Геометрическое нивелирование

Нивелирование трассы производится методом геометрического нивелирования, которое позволяет определить превышение одной точки над другой, близкой к ней с помощью горизонтального луча нивелира и отвесно установленных нивелирных реек.

В геометрическом нивелировании различают два способа:

- нивелирование из середины (рис.6);

- нивелирование вперед (рис.7).

При нивелировании из середины в точках А и В устанавливают отвесно нивелирные рейки, а нивелир устанавливают между точками А и В (на одинаковом расстоянии от них), не обязательно в створе линии. Точку постановки нивелира называют станцией. При нивелировании используют обычно двухсторонние рейки, на черно-белой стороне рейки отсчеты начинаются с нуля, а на красно - белой стороне – с произвольного отсчета, значение которого больше, чем максимальный отсчет по черно-белой стороне. Начальный отсчет по красно-белой стороне называют пяткой рейки и его значение используется при контроле снятия отсчетов на станции. Если при нивелировании используются односторонние рейки, то на станции нивелирование выполняют дважды при разных высотах инструмента.

Превышение h на станции вычисляют по формуле

(25)

где а – отсчет по задней рейки (точка А); б – отсчет по передней рейки (точка В), (см. рис.6).

Превышение может быть положительным или отрицательным.

Если отсчет по задней рейке обозначить з, а отсчет по передней рейки (см. рис.6), то формула (25) примет вид

. (26)

При нивелировании по двухсторонним рейкам на станции получают два превышения:

; (27)

, (28)

где - отсчеты по черной и красной сторонам на заднюю рейку; - отчеты по черной и красной сторонам на переднюю рейку.

Например, для станции 2 (прил.5):

При нивелировании на каждой станции выполняется два контроля:

- контроль правильности снятия отсчетов производится по формулам:

(29)

, (30)

, (31)

где - пятка задней рейки; - пятка передней рейки.

- контроль нивелирования производится по формуле

, (32)

В нашем примере на 2 станции . Если условие выполняется, то на станции вычисляют среднее превышение

. (33)

Среднее превышение округляется до целых мм.

На станции 4

При нивелировании вперед превышение вычисляется по формуле:

(34)

или

, (35)

где - высота нивелира над задней точкой, измеряемая стальной рулеткой или отсчитываемая по нивелирной рейке от верха колышка до середины окуляра зрительной трубы нивелира (рис. 7).

В тех случаях, когда превышение между точками, расположенными на значительном расстоянии, с одной постановки нивелира определить нельзя, выполняется последовательное или сложное нивелирование (рис. 8).

Рис. 8. Последовательное нивелирование.

При последовательном нивелировании способом из середины превышение между точками А и В вычисляется по формуле

. (36)

При последовательном нивелировании способом вперед превышение вычисляется по формуле

. (37)

При последовательном нивелировании точки 1 и 2 называют связующими. Если нивелирование выполняют вдоль какого-либо направления, например вдоль дороги или трубопровода, то такое нивелирование называют продольным. Одновременно с продольным нивелированием может проводиться поперечное нивелирование (рис.9).

Рис. 9.Схема поперечного нивелирования.

Связующие точки при продольном нивелировании на местности намечают и закрепляют обычно через равные интервалы, например через 100 м (расстояние в 100 м называют пикетом), а закрепленные точки часто не совпадают с точками перегиба рельефа, а для производства строительства необходимо знать отметки точек перелома уклонов. Отметки таких точек при продольном нивелировании определяют как отметки промежуточных точек или плюсовых точек. Промежуточные точки (см. рис.) обозначаются числом метров, соответствующих расстоянию от заднего пикета.

Отметки промежуточных точек находят через горизонт инструмента ГИ на станции, с которой определялся отсчет на промежуточную точку.

Горизонтом инструмента называют высоту визирного луча нивелира над уровенной поверхностью и вычисляют по формуле:

или . (38)

Для станции 6, имеющей промежуточные точки:

Горизонт инструмента и отметка задней точки вычисляются в м, поэтому и отсчет на заднюю точку переведен в метры.

Отметку промежуточной точки вычисляют по формуле

, (39)

где - отсчет на промежуточную точку, взятый по черной стороне рейки.

Например, отметка на точку ПК 3+10 будет равна:

.

Вычисление отметок через горизонт инструмента особенно удобно, когда с одной станции производилось снятие отсчетов на несколько промежуточных точек, например при нивелировании поперечников.

При больших продольных уклонах между пикетами не всегда возможно определить превышение между ними с одной постановки нивелира. Тогда между пикетами берут дополнительные точки. Если уклон однородный, т.е. между пикетами нет точек перелома уклона, то в качестве дополнительных точек берут иксовые точки Х. Иксовые точки на продольном профиле не изображаются, поэтому расстояние до них не измеряется (рис.10).

Рис.10. Иксовые точки.

Если уклон между пикетами не однороден, а превышение нельзя определить с одной постановки нивелира, то точка перелома уклона может быть взята в качестве связующей точки и до нее должно быть измерено расстояние, т.к. эту точку нужно обязательно изобразить на продольном профиле (рис.).

Рис. 11. Точка перелома уклона.

Все измерения при нивелировании заносятся в журнал соответствующего образца (прил. 5). Заканчивают запись на странице отсчетами на переднюю точку. Так как нивелирный ход может занимать несколько страниц, то во избежание ошибок на каждой странице производят постраничный контроль:

, (40)

где – сумма отсчетов на задние (передние) рейки по черной и красной сторонам на странице; – сумма превышений на странице, вычисленных по черной и красной сторонам; – сумма средних превышений на странице.