Рейка нивелирная: ее разновидности и сфера применения

Оглавление

Пошаговая фотоинструкция по нивелированию оптическим прибором

Для правильной установки и настройки оптического нивелира нам понадобятся: сам нивелир, штатив и измерительная рейка.

Как установить штатив

Главная задача при установке штатива – соблюсти правильную горизонталь основания.

Иллюстрация Описание действия
Достаём штатив, откидываем клипсы, выдвигаем ножки штатива на нужную нам высоту. Каждая из трёх ножек благодаря специальным скользящим ползункам выдвигается и плотно закрепляется на необходимой высоте, причём разница может быть как существенной, так и мизерной. Фиксируем высоту, зажимая клипсы.
Для того чтобы штатив был максимально жёстко зафиксирован в грунте, нам необходимо прижать ногой специальную подножку.
Достаём нивелир из коробки, ставим на штатив и с помощью специального закрепительного винта фиксируем на основании.

Такая конструкция позволяет установить нивелир на штатив ровно, крепко и устойчиво даже на бугристой поверхности.

Монтаж и настройка нивелира

Иллюстрация
Описание действия

Для выравнивания нивелира мы разворачиваем его так, чтобы два подъёмных винта оказались справа и слева от прибора, а третий находился по передней его части.

Вращая два боковых винта в противоположных направлениях, мы добиваемся того, чтобы «пузырёк» воздуха находился на центральной оси метки уровня.

А теперь начинаем вращать винт, находящийся на передней части нивелира, и перемещаем пузырёк воздуха уже в вертикальном уровне прибора

Во время настройки каждого последующего пузырькового уровня обращаем внимание на то, как ведёт себя предыдущий.

Настройка фокусировки прибора

Перед тем как начинать работу с прибором, необходимо правильно выставить фокусировку оптики. Каждый человек подстраивает её под своё зрение. Этапы следующие:

Иллюстрация Описание действия
Просим напарника встать с рейкой на первую измеряемую точку. При проведении измерений рейку необходимо держать строго вертикально. Для этого ориентируемся на пузырьковый уровень, который идёт в комплекте с нивелиром.
А теперь с помощью коллиматора, который находится в верхней части нивелира, наводимся на неё.

Измерение и фиксация значений

Когда прибор установлен достаточно точно, сфокусирован и выровнен по уровню, можно переходить к измерению данных и их фиксации.

Иллюстрация Описание действия
Настраиваем нивелир до тех пор, пока нам хорошо не станет видно шашечек. Смотрим, где на рейке изображена горизонтальная полоска нитей. Это и есть наш первый отсчёт по рейке.
Фиксируем данные.
После этого проводим измерение следующей точки по тому же принципу, что и первой. Записываем данные и сверяем показатели. Таким образом, мы точно знаем, какая точка выше, а какая ниже и на сколько.

Нивелирная рейка принцип работы

При производстве геометрического нивелирования кроме нивелира необходимы рейки. Так как по определению нивелирование есть определение отвесного расстояния

, рейка являются линейными мерными приборами, представляющие собой линейки длиной 3-4 м., цельные или складные пополам, иногда телескопические, которые можно применять только длятехнического нивелирования. На рейках при изготовлении наносятся деления в виде шашек (ценою в 1 см.) чередующиеся черного и белого цвета или красного и белого. Такие рейки называются шашечными, они могут быть односторонними или двусторонними, одна сторона черно-белая, другая сторона красно-белая. Шашечные рейки имеют так же штрихи, отделяющиедециметровые деления. Дециметровые деления оцифрованыметровые деления. Изготовление реек регламентирует ГОСТ 11158-76.Типы реек по ГОСТу соответствуют типам нивелиров. Рейка нивелирная РН-05 односторонняя, штриховая с инварной полосой применяется для измерения превышений с точностью 0.5 мм на 1 км хода. Рейка нивелирная РН-3 деревянная, двухсторонняя, шашечная применяется для измерения превышений с точностью 3 мм на 1 км хода. Рейка нивелирная РН-10 деревянная, двухсторонняя, шашечная применяется для измерения превышений с точностью 10 мм на 1 км хода (рис. 4.36). Длина реек бывает различной: 1200, 1500, 3000 и 4000 мм. У складных реек в шифр добавляется буква С, например, РН-10С.

