Парамонова Е.Г., Юнусов А.Г. Геодезические работы в мелиоративном строительстве

Подождите немного. Документ загружается.

дится с помощью вертикальных исправительных винтов сеткге

нитей, вращая которые устанавливают основной горизонталь-

ный штрих сетки нитей на предвычисленный отсчет Ь\.

Последняя поверка выполняется периодически в процессе ра*

боты с нивелиром, для чего после приведения нивелира в ра-

бочее положение берут отсчет по рейке, установленной на рас-

стоянии 100 м от нивелира. Резким поворотом подъемного вин-

та, расположенного в направлении рейки, нивелиру придают не-

большой "(в пределах угла компенсации) наклон. Изменение от-

счета в первый момент, а затем восстановление первоначально-

го отсчета свидетельствует о нормальной работе компенсатора.

Способы нивелирования

В зависимости от положения нивелира относительно -точек,,

превышение между которыми определяется, различают два спо-

соба геометрического нивелирования: нивелирование «вперед» и

нивелирование «из середины».

При нивелировании «вперед» нивелир устанавливают

(рис. 40) вблизи одной из точек, а при нивелировании «из се-

редины» (рис. 41) прибор устанавливают так, чтобы расстоя*

«вперед» «из середины»

ния до обеих точек были одинаковыми. Превышение h ив том и

в другом случае находят по формуле

h = а — Ь,

где а — отсчет по рейке, установленной на точке А\ Ь — отсчет

по рейке, установленной на точке В.

Если высота точки" Л известна, то высота точки В вычисля-

ется по формуле

= H

+h.

Способ нивелирования «из середины» применяется при про-

кладке нивелирных ходов. Достоинством способа является то,

что в нем компенсируются погрешности, связанные с невыпол-

нением основного условия нивелира.

Способ нивелирования «вперед» применяется в том случае,

когда с одной установки нивелира необходимо определить или

вынести на местность отметки большого числа точек (например,

при нивелировании вершин квадратов участка, подлежащего

планировке). Вычисление отметок точек при этом удобно вы-

полнять от горизонта прибора — отметки горизонтальной линии

визирования

Т1

= Н

+а.

Отметки определяемых точек находят по формулам

= ГП — Ь,

= ГП — с,

=ГП — п,

где Ь

с, ..., п — отсчеты по рейкам, установленным в точках

В, С, N.

Вынесение на местность точки

с заданной отметкой

При вынесении точки с заданной проектной отметкой Н

положение точки в плане должно быть известно, а вблизи точки

должен находиться постоянный или временный репер. Нивелир

устанавливают примерно посередине между репером, отметка

которого #

рп

известна, и точкой, отметку которой надо по-

строить. Устанавливают рейку на репер, берут отсчет а по

рейке и вычисляет горизонт прибора

ГП = #

рп

+ а.

Вычисляют отсчет по рейке, который получился бы, если

она была бы установлена на проектной отметке

Ь = ГП—Н

В месте вынесения точки устанавливают рейку и перемещают

ее вверх или вниз до тех пор, пока отсчет по рейке не будет

равен Ь. В этот момент пятка рейки будет находиться на проект-

ной отметке. Закрепляют точку кольями, а при необходимости

и постоянными знаками. Контроль правильности построения

осуществляют повторным нивелированием.

Построение линии с проектным ук л.о ном

При строительстве каналов, коллекторов, трубопроводов

возникает необходимость построения на местности линии с

проектным уклоном. Плановое положение конечных точек ли-

нии АВ (рис. 42) восстанавливают на местности от знаков

планового закрепления. Проектные отметки в этих двух точках

выносят от знаков высотного закрепления (реперов).

