нуля

Для удобства вычислений углов наклона значение места нуля должно быть близко к нулю.

Для исправления места нуля у теодолита Т30 определяют угол наклона при двух положениях вертикального круга; при этом будем считать, что последнее наведение было сделано при круге лево. Тогда, не смещая трубы с наблюдаемой точки, наводящим винтом устанавливают на вертикальном круге отсчет, равный углу наклона v. При этом горизонтальная нить сетки сместится с наблюдаемой точки. Действуя вертикальными исправительными винтами сетки, совмещают нить с наблюдаемой точкой. Если при определении v последним был отсчет при круге право, то при юстировке устанавливают на вертикальном круге отсчет (180° - v). После исправления определение места нуля повторяют.

По завершении работ с теодолитом бригада представляет тетрадь поверок прибора (одну на бригаду), рабочие тетради каждого студента с результатами измерений горизонтального и вертикального углов и описанием результатов осмотра прибора.

§ 7. НИВЕЛИРЫ И РЕЙКИ

Задача: закрепить знания, подготовить прибор к работе и приобрести навыки в измерении превышений в полевых условиях.

Приборы и принадлежности для выполнения полевых работ: нивелир, штатив, две рейки, деревянные колышки для закрепления точек на местности, молоток, журналы нивелирования и рабочая тетрадь.

Получив прибор в геокамере, производят его общий осмотр. Нивелир осматривают после установки на штатив и закрепления его становым винтам. При осмотре необходимо убедиться в соблюдении следующих требований к нивелиру:

верхняя часть нивелира должна вращаться свободно, без задержек;

при плавном вращении элевационного винта визирная ось должна перемещаться плавно;

изображения предмета, сетки нитей и пузырька уровня в поле зрения трубы должны быть четкими;

исправительные винты не должны иметь повреждений резьбы, а вращение их должно осуществляться плавно и без усилий.

При осмотре реек необходимо обратить внимание на сохранность пяток и работу замка у складных реек. Пятки реек не должны иметь видимых повреждений и изгибов, а замки должны обеспечивать надежное скрепление частей рейки.

Устройство нивелира и реек

Нивелир Н-3. Зрительная труба 5 нивелира (рис. 7, а) с объективом 8 и окуляром 3 имеет коробку 6, в которую заключен цилиндрический уровень. Исправительные винты уровня закреплены в торцевой части коробки 4. Для приближенного наведения зри» тельной трубы на рейку используют мушку 7. Фокусировку зрительной трубы осуществляют вращением кремальеры 9. Для наведения трубы на предмет используют закрепительный 10 и наводящий 11 винты.

Рис. 7. Нивелир Н-3 (а) и его поле зрения (б)

Приведение пузырька цилиндрического уровня в нуль-пункт осуществляют вращением элевационного винта 2. Круглый уровень 12 снабжен тремя исправительными винтами 13. Подставка 1 имеет три подъемных винта 14.

Рис. 8. Нивелир НС-4

В поле зрения зрительной трубы (рис. 7, б) выведено изображение концов пузырька уровня. При нахождении пузырька в нуль-пункте изображение половинок совмещено, как на рисунке.

При определении превышений отсчеты по рейке производят по средней нити. При этом необходимо помнить, что зрительная труба дает обратное изображение предметов и отсчеты в поле зрения трубы возрастают сверху вниз. На рис. 7, б отсчет равен 1145.

Нивелир НВ-1 отличается от Н-3 лишь небольшими конструктивными особенностями, несколько большей ценой деления уровня и большей величиной наименьшего расстояния визирования.

Нивелир с компенсатором НС-4 (рис. 8) обеспечивает автоматическую установку линии визирования в горизонтальное положение в пределах угла компенсации ±15, что достигается предварительной установкой прибора по круглому уровню 7 с помощью подъемных винтов 1. Юстировку круглого уровня осуществляют исправительными винтами 6. Для удобства наблюдений уровень имеет отражатель 5.

Основание зрительной трубы 2 вращается относительно подставки 8 с помощью наводящего винта. Нивелир не имеет закрепительного винта, а приближенное наведение на рейку производят от руки преодолением фрикционного сцепления.

Фокусирование зрительной трубы 3 по предмету осуществляют вращением кремальеры 4.

Современным ГОСТ предусмотрен выпуск нивелира с компенсатором Н-3К, который по внешнему виду и конструкции подобен прототипу НС-4. Для измерения и построения углов нивелир снабжен горизонтальным кругом, отсчет по которому производят с помощью отсчетного микроскопа.

Нивелирные рейки. Наибольшее распространение в строительном производстве нашли двусторонние трехметровые складные шашечные рейки с ценой деления 10 мм. На одной стороне таких реек нанесены чередующиеся черные и белые шашки, а на другой - красные и белые. Первые пять шашек каждого дециметра для удобства отсчета объединены гребенкой в виде буквы «Е».

На черной стороне рейки нуль совпадает с пяткой рейки, а на красной - отсчеты обычно начинаются с величин, близких к 4683 или 4783 мм.

Изучение нивелира завершается описанием его состояния и принципа действия основных частей. Описание составляют, как для теодолита.

Поверки и юстировки нивелира

Главное условие, которое предъявляют к нивелиру, - это горизонтальность визирной оси. Для обеспечения этого требования перед началом работ необходимо выполнить поверки и произвести юстировки нивелира.

Поверки и юстировки уровенных нивелиров

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения прибора. Тремя подъемными винтами приводят пузырек уровня в нуль-пункт и поворачивают верхнюю часть прибора на 180°. Если пузырек остается в нуль-пункте, то условие выполнено. В противном случае исправительными винтами перемещают пузырек к нуль-пункту на половину отклонения.

После юстировки поверку повторяют.

Рис. 9. Схема поверки нивелира:

а - с уровнем; б - с компенсатором

2. Вертикальная нить сетки должна быть параллельна оси нивелира. В защищенном от ветра месте подвешивают отвес, а в 20 - 25 м от него устанавливают нивелир и с помощью круглого уровня приводят ось вращения нивелира в отвесное положение. Затем совмещают в поле зрения трубы один из концов вертикальной нити со шнуром отвеса. Если другой конец нити отклоняется от шнура меньше, чем на толщину нити, то условие выполнено.

Если же условие нарушено, то, ослабив крепежные винты, пластинку с сеткой нитей поворачивают до совмещения вертикальной нити со шнуром отвеса.

3. Визирная ось зрительной трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня. Поверку главного условия выполняют двойным нивелированием вперед. С этой целью закрепляют колышками линию АВ (рис. 9, а) длиной 50 - 75 м. Нивелир устанавливают над точкой А и измеряют высоту прибора i₁. Вращением элевационного винта совмещают концы пузырька уровня в поле зрения трубы и по рейке в точке В берут отсчет в₁. Затем нивелир и рейку меняют местами, измеряют высоту прибора i₂ и берут отсчет по рейке в₂.

