Как работать с нивелиром оптического и лазерного типа

4.4.1. Разбивка линии заданного уклона с помощью нивелира

Горизонтальным лучом визирования

Проектную отметку НВконечной точки В вычисляют по формуле:

и выносят ее в натуру с помощью нивелира, как было сказано выше. При этом отметка горизонта нивелира определяется по формуле:

,

где а – отсчет по черной стороне рейки на исходной точке А. Отсчет по рейке на точке В определяют по формуле:

Отметку точки В фиксируют на местности верхним срезом кола, забиваемого на такую глубину, чтобы отсчет по рейке был равен «b» (см. рис. 4.6, а).

Промежуточные точки 1, 2, 3….к, выносят по их отстояниям d1, d2,d3….dkот начальной точки и вычисляют соответствующие отсчеты на рейках по формуле:

,

где b – отсчет по рейке в данной точке; а – отсчет по рейке в начальной точке, i

– заданный уклон, d – расстояние от начальной точки до данной. Знак «плюс» берется при отрицательном уклоне, а знак «минус» – при положительном.

Рис. 4.6. Схемы разбивки линии заданного уклона: а) нивелиром; б) наклонно установленным нивелиром; в) теодолитом; г) с помощью визирок

Пример.

Пусть требуется разбить линию длиной 100 м с уклоном i = +0,004, поделенную на участки d1, d2, d3,d4, соответственно равные 30, 50, 80 и 100 м (рис 4.6, а) и НА= 50,00 м.

От начальной точки А на линию А–В в указанных точках забиваются колья так, чтобы они располагались своими торцами несколько выше проектного положения.

Зная отметку исходной точки А и длину линии, вычисляют проектную отметку НВконечной точки В:

и выносят ее в натуру. Для этого устанавливают нивелир посередине линии, наводят трубу на рейку, стоящую в начальной точке, и производят по ней отсчет «а», например равный 1200 мм (рис.4.6,а), и выносят отметку горизонта прибора:

,

тогда отсчет по рейке в точке «В» будет равен:

Отсчеты по рейкам на всех остальных точках рассчитываются по формуле: .

В нашем примере отсчеты на последующих точках от начала должны убывать.

Так отсчеты в точках 1, 2, 3 и В соответственно должны быть равны 1080, 1000, 0880, 0800 мм.

Следовательно, колышки в каждой точке забиваются настолько, чтобы отсчеты по рейке были равны вычисленным.

Наклонным лучом визирования

При малых уклонах ускорение работы достигается установкой нивелира в наклонное положение (рис. 4.6,б). Нивелир ставят как можно ближе к проектной линии так, чтобы два его подъемных винта располагались по направлению, ей параллельному. Действуя подъемными винтами, наклоняют нивелир, добиваясь, чтобы отсчеты по рейкам, установленным на кольях, закрепляющих концы проектной линии, были одинаковы. Устанавливают рейку в любой точке створа АВ и, поднимая или опуская ее, добиваются, чтобы отсчет был равен отсчету на конечных точках. Эту линию закрепляют кольями, забивая их на соответствующую глубину.

Установка штатива

Чтобы добиться наилучшего результата при проведении измерений с помощью нивелира, необходимо научиться пользоваться этим прибором. Работа с ним начинается с установки штатива. Основными критериями, определяющими нормы рабочего положения штатива, являются:

• вертикальный уровень;
• горизонтальный уровень;
• устойчивость.

Наличие вертикального уровня в положении штатива на местности позволяет снизить погрешность конечного результата измерений. Эта погрешность может выражаться в нарушении горизонтального уровня. Таким образом, вертикальный уровень штатива влияет на отображение горизонтального уровня в окуляре нивелира.

Горизонтальный уровень расположения штатива определяется по наклону верхней посадочной площадки. Наличие отклонения ее поверхности от линии горизонта на угол, значение которого превышает допустимое, может привести к изменению вертикального уровня, отображаемого в окуляре прибора.

