Инженерно-геодезические изыскания для строительства

Инженерно-геодезические изыскания для строительства

Курсовая работа

По учебной дисциплине: инженерное обеспечение строительства (геодезия)

Тема: «Инженерно-геодезические изыскания для строительства»

Содержание

Введение

. Инженерно-геодезические изыскания для строительства площадных сооружений

. Инженерно-геодезические изыскания для строительства линейных сооружений

. Планировка участка под горизонтальную плоскость

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Геодезия - одна из древнейших наук о Земле, которая возникла исходя из практических потребностей человека, связанных с измерениями земной поверхности для строительства различных инженерных сооружений, ведения сельского хозяйства, учета земель, создания карт и планов.

Раздел геодезии - топография предполагает изучение сравнительно небольших участков земной поверхности с целью получения их изображения в виде карт, планов, профилей.

Геодезические работы выполняют с установленной заданием точностью. Измерения с более высокой точностью, чем это необходимо, требуют применения высокоточных приборов, больших средств и времени, а измерения с низкой точностью считаются браком.

При выполнении геодезических работ следят не только за точностью, но и за сохранением окружающей среды. Стремятся не производить излишней рубки леса, не допускать повреждения сельскохозяйственных угодий, загрязнения водоемов. Все геодезические работы производят с обязательным соблюдением правил безопасности производства работ.

1. Инженерно-геодезические изыскания для строительства площадных сооружений

. Составление топографического плана участка

Исходные данные.

Координаты исходных пунктов п/п. 84 и п/п. 83, а так же начальный и конечный дирекционные углы выдаются по вариантам:

X_п/п84=428.820 м; Y_п/п84=711.425 м;

X_п/п83=361.690 м; Y_п/п83=855.870 м;

б _{п/п85-п/п84}=110⁰ 42′ 00″

б_{п/п83-п/п82}=237⁰ 04′ 00″

Обработка ведомости вычисления координат вершин теодолитного хода (прямоугольных координат)

)        В графу «Дирекционные углы» записываем исходный и конечный дирекционные углы:

б _{п/п85-п/п84}=110⁰ 42′ 00″

б_{п/п83-п/п82}=237⁰ 04′ 00″

) В графу «измеренные углы» записывают значения измеренных углов, вычисляют их сумму:

∑в_пр=1133⁰ 36′ 30″

Вычисляем теоретическую сумму углов в ходе по формуле:

∑в_теор=б₀-б_n+180∙n=110⁰ 42′ 00″-237⁰ 04′ 00″+180∙7=1133⁰38′00″

Где n-число вершин, на которых измерялись углы; б₀ и б_n-дирекционные углы в начале и конце теодолитного хода.

)        Вследствие ошибок измерений углов, практическая сумма измеренных горизонтальных углов не равна теоретической, разность между ними называется угловой невязкой:

f_в= ∑в_пр-∑в_теор=1133⁰ 36′ 30″-1133⁰38′00″= -1′ 30″

Полученную невязку сравнивают с допустимой, которая вычисляется по формуле:

f_доп=+/-1′∙√n=+/- 2′ 38″

Где n-число измеренных углов.

Если f_в ≤ f_доп, то вводят поправку в горизонтальные углы с обратным знаком. Результат записывают в графу «Исправленные углы». Контролем правильности исправления углов служит равенство:

∑в_испр=∑в_теор=1133⁰38′00″

) После уравнивания углов вычисляют дирекционные углы всех сторон теодолитного хода по формуле:

б_n+1=б_n+180⁰- в_испр

Если при вычислении дирекционный угол получается отрицательным, то кроме 180⁰ к дирекционному углу предыдущей стороны необходимо прибавить 360⁰. Если дирекционный угол получается больше 360⁰, то из него вычитают 360⁰.(результаты вычислений указаны в ведомости, графа «Дирекционные углы»).

) Вычисляем румбы.

) Производим уравнивание измерений.

Вычисляем приращения координат для всех сторон теодолитного хода по формулам:

∆X=d∙cos z

∆Y=d∙sin z

Рисунок 1.

Где d - горизонтальное приложение стороны хода; z-румб этой стороны и находим их суммы.

∑∆X_пр=-67.01м

∑∆Y_пр=144.47м

(результаты вычислений указаны в ведомости, графа «Вычисленные приращения координат»).

