10000

31

элевационный винт (служит для приведения в нуль-пункт пузырька

цилиндрического уровня 4); 3 – окуляр; 5 – кремальера; 6 – визир (для наведения зрительной трубы на рейку «от руки»); 7 – объектив; 8 –

закрепительный и 9 – наводящий винты зрительной трубы; 10 – круглый уровень (служит для приведения нивелира в рабочее положение с помощью подъемных винтов 12); 11 – исправительный винт круглого уровня (3 шт.).

У нивелиров типа Н-3 цилиндрический уровень контактный, изображения половинок концов пузырька которого видны в левой части поля зрения трубы, что достигается специальной призменной системой.

Для нивелирования применяются цельные, складные и телескопические

рейки. Они изготавливаются из дерева, пластмассы или специальных дюралевых сплавов. На нивелируемых точках рейки устанавливают вертикально. Связующие точки закрепляют колышками, башмаками или костылями.

Деревянные рейки, как правило, двусторонние с сантиметровыми шашечными делениями. На одной стороне рейки деления нанесены чёрным цветом, на другой – красным. Нуль делений чёрной стороны совпадает с

32

опорной плоскостью пятки рейки, на красной стороне с плоскостью пятки совпадает отсчет 4687 мм или другой. Отсчёт по рейке берётся по средней нити сетки с точностью до 1 мм. Перед каждым отсчётом пузырёк цилиндрического уровня 4 приводят в нуль-пункт («в контакт») с помощью элевационного винта 2.

Рейка телескопическая

Рейки РН-05 цельные диной 1, 2 или 3 м с инварной полосой, на которой нанесены две штриховые шкалы, предназначены для высокоточного нивелирования.

Рейки РН-3 и РН-10 для точных и технических работ длиной 3 и 4 м деревянные складные (для удобства транспортировки). Для обозначения дополнительных характеристик реек применяются индексы: С – складная, П – прямая оцифровка шкал. Например: РН-10-ПС-4000 – рейка нивелирная с прямой оцифровкой, складная, длиной 4000 мм.

В настоящее время широкое распространение получили легкие телескопические рейки из дюралевых сплавов, например, рейки VEGA TS3M, TS4M, TS5M длиной 3, 4 и 5 м, на одной стороне которых нанесены сантиметровые шашечные деления, а на другой – шкала миллиметровых делений. В зависимости от величины измеряемых превышений их длину можно менять от 1 до 3, 4 или 5 м соответственно.

33

6.3. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕВЫШЕНИЯ НА СТАНЦИИ

1. Нивелир устанавливают на штативе посредине между нивелируемыми точками и приводят в рабочее положение по круглому уровню 10 с помощью подъёмных винтов 12.

2. Наводят зрительную трубу на рейку, установленную на задней точке. Приводят пузырёк цилиндрического уровня «в контакт» с помощью элевационного винта 2 и по средней нити сетки берут отсчёт в мм сначала по чёрной, а затем по красной сторонам рейки.

3. Наводят зрительную трубу на рейку, установленную на передней точке и действия пункта 2 повторяют.

4. Вычисляют два значения превышения как разность задних и передних отсчётов по черной и красной сторонам рейки (эти два значения теоретически должны быть одинаковы – в этом заключается контроль определения превышения на станции при двусторонней рейке).

Внимание: если при нивелировании применяется односторонняя рейка, то после выполнения пунктов 1…3 меняют высоту инструмента и действия пунктов 1…3 повторяют, а затем выполняют пункт 4 , получая для контроля два значения превышения.

6.4. ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКИ НИВЕЛИРОВ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ УРОВНЕМ

Выполнить поверки нивелира значит –

проверить соблюдение идеальной геометрической схемы прибора. Основное требование, которому должен удовлетворять нивелир – это параллельность оси UU цилиндрического уровня 4 и визирной оси VV зрительной трубы. Другие требования носят второстепенный характер и их выполнение служит для удобства пользования

нивелиром.