Устойчивость положения штатива – фактор первостепенной важности. В зависимости от состояния поверхности, на которой располагается штатив, должны быть приняты меры по обеспечению его устойчивости

В рамках этих мер грунт или другая поверхность проверяется на предмет рыхлости, наличие ям, трещин или других недостатков. Необходимо проверить устойчивость каждой опоры штатива: ни одна из них не должна проваливаться в почву, съезжать в сторону или каким-либо другим образом менять свое положение.

При выявлении степени устойчивости важно брать в расчет дополнительные нагрузки: во время проведения измерений нивелир будет вращаться на посадочной площадке. Усилия, прикладываемые для его вращения, не должны сдвигать штатив с места положения

Выполнить правильную установку штатива поможет знание его устройства. Он состоит из следующих элементов:

• посадочной площадки;
• регулировочных винтов;
• опорных ножек (3 шт.);
• зажимов;
• опорных наконечников.

Посадочная площадка – это плоскость, расположенная в верхней части штатива. Она снабжена пазами с соединениями резьбового типа, различными зажимами и винтами регулировки. Под ней действует поворотный механизм, который позволяет вращать нивелир без смещения уровня его положения. Эта площадка соединяет между собой опоры штатива.

Регулировочные винты работают в сочетании с площадкой и с другими частями штатива. С их помощью можно менять положение посадочной плоскости в пространстве. Они позволяют добиться правильного уровня её расположения – её параллельности горизонту. Некоторые из винтов регулировки служат для фиксации положения. Их используют после завершения регулировки площадки. Их наличие позволяет ограничить её самопроизвольное движение и исключить отклонение от горизонта.

Опорные ножки штатива – основные элементы его конструкции. Они закреплены в одной области – под посадочной площадкой, и расходятся в сторону лучами. Их вылет в стороны ограничен механизмом крепления и ремнями, соединяющими их средние части. Каждая из ножек является телескопической. Выдвижение и фиксация положения колен опор осуществляется благодаря зажимам.

Зажимы – простые механизмы, расположенные в точках сочленения колен ножек. Они работают по рычажному принципу, что позволяет одним движением ослабить зажим или зафиксировать его. Такое решение для данного узла конструкции штатива является оптимальным, так как винтовые зажимы, которые использовались в более ранних модификациях, требовали больше времени и усилий для использования.

Наличие телескопических опор и рычажных зажимов на них позволяет повысить эффективность установки штатива даже на пересеченной местности. При необходимости одну или несколько опор можно выдвинуть лишь на часть, а оставшиеся расправить на полную длину.

Опорные наконечники штатива представляют собой заостренные металлические концы, оснащенные небольшим «эфесом», который препятствует глубокому проникновению наконечника в почву. Наличие этих наконечников с ограничителем повышает статичность конструкции. На гладкой поверхности заостренные концы не дают опорным ножкам скользить, что предотвращает смещение нивелира.

На мягкой и сыпучей поверхности наконечники погружаются в почву, но ограничитель препятствует этому погружению, контролируя его глубину. Это позволяет избежать случайных просадок одной или нескольких опор одновременно. Часто наконечники снабжены «лапками», которые служат для нажатия на них подошвой ноги. Таким образом, наконечники вдавливаются оператором прибора в почву на нужную глубину.

Как пользоваться цифровым нивелиром

Нивелир цифрового типа имеет отличия от остальных конструкций только в отношении управления. 

Как пользоваться цифровым нивелиром

Устройство имеет полноценную панель управления, карту памяти и ряд функций. В остальном он очень похож на обычный нивелир:

• подготовить прибор к работе: ослабить крепление и отрегулировать положение ножек штатива;
• установка прибора так надежно, как только возможно: при работе на грунте – вдавить посильнее, на твердой поверхности – закрепить без возможности сдвига;
• поверхность штатива под сам прибор следует разместить как можно ровнее;

• прибор размещается на штативе, его выравнивают по горизонтали – для этого существует пузырьковый уровень; 
• выполняется фокусировка оптической системы – перед прибором располагается белый лист бумаги или комплектная рейка, после чего установленное программное оснащение по команде или автоматически произведет самонастройку;
• для замеров следует разместить перед объективом рейку и нажать на соответствующую кнопку панели управления.

