1.1.5. Нівелірні знаки
Нівелірні знаки - це репери (ґрунтові, скельні й стінні) та марки (тільки стінні). Так можна класифікувати знаки, якщо мати на увазі об'єкти, в які вони закладаються.
Головною відмінністю між репером і маркою є те місце (точка), висота якого визначається. У реперів такою точкою є верхній виступ сферичної головки репера. Марка має круглий отвір. Центр отвору і є тією точкою, висота якої визначена.
22
Висотні геодезичні мережі
Згідно з фізико-географічними особливостями окремих регіонів країни існують різноманітні нівелірні знаки. Нараховують більше ніж десять різних типів реперів. Залежно від важливості та специфічних призначень реперів їх можна поділити на [6]:
Вікові (грунтові та скельні).
Фундаментальні, що, своєю чергою, поділяються на грунтові, залізобетонні, азбестоцементні, трубчаті (металеві) та скельні.
Звичайні (ґрунтові та стінні).
Тимчасові.
Вікові та фундаментальні репери закладають тільки на лініях І та II класів (у місцях перетину цих ліній та на геодинамічних полігонах). Вікові репери дають змогу вивчати вертикальні рухи земної кори, оскільки їх закладають у корінні породи. Фундаментальні репери забезпечують багаторічне зберігання висотної основи та дають змогу вивчати рухи земної поверхні. їх закладають на лініях І та II класів не рідше ніж через 60 км, а в сейсмічних районах - через 40 км. Фундаментальні репери закладають також поблизу морських, основних річкових та озерних рівневих постів.
Звичайні репери закладають на лініях І, II, III та IV класів. Зазначимо, що називати ці репери "звичайними" не прийнято. їх просто називають ґрунтовими, стінними. Це означає, що вони не вікові і не фундаментальні.
Призначення тимчасових реперів зрозуміле із самої назви - вони дають змогу закріпити на місцевості точки на короткий проміжок часу (день, місяць тощо).
Ґрунтові репери закладають такими способами:
Котлованним. Цей спосіб застосовують у місцях, де неможливе використання механізмів.
Свердловинним. Для цього використовують бурові машини.
Забиванням безанкерних реперів палезабивними механізмами.
4. Загвинчуванням металевих труб у піщаних та заболочених районах. Стінні та скельні репери закладають, як правило, бурінням із застосу ванням свердел та бурів.
Уся територія України розміщена в зоні сезонного промерзання грунтів. Тому детальніше розглянемо будову ґрунтових реперів для такої зони, а також стінного репера, що закладають на лініях нівелювання III та IV класів.
Ґрунтові репери закладають у пробурені свердловини діаметром 50 см. Ґрунтовий репер складається із залізобетонного пілона у формі паралелепіпеда (рис. 1.1.2, а) з поперечним розрізом 16x16 см та бетонної плити (якоря) діаметром 48 см, які готують завчасно. Глибину закладання репера щодо поверхні землі та межі промерзання ґрунту показано на рис. 1.1.2, а. Мінімальна глибина закладання - 130 см (із висотою якоря). Біля репера на віддалі 100 см
23
Розділ І
закладають розпізнавальний стовп. У його верхній частині прикріпляють охоронну пластину, яка також показана на рис. 1.1.2, б.
Охоронна пластина повинна бути повернута в бік репера. Дозволяють застосовувати квадратні якорі розміром 50x50 см. У верхню грань пілона повинна бути зацементована марка (рис. 1.1.3). Всередині бетонної плити (якоря) роблять виїмку розміром 20x20x15 см, у яку встановлюють залізобетонний пілон. Пілон може бути замінений азбестоцементною трубою із зовнішнім діаметром не менше ніж 16 см, заповнену бетоном та арматурою (рис. 1.1.4). У верхню грань труби цементують марку. Для зміцнення зв'язку труби з якорем на віддалі 7-10 см від основи труби вкладають два взаємно перпендикулярні стрижні, товщина яких 1,0-1,2 см, довжина 25 см. Під час встановлення труби у створ якоря кінці стрижнів розміщують у кутах виїмки.
