Украинской государственной академии железнодорожного транспорта Кафедра «Строительство и эксплуатация пути и сооружений» Э.А. Борисов ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе «ПРОЕКТ ПЛАНИРОВКИ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ» для студентов специальности 7.100502 «Железнодорожные сооружения и путевое хозяйство» 2006 2 Методические указания рассмотрены и рекомендованы к печати на заседании кафедры "Строительство и эксплуатация пути и сооружений", протокол № 6 от 20 января 2006г. Рассмотрено на заседании методической комиссии факультета "Инфраструктура железнодорожного транспорта", протокол № 5 от 27 января 2006 года. В методических указаниях показана последовательность выполнения топографической съемки методом нивелирования по квадратам и ее обработки для составления проекта планировки строительной площадки. Весь процесс составления проекта разделен на этапы отдельно для горизонтальной и наклонной площадок. Каждый этап обеспечивается теоретическим пояснением и сопровождается рисунками, схемами и вычислительными таблицами с примерами вычислений. Составитель: к.т.н., доцент Э.А. Борисов (ДонИЖТ) Рецензент: ст. преподаватель Е.Г. Корниенко (ДонИЖТ) 3 СОДЕРЖАНИЕ Вступление .................................................................................... 4 1 Топографическая съемка местности методом нивелирования по квадратам ................................................................................ 4 1.1 Разбивка сетки квадратов ........................................................... 4 1.2 Проложение опорного высотного хода ..................................... 5 1.3 Вычисление отметок вершин квадратов ................................... 6 2 Проект планировки горизонтальной площадки ....................... 7 2.1 Вычисление условных отметок ................................................. 7 2.2 Вычисление проектных отметок площадки ............................. 8 2.3 Вычисление рабочих отметок .................................................... 9 2.4 Определение линии нулевых работ ........................................... 9 2.5 Определение объемов земляных работ ..................................... 10 3 Проект планировки наклонной площадки ................................ 12 3.1 Определение отметок земли вершин квадратов ....................... 12 3.2 Вычисление проектных отметок .............................................. 12 3.3 Вычисление рабочих отметок .................................................... 12 3.4 Определение линии нулевых работ ........................................... 13 3.5 Определение объемов земляных работ...................................... 13 3.6 Составление проекта с соблюдением баланса земляных работ ......................................................................................... 13 Литература .................................................................................. 14 4 Вступление Строительство зданий и сооружений производится на выбранном участке местности, который предварительно должен быть соответствующим образом подготовлен. К строительной площадке предъявляются определенные требования по организации рельефа, т.е. к его преобразованию для приспособления к застройке, благоустройству, инженерно-транспортным нуждам, размещению наружных и подземных коммуникаций, возможности стока ливневых вод и канализации. Эта задача решается путем составления проекта планировки поверхности участка с расчетом объемов земляных работ, входящего составной частью в общий план стройки данного сооружения. 