Геодезическое сопровождение строительства автомобильной дороги Расчетно-графическая работа

Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
Расчётно-графическая работа №1
по дисциплине
«Геодезическое сопровождение при строительстве
автомобильных дорог и дорожных сооружений»
На тему: «Геодезическое сопровождение строительства автомобильной дороги»
1. Запроектировать а/д Шиловка-Курган в плане
Рисунок 1. План автомобильной дороги Шиловка-Курган
2 Указать характеристики автомобильной дороги.
Автомобильная дорога IV категории, запроектированы две кривые в плане радиусом
300 м. Более подробные характеристики представлены в таблице 1 согласно СП
34.13330.2012
Таблица 1. Характеристики автомобильной дороги IV категории
Параметры элементов
Категория
автодороги
IV
Расчетная интенсивность
от 200 до 2000
передвижения ед/сут
Общее число полос движения, шт.
Ширина полосы движения, м
Ширина обочины, м, не менее
Ширина разделительной полосы, м
Пересечение с автодорогами
Пересечение с железными дорогами
Доступ к дороге с примыкающей
дороги в одном уровне
2
3,0
2,0
В одном уровне
В разных уровнях при пересечении трех или больше
железнодорожных путей
Допускается
3. Охарактеризовать район проектирования.
В административном отношении участок изысканий находится в Хайбуллинском
районе Республики Башкортостан.
По физико-географическому районированию территории Республики
Башкортостан (Кадильников И.П.) участок изысканий находится на территории
Ирендыкско-Таналыкского округа. Представляет собою пониженную равнину с
участками сопочного рельефа, развитием обыкновенных черноземов в основном
распаханных, и обедненных ковыльно-разнотравных степей.
Протяженность территории более 160 км. Ширина колеблется от 5 до 35 км.
Площадь в пределах республики около 2000 км2. Входит в состав Белорецкого,
Баймакского и Хайбуллинского административных районов.
В геотектоническом отношении округ приурочен к осевым частям Кизильского и
Магнитогорского синклинориев, сложенных в основном породами, имеющими возраст
со среднего девона до среднего карбона. В их составе значительна роль осадочных
пород: известняков, яшм, песчано-глинистых и кремнистых, сланцев, песчаников и
конгломератов.
Вулканогенные породы встречаются реже. Они развиты, главным образом, на
западе и в полосе южнее озера Атавды, на водоразделе между низовьями Уртазымки и
Уралом. Среди изверженных пород наблюдаются мелкие пятна гранитоидов.
Значительное место занимают мезозойско-кайнозойские отложения, особенно в
южной
части
Кизильского
синклинория.
На
склонах
долины
Б. Уртазымки известны среднеюрские образования, представленные мощной толщей
глин с прослоями галечников. По всем долинам рек прослеживаются полосы
четвертичного аллювия, слагающего две надпойменные террасы и поймы и
представленного суглинками, супесями, песками и галечниками общей мощностью до
25 м. Мощность отдельных, горизонтов аллювия 2,5-10 м.
По пологим склонам водоразделов аллювий сменяется элювио-делювием, на
водораздельных равнинах элювием. Они представлены в той или иной степени
песчанистыми глинами бурого, реже красного или желто-бурого цвета.
В связи со структурными и литологическими особенностями преобладает
равнинный рельеф, кое-где нарушаемый мелкими грядами и сопками, приуроченными
к вулканическим породам и яшмам. Преобладающие пространства имеют абсолютные
высоты 350-450 м. На юге вдоль долин протягиваются равнины с абсолютными
высотами 270-350 м. Сопки и увалы на севере поднимаются выше 450-500 м. а на юге
они едва превышают 400 м.
Речная сеть представлена реками, текущими с гор это р. М. Кизил
р. Акалык, р. Худолаз, р. Б. Уртазымка с притоками Кармалка, Тулубей, Мунча и Малая
Уртазымка. Остальные реки очень мелкие, со стоком в весеннее половодье и осенние
паводки. Для водоснабжения на реках созданы многочисленные пруды и
водохранилища. На юго-западе в меридиональной депрессии, протягивающейся вдоль
Ирендыка, сохранились два озера: Юмаркалы и Ак-Куш.