Погрешность х, обусловленную влиянием непараллельности визирной оси и оси уровня, вычисляют по формуле

Если , то главное условие считают выполненным. В противном случае вычисляют правильный отсчет (в₂ - х) и наводят на него с помощью элевационного винта среднюю нить сетки. При этом пузырек уровня сойдет с нуль-пункта. Исправительными винтами уровня приводят пузырек в нуль-пункт (совмещают изображения концов уровня в поле зрения трубы). После юстировки поверку повторяют.

Поверки и юстировки нивелиров с компенсаторами

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. Выполняется, как у уровенного нивелира.

2. Вертикальная нить сетки должна быть параллельна оси вращения нивелира. Выполняется, как у уровенного нивелира.

3. Линия визирования должна быть горизонтальна при установке нивелира в пределах угла компенсации. Это главное условие. Для выполнения поверки закрепляют колышками на местности линию АВ (рис. 9, б) длиной 60 - 80 м. По дальномеру точно посредине между колышками устанавливают нивелир, с помощью круглого уровня приводят его ось вращения в отвесное положение и берут отсчеты а₁ и b₁ по рейкам, установленным на колышках. Располагают нивелир за передней рейкой на наименьшем расстоянии визирования, берут отсчеты а₂ и b₂ и вычисляют влияние несоблюдения главного условия

х = (а₂ - а₁) - (b₂ - b₁).                                                   (6)

Если , то главное условие считают выполненным. В противном случае вычисляют правильный отсчет (a₂ - х) и исправительными винтами сетки наводят среднюю нить на этот отсчет. После юстировки поверку повторяют.

Поверка реек

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна геометрической оси рейки. Нивелир приводят в рабочее положение; в 50 - 60 метрах от него на колышек устанавливают рейку. Зрительную трубу наводят на рейку и совмещают вертикальную нить сетки с ребром рейки. Если пузырек уровня на рейке будет находиться в середине, то условие выполнено. В противном случае исправительными винтами уровня приводят пузырек в нуль-пункт. На этом завершается первая часть поверки. Далее поворачивают рейку на 90° и повторяют поверку.

2. Определение разности нулей реек. Нивелир приводят в рабочее положение и на расстоянии 5 - 8 м от него на костыль или гвоздь со сферической головкой устанавливают рейку. Берут не менее трех пар отсчетов по черной а_ч и по красной а_к сторонам рейки. Для каждой пары вычисляют разность нулей

РО = а_к - а_ч                                                            (7)

и из полученных значений вычисляют среднее. Разности нулей определяют для обеих реек.

Как и у теодолита, результаты осмотра нивелира и выполнения поверок записывают в тетрадь поверок приборов.

§ 8. ЗЕМЛЕМЕРНЫЕ ЛЕНТЫ И СТАЛЬНЫЕ РУЛЕТКИ

Задача: закрепить знания, подготовить мерные приборы к работе и приобрести навыки в измерениях.

Приборы и принадлежности для выполнения работ: землемерная лента с линеечкой, имеющей миллиметровые деления и комплектом из 10 шпилек, или стальная рулетка с миллиметровыми делениями, вешки, деревянные колышки для закрепления точек на местности, молоток, микрокалькулятор, журнал измерения длин линий и рабочая тетрадь.

Для непосредственного измерения расстояний используют землемерные ленты ЛЗ (рис. 10, б) длиной 20 или 50 м. Лента представляет собой стальную полосу шириной 15 - 20 мм и толщиной 0,3 - 0,4 мм.

Рис. 10. Землемерные ленты:

а - вид при хранении; б - штриховая; в - комплект шпилек

Рис. 11. Стальные рулетки:

а - РК-50; б - РВ-30; в - пружинный динамометр

Метровые деления на штриховой ленте обозначены пластинками с выбитыми на них порядковыми номерами, полуметровые - заклепками, а дециметровые - отверстиями.

При перевозке и хранении ленту наматывают на кольцо (рис. 10, а) и закрепляют стопорными винтами. Разматывать ленту необходимо осторожно, чтобы она не закручивалась, не образовывались петли и перегибы, иначе полотно ленты легко может надломиться или сломаться. Разматывают ленту два человека: один из них, держа в руке конец ленты, медленно отходит от второго, внимательно следя за правильным положением разворачиваемой ленты, второй осторожно и медленно вращает кольцо, постепенно освобождая ленту. Запрещается снимать с кольца ленту витками, так как это ведет к образованию петель.

Развернутую ленту осторожно укладывают на землю и внимательно осматривают: нет ли надломов, трещин и заусениц, надежно ли прикреплены ручки, заклепки и пластинки с цифрами. Шпильки (рис. 10, в) снимают с кольца, пересчитывают, выпрямляют погнутые и проверяют соответствие толщины шпильки и выреза в ленте. При необходимости с полотна удаляют густую смазку, используемую при хранении ленты зимой.

В строительной практике для измерений линий на местности и на конструкциях сооружений обычно применяют стальные рулетки на крестовине РК-50 (рис. 11, а) длиной 50 м и рулетки РВ-30 (рис. 11, б), длиной 30 м.

Рулетка РК имеет цену деления 1 мм на первом дециметре и 10 мм - на остальной части полотна, а рулетка РВ - цену деления 1 мм по всей своей длине.

Для натяжения рулетки с нормальной силой Р - 10 кг используют пружинный динамометр (рис. 11, в).

Измерение длин линий землемерными лентами производят в такой последовательности.

На концах измеряемой линии устанавливают вешки. Если длина линии превышает 150 м, то в створ дополнительно ставят еще одну вешку. Чтобы не закрывать видимости по створу, вешение производят начиная с дальней точки, т.е. «на себя».

Линию измеряют два человека. Задний рабочий прикладывает начальный штрих к начальной точке и закрепляет ленту шпилькой. Передний держит ленту в вытянутой руке так, чтобы не закрывать створ. По команде заднего рабочего он укладывает ленту в створ, встряхивает ее, натягивает «от руки» с силой Р - 10 кг, в вырез на переднем конце ленты вставляет шпильку, и весь процесс повторяют. Если весь комплект шпилек у переднего рабочего израсходован, то задний передает ему свои 10 шпилек. Передачу шпилек фиксируют в журнале измерения линий.

В конце линии между последней шпилькой и конечной точкой измеряют остаток r. Для этого протягивают ленту вдоль створа и против конечной точки производят отсчет по ленте. При этом число целых метров определяют по надписям на пластинках, число дециметров отсчитывают по отверстиям, а сантиметры между дециметровыми делениями оценивают на глаз. При измерениях линий с повышенной точностью для оценки долей дециметра к ленте прикладывают металлическую линеечку с миллиметровыми делениями.

Длину линии D вычисляют по формуле

D = nl₀ + r,

где п - число целых отложений ленты в измеряемой линии; l₀ - номинальная длина мерного прибора (20, 30, 50 м и т.п.); r - остаток.