Рис. 42. Построение линии с проектным уклоном

Нивелир устанавливают в точке А так, чтобы один из

подъемных винтов был направлен по линии АВ. Измеряют вы-

соту нивелира а над точкой А. В точке В устанавливают рейку,

и с помощью элевационного или подъемного винта наклоняют

трубу так, чтобы отсчет по рейке в точке В был равен а. Тем

самым линия визирования устанавливается параллельно проект-

ной линии на расстоянии а. Перемещают рейку по линии и

забивают колья так, чтобы отсчет по рейке везде был равен а.

Построение плоскости с проектным уклоном

Построение плоскости BEFK (рис. 43) с проектным уклоном

начинают с плановой разбивки точек; В, Е, F, К. Затем в этих

Рис. 43. Построение плоскости с проектным уклоном

точках выносят проектные отметки. Нивелир устанавливают в

одной из точек, например в точке 5, так, чтобы два винта

лежали на линии, параллельной линии ВЕ

а третий винт совпа-

дал с направлением BF. Измеряют высоту нивелира Ъ над точ-

кой В. Установив рейку в точке Е, с помощью подъемных вин-

тов 1 и 2 наклоняют трубу так, чтобы отсчет по рейке был

равен Ь. Затем рейку устанавливают в точке F, наводят на нее

Продольный

уклон

ол-

трубу и, действуя подъемным винтом <?, добиваются, чтобы

отсчет по рейке был равен Ь.

Для контроля рейку устанавливают в точке /С, отсчет по рей-

ке также должен быть равен Ь. После этого приступают к

вынесению и закреплению на местности необходимых точек

планируемого участка. В этих точках последовательно устанав-

ливают рейку, которую перемещают вверх или вниз до полу-

чения отсчета Ь.

Передача отметки на дно котлована

При разработке глубокого котлована необходимо периоди-

чески определять отметку дна, поскольку перебор грунта не

допускается. В процессе разработки отметку дна можно кон-

тролировать тригонометрическим нивелированием с помощью

теодолита, устанавливаемого (рис. 44) над знаком закрепления

с известной отметкой Я

Р9

. Отметка дна определяется по фор-

муле

Н = Я

рп

+ -j

kn s

2v + с sin vа — v,

где k—коэффициент дальномера; п — разность отсчетов по

дальномерным штрихам; v — угол наклона; с — постоянная

дальномера (для современных теодолитов с«0); а — высота

теодолита; v — отсчет по основному горизонтальному штриху

сетки.

По мере приближения к проектной отметке производят пере-

дачу отметки на дно котлована с помощью нивелира и рулетки.

Рулетку подвешивают на шесте (рис. 45). Для натяжения ру-

Рис. 44. Определение отметки дна Рис. 45. Передача отметки на дно

котлована тригонометрическим ниве- котлована с помощью нивелира и ру-

лированием летки

летки и гашения колебаний на ее нижний конец подвешивают

груз и опускают его в сосуд с жидкостью. Нивелир устанавли-

вают вблизи бровки котлована так, чтобы расстояния от него

до репера и рулетки были примерно равны.

С помощью нивелира берут отсчет а по рейке, установленной

на репере, отметка которого Я

рп

известна, а также отсчет с

по

рулетке. Затем нивелир устанавливают на дно котлована и

производят отсчет по рулетке с\. Вычисляют отсчет по рейке,

который должен получиться, когда ее пятка будет находиться на

проектной отметке

b = #

рп

+ а — (с

— q)— #

пр

где #пр — проектная отметка дна котлована.

Перемещением рейки добиваются такого положения, при

котором отсчет по ней был равен Ь

точку закрепляют колом

или временным репером.

Отметку верха плотины или дамбы в процессе ее отсыпки

также можно контролировать тригонометрическим нивелирова-

нием, а перед достижением проектной отметки — геометрическим

нивелированием.

