6.3. Производство технического нивелирования

Техническое нивелирование применяется для построения высотного съемочного обоснования топографических съемок, при изысканиях линейных сооружений, при вертикальной планировке топографической поверхности. Производится нивелирами Н-10 или Н-3 или их модификациями и рейками РН-10 или РН-3. Основной способ нивелирования – способ из середины.

Порядок работы на станции следующий.

1. между рейками устанавливают нивелир. Неравенство расстояний от нивелира до реек (разность плеч) допускается 10 м. Нормальное расстояние между рейками по СНиП 120 м. Минимальный отсчет по рейке 300 мм. Нивелир приводят в рабочее положение по круглому уровню.

2. Визируют на заднюю рейку и берут отсчет по черной стороне а_ч .

3. Визируют на переднюю рейку и берут отсчет по черной стороне b_ч , а затем по красной стороне b_к .

4. Визируют на заднюю рейку и берут отсчет по красной стороне а_к.

5. Если со станции необходимо определить отметки дополнительных точек (промежуточных) С₁, С₂ и т.д. , то рейку поочередно устанавливают на них и берут отсчеты по черной стороне с₁, с₂ и т.д. При использовании уровенных нивелиров перед каждым отсчетом (как на связующих точках, так и на промежуточных ) пузырек цилиндрического уровня приводят в нульпункт элевационным винтом.

6. Для контроля вычисляют разности нулей красных и черных сторон реек. Расхождения в разностях не должны превышать 5 мм.

7. Вычисляют превышения по черным и красным сторонам реек. Расхождения в превышениях не должны превышать 5 мм.

8. При выполнении условий 6-7 вычисляют среднее превышение с округлением до 1 мм. Если разность нулей красных сторон реек 100 мм, то это необходимо учитывать при выводе среднего превышения.

Отметки передних точек вычисляют через превышение по формуле (6.3), а отметки промежуточных точек – через горизонт прибора:

ГП = H_A + a_ч = H_b + b_ч ; H_C = ГП – с_ч , (6.7)

где ГП – вычисляется для черных сторон реек.

Н и в е л и р о в а н и е 1У к л а с с а

Применяется для создания высотного обоснования на строительной площадке, контроле строительно-монтажных работ по высоте, при наблюдениях за осадками зданий. Используются нивелиры Н-3 и их модификации и рейки РН-3. Порядок работы на станции, как в техническом нивелировании. Но неравенство плеч не должно превышать 5 м. Для контроля неравенства плеч измеряют расстояния от нивелира до задней и передней реек нитяным дальномером (или шнуром). Нормальное расстояние между рейками 100 м. Расхождения между превышениями на станции  5 мм.

Нивелирование 1У класса в два раза точнее технического. Применение того или иного класса нивелирования регламентировано СНиПми.

6.4. Тригонометрическое и гидростатическое нивелирование

Т р и г о н о м е т р и ч е с к о е н и в е л и р о в а н и е

Тригонометрическим нивелированием называется определение превышения по измеренному углу наклона и расстоянию между точками - нивелирование наклонным лучом. Применяют при топографических съемках и при определении больших превышений. Выполняется теодолитами Т30, Т15, Т5 и их модификациями. Выгодно применять теодолиты с компенсатором 2Т15К, 2Т5К.

Теодолит устанавливают над точкой А (станция), в точке В отвесно рейку, рис.6.4.

Рис.6.4. Схема тригонометрического нивелирования

Измеряют высоту прибора i – расстояние от точки А до центра вертикального круга (или до центра окуляра при горизонтальном положении трубы). Визируют на метку М рейки, фиксируют высоту визирования v - расстояние от точки В до точки визирования М. Определяют угол наклона  и расстояние D по нитяному дальномеру. Горизонтальное проложение d на основании формулы (5.11), а h’ из прямоугольного треугольника:

d = D сos² ; h’ = d tg . (6.8)

Из уравнения h + v = h’ + i находят превышение h:

h = h’ + i – v. (6.9)

По формулам (6.8)-(6.9) задача решается на микрокалькуляторе.

Подставив d в h' , получим преобразованную формулу:

h' = D сos² tg = D sin cos = 0.5D sin2. (6.10)

По формуле (6.10) составлены «Тахеометрические таблицы». Примеры вычислений приведены в таблицах.

Для упрощения вычислений по формуле (6.9) визируют на метку рейки на высоте прибора v = i и тогда h = h'.

При измерении углов наклона теодолитом Т30 и расстояний нитяным дальномером предельная погрешность определения превышения порядка 6 см на 100 м длины.

Г и д р о с т а т и ч е с к о е н и в е л и р о в а н и е

Основано на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах, устанавливаться на одном уровне. В принципе – нивелирование горизонтальным лучом, рис.(6.5).

Гидростатический нивелир состоит из двух стеклянных сосудов со шкалами с ценой деления 1 мм, соединенных гибким шлангом. Сосуды заполняются жидкостью. Нуль делений шкалы совмещен с верхним срезом сосуда. Сосуды устанавливаются в точках А и В. Открывают кран, перекрывающий шланг. Через 2-3 минуты уровень жидкости в сосудах устанавливается на одной высоте. Берут отсчеты по шкалам сосудов.

Рис.6.5. Схема гидростатического нивелирования

Превышение вычисляется по формуле (6.1) геометрического нивелирования h = a – b. Если v₁ и v₂ - высоты сосудов, а с₁ и с₂ – отсчеты по шкалам сосудов, то

a = v₁ – c₁ ; b = v₂ – c₂ ; h = c₂ –c₁ – (v₂ – v₁) = c₂ – c₁ – МО. (6.11)

(v₂ – v₁) = МО – величина постоянная и называется местом нуля. Для определения МО переставляют сосуды и вновь вычисляют превышение точки В над точкой А по отсчетам с’₂ и c’₁ :

h = (v₂ – c’₂) – (v₁ – c’₁) = c’₁ – c’₂ + МО . (6.12)

Решая уравнения (6.11) и (6.12), получим:

h = ((c₂ – c₁) – (c’₂ – c’₁)) / 2 ; МО = ((c₂ – c₁) + (c’₂ – c’₁)) / 2 . (6.13)

Формулы (6.11) и (6.13) – рабочие. Перед производством работ определяют МО и по формуле (6.13) и затем нивелирование выполняют в одном направлении по формуле (6.11). Можно повысить точность нивелирования, если нивелировать прямо и обратно с перестановкой сосдов и вычислять превышения по формуле (6.13). Но этот метод тудоемкий.

Существует несколько систем гидростатических нивелиров. Распространенным является НШТ-1 – нивелир шланговый технический 1-ой модели. Технические характеристики : длина шкал измерительных элементов 200 мм, цена деления шкалы 1 мм, диапазон измерения превышений 200 мм, длина шланга 10 м, диаметр сосудов 50 мм, средняя квадратическая погрешность определения превышения 0.5 мм.

Гидростатическое нивелирование применяется при установке и монтаже технического оборудования, при определении осадок фундаментов различных агрегатов – там, где другтми методами измерить превышение между точками невозможно.

Л а з е р н ы е п р и б р ы

В настоящее время в инженерно-геодезических работах на строительной площадке используют лазерные приборы. В этих приборах взамен невидимого визирного луча используют видимый лазерный луч, который создает в пространстве опорную линию. Опорная линия может быть горизонтальной или наклонной под заданным уклоном. Относительно видимой опорной линии можно непосредственно по рейке брать отсчеты. Устанавливать рейку по заданному отсчету. Вести монтаж конструкций. Планировку участка или дороги и т. п. Наибольшее применение находят приборы лазерные: теодолит, нивелир, визир, уровень. Лазерные приборы позволяют в большой степени автоматизировать процесс геодезических работ. Точность лазерных приборов характеризуется погрешностью фиксации центра лазерного пятна и для расстояний 100 м не превышает 3 мм.