для чего нужна нивелирная рейка
Пользование нивелиром с рейкой и получение точных измерений
Нивелир — это специальный геодезический прибор, который позволяет определять как высоту местности, так и расположение предметов на ровной поверхности. С помощью нивелира можно установить горизонтальность поверхности, поэтому такой инструмент используется сегодня не только в геодезии, но и в строительстве. Расскажем вам поподробнее, как пользоваться нивелиром и рейкой и получать максимально точные данные.
Разновидности нивелиров
В настоящее время в продаже можно найти различные типы нивелиров, которые различаются своими характеристиками. В зависимости от точности таких приборов их принято разделять на три категории:
До недавнего прошлого востребованы были оптические нивелиры, однако сегодня наибольшей популярностью пользуются измерительные приборы, которые построены на электронной и лазерной технологии.
Лазерные нивелиры отличаются компактными размерами, а для использования такого прибора не требуются какие-либо профессиональные навыки. Сегодня наибольшую популярность подобные приспособления получили в строительстве, где с их помощью можно вычислять горизонтальность даже небольших по своему размеру поверхностей. Лазерные модели способны рисовать светящуюся четкую линию, наличие которой позволяет наглядным образом установить имеющиеся отклонения от горизонтали, что значительно упрощает выполнение необходимых расчетов.
Оптические приборы используют специальную конструкцию из многочисленных линз, что и позволяет строить максимально точное изображение, получая данные по горизонтальности поверхности. Такой измерительный прибор отличается простотой конструкции и легкостью в использовании. Он состоит из следующих элементов:
Использование прибора
Первоначально эти измерительные приборы использовались в геодезии, где с помощью такого инструмента проводилась топографическая съемка, а также многочисленные землеустроительные работы. Сегодня же эти измерительные приборы применяются при возведении различных зданий и сооружений, при благоустройстве территории, строительстве беседок, детских площадок, строительных оград и так далее.
Правила работы
Работа с нивелиром не представляет особой сложности. Предлагаем вам простейший алгоритм использования этих измерительных приборов, что позволит вам даже без наличия какого-либо специального опыта получать максимально точные данные и определять даже малейшие отклонения от горизонтали.
Современные лазерные и электронные устройства позволяют существенно упростить вычисления. Вся информация и все данные рассчитываются автоматикой, после чего предоставляются пользователю в удобочитаемом виде. С использованием таких электронных и лазерных приборов сможет справиться каждый из нас, даже если он не имеет соответствующего опыта работы.
Нивелиры представляют собой достаточно простые в использовании приборы, позволяющие получать геодезические данные и определять идеальную геометрию и горизонтальность плоскости. Использование таких приборов не представляет сложности, в особенности при применении для измерения лазерных и электронных нивелиров.
Как пользоваться нивелиром — установка, устройство, вынос отметок
Как пользоваться нивелиром, для чего предназначен этот прибор рассмотрим в данной публикации. Нивелир – это геодезический прибор, предназначенный для измерения и выноса в натуру высотных отметок частей зданий и сооружений, характерных точек рельефа местности.
Процесс нивелирования заключается в определении разности высот точек поверхности земли или сооружений, а также высоты этих точек по отношению к условно принятой отсчётной поверхности, которой у нас является Балтийская система высот.
В последнее время распространение получили лазерные нивелиры, но их область применения крайне ограничена – в основном внутри помещения. Поэтому рассмотрим, как работать со строительным оптическим нивелиром.
Устройство нивелира, подготовка к работе
Классические модели оптических приборов состоят из двух основных частей обозначенных на рисунке 1 цифрами:
Для наведения трубы служат целик (10) и мушка (11).
Рисунок 1 — Устройство нивелира
В окуляр трубы видно контактное изображение половинок пузырька цилиндрического уровня. Когда половинки сойдутся, горизонтальный уровень будет отрегулирован. В трубу мы также видим горизонтальную визирную нить, по которой снимаются отсчёты по геодезической рейке. Отдельные модели инструментов могут иметь визирную сетку нитей. Прибор готов к работе, если все его уровни отрегулированы.
