Инж.геод. Проект планир.-06

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

4n
 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 )
4n
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.