Речные долины широкие, хорошо разработанные. Их глубина врезания не более
40-50 м. Они ориентированы частично по простиранию пород, а частично являются
поперечными. Террасы приподнимаются над меженью на следующие высоты: II – 8-12
м, I – 4-8 м, высокая пойма – 3-4 м, низкая пойма – 0,5-1 м.
Реки рассматриваемой территории относятся к типу водотоков с четко
выраженным весенним половодьем, летне-осенними паводками и длительной
устойчивой меженью. Доля стока за половодье составляет 70-80% от годового, на долю
межени
приходится
20-30%.
Самым
многоводным
является
апрель,
в течение которого проходит до 65% годового стока.
Соотношение подземной и поверхностной составляющих стока существенно
меняется по сезонам. Весной доля подземного стока невелика – в среднем 10-15% от
суммарного стока за сезон. В период летне-осенней межени суммарный сток
складывается на 20-30% из поверхностного и на 70-80% из подземного. Зимой реки
питаются преимущественно запасами подземных вод.
Годовой модуль стока в районе изысканий составляет менее 2 л/сек*км 2. Слой
среднего годового стока – менее 60 мм, в т.ч за период весеннего половодья – менее 30
мм. Начало половодья приходится на конец марта – первую половину апреля. Летнеосенняя межень относительно устойчивая, иногда прерывается дождевыми паводками.
Обычно за период межени отмечается 2-3 паводка. Зимняя межень устойчивая. Средняя
дата установления ледостава 3 ноября, продолжительность 150-160 дней.
Климат отличается выраженной континентальностью, характеризуется
продолжительной холодной зимой, теплым, иногда жарким летом, большой
амплитудой колебания температуры воздуха в годовом ходе, быстрой сменой погоды
в переходные сезоны, особенно весной, частыми возвратами холодов, значительными
отклонениями по отдельным годам от средних норм по тепловому режиму, количеству
выпадающих осадков и др.
Климатическая характеристика района приведена по данным многолетних
наблюдений метеостанции Кувандык, расположенной в 97 км к северу от участка
изысканий. Использовались данные опубликованные в СП 131.13330.2012
«Строительная климатология».
Согласно СП 131.13330.2012 изыскиваемая территория относится к
строительному климатическому району IB.
Согласно СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги. (Актуализированная
редакция СНиП 2.05.02-85*) участок изысканий расположен в III зоне дорожноклиматического районирования территории России
− Среднемесячная относительная влажность
воздуха наиболее теплого месяца
– 60%
− Среднегодовое количество осадков: ноябрь-март
апрель-октябрь
– 169мм.
– 301мм.
– Температура воздуха наиболее холодной пятидневки:
обеспеченностью 0,98
– -34 ̊ С.
обеспеченностью 0,92
– -30 ̊ С.
− Преобладающие направления ветров летом:
− Средняя скорость ветра за год
− Средняя скорость ветра
за 3 наиболее холодных месяца
– З.
–5,6 м/сек.
– 5,7м/с
− Среднемесячная температура воздуха: в январе
– –15,4 ̊ С.
в июле
– +20,6 ̊ С.
Почвенный покров образуют обыкновенные и южные черноземы, пятна
солончаковатых и маломощных эродированных черноземов и солонцов.
Обыкновенные черноземы расположены в северной и западной частях. Мощность
гумусового горизонта у них 30 – 40 см. структура его пылевато-зернистая. Содержание
гумуса и питательных веществ велико, за исключением фосфора, обеспеченность
которым слабая.
Южные черноземы занимают самые большие площади. Гумусовый горизонт темносерой окраски с коричневатым оттенком, с пылевато-комковато-глыбистой структурой.
С глубины 30 см развит языковатый горизонт, уплотненный, с гумусовыми потеками.