1 Топографическая съемка местности способом нивелирования по квадратам 1.1 Разбивка на местности сетки квадратов Этот вид топосъемки производится в пересеченной местности, на которой создается сеть квадратов со сторонами а=10, 20, .., 50м в зависимости от сложности рельефа и размеров объекта стройки. Разбивка сетки производится теодолитом и землемерной лентой (рулеткой). Длины сторон (горизонтальные проложения) определяются с учетом наклона местности и фиксируются знаками (по внешнему контуру сторонстолбиками, внутри - кольями). На основе сетки ведут съемку местной ситуации способами створов и линейных засечек, внося результаты измерений в абрис (рис. 1.1) Г 1 2 3 4 5 6 а=20м В Б А Рисунок 1.1 – Абрис местности и опорный высотный ход 5 1.2 Проложение опорного высотного хода Проложение опорного высотного хода по участку производится геометрическим нивелированием (по классу технического нивелирования) между реперами (Рп I и Рп II на рис.1.1). В некоторых случаях прокладывают замкнутый ход с опорой на один исходный репер. В качестве связующих точек используют несколько вершин (для контроля). Отсчеты на связующих точках берут по двум сторонам реек, что дает возможность контроля за результатами измерений: превышения, найденные по черным и красным сторонам реек не должны расходиться на величину более чем 5 мм. Запись отсчетов ведется на схеме квадратов (на рис. 1.2 вершины Б3, В3). Вычисление отметок связующих точек ведут в таблице 1.1 по формулам hизм = a - в где а, в – отсчеты по задней и передней рейкам. Нсвяз=НРп+hиспр i, hиспр i=hизм i+Vhi; Vhi=-fh/n (n – число станций); fh=Σhизм-(НРп II-НРп I)=Σhизм-Σhт; fh пред=10мм n Одновременно ведутся наблюдения реек на других вершинах, отсчеты по ним берут по черным сторонам реек (рис. 1.2) 1 2606 2 1923 3 1643 4 0012 5 0084 6 0038 2083 1746 1502 1086 1598 5870 0867 0053 0716 Б 2624 1598 1301 0887 6083 5674 0722 0619 0587 2461 1323 1189 0545 0493 0346 Г В А Рисунок 1.2 – Журнал нивелирования 6 Таблица 1.1 – Вычисление высотного опорного хода № станции Связующие точки 1 Рп I БЗ 2 Отсчеты по рейкам Ч К Σhт=1534, 1 2 задн. Р перед. Р Ход Рп I – БЗ - Рп II 2273 1301 972 6083 6083 973 4782 4782 -1 0887 0313 574 5674 5096 578 4787 4783 -4 Ч К БЗ Рп II Рп I ВЗ Ч К ВЗ Рп II Ч К Σhт=1534, Превышения (мм) Среднее превыше ние Отметки (м) 972 -7 215,469 216,434 576 -7 217,003 fh=+14мм, fh пр=10 2 =14мм, Ход Рп I – ВЗ - Рп II 2273 1502 771 7056 6288 768 4783 4786 +3 1086 0313 773 5870 5096 774 4784 4783 -1 Σh=1548 fh пр=10 2 =14мм, Σh=1544 fh=+10мм, 770 -5 215,469 216,234 774 -5 217,003 1.3 Вычисление высотных отметок вершин Вычисление высотных отметок вершин квадратов сетки Нi (отметки земли или "черные" отметки) производится с использованием горизонтов нивелира (ГН) на станциях наблюдений (таблица 1.2): Hi = ГН-Сi где Сi – отсчеты по рейкам, установленных в i-х вершинах. Таблица 1.2 – Вычисление горизонта нивелира Отметка репера Рп I (м) 215,469 Станция I Отсчет по рейке а (мм) 2273 НГН-1 (м) 217,742 Отметка репера Рп II (м) 217,003 Станция II Отсчет по рейке в (мм) 0313 НГН-2 (м) 217,316 Полученные отметки земли записывают рядом с вершинами квадратов черным цветом. Сетку квадратов строят в соответствующем масштабе на листе А4 (рис. 1.3). План получают после проведения горизонталей и переноса ситуации с абриса. 7 Х Г 1 215,14 2 215,82 3 216,10 4 217,31 5 217,24 6 217,29 В 215,66 216,00 216,24 216,46 217,27 216,61 215,12 216,14 216,44 216,60 216,71 216,74 216,83 У 216.98 Б i1 А 215,28 216,42 216,56 216,78 i2 Рисунок 1.3 – Высотный план площадки (hсеч=0,5м) 2 Проект планировки горизонтальной площадки Проект планировки составляется с целью определения объемов земляных работ и последующего выбора землеройной техники. Исходным материалом на проектирование стройплощадки служит: а) топографический план местности, составленный в результате нивелирования поверхности по квадратам; б) топографический план местности, составленный другим способом. Во втором случае сетку квадратов наносят на топоплан, ориентируясь по расположению объекта на генплане строительства, и снимают отметки вершин квадратов непосредственно с топоплана. 2.1 Вычисление условных отметок вершин квадратов. На сетку квадратов с отметками земли (рис.2.1) записывают (черным цветом под отметками земли) условные отметки hусл=Нi-Нmin где Нi – отметки земли i-й вершины; Нmin – наименьшая отметка вершин квадратов. 