§ 12. Контроль производства земляных работ

Геодезические работы в период производства земляных ра-

бот проводят с целью обеспечения своевременного контроля за

соответствием параметров сооружаемого объекта его проектным

параметрам. Методы геодезического контроля зависят от при-

меняемой технологии работы землеройных механизмов и их

состава. В процессе работы механизмов контролируют глубину

выемки, высоту насыпи, соответствие уклона проектному зна-

чению. Оперативный геодезический контроль осуществляется от

знаков закрепления детальных разбивочных работ. Во время

производства земляных работ следят за сохранностью знаков

закрепления и в случае их повреждения немедленно восстанав-

ливают. Отклонения фактических параметров возводимых со-

оружений от проектных не должны превышать величин, указан-

ных в табл. 1 и 2.

Контроль параметров сооружаемого объекта ведут, исполь-

зуя ведомость закрепления знаков детальной разбивки. Прове-

ряют расположение сооружения в плане и профиле, геометри-

ческие параметры сооружения, отметки бровок и дна, продоль-

ный уклон и заложение откосов. Особенностью работ является

необходимость обеспечения геодезической информацией маши-

нистов землеройных машин.

При разработке глубоких выемок и отсыпке высоких насыпей

на первом этапе достаточными являются знаки детальной раз-

бивки, дополняемые кольями, устанавливаемыми по оси соору-

жения с указанием рабочей отметки. По мере приближения к

проектным отметкам, а также при небольших рабочих отметках

контроль работы землеройных машин ведется по визиркам

(рис. 46). Периодически проводят восстановление оси соору-

жения и разбивку на местности его габаритов.

А В

Рис. 46. Контроль отсыпки насыпи по визиркам

При контроле отсыпки насыпи бульдозером опорные визирки

устанавливают в точках А и В после вынесения проектных

отметок Япр.л и #

р.в. Высоту Н верхних срезов планок постоян-

ных визирок устанавливают из расчета

Н = #

лр

где I — высота верхнего среза ходовой визирки от поверхности

насыпи, когда бульдозер находится на проектной отметке.

При разработке каналов экскаваторами-драглайнами кон-

троль работы также осуществляется с помощью визирок

(рис. 47). Вначале от знаков закрепления восстанавливают ось

Рис. 47. Контроль разработки канала с помощью визирок

канала, а от нее—бровки откосов, где устанавливают откос-

ники (см. § 8). По мере приближения к проектной отметке

выносят проектные отметки в двух точках, где устанавливают

опорные визирки. Последние устанавливают в начале разра-

батываемого участка на расстоянии 20—50 м одна от другой.

Верхняя грань планок визирок должна располагаться на оди-

наковой высоте /«1,5 м. Контроль осуществляется с помощью

ходовой визирки визированием на себя. Высота ходовой визирки

также должна быть равна /.

При разработке траншей

экскаватором с обратной ло-

патой (рис. 48) контроль осу-

ществляется по визиркам 1,

устанавливаемым через 20—

50 м параллельно оси траншеи

на расстоянии, равном поло-

вине расстояния между внут-

ренними гранями гусениц эк-

скаватора. Машинист экскава-

тора контролирует глубину копания по черте 2 на рукояти, вер-

тикально поставленной в проверяемой точке. ЛиЬия визирования

3, соединяющая верхние грани опорных визирок, должна про-

ходить через черту на рукояти. Поэтому верхний срез визирки

должен находиться на отметке

Н = -f и

где Ядр — проектная отметка дна траншеи в точке установки

визирки; I — высота от нижней поверхности ковша экскаватора

до метки на рукояти.

При строительстве закрытых трубопроводов и дренажей с

применением многоковшовых или роторных экскаваторов на

местности разбивают ось траншеи и закрепляют ее вешками.

Для контроля глубины копания на поверхности рядом с осью

устанавливают визирки или через каждые 20 м колья, на кото-

рых указывают глубину траншеи. Перед укладкой труб плани-

ровку дна траншеи проверяют нивелированием или с помощью

визирок. После укладки труб проводят контрольное нивелиро-

вание по верху труб и только после этого траншею засыпают

грунтом с помощью бульдозера.