Рис. 13 Нивелирные шашечные рейки

Нивелирные рейки изготавливаются из сухой, выдержанной ели одно- или двутаврового сечения. Техническое нивелирование и нивелирование III, IV классов выполняют при помощи цельных реек длиной 3 м двутаврового сечения, шириной 10 – 12 см и толщиной 2 – 3 см . На нижнюю часть рейки крепится металлическая пластина, называемая пяткой рейки. Для технического нивелирования можно использовать складные рейки, длиной 3-4 м. или телескопические. Сантиметровые деления в виде шашек нанесены с двух сторон на белом фоне. Такие рейки называются шашечными.

На одной стороне они выполнены черным цветом, на другой – красным. На стороне с черными делениями счет начинается с нуля от основания (пятки) рейки. Штрихами и цифрами отмечен каждый десяток сантиметров. В комплект входит пара реек. Черные стороны у них одинаковы. На красной стороне одной из них отсчет начинается с числа 4683, а у другой с числа 4783, т.е. начала отсчетов по красным сторонам сдвинуты на 100 мм. Разность пяток для данной рейки является постоянной величиной, что позволяет контролировать правильность отсчетов, разность пяток называют также разностью нулей рейки. Различают рейки для перевернутого отображения в окуляре нивелира (рейки РН-3, РН-10 и т.д.) и для прямого отображения (РН-10П) для нивелиров с прямым изображением. Для установки рейки в отвесное положение на ней имеется круглый уровень или отвес.

На штриховых

односторонних рейках деления наносят на инварную ленточную полосу, которая натягивается вдоль деревянного бруска при помощи специального устройства. Деления в виде штрихов наносят через 5 мм. Для определения пригодности нивелирных реек к работе выполняют их исследования.

1. Поверхность рейки должна быть плоской. Уклонение от плоскости по ГОСТу допускается 3 мм для РН-05, 6 мм для РН-3 и 10 мм для РН-10. Вдоль рейки натягивают нитку и просвет между ниткой и рейкой измеряют в самом широком месте.

2. Случайная ошибка в положении дециметровых и метровых делений не должна превышать 0.15 мм для штриховых инварных реек и 0.5 мм для деревянных шашечных реек. Это исследование выполняют с помощью контрольной линейки или с помощью специальных компараторов.

3. Определение разности пяток или разности нулей рейки. Это исследование выполняют на расстоянии рейки и нивелира примерно 50 м. путем взятия отсчетов по черной и красной сторонам рейки, стоящей на одной и той же точке. Определение выполняется при 3-х разных горизонтах инструмента. За окончательное значение разности берут среднее, если определенные значения разностей не отличаются между собой более, чем на 3 мм.

Достоинства и недостатки оптических и лазерных приборов

Среди главных преимуществ оптических нивелиров можно назвать их автономность, приемлемую цену и высокое качество измерений. Для работы с прибором не нужны ни батарейки, ни розетка. С другой стороны, в одиночку сделать замеры не получится. Для работы с нивелиром этого типа обязательно нужно два человека. Один фиксирует специальную линейку для нивелира с нанесённой на неё шкалой деления ценой 10 мм, тогда как его партнёр производит все необходимые замеры, параллельно записывая нужные сведения в тетрадь.

Цифры на рейке нанесены с шагом в 10 см, а значения от нуля до конца рейки – в дециметрах. Для удобства пять сантиметровых рисок каждого дециметра объединены ещё и вертикальной полоской, так что вся рейка оказывается размеченной знаками в виде буквы «Е», прямой и зеркальной

Работа с нивелиром данной категории не отличается особой сложностью, поскольку прибор не привередлив к погодным условиям, обычно такие приборы изготавливаются из прочных материалов, имеют влаго- и пылезащиту. Главное − понять, как пользоваться нивелиром и рейкой.