Растительность травянистая степная и солонцевато-степная. В северной и
западной частях развиты ковыльно-разнотравные степи северного и среднего
вариантов, а в остальной части – очень бедные ковыльно-разнотравные и ковылковоковыльные с участием каменистых степей. На севере и западе среди степей встречаются
редкие молодые березовые и осиновые колки с высотой древостоев до 5 м. В пойме
Таналыка наблюдаются ивовые заросли разнотравные и солончаковатые луга.
Травостой ковылково-ковыльных степей в районе Бурибая и Самарского низкий,
сильно разрежен и обеднен. Состоит из ковыля, типчака, в разнотравье различные
полыни, шалфей богородская травка, тысячелистник. При движении к северу он
становится более сомкнутым и обогащается разнотравьем.
Большая часть степей по выровненным водораздельным пространствам
распахана. Степи сохранились лишь по мелкосопочным участкам, бровкам балок,
оврагов долин.
4. Охарактеризовать ситуацию по учебной карте.
В районе проектирования наблюдаются следующие минимальные и
максимальные отметки, согласно балтийской системе высот:
- минимальная отметка 143,000 м.
- максимальная отметка 163,000 м
На территории находятся следующие населенные пункты:
1) Шиловка. Расположен на юго-западе. Население 240 человек.
2) Курган. Расположен на северо-западе. Население 550 человек. Расположен на
реке Букля.
3) Ванеево. Расположен на востоке. Население 1200 человек. Имеется ж/д станция,
склад ГСМ.
Гидрологическая ситуация представлена реками Букля, Иня, Черная и Света
Река Букля проходит через населеный пункт Курган, являющийся пунктом «Б» в
задании на проектирование. Имеется 2 водоема, находящихся в значительном
удалении от населенных пунктов.
Имеются заболоченные участки местности. Один из участков проходит вдоль
реки Букля недалеко от населенного пункта Курган. Следующий находится на
небольшом удалении от н.п. Шиловка и происходит от реки Света. Последний,
наиболее значительный по площади участок заболоченной местности находится
севернее относительно н.п. Ванеево.
Растительный покров на местности представлен в основном луговой
растительностью, расположенной вдоль рек, имеющихся в районе. В районе
расположены лесные участки с лиственными деревьями. Недалеко от н.п. Курган
расположен березовый лес. На севере и на западе от н.п. Ванеево имеются осиновые
леса. Также на всей площади района имеются небольшие заросли кустарников.
В качестве инфраструктурных объектов имеются две автомобильные дороги с
усовершенствованным покрытием, проходящие с запада на восток и с юга на север.
Последняя пересекает дорогу идущую с запада на восток, после чего имеет
продолжение но уже в виде грунтовой дороги. Еще одна грунтовая дорога идет с юга в
н.п. Ванеево. По всей площади карты имеются полевые и лесные дороги. Также
существует железная дорога, идущая с востока на запад и проходящая в
непосредственной близости от н.п. Ванеево. Населенные пункты Курган и Шиловка
связаны через грунтовую проселочную дорогу.
Ресурсы на местности представлены карьером глины, который находится на
севере от н.п. Ванеево
В районе имеются пункты государственной геодезической сети а также
нивелирные марки и грунтовые реперы. Подробнее сведения о них представлены в
каталоге реперов.
Согласно ВСН 5-81 к данной дороге предъявляются следующие требования по
точности разбивки дорожного полотна (таблица 1).
Таблица 1. Предельные погрешности в превышениях, мм, по категориям дорог
Работа по разбивке
поверхности
Предельные погрешности в превышениях, мм, по
категориям дорог
I-III
IV-V
I
II-III
IV-V
на длине 1 км на длине до 100 м
I
II-III
IV-V
в створе поперечном
покрытия
30
50
15
20
30
7
10
15
основания
40
70
20
30
50
10
15
25
корыта и обочин
50
100
30
40
60
15
20
30
Величины допуска при разбивочных работах и приемке объекта в эксплуатацию
описаны в таблице 2.