Линию измеряют в прямом D_пр и обратном D_обр направлениях. Разности DD = D_пр - D_обр не должны превышать 1:2000 измеряемого отрезка. Если это условие выполнено, то вычисляют среднее значение D = 0,5(D_пр + D_обр). Если условие нарушено, то измерение длины линии повторяют.

Измерение линий стальными рулетками производят по той же программе. Отличие заключается в том, что концы мерного прибора при его отложении фиксируют гвоздями или проволокой на мягком грунте и прочерчиванием на твердом покрытии дорог, а натяжение осуществляют не «от руки», а пружинным динамометром

После осмотра и изучения мерного прибора приступают к его компарированию.

На полевом компараторе, размещенном на плоском равнинном участке местности с благоприятными условиями измерений, каждая пара студентов бригады измеряет базис в прямом и обратном направлениях. Результаты записывают в ведомость вычисления поправки за компарирование (табл. 4). Температуру за период измерений определяют не менее трех раз. Поправку dl_к в длину ленты за компарирование вычисляют по формуле

где D_э - эталонная длина компаратора, известная с большой точностью; D_и - фактическая длина компаратора, измеренная компарируемой лентой; k = D_э/l₀ - число уложений мерного прибора в длине компаратора.

Таблица 4. Ведомость вычисления поправки за компарирование

Лента Л3 = 20 № 134; dl_к = +5,5 мм при t₀ = 13 °С.

Одновременно с вычислением поправки за компарирование производят оценку точности измерений. Для этого после определения среднего значения D_и из измеренных значений вычисляют отклонения v от арифметической середины, среднюю квадратическую погрешность  одного измерения и  - среднюю квадратическую погрешность арифметической середины окончательного результата, где п - число измерений.

При повышенных требованиях к точности измерений длин линий вводят поправки за компарирование dD_к, за температуру dD_t, за наклон dD_v или превышение dD_h.

Поправку за компарирование вычисляют по формуле

dD_к = dl_к(D/l₀).                                                            (8)

Для определения поправки за температуру измеряют температуру t, а поправку вычисляют по формуле

dD_t = a(t - t₀)D,                                                           (9)

где a = 12×10^-6 - коэффициент линейного расширения материала мерного прибора (стали); t₀ - температура компарирования прибора.

Для определения поправки за наклон при помощи теодолита определяют угол наклона v местности или превышения h концов линии. Формула для вычисления поправок имеет вид

dD_v = -2Dsin²(v/2)                                                     (10)

или

dD_h = -(h²/2D).                                                      (11)

Для упрощения вычислений в прил. 4 приведена таблица, в которой для углов наклона от 1 до 10° указаны поправки за наклон на 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100 м. При использовании таблицы расстояние D разбивают на сотни, десятки, единицы и доли метров, выбирают для них соответствующие табличные значения, а поправку вычисляют как сумму полученных величин.

Таблица 5. Журнал измерения линий

Таблица 6. Программа вычислений горизонтальных проложений

Процесс вычислений значительно облегчается при использовании микрокалькулятора. При этом по формулам (8) и (9) определяют поправки за компарирование и температуру, вычисляют наклонное расстояние

D¢ = D + dD_к + dD_t                                                  (12)

и горизонтальное проложение

d = D¢cosv.                                                              (13)

Пример. Пусть D = 182,91 м при v = 5°45¢.

По формуле (13) d = 182,91 × cos5°45¢ = 181,99.

По таблицам поправок за наклон линии (прил. 4)

D, м	dDv, мм
100..............................................	503	dDv = -0,92 м
80................................................	402	d = 182,91 - 0,92 = 181,99 м
2..................................................	10
0,91.............................................	5
S = 182,91	S = 920

При пробных измерениях бригада измеряет одну линию.

Образец записи результатов измерений и вычислений длин линий дан в табл. 5.

Программа вычислений горизонтальных проложений на микрокалькуляторе типа «Электроника Б3» с использованием формул (8), (9), (12) и (13) приведена в табл. 6 на примере данных табл. 5 со значением угла наклона v = 1°15¢ вместо превышения h = 3,61 м.

После изучения методики и пробных измерений длин линий представляют ведомость вычисления поправки за компарирование (в журнале поверок) и журнал измерения линий.

§ 9. НИТЯНЫЙ ДАЛЬНОМЕР

Задача: закрепить знания, определить коэффициент и постоянную дальномера для трубы с внешней фокусировкой (поправки к расстояниям для трубы с внутренней фокусировкой) и приобрести навыки в измерении расстояний нитяным дальномером.

Инструменты и принадлежности: комплект прибора (теодолита, нивелира, кипрегеля), мерный прибор, две нивелирные рейки, деревянные колышки, молоток, микрокалькулятор и рабочая тетрадь.

При измерении расстояний нитяным дальномером прибор устанавливают над точкой N (рис. 12, a), a рейку в точке М. По дополнительным (дальномерным) нитям а¢ и в¢ в поле зрения трубы (рис. 12, б) берут дальномерный отсчет АВ = l по рейке, а расстояние между точками N и М, равное D, определяют из соотношения

D = D¢ + f + d,

Рис. 12. Нитяный дальномер:

a - оптическая схема; б - поле зрения трубы

где D¢ - расстояние от переднего фокуса объектива F до рейки; f - фокусное расстояние объектива зрительной трубы; d - расстояние от объектива до вертикальной оси теодолита. Отрезок D¢ определяют из подобия треугольников ABF и abF:

D¢ = (f/P)l.

Отношение f/p = K называют коэффициентом дальномера, а сумму f + d = с - постоянной дальномера.

Таким образом, для зрительной трубы с внешней фокусировкой расстояния по нитяному дальномеру вычисляют по формуле

D = Kl + c.                                                          (14)

Значение постоянной с определяют непосредственным измерением величин f и d. Для определения f зрительную трубу фокусируют на удаленный предмет и измеряют линейкой расстояние от объектива до сетки нитей, а для определения d измеряют расстояние от объектива до вертикальной оси прибора. Сумма полученных значений дает величину постоянной дальномера.

Для определения коэффициента дальномера K на ровной местности выбирают базис длиной 120 - 150 м и измеряют его лентой или рулеткой не менее двух раз. За окончательное принимают среднее значение D_н. Над одной из точек устанавливают прибор, а на другой рейку. Каждый студент берет дальномерные отсчеты l и записывает их в журнал определения коэффициента дальномера. Для контроля производят отсчеты по всем трем нитям и сравнивают разности отсчетов. Коэффициент дальномера вычисляют по формуле

К = (D_и - с)/l.

Таблица 7. Журнал определения коэффициента дальномера

Кипрегель КБ № 2834 f = 0,34 м, d = 0,19 м, с = 0,58 м

Образец записи и оформления журнала приведен в табл. 7.

У зрительной трубы с внутренней фокусировкой К и с являются переменными величинами, так как при фокусировании изменяется расстояние между объективом и фокусирующей линзой. Расстояние в данном случае определяют по формуле

D = 100l + d,                                                              (15)

где d - поправка, изменяющаяся в зависимости от расстояния от прибора до рейки.