1-я поверка – ось круглого уровня U1U1 быть параллельна оси вращения прибора ОО (U1U1 // ОО). Это необходимо для того, чтобы после приведения пузырька круглого уровня 10 в нуль-пункт, ось ОО заняла отвесное положение. Поверку выполняют следующим образом.

Вначале подъёмными винтами I, II и III приводят пузырёк круглого уровня 10 в нуль-пункт. Затем поворачивают трубу (вместе с ней поворачивается и круглый уровень

10) на 180º.

34

Если пузырёк остался в нуль-пункте, то условие поверки выполнено. Если пузырёк сместился с нуль-пункта, то его перемещают по направлению к нуль-пункту на половину смещения d/2 c помощью исправительных винтов 11 уровня, на другую половину – подъёмными винтами. Поверку и юстировку повторяют до тех пор, пока пузырёк не будет оставаться в нуль-пункте при любой ориентации зрительной трубы.

2-я поверка – средняя нить mm сетки должна быть перпендикулярна оси вращения ОО (mm ОО). Иными словами, если нивелир находится в рабочем положении (то есть ОО вертикальна), то нить mm сетки должна быть горизонтальна.

Если аЛ = аП , то условие поверки выполнено. В противном случае окулярную часть зрительной трубы надо развернуть так, чтобы отсчёт по средней нити mm был равен: а = (аЛ + аП):2.

Эту поверку можно выполнить путем наведения вертикальной нити сетки на нить свободно висящего на расстоянии 15–20 м от нивелира отвеса. Они должны совпадать.

3-я поверка (основная) – ось UU цилиндрического уровня 4 должна быть параллельна визирной оси VV зрительной трубы (UU // VV). Этим обеспечивается принцип геометрического нивелирования: при положении пузырька цилиндрического уровня 4 в нуль-пункте его ось UU горизонтальна. И если она параллельна VV , то VV также будет горизонтальна.

Поверка выполняется методом двойного нивелирования «вперёд» двух точек А и В , закрепленных на местности, например, колышками на расстоянии 50–70 м друг от друга. В точке А устанавливают нивелир так, чтобы окуляр располагался примерно над ней и приводят прибор в рабочее положение. Измеряют высоту инструмента i1 и берут отсчёт b по рейке, установленной на точке В (при этом пузырёк цилиндрического уровня необходимо привести в нуль-пункт с помощью элевационного винта 2).

35

Затем нивелир устанавливают в точке В , приводят в рабочее положение, измеряют высоту инструмента i2 и берут отсчёт а по рейке, установленной на точке А . Оставив нивелир в точке В , проверяют, выполняется ли условие поверки.

Так, если UU не параллельна VV, то вместо правильных отсчётов а0 и b0 будут взяты неправильные отсчёты а и b , содержащие одну и ту же ошибку х . Выразим в обоих случаях значение превышения h между точками А и В:

h = i1 – b0 = i1 –( b – х), h = а0 – i2 = (а – х) – i2 ,

но поскольку эти равенства одинаковы, то приравняв их между собой, имеем i1 –( b – х) = (а – х) – i2 , отсюда 2х = а + b – i1 – i2 , следовательно

Величина х не должна превышать ±4 мм. Если х получился больше (по модулю), то производят юстировку следующим образом:

1. Для второй станции (поскольку нивелир остался в точке В) вычисляют правильный отсчёт а0 = а – х с учётом знака х .

2. Наводят зрительную трубу на рейку в точке А и элевационным винтом 2 устанавливают среднюю нить сетки mm на правильный отсчёт а0 . При этом визирная ось трубы VV займёт горизонтальное положение, но пузырёк цилиндрического уровня 4 сместится с нуль-пункта.

3. Исправительными винтами уровня 4 пузырёк возвращают в нульпункт. Теперь UU и VV горизонтальны, – значит параллельны.

7. ПРОДОЛЬНОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ ТРАССЫ

Трасса – это линия, определяющая ось инженерного сооружения линейного типа (дорога, канал, ЛЭП, трубопровод и т. п.).

