Учебное пособие 800498

Закрепив кольями линию длиной 50-70 м, устанавливают нивелир окуляром над точкой А и берут отсчет по рейке, установленной в точке В. Если визирная ось и ось цилиндрического уровня не параллельны, то вместо правильного отсчета bo будет взят отcчет b1, cодержащий ошибку х.

Рис. 2.31. Поверки оси цилиндрического уровня двойным нивелированием

Поменяв местами нивелир и рейку, вновь берут отсчет. Ошибку

где b1, b2 – отсчеты по рейке; i1, i2 – высоты инструмента.

Ошибка х не должна превышать ±4 мм. В противном случае элевационным винтом нивелира наводят среднюю нить сетки нитей на отсчет bo:

а исправительными винтами цилиндрического уровня совмещают изображения концов пузырька уровня.

Эта же поверка может быть выполнена и другим способом (рис. 2.32). Нивелир устанавливают посередине между двумя рейками и берут по ним

отсчеты. Эти отсчеты (если условие не выполнено) будут отличаться от истинных на одну и ту же величину х, поэтому превышение h будет равно:

Рис. 2.32. Поверка оси цилиндрического уровня по известному превышению

51

Затем нивелир устанавливают как можно ближе к первой рейке и берут отсчеты. Пренебрегая в связи с малым расстоянием ошибкой отсчета a2, можно вычислить правильный отсчет b2`:

Вычисленный отсчет не должен отличаться от фактического более чем на 4 мм. Ошибку устраняют смещением сетки нитей на верный отсчет b2 элевационным винтом, а пузырек уровня подводят на середину исправительными винтами. Отличительной особенностью поверок нивелиров с компенсатором является следующая: линия визирования нивелира с компенсатором должна быть горизонтальной при наклонах оси прибора в пределах расчетного угла компенсации.

Прибор устанавливают посередине между двумя рейками и определяют превышение между этими точками пятью приемами при различных положениях пузырька круглого уровня (рис. 2.33).

Рис. 2.33. Положение пузырька уровня при установлении ошибки не декомпенсации

Если среднее значение превышений, полученных при положении 2, 3, 4, 5 отличается от среднего значения, полученного при положении 1, более чем на 4 мм, то прибор подлежит юстировке в заводских условиях.

2.4.4. Нивелирные знаки

Нивелирные знаки служат для закрепления точек местности с известными высотами и устанавливаются в виде реперов и марок.

Репером (рис. 2.34, а) (от фр. Repère – метка, знак, исходная точка) в геодезии называется знак, который закрепляет определённую точку земной поверхности с известной абсолютной высотой. Эта высота определяется посредством нивелирования относительно исходной уровенной поверхности

Маркой (рис. 2.34, б) называется геодезический знак, закладываемый в несущие конструкции сооружений и изменяющий свое высотное положение вместе с ним.

При закладке репера в грунт его называют грунтовым, а в стену здания – стенным. Грунтовые реперы заглубляются ниже границы промерзания не менее чем на 50 см. Рядом с курганом, закрывающим репер, устанавливают опознавательный знак (сторожок). Грунтовые знаки изготавливают в виде бетонных пирамид (рис. 2.34, в) с нержавеющей вставкой для установки рейки

52

или металлических труб (рис. 2.34, г), стержней, рельсов с бетонным якорем, укрепленным в непромерзаемом грунте.

Настенные знаки (рис. 2.34 а, б) изготавливают в виде чугунного литья с якорем. Для установки рейки на репере имеется полочка, а на марке может быть и отверстие для подвешивания рейки.

При нивелировании используются и специальные приспособления: башмаки, костыли, подстилаемые под рейки на мягком грунте.

2.4.5. Виды нивелирования

Геометрическое нивелирование – нивелирование горизонтальным лучом (выполняется различными типами нивелиров).

Различают два способа геометрического нивелирования: первый называется нивелирование из середины, а второй – нивелирование вперед

(рис. 2.35).

При нивелировании из середины в нужные точки устанавливают рейку, а нивелир ставят посередине между ними.

Трубу нивелира приводят в горизонтальное положение и наводят ее на заднюю, а затем на переднюю точки и берут отсчеты по рейкам «а» и «в». Превышение между этими точками вычисляют по формуле

Превышение может иметь знак + или –. Поэтому, чтобы не ошибиться в знаке, следует всегда из заднего отсчета вычитать передний.

53

При нивелировании вперед нивелир устанавливают так, чтобы его окуляр оказался над точкой «А». Измеряют высоту инструмента «i», а в точку «В» устанавливают рейку и берут по ней отсчет «в». Абсолютные отметки точек «А» и «Б», превышение и ГИ находят по вышеуказанным формулам 2.41 и 2.43, а также по формулам

Тригонометрическое нивелирование – нивелирование наклонным лучом (выполняется теодолитами).

Тригонометрическое нивелирование выполняется с помощью теодолита путем решения прямоугольного треугольника (рис. 2.36), в котором гипотенуза D измеряется по дальномерным нитям, а вертикальный угол ν – по вертикальному кругу теодолита.

54

Рис. 2.36. Схема тригонометрического нивелирования

Превышение h вычисляется по полной формуле тригонометрического

где d – горизонтальное проложение линии D; ν – вертикальный угол; V – высота отсчета по рейке; i – высота инструмента.

В процессе измерений, чтобы упростить последующие вычисления, стараются высоту отсчета V сделать равной высоте инструмента i. Если это удается, то превышение рассчитывается по неполной формуле тригонометрического нивелирования:

Физическое нивелирование – выполняется различными приборами и методами, подразделяется на гидростатическое и барометрическое;

1. Гидростатическое нивелирование Гидростатическое нивелирование основано на законе о сообщающихся

сосудах.