Поправки определяют следующим образом. На ровной местности откладывают расстояния приблизительно 30, 60 и 120 м, закрепляют их деревянными колышками и измеряют мерным прибором в прямом и обратном направлениях. За окончательные значения D_иi принимают средние. В начальной точке устанавливают прибор, а на колышки последовательно ставят рейку и берут отсчеты по дальномерным нитям. На каждом расстоянии берут отсчеты не менее чем три студента. Результаты измерений записывают в журнал (табл. 8), вычисляют среднее значение l_i и по формуле

d_i = D_иi - 100l_i

находят значение поправок.

При пробных измерениях бригада студентов определяет нитяным дальномером теодолита длину одной линии в прямом и обратном направлениях. При снятии дальномерного отсчета нижнюю нить целесообразно наводить на «круглый» отсчет, например 1000. Тогда по верхней нити нетрудно сразу определить дальномерный отсчет l. Одновременно с определением l берут отсчеты по вертикальному кругу теодолита и вычисляют по формуле (3) или (4) угол наклона v.

Таблица 8 Журнал определения поправки нитяного дальномера

Теодолит Т30 № 28354

Таблица 9 Журнал измерения линий нитяным дальномером

Теодолит Т30 № 28354 d_{30 м} = +0,11 м d_{60 м} = +0,22 м d_{120 м} = 0,33 м

Горизонтальное проложение d измеряемой линии вычисляют по формуле

d = D + dD_v = D - Klsin²v.                                                (16)

При углах наклона v до 2 - 3° поправки dD_v малы и в измеренные расстояния не вводятся.

Образцы записей в журнале и обработки результатов измерений приведены в табл. 9.

После завершения работ бригада представляет журнал определения коэффициента и постоянной дальномера (поправок дальномера) журнал измерения линий нитяным дальномером.

Глава 3.
ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЕМКИ

§ 10. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Строительство, реконструкция и благоустройство промышленных или гражданских объектов осуществляются на основе проектов застройки, детальной планировки и рабочих чертежей. В свою очередь, разработка проекта требует создания исходных топографических материалов (карт, планов и профилей), которое сводится к определению взаимного положения различных элементов ситуации и рельефа и к отображению полученной информации.

Полевые геодезические измерения, выполняемые с целью создания карт, планов и профилей, называют съёмкой.

В зависимости от характера конечной продукции определяется состав работ. Если требуется получить план (карту) местности без изображения рельефа, то выполняют горизонтальную или контурную съемку, если с изображением рельефа, то топографическую.

Для получения изображения рельефа или высотных характеристик применяют высотную или вертикальную съемку.

При съемке небольших участков местности, как это встречается в строительстве, чаще всего применяют наземную съемку, которая в зависимости от наименования основного прибора получает соответствующее название: теодолитная - выполняется с помощью теодолита и мерных приборов, в результате получают контурный план; тахеометрическая - с помощью тахеометра, в результате получают план с изображением рельефа; мензульная - с помощью мензулы и кипрегеля, топографический план с изображением рельефа получают непосредственно в поле; фототеодолитная - с помощью фототеодолита, в результате можно получить как контурный, так и топографический план.

На геодезической практике студент должен приобрести навыки в производстве простейших видов топографических съемок, научиться выбирать наиболее рациональные способы съемки ситуации и рельефа в зависимости от особенностей местности, а также освоить методику выполнения полевых и камеральных работ.

Общими характерными признаками участка для топографической съемки должны быть:

пересеченная местность с четко выраженными формами рельефа;

наличие на участке достаточного количества элементов ситуации и предметов местности;

наличие на участке капитальных зданий и сооружений, выходов подземных коммуникаций (водостоки, колодцы, люки/камеры и т.д.).

До начала работ необходимо уяснить цель составления топографического плана данного участка местности и возможные варианты его использования, так как от этого зависит выбор масштаба съемки. Например, планы масштаба 1:2000 используются прежде всего для составления проектов детальной планировки микрорайонов города или поселка, для ведения оперативного плана района с подземными коммуникациями, для составления генеральных планов поселков и т.д. Планы масштаба 1:500 используются для разработки стройгенплана объекта строительства, для составления рабочих чертежей.

Топографическая съемка осуществляется по принципу «от общего к частному»: сначала определяется взаимное положение основных (опорных) точек, т.е. создается съемочное обоснование (плановое и высотное), а затем производится съемка подробностей ситуации и рельефа. Заканчивается работа составлением топографического плана участка.

§ 11. ПЛАНОВОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Задача: усвоить методику создания планового обоснования на строительном участке, закрепить навыки измерения горизонтальных углов и расстояний на местности, научиться самостоятельно выполнять обработку геодезических измерений и вычислять координаты точек обоснования.

Приборы и принадлежности: теодолит, штатив, три вешки, мерный прибор, колышки для закрепления вершин хода, молоток, журналы измерений горизонтальных углов и длин линий, микрокалькулятор или таблицы приращений, координат, бланк ведомости вычисления координат, карандаши, ручки, чертежная бумага, рабочие тетради.

Рис. 13. Схемы планового обоснования:

а - полигон; б - ход, опирающийся на один исходный пункт

До начала работы составляют график распределения обязанностей. Образец графика для бригады из 5 студентов (А, Б, В, Г, Д) применительно к схеме ходов на рис. 13, а приведен в табл. 10.

Плановое съемочное обоснование создается проложением основного и диагонального теодолитных ходов. Основной теодолитный ход опирается на два пункта опорной геодезической сети (см. рис. 13, а) или прокладывается в виде замкнутого полигона (рис. 13, б), точки которого расположены примерно по границе участка.

Ход I-VI-V, проложенный внутри полигона для съемки ситуации, называют диагональным.

Полевые геодезические работы при создании съемочного обоснования включают:

рекогносцировку (изучение) участка местности;

измерение горизонтальных углов;

измерение длин сторон;

вычисление координат пунктов съемочного обоснования.

Если теодолитный ход не опирается на исходные пункты старших классов, то производят привязку планового съемочного обоснования к опорной сети.

Таблица 10. График распределения обязанностей

Рекогносцировка участка

Рекогносцировка служит для окончательного выбора положения на местности вepшин теодолитного хода и привязки точек съемочного обоснования к пунктам геодезической сети.

Рекогносцировка выполняется при непосредственном руководстве преподавателя и участии всех членов бригады. Одна из вершин теодолитного хода принимается за начальную и закрепляется временным знаком (металлической трубкой диаметром 2 - 3 см, костылем, деревянным колышком и т.д.). Смежные с ней вершины выбирают с таким расчетом, чтобы было удобно выполнять угловые и линейные измерения, а также производить съемочные работы. Между смежными вершинами должны быть хорошая взаимная видимость и благоприятные условия для линейных измерений.