Так как приращения координат имеют погрешности, то суммы вычисленных приращений координат отличаются от теоретического значения:

∑∆X_теор= X_п/п83- X_п/п84=361.690-428.820= -67.13

∑∆Y_теор= Y_п/п83- Y_п/п84=855.870-711.425= 144.445

Находим невязку приращений:

f_∆x=∑∆X_пр -∑∆X_теор=0.12

f_∆y= ∑∆Y_пр - ∑∆Y_теор= -0.03

Распределяем невязку по вычисленным координатам. Результаты записываем в графу «Исправленные приращения координат».

Контролем вычисления служит выполнение равенства:

∑∆X_испр= ∑∆X_теор

∑∆Y_испр= ∑∆Y_теор

) Вычисление координат точек теодолитного хода производят по формулам:

X_i=X_i-1 + ∆X_{испр.(i-1)-ii}=Y_i-1 + ∆Y_{испр.(i-1)-i}

Результаты вычислений заносим в ведомость.

Получение X_п/п83 и Y_п/п83 равных исходным значениям, служит контролем правильности вычисления координат точек теодолитного хода.

. Обработка журнала тригонометрического нивелирования

H_п/п83=334,30 м;

H_п/п84= 330,30 м

Тригонометрическое нивелирование-это определение превышения одной точки над другой по углу наклона и горизонтальному проложению между этими точками.

Превышение считается по формуле:

H= d∙tan г+ i-1

Где I - высота инструмента;

d - горизонтальное положение;

l - отсчет по рейке; г = КЛ-МО; МО=(КЛ+КП)/2,

КЛ - отсчет, взятый при круге левом; КП-отсчет, взятый при круге правом.

Вычисление средних превышений.

Обычно при тригонометрическом нивелировании превышения измеряют дважды(в прямом и обратном направлениях), и за окончательное значение принимают среднее арифметическое модулей превышения, но со знаком прямого превышения:

h_ср.= (|h_прям.| + |h_обр.|) / 2

Уравнивание средних превышений.

Вычисляем высотную невязку:

∑h_теор= H_п/п83- H_п/п84= 334,30-330,30= 4м.

f_пр =∑ h_ср.-∑h_теор.= -0,06

Если вычисленная невязка не превышает величины допустимой невязки, то её распределяют с обратным знаком на средние превышения и вычисляют уравненные значения превышений:

f_доп= 0.04∙P₁₀₀ ∙√n =±10см

Где P₁₀₀ - периметр хода, выраженный в сотнях метров; n- число средних превышений.

Контроль: ∑h_испр.=_.∑h_теор.

Вычисление высот всех связующих точек от высоты начального репера по уравненным превышениям:

H_i+1= H_i+ h_{испр. i-(i+1)}

Контроль: получение в результате вычислений заданной высоты конечного репера.

. Обработка журнала тахеометрической съемки.

Вычислительная обработка материалов тахеометрической съемки предназначена для определения планового и высотного положения всех станций и реечных точек.

При тахеометрической съемке одновременно определяют плановое и высотное положения точек местности, что позволяет получить топографический план. Плановое положение характерных точек местности (ситуацию) определяют способом полярных координат, высоты (рельеф) - тригонометрическим нивелированием. При этом расстояния измеряют нитяным дальномером, а горизонтальные и вертикальные углы - теодолитом-тахеометром.

Все измерения выполняют достаточно быстро, что объясняет происхождение названия съемки. Слово тахеометрия в переводе с греческого означает быстрое измерение.

Вычисление угла наклона:

г= КЛ-МО

Вычисление горизонтального положения длин линий:

d= D∙(cos г)²

Вычисление превышений h^′:

h^′= d∙tan г

Вычисление полного превышения h:

h= h^′+i-l

Где i - высота инструмента;

l - высота наведения.

Вычисляем отметки реечных точек:

H=H_ст.+ h

. Составление топографического плана

Построение сетки координат.

а) с помощью линейки Дробышева.

В основании листа проводится прямая линия.

Начальную точку разбивки совместить с первым окошком. Нанести засечки в окошечки.

Восстанавливаем перпендикуляр к крайней левой точке.

Ставим засечку в последнем окошке. Проводим диагональ от правой крайней точки до пересечения с вертикальной засечкой.

Соединяем прямой линией, восстанавливаем перпендикуляр к крайней правой точке.

б) с помощью измерителя и масштабной линейки.

Линии на ватмане делим с помощью линейки на отрезки по 10 см.

У средней линии проводим перпендикуляр верх. Делим по 10 см.

К перпендикуляру проводим такой же перпендикуляр, так же делим его и соединяем засечки.