Все возможности аппарата прописаны в сопроводительной документации. Рекомендуется следовать изложенному, а после длительной перевозки или хранения – выполнять перенастройку. Обращение с ним требуется бережное. 

Поверка и юстировка сетки нитей.

Горизонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен оси вращения прибора.

Для выполнения этого условия на расстоянии 20-30 м от нивелира устанавливают рейку. Трубу прибора наводят таким образом, чтобы изображение рейки расположилось у края поля зрения трубы и берут отсчет по горизонтальному штриху сетки нитей (Рис.4). Затем наводящим винтом трубу поворачивают таким образом, чтобы изображение рейки оказалось у противоположного края поля зрения трубы. Если отсчет не изменился, то условие выполнено. В противном случае, сняв защитный колпачок окуляра, ослабляют крепежные винты окулярной части зрительной трубы и, поворачивая сетку нитей за счет люфта в отверстиях винтов, добиваются выполнения условия поверки.

Рис. 4

Как пользоваться нивелиром правильно: пошаговое руководство

Принцип работы лазерного нивелира.

Первым делом понадобится установить штатив. Винты для крепления на всех ножках штатива понадобится ослабить. После этого каждый опорный элемент нужно выдвинуть на необходимую длину. В данном случае длина может быть разной, так как инструмент надо монтировать на пересеченной местности. Верхняя часть штатива выставляется в горизонтальное положение. Затем нужно затянуть закрепляющие винты на всех опорных элементах. Большая часть устройств комплектуется плавными крепежными элементами для коррекции, которые установлены на ногах штатива. С их помощью можно точно настраивать горизонтальность верхней площадки.

На следующем этапе монтируется нивелир. Сама трубка инструмента закрепляется на штатив при помощи нескольких винтов. Далее нужно использовать датчики уровня. При помощи вращения винтов для регулировки надо добиться центрального размещения пузырьковых уровней по отношению к нанесенным на них чертам. Для удобства первым делом нужно выставить пузырьковый уровень в одном окне, не обращая внимания на другое. Далее настраивается следующий уровень с учетом отслеживания положения первого. Нужно поэтапно настраивать устройство, чтобы добиться горизонтальности на установочной площадке.

После этого фокусируется оптико-механический узел. Перед выполнением работ с помощью оптического нивелира надо будет настроить окуляр выровненной трубки по зрению пользователя. Фокусировка стандартной конструкции подобного типа производится следующим образом. Устройство нужно навести на хорошо освещенный и достаточно крупный элемент, после чего оперировать настройками до тех пор, пока ниточная сетка не отобразится на данном элементе максимально четко. Далее эти же действия нужно повторить с рейками, которые будут установлены на другой, не слишком освещенной местности. Экспериментирование с регулировкой фокусировки на элементах с различной освещенностью сможет помочь в процессе дальнейших измерений.

Когда устройство будет установлено максимально точно, выровнено и сфокусировано, можно измерять и фиксировать наблюдения. Две планки нужно выставить на передней и задней частях устройства. Передняя покажет значение получаемой высоты, задняя будет использоваться для градуировки показателей. Первым делом нивелир нужно навести на сторону задней планки черного цвета.

После фокусировки надо записать показатель по штрихам. После этого производится фокусировка на передней планке, устанавливается средний показатель по ее стороне красного цвета. Данный процесс называется нивелированием по средней черте. В данном случае результаты получатся точными, при необходимости можно легко повторить измерения.

Говоря о том, как правильно пользоваться нивелиром, следует знать, что все просто. Нужно лишь знать все нюансы.

Нивелир – особенности устройства, область применения

Нивелир на стройке – незаменимый прибор. С его помощью можно найти уровень нахождения определенных точек относительно конкретной базы. Перед началом любого строительства проводят планирование участка, что подразумевает устранение неровностей. Проще всего это сделать с использованием нивелира. Без данного прибора не обойтись при выполнении многих других работ – при обустройстве фундамента, заливе полов, установке опалубки.