Для проверки видимости на смежных вершинах теодолитного хода устанавливают вешки. Видимость между точками считается хорошей, если вешка видна на 3/4 высоты. После установления видимости начальную точку закрепляют окончательно (забивают вровень с землей), а процесс рекогносцировки продолжают, переходя на следующую точку. Для облегчения отыскания точки ее окапывают канавкой. При этом разные бригады применяют различные формы окопки. В конце практики, после приемки руководителем полевой части работ, колышки из земли удаляют.

Запрещается устанавливать (закреплять) пункты теодолитного хода на проезжей части дорог или на дорожках для пешеходов.

Измерение горизонтальных углов

Перед началом работ должны быть выполнены все поверки теодолита (см. § 5) и проведено компарирование мерного прибора (см. § 7).

Обычно измеряют внутренние углы полигона. Если ход проложен по часовой стрелке, то измеряют правые по ходу углы. Отсчет по горизонтальному кругу берут сначала на предшествующую, а затем на последующую точки. Так, на точке II берут отсчет на точку I, а затем на точку III. Если ход проложен против часовой стрелки, то измеряют левые по ходу углы, то есть отсчеты сначала берут на предшествующую, а затем на последующую токи.

Точка, над которой устанавливают теодолит для выполнения измерений, называют станцией. На каждой станции теодолит приводят в рабочее положение: центрируют над вершиной угла; приводят вертикальную ось прибора в отвесное положение; подготавливают зрительную трубу теодолита к наблюдению.

Центрирование теодолита над вершиной угла осуществляют с помощью отвеса или оптического центрира. Прибор центрируют тем точнее, чем короче стороны теодолитного хода. Погрешность m_ц в измерении угла за центрирование можно вычислить до начала измерений по формуле

где т_b - погрешность измерения угла; D - длина наиболее короткой стороны угла.

Приняв погрешность m_ц в два раза меньше погрешности m_b и длину короткой стороны D = 100 м, получим

Из этого следует, что при работе теодолитом 30-секундной точности на сторонах угла D = 100 м ошибка центрирования не должна превышать 7 мм. При более коротких сторонах погрешность центрирования должна быть меньше.

Приведение вертикальной оси в отвесное положение выполняют при помощи цилиндрического уровня и трех подъемных винтов. Описание подготовки зрительной трубы к наблюдению дано в § 6.

После установки теодолита в рабочее положение приступают к измерению углов хода. При двух направлениях на станции углы измеряют способом полуприемов. Если число направлений больше двух, применяют способ круговых приемов. Программа измерений и образцы записи в журнале измерения углов даны в § 6.

Расхождения значений углов в полуприемах не должны превышать двойной точности прибора. За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение угла из двух полуприемов.

Для ориентирования линий теодолитного хода, а также для контроля измерения углов целесообразно отсчитывать по буссоли магнитные азимуты сторон хода и записывать их в журнал.

Измерение сторон теодолитного хода

Измерения сторон теодолитного хода производят последовательным уложением мерной ленты в створ линии. Мерные ленты или рулетки не должны отклоняться от створа. Для указания створа линии длиной более 150 м устанавливают дополнительные вешки. Перед измерением необходимо расчистить створ от посторонних предметов (камней, завалов и т.д.).

Привязка планового обоснования к пунктам опорной геодезической сети

В тех случаях, когда участок съемки удален от пунктов опорной геодезической сети, для получения прямоугольных координат точек планового обоснования выполняют дополнительные геодезические измерения. Так, на рис. 13, б, кроме внутренних углов и сторон основного теодолитного хода, измерены два дополнительных угла на точках VII и пз 7110, а также длина стороны пз 7110 - VII.

Обработка результатов измерений

Вычислительные работы начинают с проверки во «вторую руку» полевых журналов. Если не выполнить эту работу, то ошибки полевых вычислений обнаружатся только после полной обработки материалов, что повлечет за собой переделку всей работы.

Затем в журнале измерения горизонтальных углов составляют рабочую схему теодолитного хода. На схеме показывают пункты опорной геодезической сети, исходные направления, вершины и стороны теодолитных ходов. Исходные пункты и стороны показывают красным цветом. На схему выписывают названия пунктов, значения горизонтальных углов и длин сторон. Для ориентирования на схеме стрелкой показывают направление север - юг.

Вычисления координат вершин теодолитного хода производят в специальной ведомости (табл. 11) в следующей последовательности.

1. Со схемы теодолитного хода в графу 1 ведомости выписывают названия исходных пунктов и вершин основного теодолитного хода, начиная с ориентирного направления пз 7109-пз 7108 и до направления пз 7109-пз 7109, а из журнала измерения углов выписывают в графу 2 значения измеренных углов и для контроля сверяют их со схемой хода.

Из журнала измерений линий выписывают в графу 6 значения горизонтальных проложений d_i и сверяют их для контроля со схемой теодолитного хода.

2. В графу 4 выписывают значения исходных дирекционных углов a_7109-7108, а в графы 11 и 12 - абсциссы и ординаты пунктов 7108 и 7109. Исходные данные вписывают красным цветом.

3. Подсчитывают в графе 2 сумму измеренных углов  и вычисляют угловую невязку хода

                                                        (17)

где Sb_т - теоретическая сумма углов хода, которую вычисляют по формулам:

Sb_т = a_н - a_к + 180° (n + 1) - для правых углов;

Sb_т = a_к - a_н + 180° (п + 1) - для левых углов;

Sb_т = 180° (п - 2) - для замкнутого полигона,

где a_н и a_к - ориентирные дирекционные углы начальной и конечной сторон хода; п - число сторон хода.

Таблица 11. Ведомость вычислений координат вершин оси основного теодолитного хода

Невязку, полученную по формуле (17), сравнивают с допустимой

Если угловая невязка получилась больше допустимой, надо второй раз проверить вычисление углов в полевом журнале, затем проверить углы, пользуясь магнитными азимутами сторон хода, и выявить, какие углы надо измерить повторно на местности.

Необходимо помнить, что по магнитным азимутам можно обнаружить только грубые промахи в измерении углов.

Если угловая невязка меньше допустимой, ее распределяют на все углы поровну. Поправку d_b, которую вычисляют по формуле

d_b = -f_b/n,

округляют до 0,1¢.

Если f_b не делится без остатка на n, то большую по абсолютной величине поправку вводят в углы с короткими сторонами.

В теодолитных ходах небольшой длины поправки в измеренные углы можно вводить так, чтобы углы оказались округленными до целых минут.

Для контроля подсчитывают сумму поправок, она должна точно равняться невязке, взятой с обратным знаком.

4. По формуле

b_исп = b + d_b

вычисляют исправленные значения углов и выписывают их в графу 3 ведомости. Сумма исправленных углов должна точно равняться теоретической сумме углов хода.