8 Г В Б А 1 +1,32 215,14 0,02 2 +0,64 215,82 0,70 3 +0,36 216,10 0,98 4 –1,35 217,81 2,69 5 –0,78 217,24 2,12 6 –0,83 217,29 2,17 +0,80 215,66 0,54 +0,46 216,00 0,88 +0,22 216,24 1,12 0,00 216,46 1,34 -0,81 217,27 2,15 -0,15 216,61 1,49 1,34 215,12 0 -0,18 216,14 1,02 +0,02 216,44 1,32 -0,14 216,60 1,48 -0,25 216,71 1,59 -0,28 216,74 1,62 1,18 215,28 0,16 3 +0,04 216,42 1,30 -0,10 216,56 1,44 -0,32 216,78 1,66 -0,37 216,83 1,71 -0,52 216,98 1,86 Нmin=215,12 (Б1), Нпроек=216,46м Рисунок 2.1 – Сетка квадратов с отметками вершин. Пример: отметка земли НБ2=216,14м, условная hу<Б2>=1,02м и рабочая отметка hр<Б2>=-0,18м 2.2 Вычисление проектной (красной) отметки Вычисление проектной (красной) отметки горизонтальной площадки ведут по формуле: Н пр Н min 1 4n h у( 1 ) 2 h у( 2 ) 3 h у( 3 ) 4 h у( 4 ) где n – число квадратов; цифры в скобках индексов показывают, что сумма условных отметок берется для вершин, в которых сходятся указанное число квадратов (например: в А1 – сходится 1 квадрат, в А2 – 2 квадрата, в Б2 – 4 квадрата). Н пр 215,12м 1 4,21 2 16,25 3 0 4 10,89 216,46 м 4 15 Σ hу(1) = 0,02+2,17+1,86+0,26=216,46м 9 2.3 Вычисление рабочих отметок Вычисление рабочих отметок вершин (рис. 2.2) hр,i=Нпр-Ні где Нпр, Нi – проектная и земная отметки. Полученные рабочие отметки записывают красным цветом над отметками земли (рис. 2.1). Г6 В4 hp hp Hпр hусл hp hусл Нпр hусл Б1 Исходная поверхность Н=0 Hmin Рисунок 2.2 – Вертикальный разрез площадки 2.4 Определение линии нулевых работ Точки нулевых работ (hр=0) находят на сторонах квадратов, вершины которых имеют разнознаковые рабочие отметки. Расстояния этих точек от вершин определяют по формулам (таблица 2.1): d1 a h p1 h p1 h p 2 , d2 a h p2 h p1 h p 2 . Контроль вычислений: а d1 d 2 (сторона квадрата). Полученные точки откладывают в масштабе плана на сторонах квадратов и соединяют их линией красного цвета. Так, для плана в масштабе 1:1 000 и сторон квадрата а=20м найдем расстояния di и линию нулевых работ (рис. 2.3). 10 4 –1,35 5 -,078 6 –0,83 0,22 0,00 -0,81 -0,15 0,18 0,02 -0,14 -,025 -0,28 0,04 -0,10 -0,32 -0,37 -0,52 1 1,32 2 0,64 3 0,36 0,80 0,46 1,34 А 1,18 Г В Б Рисунок 2.3 – Картограмма земляных работ (линия нулевых работ ) Таблица 2.1 – Вычисление положений нулевых точек №№ п/п 1 2 3 Рабочие Стороны отметки квадратов (м) Б2 В2 Σ Б2 Б1 Σ Б2 А2 Σ -0,18 +0,46 -0,18 +1,34 -0,18 +0,04 - Расстояния di от вершин квадратов (м) 5,6 14,4 20,0 2,4 17,6 20,0 16,4 3,6 20,0 №№ п/п Стороны квадратов Рабочие отметки (м) 4 А3 А2 Σ А3 В3 Σ Г3 Г3 Σ -0,10 +0,04 -0,10 +0,02 +0,36 -1,35 - 5 6 Расстояния di от вершин квадратов (м) 14,3 5,7 20,0 16,7 3,3 20,0 4,2 15,8 20,0 2.5 Определение объемов земляных работ Определение объемов земляных работ с соблюдением их баланса производится с помощью площадей геометрических фигур внутри квадратов. Геометрические фигуры составляют так, чтобы их вершины имели известные рабочие отметки (в точках нулевых работ hp=0). 11 Для квадратов, на сторонах которых нет точек нулевых работ объем земляных работ равен: Vкв=(Σhр/4)Sкв где Sкв – площадь квадрата. Неполные квадраты разбивают на треугольники (рис. 2.3) Vтр=(Σhр/3)Sтр Все намеченные фигуры нумеруют и вычисляют их площади, средние рабочие отметки и объемы земляных работ (таблица 2.2): 1 Sтр= в с 2 Sкв=а2, где а – сторона квадрата; в, с – основание и высота треугольника. Баланс земляных работ проверяют по формуле: V Vв Vн Vв Vн 100% V V 100% , где индексы "В", "Н" – относятся к насыпи и выемке грунта. Баланс соблюдается при условии δVпред≤3%. На картограмме земляных работ (рис. 2.3) участки насыпи заштриховываются красным, выемки – желтым цветом. Таблица 2.2 – Ведомость объемов грунта №№ фигур Вид фигур Площади фигур (м2) Средняя рабочая отметка (м) 1 2 3 4 5 ... квадрат квадрат треугольник треугольник треугольник ... 400 400 70 220 200 ... 0,80 0,42 0,19 0,07 -0,45 ... Σ ΔV=11,1м3; ΣV=4294м3; Объемы земляных работ (м3) насыпь + 320 168 133 154 ... 2152,6 δV=0,26% < 3% выемка 90 ... 