У південній частині зони промерзання ґрунтів використовують якорі заввишки 20 см, у північній - 35 см. Межа між північною та південною частинами зони проходить по лінії Ужгород-Харків. Допускають закладання реперів у свердловини діаметром 35 см, але у такому разі висота якоря повинна бути 50 см у південній, та 80 см - у північній частинах зони.
24
Висотні
геодезичні
мережі
Стінний репер, який закладають на лініях нівелювання III та IV класів, зображено на рис. 1.1.5.
У пісках, у заболочених районах реперами слугують оцинковані труби, загвинчені на глибину не менше за 4 м. Над поверхнею землі така труба виступає на 0,8 м. На частині репера, що виступає, приварюють охоронну пластину, а на верхньому зрізі - марку.
Усі постійні геодезичні знаки, зокрема і нівелірні репери, охороняються державою.
Догляд за зберіганням геодезичних знаків покладають на землях:
населених пунктів та державних - на виконавчі комітети районних та міських рад народних депутатів;
якими користуються підприємства, організації та заклади - на ці підприємства, організації та заклади.
Виконавець робіт після закладання реперів здає їх на зберігання місцевим органам влади та підприємствам згідно з відповідним актом.
25
Розділ
І
Найважливішими показниками, якими оцінюють якість нівелірів, є:
для нівелірів із циліндричним рівнем - збільшення зорової труби Г та ціна поділки рівня х;
для нівелірів із компенсаторами - збільшення зорової труби Г та похибка самовстановлення лінії візування в горизонтальний стан ту.
Глухий нівелір із рівнем та елеваційним гвинтом придатний для нівелювання III класу, якщо:
збільшення труби Г (крат) не менше за 30х;
ціна поділки циліндричного, контактного рівня т (2 мм) не більша за 30".
26
Висотні геодезичні мережі
Нівелір із компенсатором також придатний для нівелювання III класу, якщо:
збільшення труби Г (крат) не менше за 30х;
похибка самовстановлення лінії візування ту (кутові секунди) не
більша за 0,5".
Під час нівелювання III класу застосовують нівеліри з рівнем Н2, НА-1, Н-3, НВ, Ni-030, а також нівеліри з компенсатором Н-ЗК, Ni-007, NiB-3,4,5,6, НИК-2. Ці нівеліри мають вищезгадані або вищі показники точності. Варто зазначити, що нівеліри Н2, НА-1, НВ (СРСР) та Ni-030, Ni-007 фірми "Karl Zeiss" (Ієна), NiB-3,4,5,6 (Угорщина) уже не випускають, але ще широко використовують на виробництві.
Глухий нівелір із рівнем придатний для нівелювання IV класу, якщо:
збільшення труби Г (крат) не менше за 25х;
ціна поділки циліндричного контактного рівня т (2 мм) не більша за 30".
Нівелір із компенсатором придатний для нівелювання IV класу, якщо:
• збільшення труби Г (крат) не менше за 25х та похибка самовстановлення лінії візування (кутові секунди) не більша ніж 0,5".
Під час нівелювання IV класу застосовують нівеліри з рівнем Н-3, НВ, Ni-030, а також нівеліри з компенсатором Н-ЗК, НСЗ, НС4, NiB-3,4,5,6 (Угорщина) і Ni-025 (фірма "Karl Zeiss"), НИК-2. Зазначимо, що нівеліри НСЗ, НС4, Ni-025 також уже не випускають. Характеристики вказаних нівелірів достатні для того, щоб використовувати їх для нівелювання IV класу.
Нижче, у табл. 1.2.1, наведено дані про сучасні нівеліри, які випускають найвідоміші у світі фірми-виробники. В Україні сучасні нівеліри для нівелювання III, IV класів, які нічим не поступаються закордонним, виготовляє Ізюмський приладобудівний завод (Харківська область).
У наш час рівневі нівеліри заміняють нівелірами з компенсаторами і фірми-виробники називають їх автоматичними. Насправді у таких нівелірах, завдяки компенсаторам, автоматизоване тільки встановлення візирної лінії в горизонтальний стан. Найбільшим досягненням у цій галузі є цифрові (електронні) нівеліри. Ці прилади практично повністю автоматизують нівелювання, оскільки в них також автоматизовано відлічування кодових рейок. Найновіші нівеліри отримали назву тотальні станції (total - загальний, сумарний). Вони дають змогу з високою точністю визначати не тільки перевищення та висоти, але і планове розташування точок місцевості. Такі сучасні цифрові нівеліри варто розглянути детальніше.