5. По исправленным значениям углов вычисляют дирекционные углы сторон хода:

a_{i + 1} = a_i ± 180° - b - для правых углов;                                       (18)

a_{i + 1} = a_i + b ± 180° - для левых углов,                                        (19)

Таблица 12. Перевод дирекционных углов в румбы

где a_i и a_{i + 1} - дирекционные углы предшествующей и последующей сторон хода. Вычисления начинают с дирекционного угла a_н исходной стороны. В табл. 12 это сторона пз 7109 - пз 7108.

В примере дан порядок записи при вычислении дирекционных углов по формуле (18) для табл. 11.

Контролем правильности вычислений служит равенство вычисленного и исходного значений конечного дирекционного угла. В рассматриваемом примере это значение для стороны пз 7109 - пз 7108 равно a_к = 339°03,2¢.

Дирекционные углы сторон выписывают в графу 4.

6. Если приращения координат, предполагается определять с помощью таблиц, то в графу 5 выписывают румбы сторон.

Для определения названия и вычисления румба используют данные, приведенные в табл. 12.

7. В графе 6 ведомости вычислений подсчитывают длину хода

8. Приращения координат вычисляют по формулам Dх = dcosa и Dy = dsina.

Приращения вычисляют с помощью калькулятора или по таблице приращений.

Таблица 13. Программа вычисления приращений координат

Последовательность вычисления приращений координат на микрокалькуляторах типа «Электроника Б3-18М» приведена в табл. 13 (на примере стороны теодолитного хода V-пз 7109 со значениями a = 238°24,5' и d = 58,74 м).

Вычисления D_x и D_у с помощью таблиц приращений координат [3] начинают с оформления специальной таблицы в рабочей тетради. Образец оформления приведен в табл. 14.

Значения D_x и D_у [3] даны через 1¢ для горизонтальных расстояний 10, 20, ..., 90 м. Поэтому значение d разбивают на сотни, десятки, единицы и доли метра и выбирают для них соответствующие приращения с округлением до сотых долей метра, окончательные величины приращений координат находят как суммы полученных значений, округленные до 0,01 м.

Знаки приращения координат зависят от значения угла a или названия румба. Так, Dх имеет положительный знак при углах a от 0° до 90° (СВ) и от 270° до 360° (СЗ), a Dy имеет положительный знак при углах а от 0 до 180°, т.е. (СВ и ЮВ). Во всех остальных случаях приращения Dх и Dу имеют знак минус.

Таблица 14. Вычисление приращений координат по таблицам d = 58,74; r = ЮЗ: 58°24¢

Вычисленные или найденные по таблицам приращения координат записывают в графы 7 и 8 табл. 11 с точностью до 0,01 м.

Для контроля приращения вычисляют дважды. Целесообразно, чтобы вычисления сделали студенты с применением различных средств: таблиц (табл. 14) и микрокалькуляторов.

9. Вычисляют невязки в приращениях координат по каждой оси и сравнивают их с допустимыми значениями.

Теоретические суммы приращений координат по осям равны

SDx_т = Х_к - X_н; SDy_т = Y_к - Y_н,

где Х_к, Y_к и Х_н, Y_н - соответственно координаты конечной и начальной точек теодолитного хода. Для замкнутого теодолитного хода (когда Х_к = X_н и Y_к = Y_н)

SDx_т = 0; SDy_т =0.

В результате измерения углов и линий возникают погрешности в приращениях координат, под влиянием которых

 

Эти величины называются невязками, f_x по оси X и f_у по оси Y.

Таблица 15. Ведомость вычислений координат вершин диагонального теодолитного хода

В теодолитном ходе, опирающемся на два опорных пункта, невязки в приращениях координат по осям вычисляют по формулам

 

Невязка в периметре, которую определяют по формуле

считается допустимой, если она не превышает 1:2000 периметра Р.

10. Если невязка в периметре допустима, то невязки по осям f_x и f_у распределяют с обратным знаком на все приращения пропорционально длинам горизонтальных проложений. Поправки в приращения координат вычисляют по формулам

 

Контроль правильности распределения невязок осуществляют в соответствии с зависимостями

 

Поправки округляют до 0,01 м и полученные значения в сантиметрах записывают в графах 7 и 8 над приращениями координат.

11. Исправленные значения приращений Dx¢_i и Dy¢_i вычисляют по формулам

;

и выписывают в графах 9 и 10 ведомости вычислений.

Контроль вычислений осуществляют по формулам

 

12. Вычисляют координаты вершин теодолитного хода

X_i = X_i-1 + Dx¢_i; Y_i = Y_i-1 + Dy¢_i,

где X_i-1, Y_i-1 и Х_i, Y_i - координаты предшествующей и последующей вершин теодолитного хода.

Контролем правильности вычислений служит совпадение вычисленных координат конечной точки теодолитного хода. В нашем примере (см. табл. 11) - это координаты пз 7109.

Аналогично вычисляют координаты точек диагонального теодолитного хода. Образец обработки приведен в табл. 15.

§ 12. ВЫСОТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Задача: усвоить методику создания высотного обоснования, закрепить навыки измерения превышений, научиться выполнять обработку результатов измерений.

Приборы и принадлежности: нивелир со штативом, две нивелирные рейки, три вехи, теодолит со штативом, стальная рулетка, журнал технического нивелирования, журнал тахеометрической съемки (для записи углов наклона), микрокалькулятор, чертежная бумага, карандаши, ручки, чертежные инструменты.

Бригада студентов создает на отведенном участке высотное съемочное обоснование, т.е. систему точек с известными отметками (высотами).

Целесообразно совместить точки планового обоснования (точки теодолитного хода) с точками высотного обоснования (точки нивелирного хода). При этом высоты точек основного хода (полигона) рекомендуется определять методом геометрического нивелирования, а высоты точек диагонального хода - методом тригонометрического нивелирования.

Полевые работы

В состав полевых работ по созданию высотного съемочного обоснования входит:

рекогносцировка участка;

измерение превышений между точками съемочного обоснования;

привязка точек съемочного обоснования к реперам опорной высотной геодезической сети;

обработка результатов измерений.

Таблица 16. График распределения обязанностей

Перед началом полевых измерений бригада выполняет поверки и юстировки приборов. Бригадир составляет график распределения обязанностей в бригаде и предоставляет его на утверждение преподавателю. Образец графика применительно к схеме ходов на рис. 13, а приведен в табл. 16.

Превышения между точками диагонального хода определяют методом тригонометрического нивелирования.

Определение отметок точек основного хода осуществляют по программе технического нивелирования. Длина визирного луча при измерении превышений не должна превышать 100 м. Рейки устанавливают на вбитые в землю колышки - вершины теодолитного хода. Если превышение между ними невозможно измерить с одной станции, то выбирают связующие (иксовые) точки и производят последовательное нивелирование.

Порядок работы на станции технического нивелирования подробно изложен в § 7.