Оцифровка сетки координат.

Разность максимальных и минимальных значений x и y в соответствующем масштабе дает величину плана, помещаемого на лист. Надписи цифр выполняются высотой 3мм. Точка А имеет минимальные на плане значения xmin и ymin: x - снизу вверх (от xmin до xmax), y - слева направо (от ymin до ymax).

Нанесение точек теодолитного хода на план.

Сначала выясняют, в каком из квадратов сетки должна лежать точка по направлению х и по направлению у. Затем отмечают её координаты.

Полученную точку обозначают сразу же обводят окружностью диаметром 1,5 мм; внутри этой окружности никакие линии проводить нельзя. Рядом записывают в виде дроби: в числителе - номер точки, в знаменателе - ее отметку с точностью до сотых долей метра.

Для контроля измеряют расстояние между нанесенными вершинами (длину стороны хода) и сверяют с табличными данными.

Нанесение на план реечных точек.

Нанесение на план реечных точек производят с помощью линейки и транспортира. Данные для нанесения берут из тахеометрического журнала.

При съемке на станции 6 лимб теодолита был ориентирован по направлению на станцию 1 (отсчет по горизонтальному кругу в направлении на станцию 1 равен 0°00ґ).

С помощью транспортира вправо (по направлению часовой стрелки) от направления ст.6-ст.1 откладывают горизонтальные углы (отсчеты по горизонтальному кругу), измеренные при визировании на реечные точки.

Получив на плане направления на эти реечные точки от станции 6 по ним откладывают в масштабе 1:1000 величины соответствующих горизонтальных положений.

Нанесенную на план реечную точку обозначают слабым наколом иглы циркуля-измерителя и обводят окружностью 1,0 мм. Рядом подписывают в виде дроби номер точки и ее отметку с округлением до десятых долей метра.

Горизонтали местности проводятся через определенное расстояние, называемое высотой сечения. Существует 3 способа их проведения:

а) аналитический

б) с помощью палетки или восковки

Возьмем лист прозрачной бумаги и проведем на нем на произвольных, но равных между собой расстояниях (через 0,8 - 1 см) ряд параллельных прямых. Обозначим эти линии, которые заменяют собой секущие плоскости, отметками, кратными сечению между горизонталями h=1 м, начиная от минимальной на данном плане, т.е. создадим палетку.

Палетку накладывают на чертеж таким образом, чтобы одна из точек совмещалась с соответствующей высотой палетки. Палетку поворачивают вокруг этой точки до совмещения высоты второй точки с соответствующей высотой палетки. Пересечение соответствующих линий палетки с линией, соединяющей съемочные точки, дает положение точек прохождения соответствующих горизонталей. Точки равных высот соединяют плавными кривыми.

в) на глаз

Построение графика масштаба заложений

i=h/d

где i - уклон;

h - превышение;

d - заложение.

. Инженерно-геодезические изыскания для строительства линейных сооружений

Расчет основных элементов горизонтальных круговых кривых.

Основными элементами круговой кривой являются:

. Угол поворота ц - угловая величина отклонения трассы от первоначального направления. 2. Радиус кривой R, определяющий кривизну сопряжения в плане.

. Тангенс Т - расстояние от вершины угла поворота ВУ до точек начала кривой НК или конца кривой КК.

=R·tq(ц /2)

. Длина кривой К - длина дуги между началом и концом кривой.

К=црR/180є

. Домер Д - линейная разность между суммой двух тангенсов и длиной кривой.

Д=2Т-К

. Биссектриса Б - расстояние по биссектрисе внутреннего угла от вершины угла поворота до точки середины кривой СК.

Б=R[1/соs(ц /2) - 1]

Рис. 2

Расчет пикетажных значений главных точек кривых.

Главными точками круговой кривой являются точки начала кривой НК, ее середина СК и конец кривой КК. Пикетажные значения главных точек кривых вычисляются по формулам:

НК = ВУ-Т

КК=НК+ К

СК=НК+ К/2

Для контроля вычислений пикетажные значения СК и КК находятся дополнительно по формулам:

КК=ВУ+ Т-ДК=ВУ-Д/2.

Пикетажные значения главных точек кривых, полученные по основной формуле, заносятся в ведомость прямых и кривых.

Ведомость прямых и кривых.

Зная румб начального направления, пикетажные значения вершин углов поворота и точек начала и конца обеих кривых, название (правый и левый) и величину углов поворота, составляют ведомость прямых и кривых, которая необходима для контроля всех вычислений, связанных с положением трассы в плане. Кроме того, она является основным документом для разбивки трассы на местности.