Что же касается лазерных приборов, то они больше подходят для бытовых работ. Что же такое лазерный нивелир, и чем он отличается от оптического? Для них не требуется участие посторонних лиц, они универсальны и просты в использовании. Единственный недостаток – необходимость подключения к сети электроэнергии или использование батареек. В этом случае полезной может стать встроенная функция автоматического отключения. Она программируется пользователем на определённый период времени, после которого прибор отключается.

Как выбрать комплект для нивелирования?

Проблема выбора комплекта для нивелирования встает перед многими геодезистами. На первый взгляд кажется, что собрать комплект для нивелирования очень просто: нивелир, штатив и рейка. Однако перед приобретением того или иного оборудования, необходимо проанализировать задачи, для решения которых оно будет использоваться. Ведь не во всех случаях требуется высокоточный нивелир и инварные рейки, а значит не всегда нужно платить больше. Также при покупке нивелира на строительную площадку не стоит торопиться и покупать прибор по первой найденной в интернете ссылке. Давайте попробуем разобраться, что необходимо для качественной нивелировки и как подобрать оптимальный комплект.

Устройство нивелира

Рассмотрим, из чего состоит и как работает обычный оптический нивелир. Основной частью прибора является оптическая труба, с системой линз способная приближать наблюдаемые объекты с двадцатикратным и более увеличением.

Труба закреплена на особой поворотной станине, необходимой для следующих функций:

  • крепления на штативе;
  • выставления оптической оси нивелира в строго горизонтальное положение, для чего станина имеет три регулируемые по высоте «ножки» и один или два (в моделях без автоматической подстройки) пузырьковых уровня;
  • точной наводки по горизонтали, которую осуществляют парными или одиночным маховичком.

С правой стороны трубы расположен маховик, предназначенный для регулировки резкости изображения.

Подстройка под зрение оператора производится вращением регулировочного кольца на окуляре.

При взгляде в окуляр зрительной трубы нивелира, мы увидим, что помимо приближения наблюдаемого в прибор предмета, нивелир накладывает на его изображение систему тонких линий, называемую визирной сеткой или визирными нитями. Она образует крестообразный рисунок, из вертикальных и горизонтальных линий (см. рисунок 1).

Нивелирные рейки, их устройство и поверки

Нивелирные рейки (рис. 8.6.1.) представляют собой деревянные бруски одно или двутаврового сечения длиной 3…4 м, шириной 8…10 и толщиной 3…3 см. Они бывают цельные, складные и раздвижные. На рейках нанесены сантиметровые или двухсантиметровые деления. Каждый дециметр подписан цифрами

Для контроля отсчетов деления на рейках нанесены на двух сторонах. На одной чередуются черные и белые ( черная сторона), а счет идет от окованной пятки, с которой совмещен нуль. Другая сторона содержит чередующиеся красные и белые деления (красная сторона), а с пяткой совпадают отсчеты 4687 мм или 4787 мм.

Счет делений возрастает от нижнего конца рейки.

Рис. 8.6.1. Нивелирная рейка

Для приведения реек в отвесное положение к ним прикреплен круглый уровень, параллельность оси которого плоскости рейки поверяют по отвесу. Если уровни отсутствуют, то при визировании на такие рейки их плавно наклоняют вперед и назад вдоль линии визирования. Наименьший отсчет по рейке соответствует ее вертикальному положению. При отсчетах менее 1000 мм рейку устанавливают в вертикальном положении на глаз.

Рейки поверяют при помощи контрольного метра или стальной рулетки с миллиметровыми делениями. Ошибка дециметрового деления не должна превышать 1мм, а всей длины рейки – 2мм.

Во время нивелирования рейки устанавливают на деревянные поля, вбиваемые вровень с землей металлические костыли или башмаки.

Нивелирование поверхности

Нивелирование поверхности производится на местности со слабо выраженным рельефом для получения крупномасштабного топографического плана участка, отведенного под строительство.

Существует два способа нивелирования поверхности: по квадратам и по магистралям.

Нивелирование по квадратам.На открытой местности с помощью теодолита и стальной ленты разбивают сетку квадратов (рис. 8.7.1.) со сторонами 10,20,30 и 50 м, в зависимости от сложности рельефа. Вершины квадратов закрепляют кольями. Одновременно с разбивкой сетки квадратов ведут съемку ситуации преимущественно способом створных промеров по сторонам сетки.

