Прикладна геодезія

Попередня ↔ Наступна

Сучасну будівництво можна порівняти з великим заводом, всі цехи якого націлені на випуск відповідальної продукції. Бригади і окремі фахівці виконують різні види процесів, які рознесені в часі. Дуже багато залежить від злагодженої роботи суміжних служб, при цьому контроль якості стає наріжним каменем - адже в будівлі в результаті будуть постійно перебувати люди. Складні електронні теодоліти і пристрої для GPS спостережень доступні для роботи не всім, а ось освоїти нівелір під силу будь-якому будівельникові, зацікавленому в якості виконаних робіт.

План ділянки з відмітками висот є основою для будівництва. Дані про рельєф дозволяють вибрати оптимальне місце для котловану і розрахувати точку скидання поверхневих вод.

Так що завдання нівелювання - визначення різниці висот між точками земної поверхні, що називається перевищенням. Знаючи проектну відмітку підлоги першого поверху споруди, можна розрахувати місце скидання зливових стоків, або передбачити точку врізки самопливної каналізації.

В арсеналі у фахівця є різні інструменти і пристосування, які дозволяють отримати локальні дані, не даючи загальної картини. Наприклад, гігрометром визначають вологість певного матеріалу, а як дізнатися ступінь «набухання» всієї споруди? У цьому випадку нам на допомогу приходить нівелір, за допомогою якого можна отримати значення висоти об'єкта і порівняти її з контрольною.

Для цього в фасадну частину будівлі по периметру монтуються спеціальні марки, між якими визначаються перевищення. Якщо марки розташовані на одній висоті в межах допуску - все в порядку, якщо одна частина будівлі дає просідання швидше за іншу - пора евакуювати людей.

методи нівелювання

Існують кілька видів визначення перевищень, проте в будівництві переважно використовуються перші три методи з нижче перерахованих:

геометричне нівелювання - використовує принцип горизонтальності променя візування зорової труби інструменту, використовується нівелір;
тригонометричні нівелювання - за основу береться принцип нахилу візирного променя зорової труби інструменту, використовується теодоліт;
гідростатичний нівелювання - засновано на вирівнюванні рівня рідини в сполучених посудинах (водяний рівень);
барометричний нівелювання - в залежності від висоти точки змінюється показник атмосферного тиску (застосовується в горах);
автоматичне нівелювання - спеціальні датчики, встановлені на автомобілях, передають похилий вектор переміщення на пристрій, що зчитує (дорожні роботи);
стереофотограмметрічеськие нівелювання - здійснюється на складному апаратному комплексі. Два космічних або аерофотознімки, виконаних з частковим перекриттям, завантажуються в спеціальний пристрій. При погляді на них через оптичну систему, ви отримуєте «3-D ефект присутності».

Ось так, наприклад, виглядає тривимірна модель мікрорайону, виконана з використанням стереофотограмметричного комплексу. Далі здійснюється прив'язка жорстких контурів місцевості в системі координат, і ми отримуємо цифрову модель, для якої в будь-якій точці знімка можна отримати значення висоти методом інтерполяції.

Інструменти і пристосування для геометричного нівелювання

Головний інструмент, за допомогою якого здійснюються заміри - нівелір. Класичний інструмент являє собою оптико-механічний пристрій, за допомогою якого в просторі забезпечується горизонтальність візирного променя. Нівелір кріпиться на штатив, встановлюється на точку стояння і виводиться в горизонтальне положення спеціальними гвинтами. Труба таких пристроїв буває як прямого (сучасні моделі), так і зворотного зображення. Власне, особливих проблем при роботі з перевернутим зображенням немає - вимірювальну рейку просто встановлюють догори ногами. Для повороту картинки використовується спеціальна система лінз, яка впливає на вартість інструменту. Додаткові лінзи також вносять незначні спотворення, які добре помітні за умов рефракції в жарку пору року. Наприклад, видимість в радянському теодолите з перевернутим зображенням краще, ніж в електронному тахеометре з оптикою Carl Zeiss. Хоча це й не дивно - зараз немає потреби в зйомках на великих відстанях, для цього більше підходять методи супутникової геодезії, а працювати з «правильної» картинкою все ж зручніше.