Измерение превышений

Нивелир устанавливают на равном удалении от задней и передней реек и приводят его в рабочее положение. Далее порядок работы на станции следующий:

наводят зрительную трубу на заднюю рейку и берут отсчет по красной стороне;

наводят зрительную трубу на переднюю рейку и берут отсчет по красной стороне;

по команде наблюдателя (исполнителя работ) реечники поворачивают рейки черной стороной к прибору;

берут отсчет по черной стороне передней рейки;

поворачивают зрительную трубу на заднюю рейку и берут отсчет по черной стороне.

Перед взятием отсчета вращением элевационного винта приводят пузырек уровня в нуль-пункт (для уровенных нивелиров).

Результаты измерений записывают в журнал технического нивелирования (табл. 17).

Для контроля измерений в журнале вычисляют разности нулей реек на передней (5) и задней (6) рейках, а затем вычисляют превышения как разность отсчетов на заднюю и переднюю рейки по красной (7) и черной (8) сторонам. Расхождения в разностях нулей и в превышениях не должны превышать по абсолютной величине 4 мм. Далее вычисляют среднее превышение и отметку передней точки Н₂ = Н₁ + h.

Таблица 17 Журнал технического нивелирования

Нивелир № 28597 Наблюдал: Николаев Н.Н. Записывал: Петров Н.И.

Рис. 14. Схема тригонометрического нивелирования

По завершении работы с нивелиром бригада представляет тетрадь поверок (одну на бригаду), описание прибора и рабочие тетради каждого студента с результатами пробного измерения превышений.

Для определения превышения h тригонометрическим нивелированием (рис. 14) в точке А устанавливают теодолит, в точке В - веху или рейку.

Угол наклона v измеряют при двух положениях вертикального круга так, как это описано в § 6. Контролем правильности измерения является постоянство места нуля (МО) вертикального круга. Колебания МО не должны превышать двойной точности отсчета по вертикальному кругу теодолита.

На станции А рулеткой или рейкой измеряют высоту теодолита i от верха колышка до оси вращения зрительной трубы с точностью до 0,01 м. С той же точностью измеряют высоту визирования v в точке В.

Значение горизонтального проложения d линии выбирают из журнала измерения длин линий или из ведомости вычислений координат вершин диагонального хода (см. табл. 16).

Превышение на станции вычисляют по формуле

h = dtgv + i - υ + f,

где f = 0,42d²/R - поправка за кривизну Земли и рефракцию; R - радиус Земли (~ 6371 км).

Полученное значение превышения округляют до 0,01 м, поэтому поправку f учитывают лишь при расстояниях, превышающих 300 м, так как если d = 300 м, то f = 0,01 м.

Значение h¢ = dtgv вычисляют на микрокалькуляторе или определяют по тахеометрическим таблицам В.Н. Ганьшина и Л.С. Хренова [5] или таблицам В.П. Егорова для вычисления превышений по горизонтальным проложениям линий.

Если визирование производили на высоту прибора, т.е. при i = υ, то превышение вычисляют по формуле h = dtgv.

На каждой стороне диагонального хода превышение h определяют дважды - в прямом и обратном направлениях. Расхождения между ними не должны превышать величины ±0,04D, см, где D - расстояние, выраженное в сотнях метров.

Для получения отметок точек в системе высот геодезического полигона осуществляют привязку хода к пунктам опорной сети.

Перед началом этой работы преподаватель называет студентам номера геодезических пунктов и их отметки. Студенты записывают исходные данные в полевой журнал и в ведомость вычисления высот точек.

Полевые работы включают в себя: выбор наиболее удобного направления от репера к точкам съемочного обоснования; проложение нивелирного хода от репера до одной из точек съемочного обоснования; составление схемы привязки.

Обработку результатов нивелирования начинают с проверки полевых журналов.

В журналах нивелирования (табл. 18) выполняют постраничный контроль. Для этого подсчитывают суммы отсчетов (1) и (2) по красной и черной сторонам задней рейки, суммы отсчетов (3) и (4) по красной и черной сторонам передней рейки, сравнивают разности (1) - (2) и (3) - (4) с суммами разностей нулей реек (5) и (6). Расхождения в 1 мм и более свидетельствуют о наличии ошибок в вычислениях.

Далее подсчитывают суммы (7) и (8) превышений и осуществляют контроль: (1) - (3) = (7) и (2) - (4) = (8). Затем вычисляют сумму (9) средних значений превышений, среднее значение из величин (7) и (8) не должно отличаться от величины (9) более чем на 1 мм.

Таблица 18. Журнал технического нивелирования

Дата: 28 июля 1984 г. Наблюдал: А. Иванов Вычислял: П. Петров

В журнале технического нивелирования составляют схему высотного обоснования, на которой показывают исходные пункты (красным цветом), точки обоснования, выписывают средние превышения и стрелкой показывают направления хода. Образец схемы показан на рис. 15.

Вычисление отметок производят в специальной ведомости (табл. 19). В ведомость из журнала технического нивелирования выписывают превышения, число штативов, подсчитывают сумму превышений и вычисляют невязки по формулам  - для замкнутого хода;  - для хода, опирающегося на точки с известными отметками. Допустимые невязки подсчитывают по формулам

Таблица 19. Ведомость вычислений отметок точек высотного обоснования

Если число станций на 1 км хода более 25, то

где L - число километров в ходе (полигоне); п - число станций в ходе.

Невязки распределяют пропорционально числу станций и выписывают их величины в миллиметрах над значениями превышений. Для контроля правильности распределения подсчитывают сумму поправок. Она должна равняться невязке с обратным знаком.

Далее вычисляют исправленные значения превышений и записывают их в графу 4 табл. 19, в графу 5 выписывают красным цветом исходные отметки начальной и конечной точек хода. Отметку каждой точки хода вычисляют по формуле H_i+1 = H_i + h¢_i, где H_i+1 и H_i - отметки последующей и предшествующей точек; h¢_i - исправленное значение превышения.

Контроль: вычисленная и исходная отметки конечной точки должны совпадать.

При обработке диагонального хода в графу 2 ведомости, вычислений (табл. 19) выписывают из журнала измерений превышения в метрах, из ведомости вычислений координат (табл. 16) - длины сторон в сотнях метров, подсчитывают сумму превышений по ходу, вычисляют невязку и сравнивают ее с допустимой

где D - средняя длина сторон в сотнях метров; п - число станций хода.

Рис. 15. Схема высотного обоснования

Для ходов длиной до 300 м допустимую невязку вычисляют по формуле

где L - длина хода в сотнях метров.

Невязку распределяют пропорционально длинам сторон и по исправленным превышениям вычисляют отметки точек хода.

§ 13. ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ СЪЕМКА

Цель горизонтальной съемки - получение контурного плана местности. Геодезическими измерениями определяют положение на местности предметов относительно точек и сторон съемочного обоснования.

Задача: усвоить методику и получить практические навыки в выполнении простейших способов наземной геодезической съемки; научиться по результатам полевых измерений составлять план местности.