Рис. 8.7.1. Схема нивелирования по квадратам

В простейшем случае нивелирование всех точек сетки и дополнительных характерных точек рельефа выполняют с одной станции нивелира, устанавливаемого посередине участка. С этой станции берутся отсчеты по рейке, последовательно устанавливаемой на вершинах квадратов. При этом отсчеты берутся только по черной стороне рейки и записываются в нивелирный журнал.

Отметку от репера на одну из вершин квадратов, например от Рп1 на вершину квадрата 4а, передают нивелированием из середины с отсчетами по двум сторонам рейки. По отметке этой точки и отсчету по рейке на ней вычисляется горизонт прибора, а далее способом горизонта прибора вычисляются отметки всех вершин квадратов.

При значительных размерах участка прокладывают замкнутый нивелирный ход в пределах самого участка. В этом случае точки делят на связующие и промежуточные. Отсчеты с контролем берут только по связующим точкам с тем, чтобы потом проверить сумму превышений между ними. Допустимая невязка в сумме превышений вычисляется в этом случае по формуле:

, (8.7.1.)

где n

– число превышений между связующими точками.

После увязки превышений вычисляют высоты связующих точек, а затем по методу горизонта прибора – высоты остальных точек нивелируемого участка. Применяют и другие способы контроля отсчетов и вычисления высот, например, путем контроля суммы превышений по внешним сторонам участка.

Нивелирование по магистралям.На застроенной территории нивелирование поверхности производится по магистральным линиям и поперечникам к ним (рис. 8.7.2). Для этой цели прокладывают совмещенный теодолитный и нивелирный ходы, разбивают поперечники, а на них через равные промежутки намечают точки, подлежащие нивелированию.

Рис. 8.7.2. Схема нивелирования по магистралям

Поперечники разбивают перпендикулярно к линиям магистрали. Расстояния между поперечниками в зависимости от рельефа местности и масштаба плана берутся от 10 м до 50 м. Магистральные нивелирные ходы должны быть привязаны к реперам.

Принцип действия нивелира. Установка прибора

Принцип работы нивелира предельно прост: оптическая ось прибора располагается строго горизонтально и не отклоняется при вращении прибора, постоянно находясь в одной горизонтальной плоскости.

Рассмотрим более подробно, как это качество можно использовать на практике.

Работу начинаем с установки прибора. Раздвигаем, и устанавливаем штатив. При работе на мягкой почве вдавливаем в нее острия, которыми заканчиваются «ноги» штатива.

Регулируя длину «ног», выставляем штатив на удобную для работы высоту, стараясь, чтобы его верхняя площадка, куда ставится нивелир, располагалась горизонтально.

Извлекаем из защитного футляра нивелир и устанавливаем его на штатив, закрепляя винтом штатива.

Теперь необходимо выставить нивелир так, чтобы его оптическая ось расположилась строго горизонтально. Для этого инструмент снабжен круглым пузырьковым уровнем, расположенным на станине. Вращая верньеры на ножках прибора, выставляем воздушный пузырек строго в центр уровня (см. рис.1).

Теперь, как бы мы не вращали трубу прибора, оптическая ось будет располагаться горизонтально.

Работа с нивелиром на стройке

Описание

Современные изделия могут выпускаться для цифровых и обычных нивелиров. Рейки цифровые применяются для нивелиров, способных считывать BAR-коды, что нанесены на поверхность данного приспособления. При помощи таких устройств определяется расстояние до прибора и перепад по высоте. Также эти приспособления имеют на обратной стороне обычную градуировку, в результате чего их можно использовать как простые нивелиры.

  • Рейка нивелирная, изготовленная из дерева, складывается по центру. Длина каждой секции примерно 1,5 метра. Деревянные рейки тяжелее телескопических. Но зато у них более надежный механизм складывания по сравнению с указанным аналогом, имеющим люфт в кнопке фиксации механизма. Такая рейка нивелирная является диэлектриком. Это актуально при работе возле открытых проводов и высоковольтных электролиний.