. Нивелирование трассы

При нивелировании из середины в точках А и В устанавливают отвесно нивелирные рейки, а нивелир устанавливают между этими точками (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:

h=a-b

где а - отсчет по задней рейке;

b - отсчет по передней рейке.

При нивелировании по двухсторонним рейкам на станции получают два превышения:

h_ч=a_ч-b_ч

Контроль:

контроль снятия отсчетов производится по пяткам реек:

Пятка_a=a_к-a_ч

Пятка_b=b_к-b_ч

контроль нивелирования производится по формуле:

|h_ч|-|h_к| ≤ 5 мм

Если условие выполняется, то на станции вычисляют среднее превышение:

h_ср = (h_ч+h_к) / 2

Вычисление отметок связующих точек производится по формуле:

H_i=H_i-1+h_i-1;i

H_Rp1=101.618 м_Rp2=108.128 м

Контроль: получение отметки Rp2.

Если имеются промежуточные точки, то для этих станций вычисляют горизонт инструмента:

ГИ=H_з+b_ч или ГИ=H_п+a_ч

Где H_з - отметка задней точки;

b_ч - отсчет по черной стороне на заднюю точку;

H_п - отметка передней точки;

a_ч - отсчет по черной стороне на переднюю точку.

Отметку i промежуточной точки вычисляют по формуле:

H_пром(i)=ГИ-О_пром(i)

Где О_пром(i) - отсчет на i-ю промежуточную точку, взятый по черной стороне рейки.

. Вычисление проектных отметок.

Проектные отметки считаются по формуле:

H_{проект.i}=H_{прокт.i-1}+ i*d,

где i - уклон трассы,

d - горизонтальное положение между точками.

H_пр.0=ПК0+1=101.41

H_пр.1=H_пр.0 +(-0,0095)*100= 100.46

H_пр.2=H_пр.0 +(-0,0095)*200=99.51

H_пр.3=ПК3+1.5=98.54

H_пр.3+10=H_пр.0 +(-0,0095)*310=98.47

H_пр.4+60=H_пр.4 +(0,023)*60=99.85

H_пр.5=H_пр.4 +(0,023)*100=100.77

H_пр.6=H_пр.5 +(0,023)*100=103.07

H_пр.8=H_пр.7 +(0,0074)*100=106.22

H_пр.9=H_пр.8 +(0,0074)*100=106.96

В точке ПК3+10 i=0, следовательно, все точки на этом участке будут иметь одинаковые отметки =ПК3+10.

Результаты вычислений приведены в продольном профиле трассы.

3. Планировка участка под горизонтальную плоскость

На местности подлежащей планировке было выполнено нивелирование по квадратам. Для этого на участке были закреплены вершины квадратов со стороной 40 м. Сетку квадратов разбивают с использованием теодолита и рулетки. Нивелирование узлов сетки производят с одновременным положением привязочного хода к реперам. Если на участке имеется только один репер, то прокладывают замкнутый ход.

. Обработка журнала нивелирования.

) вычисляется пятка рейки для каждой связующей точки:

Пятка= а_кр-а_черн

Где а_кр - отсчет по красной рейке;

а_черн -о тсчет по черной рейке

) Вычисляются превышения на каждой станции:

h₁=З_кр-П_кр; h₂=З_чер-П_чер

где З_кр,З_чер - отсчеты на заднюю рейку;

П_ко,П_чер - отсчеты на переднюю рейку.

) Вычисляется среднее превышение на станции:

h_ср=(h₁-h₂)/2

) Вычисляется практическая невязка хода:

fh_ср=∑h_ср-∑h_теор, где ∑h_теор=H_к-H_н

Полученная невязка должна удовлетворять требованию:

fh_пр≤fh_доп, где fh_доп=±10мм*√n

) если fh_пр≤fh_доп, то полученную невязку распределяют поровну с обратным знаком на все средние превышения, затем вычисляют исправленные превышения.

Контроль: ∑h_исп=∑h_теор

6)  вычисляются отметки всех связующих точек:

H_j+1=H_j+h_испр

Контролем правильности вычислений служит точное получение отметки репера, расположенного в конце хода.