27
Розділ І
Таблиця 1.2.1
Основні технічні характеристики сучасних нівелірів фірм-лідерів геодезичного приладобудування
Фірма, країна-виробник |
Назва нівеліра |
Збільшення труби, Гх |
Віддаль мінімального фокусування труби, м |
Точність роботи компенсатора |
Похибка на один кілометр подвійного ходу, мм |
Інші технічні дані |
Маса, кг |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Ізюмський приладобудівний завод, Україна |
НИК-2 |
31,3 |
0,5 |
0,4" |
2 |
Пряме зображення |
2 |
Уральський оптично-механічний завод м. Єкатеринбург, Росія |
Автоматичні нівеліри |
||||||
ЗНЗКЛ |
22 |
1,2 |
не подана |
3 |
діапазон роботи компенсатора ±15' |
з футляром 2,6 |
|
ЗН2КЛ |
ЗО |
0,8 |
1,5" |
2/1 |
точність з насадним оптичним мікрометром - 1 мм на км |
з футляром 2,5 |
|
ЗН5Л |
20 |
1,2 |
- |
5 |
- |
з футляром 2,5 |
|
Лазерні нівеліри |
|||||||
НЛ-30 |
|
|
|
|
точність 30" |
1,5 |
|
Sokkia, Японія |
Прецизійні нівеліри |
||||||
PL-1-39 |
42 |
2,0 |
рівневий 2 мм |
0,2 |
діапазон мікрометра - 10 км шкала мікрометра - 0,1 мм |
4,8 |
|
Прецизійні автоматичні нівеліри |
|||||||
ВІС-31 |
32 |
2,3 |
0,3" |
0,8/0,5 |
компенсатор ±10' з плоско-паралельною пластиною - 0,5 |
3,2 |
|
ВІС-41 |
32 |
2,3 |
0,3" |
0,8 |
- |
3,2 |
|
28
Висотні геодезичні мережі
Продовження табл. 1.2.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Автоматичні нівеліри |
||||||
С41 |
20 |
0,9 |
0,5" |
2,5 |
діапазон роботи компенсатора ±12' горизонтальний круг- 1° |
1,0 |
|
Karl Zeiss, сьогодні - Trimble (США) |
Цифрові нівеліри |
||||||
Dini 10 |
32 |
1,3-1,5 |
0,2" |
0,3/1,5 |
|
3,0 |
|
Dini 20 |
|
|
|
|
|
3,0 |
|
Автоматичні нівеліри |
|||||||
№ 10 |
25, 32, 36,41, |
1,5 |
0,5" |
0,7 |
оптичний режим |
|
|
№30 |
32 |
1,5 |
0,5" |
0,7 |
оптичний режим |
|
|
№40 |
25 |
1,5 |
0,5" |
0,7 |
оптичний режим |
|
|
№50 |
20 |
1,5 |
0,5" |
0,7 |
оптичний режим |
|
|
Тотальні нівелірні станції |
|||||||
Dini 10T |
32 |
1,5 |
0,2" |
0,3 1,0 1,5 |
інвар., електронний режим електронний режим оптичний режим |
3,5 |
|
Dini 11/1 IT |
32 |
1,3/1,5 |
0,2" |
0,3/1,0 |
подана точність для єлектр. і оптичного режиму |
3,1 |
|
Dini 21 |
26 |
1,3/1,5 |
0,5" |
0,7/1,7 |
3,0 |
||
Opton |
Ni 1 |
40 |
1,4 |
0,1" |
0,2 |
з плоско-паралельною пластиною |
5,2 |
№2 |
32 |
3,3 (1,8-1,0) |
0,2" |
0,3/0,7 |
змінні короткофокусні лінзи |
2,1 |
|
№22 |
32 |
3,3 (1,8;1,3;1,0) |
0,5" |
1,0 |
змінні короткофокусні лінзи |
1,9 |
|