  • Рейка нивелирная телескопическая в современном исполнении делается из легких материалов, таких как пластик или алюминий, что весьма удобно в использовании за счет малого веса. Они имеют круглый уровень, что дает возможность поставить данное приспособление строго вертикально. Часто используются рейки, имеющие длину 3, 4 и 5 м. В сложенном состоянии они имеют длину не более 1,5 метров. Шкала на такие изделия нанесена с обеих сторон (на одной размещена миллиметровая — для близких работ, а на другой — в виде шашечек для использования на дальних расстояниях).
  • Фибергласовая рейка применяется в работе с цифровым нивелиром. Как и все вышеперечисленные приспособления, она обладает двухсторонней разметкой. С одной стороны, как у обычного нивелира, с другой – метрическая шкала. Такая рейка изготавливается из диэлектрического материала, называемого фибергласом. Поэтому ее можно применять вблизи высоковольтных электролиний.
  • Инварные рейки используются для выполнения высокоточной съемки местности. Здесь точность определения отметок составляет не более одного миллиметра. Корпус ее изготовлен из дерева и обтянут инварной лентой. Данные рейки делают длиной 3 м. Благодаря легкости в применении и небольшому весу они пользуются большим спросом.

Правила работы

Работа с нивелиром не представляет особой сложности. Предлагаем вам простейший алгоритм использования этих измерительных приборов, что позволит вам даже без наличия какого-либо специального опыта получать максимально точные данные и определять даже малейшие отклонения от горизонтали.

  1. Необходимо правильно установить штатив, для чего расслабляют крепежные винты, находящиеся на ножках, устанавливают нивелир горизонтально на неподвижной плоскости, при этом измерительный прибор должен располагаться на уровне груди. Закрепляют винты и фиксируют ножки.
  2. На штативе устанавливают зрительную трубу, которую фиксируют крепежным винтом.
  3. Нивелир приводится в горизонтальное положение, для чего вращают три регулировочных винта и выставляют пузырек с воздухом в центральном положении на круглом экране в видоискателе.
  4. Выполняется фокусировка и настройка оптики. Окуляр следует подстроить под особенности зрения оператора. Для этого прибор наводят на большой освещенный объект, после чего, вращая кольцо на окуляре, добиваются четкого изображения.
  5. Для работы вам потребуются две геодезических рейки, которые могут иметь длину в 3 или 5 метров. Рейки расчерчены в миллиметрах с одной стороны и в сантиметрах с другой. Они могут выполняться телескопическими из пластика или алюминия и раскладными из дерева.
  6. Выравнивание по высоте. Геодезическую рейку устанавливают максимально близко от точки, которую необходимо измерить и выровнять. В окуляре можно будет наблюдать среднюю линию сетки, данные с которой записываются на бумажный или электронный носитель. Далее проводят аналогичные измерения с другими точками, определяют участок, по которому будет выполняться выравнивание, и на основании полученных расчетов можно будет обеспечить максимально точную и идеально ровную линию.
  7. Выравнивание по средней линии позволит вам получить максимально точные данные. Необходимо выбрать место, где были бы видны все точки, через которые и нужно построить идеально ровную горизонтальную линию. Нивелир устанавливается таким образом, чтобы до ближайшей точки было не меньше 5 метров. Рейку выставляют спереди прибора, а вторая измерительная рейка устанавливается сзади. Задняя рейка будет необходима для нанесения отметок, а основная рейка спереди позволит рассчитать высоту. Прибор первоначально наводится на заднюю рейку, записываются значения по штрихам, после чего выполняют фокусировку на основной рейке и записывают данные по красной стороне.

Современные лазерные и электронные устройства позволяют существенно упростить вычисления. Вся информация и все данные рассчитываются автоматикой, после чего предоставляются пользователю в удобочитаемом виде. С использованием таких электронных и лазерных приборов сможет справиться каждый из нас, даже если он не имеет соответствующего опыта работы.