Автоматизированные системы геодезического контроля

работы мелиоративных машин

В настоящее время промышленность выпускает автогрей-

деры, бульдозеры, -скреперы, дреноукладчики, каналокопатели,

бетоноукладчики, снабжаемые системами автоматического

управления рабочим органом.

Эти устройства по принципу действия разделяют на авто-

номные, копирные и комбинированные.

Системы автономного управления состоят из

датчика, смонтированного на рабочем органе и реагирующего

на его угловые перемещения, блока и пульта управления, пре-

образующих сигналы датчика в управляющий сигнал, электро-

гидрозолотников, реагирующих на управляющие сигналы и пе-

ремещающих с помощью гидравлического привода рабочий

орган в требуемое положение.

Принцип работы системы автономного управления заклю-

чается в следующем. При движении машины по неровностям

Рис. 48. Контроль разработки тран«

шеи

положение рабочего органа по отношению к вертикали изме-

няется, з результате чего поворачивается корпус датчика отно-

сительно вертикальной оси маятника. Возникающий электриче-

ский сигнал рассогласования передается через блок управле-

ния к электромагнитам золотника, направляющего поток жидко-

сти в верхнюю или нижнюю полость гидроцилиндра. Гидроци-

линдр воздействует на рабочий орган и осуществляет его

поворот до тех пор, пока датчик не вернется в заданное поло-

жение. Этот принцип используется в системах «Профиль-1»,

«Автоплан-1», «С?абилоплан-1», применяемых соответственно на

автогрейдерах, бульдозерах и скреперах для автоматического

управления рабочим органом [28]. Геодезическое обслужива-

ние работы машин, оборудованных автономными системами

управления, заключаются в выполнении плановых разбивок с

указанием оси и габаритов возводимого сооружения, вынесе-

нии рабочих отметок, поскольку во время грубой (предвари-

тельной) планировки автоматика отключается, и вынесении

проектных отметок на стадии окончательной планировки (от-

делки). В отличие от обслуживания машин, не оснащенных

такими системами, высотная разбивка выполняется не так де-

тально, а планировка выполняется быстрее и точнее.

Например, бульдозер с системой «Автоплан-1» на планиро-

вочных работах позволяет получить поверхность, отметки кото-

рой отклоняются от проектных на ±5 см при рабочей скорости

до 3000 м/ч.

Копирные системы управления работают по

принципу повторения (копирования) линии, задаваемой направ-

ляющей проволокой или рельсом. Датчик системы (щуп) уста-

навливается на рабочем органе машины. При работе машины

щуп скользит по направляющей. При отклонении рабочего

органа машины от проектной линии меняется положение щупа

относительно направляющей и возникает сигнал, .который по-

ступает на электрогидравлические золотники, и тем самым ра-

бочий орган возвращается в необходимое положение. Копирные

системы применяют в дреноукладчиках «Уклон-1», в машинах

для строительства каналов и в укладчиках покрытий («Стабило-

слой-1») для стабилизации заданного положения рабочего ор-

гана по высоте. В геодезическую подготовку для работы ко-

пирных систем входит разбивка оси трассы, установка на

некотором расстоянии параллельно оси направляющей с проект-

ным уклоном. Так, для работы дреноукладчика с системой

«Уклон-1» параллельно оси дрены за пределами габарита экс-

каватора устанавливают через 10 или 20 м опоры, по которым

натягивают трос. Уклон между точками подвески троса- уста-

навливается равным уклону дна траншеи. При работе экска-

ватора по тросу перемещается щуп, связанный с рабочим ор-

ганом экскаватора.