Таблица 2. Допустимые погрешности при выполнении разбивочных работ
Величина допуска при
предельных погрешностей и отклонений
разбивочных
работах
приемке объекта в
эксплуатацию
на прямых в плане
±2
±5
» кривых » »
±4
±10
в ширине полотна в створе поперечника
между осью и бровкой
-10
-10
в ширине дорожного корыта
±5
±5
» » слоя основания или покрытия
±5
±10
цементобетонного и асфальтобетонного
покрытия
±3
±5
±0,3
±0,5
Наибольшая разница в уровне поверхности
в швах цементобетонных покрытий (мм)
-
3
для асфальтобетонных покрытий
-
5
» цементобетонных »
-
5
» других типов »
-
10
Увеличение крутизны откосов (%)
0,5
1,0
Отклонение отдельных мест от плоскости
откосов (см)
±6
±15
на прямых
±10
±20
»кривых
±15
±30
Отклонение бровок и границ резервов и
кавальеров (см)
±15
±30
Отклонение в поперечных размерах канав
(см)
±5
±10
Уменьшение ширины дна канав (см)
-2
-5
Отклонение оси полотна от проекта (см):
по поперечным уклонам (%)
Отклонение положения подошвы откосов
полотна (см):
Изменение глубины кюветов и канав
при обеспеченном водоотводе (стоке)
±3
±5
по продольным уклонам канав и дренажей
(%)
0,2
0,5
по ширине берм уклонения (см)
±5
±15
Уклонения толщины слоя планировки
растительного грунта (%)
±5
5. Произвести обследование опорных точек.
Обследование трассы выполняем прибором Topcon DS-105 в режиме Гибрид с
приемником ГНСС
Характеристики тахеометра Topcon DS-105:
ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ
Точность (с.к.о.) измерения угла одним приемом, "
5
ДИАПАЗОН ИЗМЕРЯЕМЫХ РАССТОЯНИЙ
без отражателя, м
1000
по одной призме, м
6000
ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ
по одной призме
±(1.5 + 2x10-6xD)
без отражателя
±(2.0 + 2x10-6xD)
ИНТЕРВАЛ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ
Точный режим (до 1мм), с
0.9
Грубый режим, с
0.6
Режим слежения, с
0.4
СКАНИРОВАНИЕ
Наличие функции сканирования
Есть
ЗРИТЕЛЬНАЯ ТРУБА
Увеличение, крат
30
Подсветка
Сетка нитей
ВНЕШНИЕ УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРИБОРА
Пыле- влагозащищенность
IP65
Рабочая температура, °С
-20 - +50
КОМПЕНСАТОР
Датчик
2-осевой
Диапазон работы, ’
±6
ПАНЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ
Экран
Цветной жидкокристаллический сенсорный экран (240x320)
Клавиатура
26 клавиш
Подсветка
дисплей + клавиатура
ИНТЕРФЕЙСЫ
Карты памяти
USB flash (до 8 Gb)
ПАМЯТЬ
Внутренняя память
500 Mb (включая память для программ)
БАТАРЕЯ ПИТАНИЯ
Период работы при +20ºС (углы и расстояния), ч
около 5
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Период зарядки, ч
5.5
ВЕС
Тахеометр с батареей, кг
6.1
Гарантийный срок
1 год
Обследование трассы в настоящем случае заключается в наблюдении за
сохранностью опорных точек (Начало и конец трассы, пикетажные знаки и
расположение элементов кривой). Обследование выполняется следующим образом:
1) Визуально определяется наличие опорных точек на местности
(столбики/колышки/реперы находятся на месте и не имеют следов повреждений)
2) От ближайшего глубинного репера производится вынос станции, с которой
можно выяснить точное местоположение опорных точек
3) С данной станции производится съемка опорных точек, целью которой
является определение их положения (планового и высотного) и сравнение их с
проектным положением.
4) Делается вывод о соответствии положения опорных точек их проектным
величинам
В результате обследования настоящего объекта тахеометром Topcon DS-105 был
сделан вывод о соответствии опорных точек их проектному положению.