Нивелиры представляют собой достаточно простые в использовании приборы, позволяющие получать геодезические данные и определять идеальную геометрию и горизонтальность плоскости. Использование таких приборов не представляет сложности, в особенности при применении для измерения лазерных и электронных нивелиров.

Основы геодезии

Изготовление реек регламентирует ГОСТ 11158-76. Типы реек по ГОСТу соответствуют типам нивелиров. Рейка нивелирная РН-05 односторонняя, штриховая с инварной полосой применяется для измерения превышений с точностью 0.5 мм на 1 км хода. Рейка нивелирная РН-3 деревянная, двухсторонняя, шашечная применяется для измерения превышений с точностью 3 мм на 1 км хода. Рейка нивелирная РН-10 деревянная, двухсторонняя, шашечная применяется для измерения превышений с точностью 10 мм на 1 км хода (рис.4.36). Длина реек бывает различной: 1200, 1500, 3000 и 4000 мм. У складных реек в шифр добавляется буква С, например, РН-10С.

Рис.4.36

Шашечные рейки изготовляются из высушенной первосортной ели; допускается изготовление реек из пластмасс, металлов и сплавов, если при этом выполняются требования ГОСТа на массу рейки, на температуру ее использования и т.п. . Перед покраской рейку пропитывают водоотталкивающим составом и грунтуют; деления в виде шашечек наносят черной краской на одну сторону рейки и красной краской на другую. Дециметровые деления подписывают.

На нижнюю часть рейки крепится металлическая пластина, называемая пяткой рейки. На черной стороне пятки соответствует нулевое деление рейки; на красной – отсчет, больший 4000 мм; поэтому отсчеты по красной и черной сторонам рейки не могут быть одинаковыми. Разность пяток для данной рейки является постоянной величиной, что позволяет контролировать правильность отсчетов. В литературе разность пяток называют также разностью нулей рейки.

Для установки рейки в отвесное положение на ней имеется круглый уровень или отвес.

На штриховых односторонних рейках деления наносят на инварную ленточную полосу, которая натягивается вдоль деревянного бруска при помощи специального устройства. Деления в виде штрихов наносят через 5 мм.

Для определения пригодности нивелирных реек к работе выполняют их исследования.

Поверхность рейки должна быть плоской. Уклонение от плоскости по ГОСТу допускается 3 мм для РН-05, 6 мм для РН-3 и 10 мм для РН-10. Вдоль рейки натягивают нитку и просвет между ниткой и рейкой измеряют в самом широком месте. Случайная ошибка в положении дециметровых и метровых делений не должна превышать 0.15 мм для штриховых инварных реек и 0.5 мм для деревянных шашечных реек. Это исследование выполняют с помощью контрольной линейки. Определение разности пяток или разности нулей рейки. Это исследование выполняют путем взятия отсчетов по черной и красной сторонам рейки, стоящей на одной и той же точке. Поверка круглого уровня рейки выполняется либо по отвесу, либо по вертикальной нити сетки нитей нивелира. Отвес укрепляют прямо на рейку и устанавливают ее отвесно, при этом пузырек уровня должен находиться в нуль-пункте. В противном случае исправительными винтами уровня пузырек приводят в нуль-пункт.

Источники ошибок при геометрическом нивелировании.

Ошибка установки визирной линии трубы в горизонтальное положение по уровню; при t = 25″ она достигает 3″ – 4″. Для расстояния 100 м это приводит к ошибке отсчета по рейке 2 мм. Ошибка отсчета из-за ограниченной разрешающей способности трубы нивелира; при увеличении V = 25x эта ошибка достигает 1.2 мм на 100 м расстояния. Нарушение главного условия нивелира; при нивелировании строго из середины эта ошибка исключается. Наклон рейки. Для уменьшения влияния наклона рейки ее рекомендуется слегка покачивать вперед-назад около вертикального положения; при отсчетах меньше 1000 мм рейку качать нельзя. При покачивании рейки отсчеты по ней изменяются; наименьший отсчет является правильным. Ошибка нанесения делений на рейке.

Общая ошибка отсчета по шашечной рейке нивелиром Н-3 оценивается в 4 мм на 100 м расстояния.

Рекомендовать Google: