Нивелиры, нивелирные рейки и знаки. Поверки нивелиров

Нивелиры выпускаются технические Н-10, точные Н-3, высокоточные Н-0.5 с уровнем при трубе – уровенные нивелиры. Цифра обозначает среднюю квадратическую погрешность нивелирного хода длиной 1 км в мм: m_h1км = 10 мм, 3 мм, 0.5 мм соответственно. При среднем расстоянии от нивелира до реек 60 м, между рейками 120 м, на 1 км нивелирного хода приходится 9 станций. В соответствии с теорией погрешностей средняя квадратическая погрешность определения превышения на одной станции m_hст= m_h1км /=m_1км /3. Следовательно, m_hст соответственно равны 3 мм, 1 мм, 0.5 мм. Или, приняв предельную погрешность равную утроенной средней квадратической, получим пред.D_hст = 10, 3, 0.5 мм для Н-10, Н-3, Н-0.5.

Принцип работы с уровенными нивелирами: устанавливают нивелир на станции, подъемными винтами подставки выводят пузырек круглого уровня на середину, визируют на рейку, элевационным винтом, расположенным у окуляра, приводят пузырек цилиндрического уровня на середину. При помощи системы призм концы пузырька цилиндрического уровня передаются в поле зрения трубы. Элевационным винтом совмещают концы пузырька в одно изображение и по рейке берут отсчет. Такой уровень называется контактным. Приведение пузырька уровня в нульпункт контактным способом в 4 раза точнее, чем на глаз.

Точность нивелирования зависит от увеличения v^x зрительной трубы и цены деления t² цилиндрического уровня. В нивелирах Н-10, Н-3, Н-0.5 v^x =23, 30, 44 и t² = 45, 15, 12 соответственно. В нивелирах Н-10, Н-3 доли делений шкалы рейки при отсчетах оцениваются на глаз, а в нивлире Н-0.5 - при помощи микрометра, что значительно повышает точность нивелирования.

Промышленностью выпускаются точные нивелиры с компенсатором: Н-3К. Цилиндрический уровень заменяет компенсатор, который при наклоне трубы до 15¢ приводит визирную ось трубы в горизонтальное положение автоматически. Принцип работы нивелиром с компенсатором: устанавливают нивелир на станции, подъемными винтами подставки приводят пузырек круглого уровня на середину, визируют на рейку и берут отсчет по ней. Точность приведения визирной оси трубы в горизонтальное положение (чувствительность компенсатора) 0.4".

В настоящее время промышленностью выпускаются точные нивелиры 3-го поколения: 3Н-2КЛ, 3Н-3КЛ - нивелиры с точностью нивелирования 2, 3 мм на км хода с компенсатором.

В строительстве технические нивелиры применяются при изысканиях линейных сооружений, при съемочных работах. Точные нивелиры используются на строительных площадках при выносе проектных отметок на местность, для передачи отметок на монтажные горизонты, для контроля по высоте строительно-монтажных работ, при определении осадок инженерных сооружений. Нивелиры Н-0.5 применяются для определения осадок сооружений, требующих высокой точности измерений (например, осадки фундаментных плит машинных залов АЭС), при монтаже высокоточного оборудования.

Нивелирные рейки. Рейки выпускаются трех видов: РН-10, РН-3, РН-05. Цифра в шифре обозначает то же самое, что и в шифрах нивелиров. Рейки РН-10 и РН-3 изготавливаются складными, 3-х метровыми. Могут быть РН-10 4-х метровые, складные. На обеих сторонах рейки нанесены сантиметровые деления в виде шашек: на одной стороне черным цветом – черная сторона, на другой стороне красным цветом – красная сторона. Отсчеты по черным сторонам всех реек начинаются с нуля. На красных сторонах с пяткой рейки совпадают другой отсчет, например 4687 (или 4700). Разность отсчетов по красной и черной сторонам одной и той же рейки величина постоянная и служит контролем отсчетов. В комплект для нивелира входят две рейки с разными нулями красных сторон: 4687 и 4787 мм (или 4700 и 4800). Превышения, вычисленные по отсчетам черных сторон реек, будут равны фактическим, а превышения по отсчетам красных сторон реек будут искажаться на ±100 мм. При выводе среднего значения на станции это искажение необходимо учитывать.