Область примения нивелира

Конструктивные особенности

Конструкция нивелира

Основным конструктивным элементом нивелира называют зрительную трубу. Она оснащена системой линз, которые способны увеличивать изображение в двадцать и более раз. Данный элемент смонтирован на специальной подставке – трегере. Она имеет три подъемных винта, с помощью которых прибор можно выставлять точно по уровню. Для облегчения данного процесса на подставке присутствует пузырьковый уровень.

В составе зрительной трубы есть маховик. С его помощью можно регулировать резкость изображения. Чтобы подстроить прибор под остроту зрения конкретного человека, применяется регулятор на окуляре.

Дополнительное оснащение и инвентарь

Основные элементы управления нивелира

Чтобы работать с нивелиром, необходимо приобрести не только сам прибор со штативом, но и некоторое дополнительное оснащение. Нужно иметь специальную рейку с нанесенными на ее поверхность делениями и цифрами, что облегчит выполнение соответствующих измерений. Шкала представлена в виде красных и черных полосок, имеющих ширину 1 см.

На планке находятся цифры с шагом в 10 см. Измерительная величина – дециметры, а все цифры написаны в двузначном виде. 60 см обозначается как 06, 120 см – 12 и т. д. Для удобства работы каждые из пяти полосок объединены вертикальной линией. Поэтому вся планка покрыта своеобразными буквами Е – в привычном и зеркальном виде.

Некоторые старые модели нивелиров переворачивают изображение, поэтому на рейке все цифры находятся в таком же непривычном виде. К каждому нивелиру обязательно прилагается паспорт и руководство по применению. В документации к прибору указывается дата последней поверки, что гарантирует его эффективность работы.

В стандартную комплектацию к каждой модели входит и другой инвентарь:

• защитный футляр для хранения зрительной трубы;
• ключ для выполнения обслуживания;
• отвес для установки прибора строго в указанной точке;
• мягкая ткань для обработки линз.

Аксессуары для лазерных нивелирам

Обозначения нивелирной рейки

Прежде чем начать стрелять местность, неплохо было бы разобраться с тем, как ориентироваться по рейке. Действительно, что это за непонятные буквы «Е», что за черные и красные отметки? В действительности все очень просто.

Рейка разбита на сегменты, каждый длиной по 10 см. Внутри каждого сегмента есть черные и белые участки, длина каждого равна 1 см. Крайние три черных участка объединены боковой линией — это чтобы проще было визуально определять центр сегмента. Цифры обозначают, в каком десятке сантиметров находятся метки сегмента, то есть по сути положение на рейке определяется числом белых и черных участков, прибавленных к номеру десятка.

Но ведь точности в один сантиметр явно недостаточно. Дело в том, что на обратной стороне рейки имеется обычная миллиметровая градуировка, которой на больших расстояниях пользоваться не очень удобно. Поэтому помощник, удерживающий рейку, может дополнительно подстраивать бегунок, руководствуясь командами геодезиста «выше» и «ниже», а затем показать на пальцах количество миллиметров. Также некоторые нивелиры оснащаются метрической сеткой, по которой это отклонение определить еще проще.

Напоследок самый интересный вопрос: почему верхней части рейка имеет красную разметку, расположенную в обратном порядке. Дело в том, что у старых нивелиров не было дополнительной линзы и изображение геодезист видел перевернутым. Но с такими «динозаврами» вам вряд ли придется иметь дело.

Достоинства современных нивелиров

Человечество освоило измерительный инструмент во времена Древнего Египта, принцип действия с тех пор практически не изменился. Современные приборы отличаются повышенной точностью, различными характеристиками, что позволяет использовать их при строительстве различных объектов. Различная функциональность позволяет подобрать аппарат по параметрам, необходимым к использованию. Основные требования при подборе инструмента:

• устойчивость к воздействию внешних факторов;
• сохранение информации внешними носителями позволит проводить действия без задержек при перемещении компонентов;
• эргономичная конструкция, малый вес;
• наименьшая цена по отношению к требуемым показателям, простые эксплуатационные качества.

Правильно подобранный инструмент позволит грамотно разметить площадь для возведения и монтажа требуемых конструкций.

Оптические нивелиры в чем их преимущество

Призменные или оптические модификации применяются к разметке территории, считаются наиболее популярными устройствами. Конструкция состоит из основания оптического устройства и подставки.

Замеры производятся ручным способом, существует возможность регулировать параметры:

• фокус окуляра;
• регулировка положения зрительной трубы;
• фиксирование положения;
• выравнивание положения по отношению к плоскости.

Использование оптического прибора не представляет труда, однако замеры производятся подготовленным оператором. Действия производится несколькими операторами, один из которых производит фиксирование рейки с делениями каждые 1 см, второй производит непосредственные замеры, заносит сведения в журнал.

Измерение оптическим нивелиром

Оптические конструкции разделены несколькими классами, которые определены нивелирной сетью РФ:

1. К первой категории относятся приборы с наименьшей погрешностью. Эффект реализован результатом прямого и обратного отображения к встроенной зрительной трубе. Использование происходит при геодезических работах, где необходимы точные замеры, расчет показателей.
2. Погрешность устройств категории второго класса находится на необходимом уроне, по стандартам ГОСТ. Конструкция включает встроенный компенсатор и прямое отображение. Нивелиры с такими характеристиками не используются замерами на дальние расстояния.
3. Технические подходят к третьему классу, имеют один из измерительных приборов. Инструмент используется вдали от электросети, не повредив к окружающим условиям.

Лазерные нивелиры следующая ступень развития техники

Нивелирные механизмы получили широкое распространение при строительных работах, благодаря лазерному устройству. Проецирование производится излучателем, который является составляющей частью конструкции. Полностью освоенная функциональность прибора позволит в кротчайшие сроки выполнять поставленные задачи.

Использование портативного лазерного нивелира

Лазерные приборы подразделяются несколькими категориями, в зависимости от типа действий:

1. Ротационный аппарат, оборудованный вращающейся головкой. Верхняя часть крутится со скоростью 600 об/мин, два лазера позволяют спроецировать луч на 360 градусов по всей оси. Скорость меняется для достижения лучшего отображения на поверхности. Данное устройство распространено в использовании при монтаже окон, дверей и отделки помещений.
2. Точечные конструкции применяются при отделке потолка или стен. Проецирование во всех точках плоскости позволяет работать во всех категориях помещений.
3. Линейные модификации работают путем построения линии, в дальнейшем по которой производится разметка и монтаж предметов.
4. Комбинированные типы позволяют производить несколько вариаций линий. Цена установлена выше конкурентов, однако возможно проецировать наклонную, отвесную и линии в различные стороны. Работа лазера может быть выбрана в зависимости от необходимого режима, точечно или линейно.
5. Профессиональные геодезисты используют построители плоскостей. Дорогое устройство применяется для проектирования точек зенита, надира поверхности, определения разницы в высоте предметов.

Строительные нивелиры используются при отображении перпендикулярных линий, применяются с укладкой паркета, поклейкой обоев и т.д.

Ведение журнала и расчёты

Процесс нивелирования сопряжён с ведением большого количества записей. Геодезист должен иметь под рукой план участка, на котором схематически изображен объект, для строительства которого выполняется нивелирование, а также места расположения контрольных кольев. Каждый колышек нужно пронумеровать и вынести эти обозначения в отдельную таблицу, в которой отмечаются измеренные превышения.

Теперь о самих превышениях. Они бывают относительными и абсолютными, то есть от плоскости измерения нивелира и от репера. К примеру, превышение репера составило 145,2 см, а контрольной точки — 151 см. Вычтя из превышения репера превышение точки мы обнаружим, что абсолютное превышение составит -4,8 см, при этом знак «минус» точно дает понять, что тока расположена ниже. Подобные вычисления следует провести для каждой из точек.