) Вычисляют отметки горизонта инструмента для каждой станции, имеющей промежуточные точки:

ГИ=H_з+З_черн; ГИ=H_п+П_черн

Где ГИ - горизонт инструмента;

H_п,H_з - отметки задней и передней точек на станции;

З_чер - отсчеты на заднюю рейку по черной стороне;

П_чер - отсчеты на переднюю рейку по черной стороне.

) Вычисляют отметки промежуточных точек(узлов сетки):

H_i=ГИ-О_i,

где O_i - отсчеты по рейке в узлах сетки квадратов

. Построение высотного плана участка.

По результатам нивелирования площадки строят высотный план в масштабе 1:500 с высотой сечения рельефа 0.5 м. На листе бумаги строят сетку квадратов в масштабе 1:500, в узлы сетки вписывают отметки из журнала. Горизонтали строят методом интерполяции между соседними отметками на каждой стороне квадрата.

. Вычисление проектной и рабочих отметок.

Планировка участка под горизонтальную плоскость проводится при условии нулевого баланса земляных масс. Проектная отметка горизонтальной плоскости вычисляется по формуле:

H_пр= (∑H₁+2∑H₂+3∑H ₃ +4∑H₄)/4*n,

где H₁,H₂, H₃, H₄ - отмтки земли узлов сетки, принадлежащие одновременно 1, 2, 3, 4 квадратам;

n - число квадратов.

Одному квадрату принадлежат узлы 11, 15, 41, 45; двум: 12, 13, 14, 21, 25, 31, 35, 42, 43, 44; четырем: 22, 23, 24, 32, 33, 34.

Для того, чтобы поверхность земли преобразовать в горизонтальную плоскость, необходимо произвести земляные работы по срезке грунта на возвышенных участках и подсыпке грунта на пониженных участках. Для того чтобы знать величины срезки или подсыпки для каждого узла, вычисляют рабочие отметки:

h_раб.=H_прокт.- H_земли

На схеме участка с рабочими отметками намечается линия нулевых работ (граница между насыпью и выемкой), проходящая через стороны, концы которых имеют рабочие отметки противоположных знаков. Линия нулевых работ будет проходить между вершинами 13 и 14, 14 и 24, 24 и 25, 24 и 34, 34 и 33, 33 и 43, 32 и 42,31 и 41.

Плановое положение точки нулевых работ на сторонах квадрата определяют по формулам:

X₀=|a|*d/(|a|+|b|)

Y₀=|b|*d/(|a|+|b|)

Где a, b - рабочие отметки на концах стороны квадрата;

d - длина стороны;

X₀-расстояние от точки А до точки нулевых работ в метрах; Y₀-расстояние в метрах от точки нулевых работ до точки B.

4. Составление картограммы земляных масс.

Вычисляют объемы земляных работ.

Объемы для каждой фигуры вычисляются по формуле:

V_i=S_i*h_раб.ср,

h_раб.ср=∑h_раб/m,

где m - число вершин фигуры.

Контроль при вычислении объемов работ выполняют по формуле:

(V_в-V_н/ V_в+V_н)* 100% ≤ 3%

Заключение

Исходные данные для привязки строящегося объекта на местности приводятся в проектной документации. В состав документации входят: генеральный план застройки участка и разбивочный план, на которых указывается привязка осей проектируемого здания или сооружения к знакам геодезической основы, закрепленным на местности или к постоянным предметам. Оси ориентируют, т.е. подписывают наименование продольных и поперечных осей. На разбивочном плане указывают расстояния между осями и другую числовую информацию для проведения разбивочных работ. При возведении нескольких объектов для упрощения привязки их на местности пользуются строительной геодезической сеткой, которая представляет собой систему квадратов или прямоугольников.

Геодезические пункты строительной сетки закрепляют на местности деревянными столбами, рельсовыми или другими знаками с накрененной точкой для центрирования теодолита и установки нивелирных реек. В качестве геодезических пунктов используют так же реперы и марки, закрепленные на существующих зданиях. Все геодезические работы на стройке называют текущим геодезическим обслуживанием строительства. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что геодезические работы на стройках являются основополагающей частью строительного процесса. С которыми довольно подробно мы ознакомились в ходе выполнения курсовой работы.

геодезический строительство картограмма нивелирование

Список использованной литературы

1.      Синютина Т.П., Миколишина Л.Ю., Котова Т.В. Инженерные изыскания для строительства: методические указания для студентов. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2009.

2.      Федотов Г.А. Инженерная геодезия (Учебник). - М., «Высшая школа», 2008

.        Инженерная геодезия. Под ред. П.С. Закатова. - М., 2011.