НТ

36

Перед началом строительства такого сооружения выполняют так называемые геодезические изыскания. Их целью является получение профиля местности по оси сооружения и плана узкой полосы вдоль оси этого сооружения. Работы подразделяются на полевые и камеральные (от латинского camera – комната). Как правило, выполнению полевых работ предшествует рекогносцировка – осмотр и обследование местности с целью уточнения положения оси сооружения.

7.1. ПОЛЕВЫЕ РАБОТЫ

1. Закрепление на местности начала НТ , конца КТ и вершин углов поворота ВУ1, ВУ2, … трассы. Их закрепляют кольями, столбами и др. так, чтобы обеспечить их сохранность на весь период строительства.

2. Измерение теодолитом горизонтальных углов β1, β2 ,…, по которым вычисляют углы поворота трассы φ1, φ2 ,…: φ1 = β1 – 180о , φ2 = 180о – β2 (углом поворота φ является угол между продолжением предыдущей стороны и направлением последующей стороны .

3. Закрепление на местности

главных точек кривых (закруглений), по которым будет проходить ось строящегося сооружения, а именно: НК

– начало кривой, КК – конец кривой, и СК – середина кривой. Для этого необходимо знать элементы круговой кривой: тангенс Т , длину кривой К, биссектрису Б и домер Д .

По известным значениям радиуса кривой R и углу поворота φ эти элементы можно вычислить по формулам

Элементы круговой кривой можно также выбрать из специальных таблиц:

•Митин Н. А. Таблицы для разбивки кривых на автомобильных дорогах.

–М.: Недра, –1978.

•Ганьшин В. Н., Хренов Л. С. Таблицы для разбивки круговых и переходных кривых. – М.: Недра, – 1985.

На местности откладывают от вершины угла ВУ в обе стороны по оси сооружения величину тангенса Т и закрепляют точки НК и КК – начало и

конец кривой. Теодолитом или другим способом делят угол β2 пополам, откладывают величину биссектрисы Б и закрепляют середину кривой СК.

37

4. Разбивка по оси сооружения пикетов через 100 м и плюсовых точек. Пикеты обозначаются ПК0, ПК1, ПК2 и т. д. Плюсовые точки закрепляют в местах перегиба рельефа и обозначают, например, ПК5+31 (31 м от ПК5 или 531 м от начала трассы).

Если в дальнейшем при нивелировании невозможно с одной станции определить превышение между соседними пикетами (например, между ПК5 и ПК6), то в качестве связующей (переходной) используется иксовая точка, ннапример, Х1 .

На кривых разбивка пикетажа ведётся с учётом закруглений. Вначале

определяют пикетажное наименование вершины угла поворота ВУ . Для этого от ближайшего пикета (в нашем примере это ПК15) измеряют расстояние а , равное, например, 80,28 м. Значит ВУ2 расположена на ПК15+80,28. Тогда начало кривой НК будет находиться на ПК15+80,28 минус длину Т, конец кривой КК – на расстоянии К от её начала, а середина кривой СК – на расстоянии К/2 от НК или КК. Для контроля пикетажное обозначение конца кривой вычисляют ещё через домер Д.

Пример: φ2 = 21о04', R = 1200 м, Т = 223,13 м, К = 441,22 м, Д = 5,04 м,

Б = 20,57 м. Пикетажное наименование ВУ2 равно ПК15+80,28 . Найти пикетажное значение НК, КК и СК .

5. Одновременно с разбивкой пикетажа разбивают поперечники в направлении, перпендикулярном оси сооружения. В дальнейшем поперечные профили служат для проектирования насыпей или выемок и подсчёта объёмов земляных работ.

38

6. Параллельно с разбивкой пикетажа производят съёмку полосы местности вдоль трассы в обе стороны. При этом составляют пикетажный журнал (пример пикетажного журнала смотри в методичке по РГР №2).

7. Нивелирование точек трассы и точек поперечников.

По окончании полевых работ получают два основных документа:

журнал нивелирования и пикетажный журнал. Эти документы выдаются студентам для выполнения РГР №2.