Приборы и принадлежности: теодолит со штативом, две нивелирные рейки, стальная 20-метровая мерная лента или рулетка, стальная 10-метровая рулетка, экер, три вешки, абрис, чертежная бумага высокого качества, транспортир, циркуль-измеритель, масштабная линейка, набор простых и цветных карандашей, чертежные принадлежности.

Последовательность выполнения работ: подготовительные работы, полевые измерения и камеральная обработка.

Подготовительные работы включают составление проекта выполнения работ, рекогносцировку участка и т.д.

На следующем этапе при помощи геодезических приборов и инструментов выполняют необходимые угловые и линейные измерения, т.е. съемку местности.

Камеральные работы предусматривают обработку полевых измерений и графические построения.

Перед началом работ составляют график распределения обязанностей в бригаде на период съемок. Образец графика приведен в табл. 20.

При горизонтальной съемке отображению на плане подлежат все виды путей сообщения и сооружения на них, существующая застройка и благоустройство, выходы подземных коммуникаций и другие элементы ситуации с резко очерченными границами.

Таблица 20. График распределения обязанностей

При съемке зданий и сооружений показывают их этажность и назначение, изломы фасадной линии, выступы и уступы, если величина их более 0,5 мм на плане.

Работа на станции начинается с зарисовки в абрис (схематический чертеж местности) всех контуров и предметов местности, подлежащих съемке на данной станции. Альбом для абриса изготавливают из 10 - 12 листов плотной бумаги, размером 13´33 см.

Рис. 16. Абрис горизонтальной съемки:

а - по линиям I-II и II-III; б - по линии CD

При составлении абриса на застроенную территорию (рис. 16, а) и незастроенную (рис. 16, б):

зарисовку производят простым карандашом Т или 2Т;

сторону съемочного хода показывают с утолщением;

контуры и предметы местности зарисовывают в произвольном масштабе;

цифры должны быть легко читаемы, прямые линии вычерчены по линейке, кривые линии - тщательно «от руки», внутри контура дают пояснительные надписи;

предметы местности и элементы ситуации показывают более толстыми линиями, а вспомогательные промеры - тонкими;

результаты угловых измерений заносят в абрис в процессе съемки.

После составления абриса приступают к геодезическим измерениям. В зависимости от характера местности, расположения предметов и контуров, условий измерений применяют следующие способы съемки.

Рис. 17. Способы съемки контуров местности:

а - прямоугольных и полярных координат; б - линейных засечек; в - угловых засечек; г - створов

Способ прямоугольных координат или способ перпендикуляров применяют для съемки контуров, лежащих вблизи сторон теодолитного хода. Сторона теодолитного хода принимается за ось абсцисс, одна из точек (точка I на рис. 17, а) - за начало отсчета. За ординату принимают длину перпендикуляра, опущенного из точки снимаемого контура на ось абсцисс.

Для съемки углов А, Б, В, Г капитального здания поступают следующим образом. Мерную ленту укладывают по стороне I-II с помощью теодолита (с отклонениями не более 2 см).

Из снимаемой точки контура опускают перпендикуляр на сторону I-II и при помощи стальной рулетки измеряют его длину, а по ленте делают отсчет, определяющий расстояние от начала отсчета (точки I теодолитного хода) до основания перпендикуляра.

Погрешность в положении основания перпендикуляра, построенного на глаз, составляет 0,01 его длины. Для различных масштабов съемки установлены предельные значения длин перпендикуляров. Для масштаба 1:500 его длина не должна превышать 4 м. При увеличении длины перпендикуляра для его построения необходимо применять экер или уточнять положение перпендикуляра линейной засечкой длиной, не превышающей длины мерного прибора.

Способ полярных координат применяют для съемки контуров, удаленных от сторон теодолитного хода на значительное расстояние. Точку II теодолитного хода (см. рис. 17, а) принимают за полюс, сторону II-III - за полярную ось. На точке II устанавливают теодолит и измеряют полярный угол между полярной осью II-III и радиусом-вектором II-Д. Если до начала измерения угла на точке II совместить нуль лимба с нулем алидады и вращением лимба навести визирную ось зрительной трубы на точку III, а затем при неподвижном лимбе визировать на точку Д, то отсчет по лимбу будет полярным углом b. Угол b измеряют при одном положении вертикального круга. Если полярным способом выполняют съемку нескольких точек, то последнее наведение делают снова на начальное направление - точку III. Радиус-вектор измеряют лентой, стальной рулеткой, нитяным или оптическим дальномером. Результаты измерений заносят в абрис.

Способ линейных засечек применяют в тех случаях, когда снимаемый контур удален от сторон или точек съемочного обоснования на расстояние, не превышающее длины мерного прибора.

С помощью теодолита контролируют уложение мерной ленты по створу стороны теодолитного хода, например III-IV (рис. 17, б). От точек L и N (см. рис. 17, б), совпадающих с делениями целых метров ленты, измеряют рулеткой расстояние до точки Е снимаемого контура.

Рекомендуется, чтобы треугольник LNE был близок к равностороннему, а его стороны не превышали длины мерного прибора.

Пересечение линий LE и NE определит положение точки Е на плане.

Для контроля правильности положения точки Е делают третий промер ME от точки М.

Способ угловых засечек применяют в основном при съемке труднодоступных точек местности. Принимая сторону теодолитного хода, например IV-V (рис. 17, в), за базис, последовательно устанавливают теодолит в точках IV и V. Приводят теодолит в рабочее положение и измеряют углы b₄ и b₅. Точка К является вершиной треугольника, построенного по стороне IV-V и углам b₄ и b₅.

Способ угловых засечек может применяться и со створных точек, расположенных на сторонах съемочного обоснования.

Способ створов применяется при съемке точек, расположенных в створе теодолитного хода. Предполагается наличие видимости между крайними точками. Положение снимаемых точек О и Р относительно точек теодолитного хода V и VI (рис. 17, г) определяют промерами от точки V до точек О и Р.

Перечисленными выше способами определяют положение характерных точек ситуации со станции съемки. Закончив измерения на одной станции, переходят на следующую.

§ 14. ТАХЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СЪЕМКА

Тахеометрическая съемка - один из видов наземной топографической съемки, выполняемой обычно на небольших участках местности с целью получения планов крупных масштабов для инженерных изысканий под строительство, планировку и благоустройство населенных мест. Широко применяется при съемке вытянутых полос местности, например, для изысканий под строительство каналов, линий электропередач, дорог, взлетных полос аэродромов и т.д.

Отличие тахеометрической съемки от горизонтальной состоит в том, что кроме съемки элементов ситуации и предметов местности производят съемку рельефа. Поэтому для точки, с которой выполняют тахеометрическую съемку, нужно знать высотную отметку.

Таблица 21 Журнал тахеометрической съемки

Станция II Наблюдал: Петров В.Н. Записывал: Иванов А.А.

Дата: 18 июля 1985 г. Лимб ориентирован по стороне II-III Вычисления проверил: Сидоров Н.Н.

Нст = 156,30 м i = 1,40 м