Д\ля установки опор на ме-

стности с помощью нивелира

или теодолита строят линию с

проектным уклоном (см. § И,

10). В точках, где будут уста-

новлены опоры, забивают

колья, от которых в дальней-

шем контролируют высоту

опор (рис. 49). Высота уста-

новки опор h\ рассчитывается

на основании проектной глуби-

ны траншеи h, а также посто-

янной величины /i

, равной рас-

стоянию между щупом и ниж-

ней точкой рабочего органа,

когда последний находится на

проектной глубине. Для экска-

ватора ЭТН-171, например,

/12

= 250 см, а для экскаватора

ЭТЦ-202 Л

=255 СМ. ТОЧНОСТЬ

работы дреноукладчика, осна-

щенного системой «Уклон-1»,

характеризуется величиной от-

клонения от проектной линии в пределах ±2 см при рабочей

скорости 100 м/ч [28].

Одним из основных источников погрешностей этой системы

является провисание троса. Для устранения провисания необхо-

димо большое натяжение троса, которое ограничивается не

только прочностью троса, но и удерживающей способностью

концевых растяжечных кольев в грунте. Особенно трудно исклю-

чить эту погрешность при работе на торфяниках.

Дальнейшим развитием копирных систем явилась система

ПУЛ — прибор управления лучом [34]. В этой системе в каче-

стве направляющей, которую копирует рабочий орган земле-

ройной машины, используется ось светового луча, соответствую-

щим образом ориентированного в пространстве. Было выпущено'

несколько модификаций ПУЛов для оснащения бульдозеров,

автогрейдеров и дреноукладчиков. Рассмотрим работу модели

ПУЛ-3, предназначенную для управления работой бульдозеров

и грейдеров. ПУЛ-3 (рис. 50) состоит из направляющей 1 и

приемной 2 станций. Направляющая станция (прожектор) фор-

мирует инфракрасный луч с небольшим углом расходимости

1°10'. Луч 3, создаваемый прожектором 1, разделен оптически на

две части. Каждая из двух частей луча модулируется различ-

ной частотой f 1 и /2 (см. рис. 50). Прожектор устанавливается

в 35—40 м от начала закладки дрены. В зависимости от глу-

бины траншеи и габаритов дреноукладчика прожектор можно

Рис. 49. Установка опор копирного

троса

Рис. 50. Схема работы системы ПУЛ

устанавливать и закреплять на

необходимой высоте с помо-

щью вертикальной штанги и

закрепительной рукоятки. Про-

жектор направляют по оси

траншеи и с помощью винта

уклонов лучу (плоскости раз-

дела лучей) придают уклон,

который должна иметь дрена.

Цена деления шкалы уклонов

0,0001. Для ориентирования в створе в оптическую схему про-

жектора можно вводить два светофильтра (красный и синий),

граница раздела которых располагается вертикально.

Приемную станцию, состоящую из фотоприемника, усилителя

и пульта управления, устанавливают на землеройном механизме.

Фотоприемник монтируется на рабочем органе землеройного

механизма. Если (рис. 51) объектив 2 фотоэлемента фотоприем-

Рис. 51. Схема приемного устройства системы ПУЛ

ника находится в плоскости раздела луча 1 прожектора, в него

попадают одинаковые количества энергии, модулированные час-

тотами h и /

. При смещении объектива 2 вверх или вниз по-

является сигнал рассогласования, обусловленный преоблада-

нием светового потока той или иной частоты. Сигнал с фото-

элемента 3 поступает в широкополосный усилитель 4> затем в

селекторный каскад 5, имеющий два контура 6 и 7, избирательно

настроенных на частоты f\ и f

. Разделенные по частотам сиг-

налы выпрямляются и сравниваются в мосте 5, откуда разност-

ный сигнал идет в выходной усилитель 9 и далее на исполни-

тельный привод машины, который перемещает рабочий орган

и выводит объектив 2 фотоприемника на ось луча, а следова-

тельно, и рабочий, орган на проектную линию. Автоматическое

управление механизмом может осуществляться и в двух плос-

костях, в этом случае луч делится на три части (рис. 52),

модулированные тремя частотами f\, f

> /з. При необходимости

•оператор может отключить автоматику и, пользуясь показа-

ниями цветных ламп панели пульта, установленного в кабине,

вручную управлять рабочим органом машины. Точность кон-