Практический смысл нивелирования заключается в нанесение на колья отметок, находящихся в одной горизонтальной плоскости. Для этого необходимо найти самую высокую точку с наибольшим положительным значением превышения и добавить к нему, например, 20 см. Следуя от одного колышка к другому, на них с помощью рулетки откладывают значение превышения точки, к которому добавлено значение смещения — те самые 20 см. Полученные метки используются при ведении земляных работ и определения глубины котлована, либо для натягивания причального шнура.

Готовим к работе

Подготовка к работе

Для оптимальной работы прибора необходимо учесть некоторые нюансы, о которых вам нужно обязательно знать:

Лазерный луч не должен натыкаться на лишние предметы. Это, как вы понимаете, приведет к тому, что спроецированную линию вы попросту не увидите.
Лазерный прибор должен находиться от объекта не дальше того максимального расстояния, которое указано в инструкции. Стоит сказать, что степень погрешности будет снижаться по мере того, как вы приближаете прибор к измеряемой плоскости

Следовательно, важно прибор ставить как можно ближе. Может, конечно, возникнуть необходимость спроецировать луч на более отдаленный объект. В таком случае можно дополнительно приобрести специальный приемник (если не предусмотрен в комплекте) для лазерных нивелиров, который способен сделать лазерный луч более мощным.
Позаботьтесь о том, чтобы прибор был установлен на ровной поверхности

Это может быть, например, стол. Закрепив его на штативе или специальном держателе, обеспечьте полную неподвижность лазерного нивелира, что позволит свести к минимуму погрешности при измерении.
Перед тем как начать работу с лазерным уровнем, нужно обязательно его выровнять по отношению к горизонтальной плоскости. В этом случае используем вмонтированный в прибор пузырьковый уровень. В некоторых моделях есть такая функция, когда прибор сам может себя выровнять. То, что он стоит неровно, вы поймете, когда нивелир начнет подавать соответствующий сигнал, означающий, что есть небольшой перекос. Если сигнал прекратится, значит, все нормально. Однако не стоит думать, что прибор настолько умный, и может обойтись без вас. При незначительном отклонении: 10–15о лазерный уровень еще справится, но при большей погрешности его придется корректировать вручную.
Не стоит забывать о том, что излучение от прибора может травмировать глаза. Поэтому обязательно побеспокойтесь о том, чтобы о необходимости соблюдения мер безопасности были предупреждены все, кто в этот момент находится в помещении. Ни в коем случае не допускайте, чтобы рядом с работающим прибором находились дети или животные, да и сами не забывайте о возможности получения травмы.

В таком случае можно дополнительно приобрести специальный приемник (если не предусмотрен в комплекте) для лазерных нивелиров, который способен сделать лазерный луч более мощным.
Позаботьтесь о том, чтобы прибор был установлен на ровной поверхности. Это может быть, например, стол. Закрепив его на штативе или специальном держателе, обеспечьте полную неподвижность лазерного нивелира, что позволит свести к минимуму погрешности при измерении.
Перед тем как начать работу с лазерным уровнем, нужно обязательно его выровнять по отношению к горизонтальной плоскости. В этом случае используем вмонтированный в прибор пузырьковый уровень. В некоторых моделях есть такая функция, когда прибор сам может себя выровнять. То, что он стоит неровно, вы поймете, когда нивелир начнет подавать соответствующий сигнал, означающий, что есть небольшой перекос. Если сигнал прекратится, значит, все нормально. Однако не стоит думать, что прибор настолько умный, и может обойтись без вас. При незначительном отклонении: 10–15о лазерный уровень еще справится, но при большей погрешности его придется корректировать вручную.
Не стоит забывать о том, что излучение от прибора может травмировать глаза. Поэтому обязательно побеспокойтесь о том, чтобы о необходимости соблюдения мер безопасности были предупреждены все, кто в этот момент находится в помещении. Ни в коем случае не допускайте, чтобы рядом с работающим прибором находились дети или животные, да и сами не забывайте о возможности получения травмы.

Работа с лазерным уровнем

После такой подготовки можно пользоваться прибором.