Рейки РН-05 состоят из деревянных брусьев, на которые натягиваются ленты со штрихами 5 мм. На ленте две шкалы – основная и дополнительная. Ленты изготовляют из инвара (сплав железа с никелем, обладающим малым коэффициентом линейного расширения). Отсчеты по шкалам при помощи микрометра нивелира Н-05 берутся с точностью 0.1 мм.

Нивелирные знаки. Точки, которые определяют в процессе нивелирования, закрепляют постоянными или временными нивелирными знаками – реперами грунтовыми или стенными, рис.35.

-22 -

На строительной площадке постоянный грунтовый репер (а) может быть выполнен из отрезка металлической трубы диаметром 60 мм, опущенный в пробуренную скважину на 0.5 м ниже глубины промерзания. Внизу трубы якорь, внизу приваривается головка для установки рейки. Репер ограждается или опускается ниже поверхности земли и закрывается крышкой.

Стенной репер (б) устанавливают в цокольной части каменных зданий на 0.5 м выше поверхности земли. В пробитом отверстии на цементном растворе закрепляют репер. Внутри зданий, цехов репер может быть приварен к металлической части конструкции или прибит дюбелями при помощи строительно-монтажного пистолета к бетонным частям конструкций, (в)

Временные знаки могут быть выполнены в виде кованного гвоздя или железнодорожного костыля, вбитого в асфальтовое или бетонное покрытие, или откраской (г). В процессе строительства временные знаки могут быть обозначены несмываемой краской в виде треугольника или черты 1х10 см, верхнее основание которых соответствует проектной высоте (д). Знаки могут быть сопровождены надписями. Например, Ур.ч.п. +0.50 - «уровень чистого пола» +0.50 м.

Поверки уровенных нивелиров.

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. Подъемными винтами приводят пузырек уровня на середину. Вращают верхнюю часть нивелира на!80⁰. Если пузырек уровня не вышел за пределы большой окружности, условие выполнено. В противном случае производят исправление винтами уровня, расположенными под его оправой.

2.Вертикальная нить сетки должна быть параллельна оси вращения нивелира. Поверку можно выполнить как в теодолите наведением вертикальной нити сетки на нить отвеса. Исправление производят поворотом сетки нитей.

3. Визирная ось трубы и ось цилиндрического уровня должны быть параллельны (главное условие нивелира). Поверка выполняется двойным нивелированием одной и той же линии способом вперед, рис.36.

h= i_a - b₀ = i_a – (b - x); h = a₀ - i_b = a – x – i_b, откуда следует, что x=(a+b) / 2 – (i_a+ i_b)/2.

-23 -

Если х £4 мм, условие выполнено. При х> 4 мм необходима юстировка. Порядок исправления: 1) вычисляют отсчет a₀=a–x; 2) элевационным винтом наводят нить сетки на отсчет а₀; 3) вертикальными исправительными винтами уровня приводят пузырек уровня в нульпункт.

Поверку главного условия можно выполнить на основе высотного базиса, представляющего собой постоянно закрепленные точки А и В, превышение h₀ между которыми определено высокоточным нивелиром. Поверяемый нивелир устанавливают над точкой А базиса, измеряют высоту прибора i_a и берут отсчет b по рейке в точке В базиса. Если условие (i_a – b)=h₀ не выполнено на величину > 4 мм, производят исправление.

Выполнение первых двух условий необходимо для удобства работы с нивелиром. Выполнение главного условия обеспечивает необходимую точность нивелирования.