Конструктивно нівеліри бувають наступних типів:

з циліндричним рівнем біля зорової труби
з автоматичним компенсатором
електронні

По класу точності інструменти прийнято ділити на наступні групи:

високоточні (Н-05, Н-1, Н-2)
точні (Н-3, Н-3К, Н-3кл)
технічні (Н-10)

Буква «Н» в назві інструмента позначає нівелір, а цифри - середньоквадратичне похибка вимірювань в міліметрах на 1 кілометр відстані. Решта букви позначають конструктивні особливості інструменту (лімб і компенсатор).

Компенсатори здатні прибрати похибки установки інструменту, що підвищить точність виконаних робіт. При наявності ручного компенсатора інструмент в горизонтальну площину виводиться вручну, а ось самовирівнюється нівелір здатний зайняти правильно положення автоматично.

принцип нівелювання

Виконавець бере відлік по рейці (або рейкам - передній і задній), яка встановлена на точці, і обчислює отримане значення перевищення. Метод, коли інструмент встановлений між вимірюваними точками, отримав назву «нівелювання з середини». і найбільш часто застосовується в будівництві.

Принцип нівелювання методом «з середини»

Як видно з ілюстрації, перевищення між точками А і Б дорівнюватиме різниці відліку по рейках, причому вона може бути як позитивна, так і негативна. Саме перевищення мало чим допоможе для виконання робіт, таких значень повинно бути безліч, так як їх сукупність і дає нам уявлення про рельєф місцевості. Тому, як і в випадку з теодолітним ходом, заміри ведуться від точок з відомими висотами, іменованих «реперами».

Нівелірна мережу бере свій початок від нуля Кронштадтського футштока, який, як ми пам'ятаємо з минулих статей нашого циклу. розташований на березі Балтійського моря. Тому система висот, що застосовується для виготовлення топографічних планів, і отримала назву «Балтійська». У нашому випадку абсолютна висота точки Б складе h = А + а - б. де А - позначка точки щодо державної системи висот, а і б - відлік по рейках.

Ще один метод нівелювання має на увазі використання інструменту замість рейки. Він отримав назву «нівелювання вперед».

Принцип нівелювання методом «вперед»

У цьому випадку інструмент встановлюється на точку з відомою висотою. Формула для обчислення висоти точки Б приймає наступний вигляд:

h = А + i - б. де i - висота інструменту, виміряна за допомогою рулетки.

Даний спосіб не завжди зручний при виконанні робіт, адже складно встановити інструмент на вертикальну поверхню стіни, та й працювати дистанційно, не наближаючись до об'єкта, набагато простіше.

Умовно кажучи, за початок відліку можна прийняти урізу води будь-якої водойми, що має повідомлення зі світовим океаном. Однак в цьому випадку можна говорити про умовну систему висот, адже точність визначення висоти в такому випадку буде недостатня для проведення робіт, хоча такий метод може застосовуватися на локальних майданчиках, де немає необхідності ув'язки висот з місцевими системами.

Принцип тригонометричного нівелювання має на увазі використання теодоліта або електронним тахеометром. В цьому випадку вимірюється кут від горизонтальної площини до верху рейки або недоступного об'єкта. Саме методом тригонометрії ми і визначили висоту опори ЛЕП в попередній статті нашого циклу. Цей метод менш точний, ніж геометричне нівелювання, проте дозволяє вести вимірювання на значні відстані і при значних кутах нахилу місцевості.

Принцип тригонометричної нівелювання

У цьому випадку робоча формула для визначення висоти прийме наступний вигляд:

h = s * tg ν + i - б або h = S * sin ν + i - б. де ν - кут нахилу променя, s - горизонтальне прокладання лінії, S - довжина візирної лінії, i - висота інструменту, а б - висота візування.