6. Восстановление трассы
Восстановление трассы производится с целью закрепления на местности всех
основных точек, определяющих положение проектной линии дороги. При этом
руководствуются документами рабочего проекта: планом и профилем трассы,
ведомостью прямых и кривых, схемой закрепления трассы. В состав работ по
восстановлению трассы входят:
- инструментальное восстановление пикетажа с контрольным промером линий и
углов и с детальной разбивкой кривых;
- закрепление трассы с выносом знаков крепления за пределы зоны земляных
работ;
- контрольное нивелирование по пикетажу с дополнительным сгущением сети
рабочих реперов;
- возможная корректировка и местное улучшение трассы.
Восстановление трассы начинают с отыскания на местности вершин углов
поворота. Отдельные вершины, на которых не сохранились знаки крепления, находят
промерами от постоянных местных предметов согласно абрисам их привязки или
прямой засечкой по проектным углам из двух соседних вершин трассы. Одновременно
с восстановлением вершин измеряют углы поворота трассы и сравнивают полученные
значения с проектными. При обнаружении значительных расхождений направление
трассы на местности не изменяют, а исправляют значение проектного угла поворота и
пересчитывают по исправленному углу все элементы кривых.
Затем приступают к контрольному измерению линий с разбивкой пикетажа.
Пикеты и точки пересечения трассой водотоков и магистралей устанавливают в створе
по инструменту. При обнаружении во время промера расхождения со старым
(изыскательским) пикетажем более чем на 1 м вставляются так называемые рубленные
пикеты с целью обеспечить соответствие точек на местности точкам на проектном
продольном профиле.
При отсутствии закрепительных знаков на значительном протяжении трассы
такой участок укладывают заново в соответствии с проектными данными.
Накопившиеся невязки распределяют пропорционально длинам линий с обратным
знаком.
Все восстановленные по оси трассы точки надежно закрепляются выносными
столбами. Закрепительные знаки устанавливают перпендикулярно к оси трассы за
бровкой кювета существующей дороги или за пределами земляных работ.
На прямолинейных участках закрепительные знаки следует устанавливать так,
чтобы, установив инструмент на одном из знаков створа, было видно еще два знака
других створов. На прямолинейных участках закрепительные знаки - выносные
столбы располагают в зависимости от рельефа местности через каждые 200-400 м,
между которыми перпендикулярно к трассе выставляют промежуточные выносные
колья. Закрепление оси трассы осуществляют прочно забитыми кольями и высокими
вехами (длиной 3,0-4,0 м), а также колышками с выносом их за пределы зоны работы
машин с указанием расстояния выноски. При этом на длинных прямых участках
высокие вехи устанавливаются через каждые 0,5-1 км. На прямых участках такие же
вехи ставят в точках, соответствующих тангенсам кривых (см. рис.2).
Рис.2. Схема закрепления оси дороги на прямом участке дороги
На криволинейных участках трассы выносные столбы располагают через
каждые 100 м, т.е. на каждом пикете, на линии, перпендикулярной касательной к
кривой (см. рис.3).
Рис.3. Схема закрепления оси дороги на криволинейном участке дороги
Выносные промежуточные колья устанавливают на расстояниях, позволяющих
удобно разбить кривую. Начало и конец трассы, как и весь ее промер, увязывают с
существующим километражом. Вершины углов поворота трассы закрепляют прочно
вкопанными угловыми столбами с надписью (диаметром не менее 10 см и высотой
0,5-0,7 м). Закрепляют начальные и конечные точки переходных кривых. Столбы
располагают на продолжении биссектрисы угла в 0,5 м от его вершины. Надпись
обращают к вершине, которую отмечают колышком. На кривых с малыми
биссектрисами устанавливают на продолжении тангенсов (вне зоны работ машин) по
две вехи через 20 м от вершины (см. рис.3), при этом составляется ведомость
закрепления трассы на участке.
7. Разбивка кривой №1 в главных точках на местности
Разбить кривую в главных точках на местности – значит найти положение её
главных точек на оси линейного сооружения и закрепить их. Положение начала
кривой НКК определяют, отложив вычисленное расстояние от ближайшего пикета.
В нашем примере (рис. 4) ближайшим пикетом является ПК5. От него к ПК4
откладывают расстояние 59,89. В этой точке забивают колышек, а на расстоянии 15 –
20 см по направлению трассы забивают сторожок и на нем записывают НКК ПК4 +
40.11.
Середину кривой СКК закрепляют, отложив от ВУ по направлению биссектрисы
угла, образованного направлениями трассы, отрезок, равный Б.
На следующем, после вершины угла, направлении трассы откладывают
величину домера, после чего продолжают разбивку пикетажа. При этом в месте
отложения домера две точки – начало домера и его конец получают одно и тоже
пикетажное наименование, благодаря чему в конце кривой пикетаж совпадает с
пикетажем прямой. Положение ККК получают, отложив от конца домера расстояние ,
в примере оно равно 92.86 м. Найденное положение ККК закрепляют колышком и
сторожком.
Рис.4. Главные точки круговой кривой №1
Разбивка кривой №2 осуществляется аналогичным образом.
Так как достоверно разбить кривую по 3-м точкам невозможно, производится
расчет детальной разбивки кривой.
8. Расчет и детальная разбивка круговой кривой №1
Элементы кривой №1:
Уг1=36о50`, R=300м, k=20м, Т=99,89; К=192,86; Б=16,19; Д=6,93
Расчетные формулы:
𝑘 ∗ 180
; 𝑥𝑖 = 𝑅 ∗ sin(𝜑𝑖 ) ; 𝑦𝑖 = 𝑅 ∗ (1 − 𝑐𝑜𝑠(𝜑𝑖 ))
2∗𝜋
Таблица 3. Расчет параметров детальной разбивки круговой кривой №1
𝜑𝑖 =
k
i
𝜑𝑖
x
y
k-x, м
1
20
40
60
80
100
120
1
2
3
4
5
6
7
0о11`24``
3о49`12``
7о38`20``
11о27`32``
15о16`44``
19о05`56``
22о55`06``
0,999998
19,98519
39,88159
59,6008
79,05522
98,15841
116,8255
0,001667
0,66642
2,662718
5,980027
10,60361
16,51292
23,6817
0,000
0,015
0,118
0,399
0,945
1,842
3,174
Чертеж представлен в приложении
9. Расчет и детальная разбивка круговой кривой №2
Элементы кривой №2:
Уг2=82о50`, R=300м, k=20м, Т=264,642; К=433,714; Б=100,044; Д=95,570
Расчетные формулы:
𝑘 ∗ 180
; 𝑥𝑖 = 𝑅 ∗ sin(𝜑𝑖 ) ; 𝑦𝑖 = 𝑅 ∗ (1 − 𝑐𝑜𝑠(𝜑𝑖 ))
2∗𝜋
Таблица 3. Расчет параметров детальной разбивки круговой кривой №2
𝜑𝑖 =
k
i
𝜑𝑖
x
y
k-x, м
1
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
0о11`24``
3о49`12``
7о38`20``
11о27`32``
15о16`44``
19о05`56``
22о55`06``
26о44`17``
30о33`29``
34о23`37``
38о11`49``
42,0169
45,83662
49,65634
53,47606
57,29578
61,1155
64,93522
0,999998
19,98519
39,88159
59,6008
79,05522
98,15841
116,8255
134,9736
152,522
169,3927
185,5109
200,805
215,2068
228,6526
241,0825
252,4413
262,6786
271,7488
0,001667
0,66642
2,662718
5,980027
10,60361
16,51292
23,6817
32,07811
41,66485
52,39932
64,23382
77,11579
90,98799
105,7888
121,4524
137,9093
155,0863
172,9072
0,000
0,015
0,118
0,399
0,945
1,842
3,174
5,026
7,478
10,607
14,489
19,195
24,793
31,347
38,918
47,559
57,321
68,251
Чертеж представлен в приложении