Гидростатический нивелир состоит из двух наполненных однородной жидкостью стеклянных сосудов, соединенных гибким шлангом (рис. 2.37).

Рис. 2.37. Схема гидростатического нивелирования

Превышение h определяют по разности высот столбов жидкости а и в, в каждом сосуде по формуле 2.40

Для каждого гидростатического нивелира разность величина постоянная. Она называется местом нуля (МО)

55

Гидростатическое нивелирование значительно повышает точность измерений (до 0,5 мм), но очень громоздко и трудоемко.

2. Барометрическое нивелирование Барометрическое нивелирование основано на учете атмосферного

давления с изменением высоты точки, выполняется при помощи барометров. Автоматическое – выполняется приборами маятникового типа,

установленными на рамах автомобилей.

Стереофотограмметрическое – выполняется по наземным и воздушным снимкам местности с помощью специальных приборов.

Перечисленные виды нивелирования имеют различную точность и область применения. В строительстве наибольшее применение получило геометрическое нивелирование.

Нивелирование трассы

Нивелирование трассы производят с целью передачи отметок на большие расстояния и составления профиля трасс. Нивелирование выполняют последовательно, перенося нивелир и рейки с одной станции (станция – место установки инструмента) на другую (рис. 2.38).

Нивелируемая трасса разбивается на равные стометровые отрезки (пикеты), а конечные пункты линии привязывают к реперам.

Превышение между точками равняется разности отсчетов по задним и передним рейкам по формуле 2.48.

Отметки точек вычисляют по формуле

Рис. 2.38. Схема последовательного нивелирования трассы

Поворотные точки и точки перегиба рельефа (промежуточные или плюсовые) вычисляют через горизонт инструмента (рис. 2.39).

56

Рис. 2.39. Схема нивелирования плюсовых точек

Название плюсовых точек (на схеме + 20 и + 75) означает расстояние в метрах от предыдущего пикета.

Так, для точки + 20 (рис. 2.39) отметку определяют следующим образом по формулам 2.42 и 2.43.

При нивелировании крутых скатов определяемое превышение может оказаться больше длины рейки (рис. 2.40). В этом случае выбираются дополнительные связующие точки, называемые иксовыми.

Рис. 2.40. Схема нивелирования крутых скатов

Качество нивелирования определяют по невязке (несоответствие практического и теоретического значения), вычисляемой по равенствам:

- для разомкнутого хода:

Допустимая невязка при техническом нивелировании определяется по формулам

знаком поровну на все превышения хода, т.е. поправка в превышение. Результаты нивелирования (отсчеты при геометрическом и углы при

тригонометрическом нивелировании) записываются в журналы (табл. 2.1, 2.2) соответственно.

Постраничный контроль выполняется по формуле

58

Результатом нивелирования трассы является профиль, построенный на миллиметровке, его составляют по данным журнала нивелирования и пикетажной книжке.

2.4.6. Классы нивелирования

Государственная нивелирная сеть Российской Федерации предназначена для распространения единой системы высот на территории всей страны, она является высотной основой всех топографических съемок и инженерногеодезических работ, выполняемых для удовлетворения потребностей экономики, науки и обороны страны.

Государственная нивелирная сеть России разделяется на нивелирные сети I, II, III и IV классов.

Государственные нивелирные сети I и II классов – главная высотная основа России. Эти сети создаются по специально разработанным программам и схемам, предусматривающим выполнение нивелирных работ I и II классов, сроки и очередность которых устанавливает Федеральная служба геодезии и картографии России.

Нивелирные сети III и IV классов прокладывают внутри полигонов высшего класса как отдельными линиями, так и в виде системы линий, при этом сети и линии должны опираться не менее чем на два репера высшего класса. Наиболее массовым видом нивелирования при строительстве инженерных систем и сооружений является IV класс нивелирования.

Нивелирование IV класса выполняется нивелирами Н-3, НВ-1 или равными им по точности. Рейки применяются двусторонние. Расстояние от нивелира до рейки не должно превышать 100 м.

Нивелирование разных классов точности характеризуется ошибками, приведенными в табл. 2.3.

59

Последовательность действий при нивелировании IV класса

1.Нивелир устанавливают посередине между репером и начальным пунктом хода с точностью ± 5 м.

2.Приводят нивелир в рабочее положение.

3.На нивелируемые точки устанавливают рейки и берут по ним отсчеты. Порядок взятия отсчетов следующий:

а) по черной стороне задней рейки; б) по черной стороне передней рейки; в) по красной стороне передней рейки; г) по красной стороне задней рейки.

Расхождение в превышениях на станциях (в прямом и обратном направлениях) допускается не более ± 5 мм.

4. Заднюю рейку переносят на следующий пункт хода и продолжают нивелирование.

В случае перерывов в работе нивелирование заканчивают на постоянных или временных реперах.

При изыскании и строительстве инженерных сооружений иногда выполняется техническое нивелирование, которое является одним из классов точности нивелирования.

Точность технического нивелирования регламентируется ведомственными инструкциями. В общем случае предельная невязка хода не должна превышать

где L – число км в ходе, n – число станций.

Порядок производства технического нивелирования такой же, как и при нивелировании IV класса.

При техническом нивелировании трасс линейных сооружений допускается использование односторонних реек. При этом порядок взятия отсчетов на станции будет следующий:

а) отсчет по задней рейке; б) отсчет по передней рейке;

в) изменение высоты инструмента не менее чем на 10 см; г) отсчет по передней рейке;

60