2141,5 12 3 Проект планировки наклонной площадки Последовательность действий при проектировании наклонной площадки аналогична проектированию горизонтальной, но имеет и некоторые особенности, связанные с неоднородными уклонами площадки по осям условных координат. Пусть координатные оси Х и У направлены по линиям АГ и А6. (рис. 1.3). Исходной точкой планировки площадки является точка А1 с отметкой НА1=215,73м, проектные уклоны площадки от А к Г iх=-3‰, от А1 к А6 iу=+9‰ . 3.1 Определение отметок земли для вершин квадратов Определение отметок земли для вершин квадратов производится по данным их нивелировки или снимается с топоплана методом интерполирования между горизонталями (пункт 2). 3.2 Вычисление проектных отметок для вершин квадратов Вычисление проектных отметок для вершин квадратов ведут по формуле: Нк=Но+ix·dx+iy·dy где Но – проектная отметка исходной точки А1 (в нашем примере Но=НА1=215,73м); dx – расстояние от точки К до точки А1 по оси Х; dу – расстояние от точки К до точки А1 по оси У; ix – проектный уклон площадки по оси Х; iу - проектный уклон площадки по оси У. Пример: для Г6 находят (рис. 1.3) НГ6=НА1+ix·dx+iy·dy=215,73м-0,003·60м+0,009·100м=216,45м 3.3 Вычисление рабочих отметок Вычисление рабочих отметок hр, к=Нпр-Нк Все указанные вычисления сводятся в таблицу 3.1. 13 Таблица 3.1 – Ведомость вычисления отметок вершин квадратов №№ Черные Проектные Рабочие №№ Черные Проектные Рабочие вершин Нi Нпр hp вершин Нi Нпр hp А1 Б1 В1 ... 215,28 215,12 215,66 ... 215,73 215,67 215,61 ... +0,45 +0,55 -0,05 ... А4 Б4 В4 ... 216,78 216,60 216,46 ... 216,27 216,21 216,15 ... -0,51 -0,39 -0,31 ... 3.4 Определение линии нулевых работ Определение линии нулевых работ производится по формулам пункта 2.4 и отображается на картограмме земляных работ (рис. 2.3). 3.5 Определение объемов земляных работ Определение объемов земляных работ производится по методике пункта 2.5 с составлением ведомости объемов грунта (таблица 2.2). 3.6Составление проекта с соблюдением баланса земляных работ Составление проекта с соблюдением баланса земляных работ основывается на определении проектной отметки для центра тяжести наклонной плоскости ХЦ=Σ Хі/n, УЦ=Σ Уі/n Проектную отметку центра тяжести вычисляют по формуле 1 Н пр,ц Н і( 1 ) 2 Н і( 2 ) 3 Н і( 3 ) 4 Н і( 4 ) 4n где Ні – отметки земли в вершинах квадратов. По заданному максимальному проектному уклону площадки і ПР находят уклон іd линии d, соединяющей центр тяжести с одной из ближайших вершин квадратов. Длину этой линии d и ее дирекционный угол α определяют графически. Тогда проектный уклон линии d равен: іd=іПР·cos (α - αПР) Затем определяют проектную высоту ближайшей вершины: Н пр,d Н пр,ц і d d 14 Уклоны по осям Х и У равны: іХ=іПР·Cos αПР, іУ=іПР·Sin αПР Превышения между вершинами квадратов вдоль осей Х и У равны: hХК = іХ · dК, hУК = іУ · dК Далее находят отметки вершин, рабочие отметки, определяют положение линии нулевых работ и объемы земляных работ по рассмотренной выше схеме. Литература 1 Визгин А.А. и др. Практикум по инженерной геодезии. – М.: Недра, 1989. 2 Лабораторный практикум по инженерной геодезии/ В.Ф. Лукьянов и др. – М.: Недра, 1990. 3 Хейфец Б.С. и др. Практикум по инженерной геодезии. – М.: Недра, 1979. 15 ДОНЕЦКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Кафедра строительства и эксплуатации пути и сооружений Э.А.Борисов ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе «ПРОЕКТ ПЛАНИРОВКИ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ» для студентов специальности 7.100502 «Железнодорожные сооружения и путевое хозяйство» Донецк – 2006 16 Борисов Эдуард Александрович ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе «ПРОЕКТ ПЛАНИРОВКИ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ» для студентов специальности 7.100502 «Железнодорожные сооружения и путевое хозяйство» Компьютерный набор Технические редакторы Кузина Е.В. Григорьева Л.В., Ростовцева Е.А. Подписано к печати 16.03.2006. Формат 60×84/16 Бум. офс. Гарн. Times New Roman. Печать на ксероксе Услов.печ. лист 0,6. Тираж 50 экз. Заказ .№ Донецкий институт железнодорожного транспорта Опечатано в редакционно-издательском отделе ДонИЖТ Свидетельство о внесении в Гос.реестр от 22.06.2004г., серия ДК №1851 83018, г. Донецк – 18, ул.Горная,6.