7.2. КАМЕРАЛЬНЫЕ РАБОТЫ

1. Обработка журнала нивелирования с целью получения абсолютных отметок точек трассы и точек поперечников.

2. Построение продольного и поперечных профилей трассы.

3. Проектирование на профиле линейного сооружения с вычислением рабочих отметок насыпи или выемки и обозначением точек нулевых работ.

С перечисленными камеральными работами студенты знакомятся в деталях при выполнении РГР №2.

8. НИВЕЛИРЫ С КОМПЕНСАТОРОМ

Унивелиров с цилиндрическим уровнем визирная ось VV приводится в горизонтальное положение в два этапа. Вначале нивелир приводят в рабочее положение по круглому уровню. Затем перед каждым отсчётом по рейке пузырёк цилиндрического уровня приводят в нуль-пункт вращением элевационного винта.

Унивелиров с компенсатором углов наклона достаточно выполнить только первый этап, то есть привести ОО в приблизительно отвесное положение с помощью круглого уровня 7 и подъёмных винтов 10 . При этом визирная ось VV установится в горизонтальное положение автоматически, что значительно повышает производительность труда. В общем случае всякий компенсатор представляет собой механический или гидромеханический маятник.

39

На этой схеме представлен нивелир с оптико-механическим компенсатором маятникового типа. Здесь роль компенсатора играет оптическая деталь 4 (в качестве которой может быть зеркало, призма, линза), укреплённая на подвесном

ния горизонтального визирного луча. Это изменение должно быть таким, чтобы горизонтальный луч, пройдя через оптический центр объектива 6 , попал под действием компенсатора 4 в перекрестие сетки нитей 2 , наблюдаемую через окуляр 1 . В этом случае, несмотря на наклон зрительной трубы, по рейке будет взят правильный отсчёт, соответствующий горизонтальной визирной оси VV. Визирование на рейку осуществляется с помощью винтов 8 и 9 . Рабочий диапазон компенсатора в современных приборах составляет ±15'.

9. ВЫСОКОТОЧНЫЕ И ЦИФРОВЫЕ НИВЕЛИРЫ

Принципиальная схема высокоточного нивелира Н-05 аналогична схеме нивелира Н-3. Отличительной особенностью является оптический микрометр, позволяющий производить отсчёты по специальной рейке с высокой точностью.

40

Н-05

На штриховой рейке смонтирована инварная полоса (инвар – сплав железа с никелем), на которой через 5 мм нанесены штрихи основной и дополнительной шкал. Штрихи основной шкалы подписаны от 0 до 60. Штрихи дополнительной шкалы смещены относительно основной на 2,5 мм и подписаны от 60 до 119.

Нивелир Н-05 приводится в рабочее положение так же, как и нивелир Н-3. Визируют на инварную рейку и элевационным винтом приводят пузырек цилиндрического уровня 1 в контакт. Затем вращением барабанчика 2 микрометра совмещают изображение средней горизонтальной нити сетки с ближайшим к ней делением основной шкалы. Для точного совмещения одна половина этой нити выполнена в виде биссектора.

Отсчёт складывается из отсчёта по шкале рейки (283000) и отсчёта по шкале микрометра (452). Аналогичным образом берут отсчёт по дополнительной шкале рейки, совместив барабанчиком 2 изображение средней нити с ближайшим делением этой шкалы. В нашем примере отсчёт по основной шкале равен 283452, отсчёт по дополнительной шкале 875952. Разность между отсчётами всегда должна равняться постоянному числу 592500.

Для того, чтобы полученные отсчеты выразить в миллиметрах, необходимо умножить их на 0,005 мм – то есть на 0,1 десятую часть наименьшего деления барабана микрометра. Так, отсчёт 283452 соответствует 1417,26 мм. Точность отсчитывания с помощью микрометра не ниже 0,005 мм. Для нивелира Н-05 кроме трёх поверок, что и у нивелира Н-3, предусмотрены дополнительные исследования по специальной программе.