Гідростатичні нівеліри невибагливі, прості у використанні і забезпечують швидке визначення перевищення. Цей вид нівелювання добре підходить для автоматизації вимірювань.

Сфера застосування гідростатичних нівелірів:

монтаж великогабаритного устаткування;
нівелювання фундаментів;
оздоблювальні та архітектурні роботи;
укладка сантехнічного обладнання та трубопроводів;
визначення горизонтальності напрямних;
спостереження за деформаціями і осіданням будівель та споруд;
передача висоти через водні перешкоди і т.д.

Принцип дії такого пристрою наведено на малюнку.

Принцип гидростатической нівелювання

Як відомо, в сполучених посудинах рівень рідини вирівнюється. Шукане перевищення h може бути знайдено різницею відліків а і б, які беруться за спеціальною шкалою, вбудованої в судинах. Цей метод дозволяє вести роботи в тісних приміщеннях, не вимагає спеціальних навичок, проте не завжди забезпечує необхідну точність (погрішність вимірювань в цьому випадку ± 10 мм) і створює незручності при переміщенні сполучних шлангів.

лазерні рівні

Електронна різновид нівелірів дозволяє візуалізувати відразу кілька площин за допомогою проектування лазерного променя на предмети і споруди. Наприклад, ротаційний рівень обертається зі швидкістю 400-550 оборотів в хвилину і більше. За допомогою цього пристрою можна зробити розмітку як всередині приміщення, так і зовні, при світлі дня або в сутінках. Ці рівні незамінні при наклеювання шпалер, облицювання плиткою або монтажі конструкцій з мінімальними допусками. Лазерний рівень дозволяє заміряти перевищення точок, проводити нівелювання або розмічати ухили. При використанні лазерного інструменту ви назавжди забудете про мотузкові схили і металеві косинці, які особливо незручні на відстанях в десятки або навіть сотні метрів. Розмітка тепер стала можлива під будь-якими кутами навіть в найбільш недоступних місцях.

Лазерні інструменти безпечні, так як ставляться до другого класу приладів по потужності випромінювання. Луч від лазерного рівня може нашкодити тільки в разі тривалої проекції на око людини. Більшість приладів, що випускаються для будівництва, захищені від ударів і попадання вологи, так як це може позначитися на працездатності інструменту. При несприятливих умовах варто придбати спеціальні окуляри, що поліпшують видимість променя.

Як і у випадку з будь-яким іншим будівельним інструментом, перевагу варто віддавати моделям відомих марок. Нівеліри і лазерні рівні повинні проходити щорічні перевірки. Якщо працювати неточним інструментом, і загнати сантиметрову невязку в позначку першого поверху, на останньому поверсі у вас може не стати плита перекриття. Так що вивчайте статті нашого циклу. використовуйте сучасне обладнання і шліфують свою майстерність. Побудоване споруда - результат копіткої роботи багатьох фахівців, яким дуже б не хотілося, щоб їхня робота пішла під знесення через неуважність геодезистів.

Володимир Стефанський, рмнт.ру

Компанія ТОВ «ВсеІнструменти.ру»

Вибір тільки за Вами - відмінні бензо- і електроінструменти для дому, саду, в подарунок і для себе!

Ми гарантуємо: низькі ціни, доставку точно в строк, ввічливих менеджерів-професіоналів, якість і сертифікати на всю продукцію

Нас рекомендують і кажуть: «Молодці!», - це головний критерій якісної роботи!

Матеріали по темі:

Прикладна геодезія. Як розібратися в кошторисі
Прикладна геодезія. Вимірюємо висоту олівцем, дзеркалом або повітряною кулькою
Як зробити дренаж на ділянці
Прикладна геодезія. Ази космічних вимірів
Прикладна геодезія. Самостійні вимірювання за допомогою рулетки, кілочків і кмітливості
Як визначити рівень грунтових вод на ділянці
Газобетон: плюси і мінуси для будівництва будинку
3D-принтер - майбутнє будівництва і архітектури?
Комбіновані будинку - поєднання різних будівельних матеріалів при будівництві