Более старые модели (НВ-1) имеют два уровня:
Более поздние модели выпускались с самоустанавливающейся линией визирования. В них достаточно настроить только нижний цилиндрический уровень.
Установка нивелира в рабочее положение
Чтобы пользоваться нивелиром и снимать показания, необходимо установить его на штатив. Штатив представляет собой треногу с выдвигающимися телескопическими опорами. Благодаря этому длина опор изменяется и закрепляется фиксирующими винтами. Такая конструкция позволяет устанавливать штатив на резких уклонах, в неудобных местах, выдвигая каждую опору на нужную длину.
На концах опор имеются заострённые металлические наконечники с небольшими площадками (лапками) для нажатия на них ногой. Штатив слегка вдавливается заострёнными наконечниками в почву для создания устойчивого положения. В верхней части штатива расположена посадочная площадка с винтом для крепления прибора.
При установке штатива нужно размещать посадочную площадку горизонтально, чтобы легче было установить инструмент по уровню. Перед началом работы выбираем место установки прибора, с которого видны все точки нивелировки.
Нивелирная рейка для измерений
Вспомогательным инструментом для выполнения нивелирования служит нивелирная рейка. Существует несколько её видов. Рассмотрим, на мой взгляд, самую распространённую и удобную в работе, деревянную двухстороннюю складную рейку длиной 3 метра.
Двухсторонней она называется потому, что на одной её стороне чёрной краской изображены сантиметровые деления, напоминающие очертанием букву Е. Цифры на ней нанесены через 10сантиметров. На другой её стороне деления выполнены красной краской подобным образом.
Старые модели нивелиров дают перевернутое изображение, поэтому цифры на рейках к ним будут перевёрнутыми, что нужно иметь ввиду, чтобы правильно пользоваться нивелиром. В более современных моделях изображения получаются не перевёрнутыми, поэтому рейки к ним нужны прямого вида. Это следует учитывать, когда работаешь с нивелиром.
В строительстве в основном используется геометрическое нивелирование, суть которого заключается в измерении разности высот точек при помощи горизонтального луча зрения. При этом рейка должна устанавливаться на точку нивелирования строго вертикально, чтобы избежать погрешностей в измерениях.
В особо ответственных случаях — при монтаже технологического оборудования, на рейку закрепляют отвес или цилиндрический уровень. В измерениях участвуют два человека, один из которых снимает отсчёты через подзорную трубу нивелира, а второй перемещает рейку.
Примеры нивелирования
1.Определение разности отметок двух точек
Помощник ставит строго вертикально рейку на точку №1, а измеряющий наводит на неё трубу нивелира при помощи имеющегося на нём прицела. Поймав в окуляр объектива рейку, измеряющий регулирует резкость, фиксирует винтом подзорную трубу в неподвижное положение. Он считывает по визирной горизонтальной нити показание, которое записывает на бумаге.
Затем помощник переходит на точку №2, где повторяются аналогичные действия. После выполнения обоих измерений по разнице показаний отсчётов вычисляется разность отметок. Допустим, в первый раз отсчёт был 095, во второй 075. Разница отметок по высоте составляет 095-075=020 (двадцать сантиметров). Следует помнить, что чем больше отсчёт по рейке, тем ниже по уровню отметка точки и наоборот.
2.Вынос горизонтальной отметки нивелиром
Например, необходимо выровнять ленточный фундамент из блоков по горизонтали железобетонным поясом под перекрытие. Поверх блоков будет установлена опалубка для бетонирования монолитного пояса. Визуально находим самую высокую точку на арматурном каркасе пояса. Устанавливаем на неё рейку и снимаем отсчёт, исходя из описания, как пользоваться нивелиром. Допустим, он получился 122.
Учитывая толщину защитного слоя бетона над арматурой 20миллиметров, вычисляем необходимую горизонтальную отметку по всей длине пояса. Она будет равна 122-2=120. Затем, перемещая рейку вдоль опалубки, переносим на неё метки карандашом, мелом, краской либо забитыми горизонтально гвоздями, если опалубка деревянная. Метки выполняются на уровне низа рейки через небольшие расстояния(1-2 метра).
Таким образом, все метки будут находиться на одной высоте, соответствующей показанию 120. При укладке бетона в опалубку верх его должен совпадать с метками. По аналогии данный способ используется при выносе отметок под полы, другие горизонтально расположенные конструкции.
Выношу отметки парапета
В обоих примерах измерения производились с одной стоянки нивелира на одном горизонте инструмента. Горизонтом нивелира называется высота линии визирования над принятой отсчётной поверхностью. Эта величина имеет очень важное значение при перестановке прибора в процессе измерений. На новой стоянке горизонт инструмента, как правило, изменяется. Поэтому разница между старым и новым горизонтом, взятым над одной и той же точкой, необходимо обязательно учитывать.
Хранение нивелира
Нивелир является сложным оптическим прибором, требует правильной эксплуатации и хранения, исходя из описания, как пользоваться нивелиром его нельзя ударять, ронять во избежание порчи. В моей практике известны случаи, когда после падения инструмента на бетонную поверхность он уже не подлежал ремонту. Хранить нивелир надо строго в специальной коробке, в которой он поступает с завода изготовителя.
После каждого применения нивелир следует снимать со штатива. Периодически, не реже одного раза в три года, его следует подвергать поверке. Линзы подзорной трубы рекомендовано протирать мягкой тканью. Поверка и юстировка инструмента должна осуществляться специалистом.
Для чего нужно нивелирование
В строительной практике нивелир является незаменимым прибором. Без него невозможно построить ни одно серьёзное сооружение. На практике используют главное свойство правильно установленного инструмента – его ось визирования всегда строго горизонтальна.
В проектной документации указываются отметки отдельных конструкций, конструктивных частей сооружений, например, полов, перекрытий, элементов шатровых крыш и прочего. Вынос этих отметок в натуру выполняется при помощи нивелира. Если необходимо определить отметки дна котлована или траншеи, то и здесь он незаменим.
Несмотря на то, что ось визирования всегда горизонтальна, при помощи этого прибора можно произвести разбивку наклонных линий. Достаточно вычислить разность отметок точек при заданном уклоне на определённой длине.
Без нивелирования нельзя выполнить работы по вертикальной планировке территории, устройству дорог, проездов, тротуаров и прочему. Так как они предусматривают решения по отводу дождевых и талых вод от зданий, с дворов, дорог.
И немного истории. С древних времен перед строителями стояла задача при возведении частей здания или сооружения придать им горизонтальное и вертикальное положение. Было замечено, что грузик на верёвке всегда принимает вертикальное положение, а поверхность воды горизонтальное. Это послужило поводом для создания устройств, позволяющих определять вертикаль и горизонталь.
Используя эти знания люди постепенно от примитивных приспособлений, пришли к созданию в 17 веке строительного уровня и зрительной трубы. На их основе в последующем был сконструирован нивелир, который предназначен для снятия высотных отметок при устройстве горизонтальных поверхностей. А как пользоваться нивелиром мы рассмотрели выше.
Рейка нивелирная: ее разновидности и сфера применения
Рейка нивелирная — это дополнительный инструмент, позволяющий выполнять геодезические работы в строительстве, а также используемый при геологических или топографических исследованиях.
При помощи нее фиксируют разницы высот местности. Рейка нивелирная представляет собой прямоугольную плоскость с размещенной на ней шкалой, которая нанесена с определенной ценой деления.
Описание
Современные изделия могут выпускаться для цифровых и обычных нивелиров. Рейки цифровые применяются для нивелиров, способных считывать BAR-коды, что нанесены на поверхность данного приспособления. При помощи таких устройств определяется расстояние до прибора и перепад по высоте. Также эти приспособления имеют на обратной стороне обычную градуировку, в результате чего их можно использовать как простые нивелиры.
Нивелирные рейки
При производстве геометрического нивелирования кроме нивелира необходимы рейки. Так как по определению нивелирование есть определение отвесного расстояния
, рейка являются линейными мерными приборами, представляющие собой линейки длиной 3-4 м., цельные или складные пополам, иногда телескопические, которые можно применять только для
технического нивелирования.
На рейках при изготовлении наносятся деления в виде шашек (ценою в 1 см.) чередующиеся черного и белого цвета или красного и белого. Такие рейки называются шашечными, они могут быть односторонними или двусторонними, одна сторона черно-белая, другая сторона красно-белая. Шашечные рейки имеют так же штрихи, отделяющие
дециметровые
деления. Дециметровые деления оцифрованы
метровые
деления. Изготовление реек регламентирует ГОСТ 11158-76.Типы реек по ГОСТу соответствуют типам нивелиров. Рейка нивелирная РН-05 односторонняя, штриховая с инварной полосой применяется для измерения превышений с точностью 0.5 мм на 1 км хода. Рейка нивелирная РН-3 деревянная, двухсторонняя, шашечная применяется для измерения превышений с точностью 3 мм на 1 км хода. Рейка нивелирная РН-10 деревянная, двухсторонняя, шашечная применяется для измерения превышений с точностью 10 мм на 1 км хода (рис. 4.36). Длина реек бывает различной: 1200, 1500, 3000 и 4000 мм. У складных реек в шифр добавляется буква С, например, РН-10С.
Рис. 13 Нивелирные шашечные рейки
На одной стороне они выполнены черным цветом, на другой – красным. На стороне с черными делениями счет начинается с нуля от основания (пятки) рейки. Штрихами и цифрами отмечен каждый десяток сантиметров. В комплект входит пара реек. Черные стороны у них одинаковы. На красной стороне одной из них отсчет начинается с числа 4683, а у другой с числа 4783, т.е. начала отсчетов по красным сторонам сдвинуты на 100 мм. Разность пяток для данной рейки является постоянной величиной, что позволяет контролировать правильность отсчетов, разность пяток называют также разностью нулей рейки. Различают рейки для перевернутого отображения в окуляре нивелира (рейки РН-3, РН-10 и т.д.) и для прямого отображения (РН-10П) для нивелиров с прямым изображением. Для установки рейки в отвесное положение на ней имеется круглый уровень или отвес.
односторонних рейках деления наносят на инварную ленточную полосу, которая натягивается вдоль деревянного бруска при помощи специального устройства. Деления в виде штрихов наносят через 5 мм. Для определения пригодности нивелирных реек к работе выполняют их исследования.
1. Поверхность рейки должна быть плоской. Уклонение от плоскости по ГОСТу допускается 3 мм для РН-05, 6 мм для РН-3 и 10 мм для РН-10. Вдоль рейки натягивают нитку и просвет между ниткой и рейкой измеряют в самом широком месте.
2. Случайная ошибка в положении дециметровых и метровых делений не должна превышать 0.15 мм для штриховых инварных реек и 0.5 мм для деревянных шашечных реек. Это исследование выполняют с помощью контрольной линейки или с помощью специальных компараторов.
3. Определение разности пяток или разности нулей рейки. Это исследование выполняют на расстоянии рейки и нивелира примерно 50 м. путем взятия отсчетов по черной и красной сторонам рейки, стоящей на одной и той же точке. Определение выполняется при 3-х разных горизонтах инструмента. За окончательное значение разности берут среднее, если определенные значения разностей не отличаются между собой более, чем на 3 мм.
4. Поверка круглого уровня рейки выполняется либо по отвесу, либо по вертикальной нити сетки нитей нивелира. Отвес укрепляют прямо на рейку и устанавливают ее отвесно, при этом пузырек уровня должен находиться в нуль-пункте. В противном случае исправительными винтами уровня пузырек приводят в нуль-пункт.
Нивелирные рейки. Установка реек в отвесное положение.
Для производства геометрического нивелирования необходимы нивелирные рейки.
Нивелирные рейки представляют собой брусок с нанесенными штрихами или шашечными делениями. Счет делений ведется от нижнего конца называемого пяткой.
При проложении нивелирных ходов рейки устанавливаются на переносные металлические башмаки, костыли либо колья, деревянные вбитые в землю.
Устройство нивелира Н – 3 и Н – 3К.
Нивелир Н-3; 1- корпус, 2 — мушка, 3,8 — уровни, 4 — наводящий винт, 5 — упругая пластинка, 6 — подъёмные винты, 7 — подставка, 9 — элевационный винт, 10 — опорная площадка, 11 — винт кремальеры, 12 — окуляр, 13 — зрительная труба
Точный нивелир Н-3К (а) и поперечный разрез окулярной части трубы (б):
1 – винт наводящего устройства бесконечной наводки; 2 – кремальера; 3 – окуляр с диоптрийным кольцом; 4 – предохранительный колпачок; 5 – откидное зеркальце; 6 – круглый уровень с тремя юстировочными винтами; 7 – подъемный винт;
Продольное инженерно-техническое нивелирование. Основные этапы полевых работ.
Техническое нивелирование выполняемое с целью обеспечения строительства линейных сооружений наз. продольным. Нивелирование выполняется с целью строительства крупных объектов для вертикальной планировки территории.
Основные этапы работы проектирования трассы.
Намеченная линия, представляющая собой ось будущего сооружения наз. трассой.
Проектирование трассы выполняется по топографическим планам и картам, и в зависимости от характера рельефа различают трассирование по заданному направлению и по заданному уклону.
Рекогносцировка и разбивка пикетажа.
В процессе рекогносцировки уточняют проектное положение трассы на местности и закрепляют точки поворота деревянными столбами. При этом углы поворота должны быть минимальными, стороны трассы, по возможности, длинными с небольшими уклонами. Изменение длин сторон и разбивку пикетажа производят двадцатиметровой мерной лентой в одном направлении.
Нивелирование IV класса
Нивелирные ходы IV класса прокладываются в одном направлении. Длина линий нивелирования IV класса не должна превышать 50 км. Нивелирование IV класса выполняется нивелирами, имеющими увеличение трубы не менее 25x, цену деления уровня не более 25″ на 2 мм (Прил. 15), и нивелирами с самоустанавливающейся линией визирования (НС4, Ni025) и им равноточными. Перед началом полевых работ должны выполняться полевые поверки и исследования нивелиров, а также компарирование реек.
Рейки для нивелирования IV класса применяются двусторонние шашечные (типы реек даны в Прил. 15), отсчеты по черным и красным сторонам реек производят по средней нити. Для определения расстояний от нивелира до реек производятся отсчеты по дальномерным нитям по черным сторонам реек.
Порядок наблюдений на станции следующий:
отсчет по черной стороне задней рейки;
отсчет по черной стороне передней рейки;
отсчет по красной стороне передней рейки;
отсчет по красной стороне задней рейки.
Расхождение значений превышения на станции, определенного по черным и красным сторонам реек, допускается до 5 мм.
Неравенство расстояний от нивелира до реек на станции допускается до 5 м, а накопление их по секции — до 10 м.
Нормальная длина луча визирования 100 м. Если нивелирование выполняется нивелиром, у которого труба имеет увеличение не менее 30x, то при отсутствии колебаний изображений разрешается увеличивать длину луча визирования до 150 м.
По окончании нивелирования IV класса должны быть
представлены: схема ходов нивелирования; журналы нивелирования; материалы исследований нивелиров и компарирования реек; ведомость превышений; материалы вычислений и оценки точности; абрисы нивелирных марок, стенных и грунтовых реперов; каталог высот марок и реперов; акты сдачи марок, грунтовых и стенных реперов на наблюдение за сохранностью; пояснительная записка.
81. ТЕХНИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ 1. Ходы технического нивелирования прокладываются между двумя исходными реперами в виде одиночных ходов или в виде системы ходов с одной или несколькими узловыми точками. Проложение замкнутых ходов (опирающихся обоими концами на один и тот же исходный репер) разрешается в исключительных случаях.В сеть технического нивелирования должны быть включены все пункты плановых сетей сгущения (полигонометрии и триангуляции), не включенные в сеть нивелирования IV класса. 2. Длины ходов технического нивелирования определяются в зависимости от высоты сечения рельефа топографической съемки. 3. Для производства технического нивелирования используются нивелиры с увеличением зрительной трубы не менее 20 и ценой деления уровня не более 45″ на 2 мм, а также нивелиры с наклонным лучом. Нивелирные рейки должны иметь шашечный рисунок с сантиметровыми или двухсантиметровыми делениями. 4. Нивелирование выполняется в одном направлении. Отсчеты по рейке, установленной на нивелирный башмак, костыль или вбитый в землю кол, производятся по средней нити. При нивелировании соблюдается следующий порядок работы на станции:отсчеты по черной и красной сторонам задней рейки;отсчеты по черной и красной сторонам передней рейки. Расхождения превышений на станции, определенных по черным и красным сторонам реек, не должны превышать 5 мм. 5. Расстояния от прибора до реек определяются по крайним дальномерным нитям трубы. Нормальная длина визирного луча 120 м. При хороших условиях видимости и спокойных изображениях длину луча можно увеличить до 200 м 6. Невязки нивелирных ходов или замкнутых полигонов не должны превышать величин, вычисленных по формуле (мм), где — длина хода (полигона) в км. На местности со значительными углами наклона, когда число станций на 1 км хода более 25, допустимая невязка подсчитывается по формуле (мм), где — число штативов в ходе (полигоне). 7. В процессе технического нивелирования попутно нивелируются отдельные характерные точки местности, устойчивые по высоте объекты: крышки колодцев, головки рельсов на переездах, пикетажные столбы вдоль дорог, крупные валуны и т.д. Высоты указанных точек определяются как промежуточные при включении их в ход. Каждая промежуточная точка должна быть замаркирована или на нее должен быть составлен абрис с промерами до ближайших ориентиров. Особое внимание должно быть уделено определению урезов воды.
Нивелирные рейки и производство отсчетов по ним
Цифры 10, 3 и 0,5 в шифре реек указывают средние квадратические погрешности нивелирования в миллиметрах на 1 км хода, характеризующие точность работ, для которых они предназначены.
В обозначении складных реек после указания их длины добавляется буква «С». В зависимости от длины направления оцифровки шкал добавляется буква «П» — прямая или «О» — обратная. Так, например, складная трехметровая рейка для прямого изображения трубы имеет шифр — РН-ЗП-ЗОООС.
Двухсторонние рейки типа РН-10 и РН-3 имеют черную и красную стороны, на которых нанесены соответственно черно-белые и красно-белые 10-миллиметровые деления — шашечки. Эти рейки применяются, в основном, на геодезических работах в строительстве. Счет делений по черной стороне идет от нуля, совпадающего с пятой рейки, а по красной стороне — от произвольного числа, обычно превышающего 4000 мм. Таким образом, отсчеты по двум сто-
— цельная;
б —
складная Рисунок 3.8 — Нивелирные рейки
ронам одной и той же рейки не могут быть одинаковыми, но разность их нулей — величина постоянная. На этом основан контроль производства отсчетов по рейкам в процессе нивелирования.
Взять отсчет по рейке —
значит определить длину вертикального отрезка от точки поверхности, на которой стоит пята рейки до горизонтального луча визирования.
Отсчеты всегда берут по средней горизонтальной нити сетки, а для контроля и определения расстояния до рейки — по нитям дальномера. Поскольку зрительные трубы большинства отечественных нивелиров дают обратные изображения, у них отсчеты в поле зрения трубы возрастают сверху вниз, а у нивелиров с прямыми изображениями — снизу вверх.
Отсчет читается в миллиметрах с точностью до 1 мм и записывается в виде четырехзначного числа:
Например, отсчеты по рейке, снятые нивелирами Н-3 и Н-ЗК, соответственно равны 1190 и
— нивелиром Н-3;
б —
нивелиром Н-ЗК;
в
— при покачивании рейки Рисунок 3.9 — Производство отсчетов по нивелирной рейке
При работе с уровенными нивелирами необходимо вращением элеваци-онного винта совместить концы половинок пузырька цилиндрического уровня, после чего производить отсчеты по рейке (рисунок 3.9 а).
Отсчеты по рейкам производят при отвесном их положении. Для этой цели рейки снабжены круглым уровнем, в момент отсчета его пузырек должен быть на середине. Техника снятия отсчетов по рейке без уровня включает в себя их покачивание в плоскости визирования симметрично относительно вертикального положения (рисунок 3.9 в). Наименьший отсчет соответствует перпендикулярному положению рейки к линии визирования. Если отсчет меньше 1 000 мм, то рейку покачивать не следует.