Как пользоваться нивелиром с гарантией точности измерений?

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.

У некоторых моделей станина имеет специальный лимб, шкалу, позволяющую выполнять измерение или построение горизонтальных углов.

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

Подстройка под зрение оператора производится вращением регулировочного кольца на окуляре.

Элементы нивелира

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).

С чего начать применение инструмента — подготовка к работе

Точность показаний прибора зависит от правильности его установки. Нивелир необходимо выровнять, выставив его в вертикальном положении, и только после этого можно приступать к нивелированию. Для выравнивания устройства, в его конструкции предусмотрен специальный штатив, представленный в виде треноги. Каждая ножка штатива имеет свойство регулировки — реализуется за счет скользящих ползунков, поэтому с выравниванием лазерного уровня не возникает никаких трудностей.

Это интересно! Дорогие модели лазерных нивелиров имеют встроенную опцию самовыравнивания или самостоятельной настройки. Достигается это за счет того, что устройство фиксируется в одной точке, и при отклонениях до 5 градусов, производится самостоятельное выравнивание. Для этого механизм инструмента оснащен гераскопом.

Удостовериться в том, что прибор установлен правильно, можно по пузырькам воздуха в водяной колбе. Это аналогичные колбы, которые применяются в водных уровнях для выявления отклонений от ровной плоскости. Как только прибор выставлен, можно приступать к его эксплуатации. Если же применяется дорогостоящий лазерный уровень, оснащенный опцией самовыравнивания, то инструкция по его настройке несколько иная:

1. Выровнять прибор при помощи штатива
2. Включить его и дождаться, пока произойдет дополнительная поднастройка или юстирование, при помощи чего обеспечивается высокая точность показаний
3. При самовыравнивании уровень издает соответствующие сигналы (мигает или пикает), и как только они прекращаются, значит, устройство готово к эксплуатации
4. Если нивелир продолжительное время не может выполнить опцию самонастройки, то это означает, что угол отклонения свыше 5 градусов, и необходимо произвести более точную настройку штатива

Если измерения проводятся на открытой местности, и прибор устанавливается на грунт, то ножки треноги следует жестко зафиксировать в земле. Для этого каждая ножка имеет специальные выступы для их вкапывания. Прибор соединяется со штативом за счет специального резьбового соединения. Если на корпусе инструмента и штативе диаметры резьбовых соединений отличаются, то необходимо воспользоваться переходником.

Дополнительные приспособления и инвентарь

Кроме самого прибора, для работы нам понадобится уже упомянутый штатив, а так же специальная мерная рейка, с нанесенными на ней делениями и цифрами. Деления представляют собой полоски чередующиеся черные или красные полоски шириной в 10 мм.

Цифры на рейке нанесены с шагом в десять см, а значение от нуля и до конца рейки в дециметрах, при этом числа выражены двумя цифрами. Так, 50 см обозначается как 05, число 09 обозначает 90 см, цифра 12 укажет на 120 см и т.д.

Для удобства, пять сантиметровых рисок каждого дециметра объединены еще и вертикальной полоской, так, что вся рейка оказывается размеченной знаками в виде буквы «Е», прямой и зеркальной.

Старые модели приборов дают перевернутое изображение, и рейка к ним требуется специальная, с перевернутыми цифрами.

К нивелиру прилагается паспорт, где обязательно указывается дата его последней проверки и настройки или, как говорят геодезисты «поверки». Поверяют нивелиры не реже чем раз в три года, в специальных мастерских, о чем делается очередная запись в паспорте.

Кроме паспорта, в комплекте нивелира идет ключ для обслуживания и мягкая фланель для протирки линз и конечно защитный футляр, где он хранится. Модели с горизонтальным лимбом — угломером комплектуются отвесом для установки строго в нужной точке.

Важно
! Оберегайте нивелир от ударов и толчков, даже когда он в футляре. Современные приборы оборудованы специальным устройством, осуществляющим точную подстройку по горизонтали, сильный толчок, внешне не оставивший ни малейшего следа, может повредить его тонкий механизм.

Вспомогательные опции лазерных уровней

Нивелиры классифицируют на два типа: бытовые и профессиональные. Профессиональные еще называют строительными, так как применяются в основном они в строительстве, электромонтаже и геодезии. При проведении ремонтных работ используются бытовые лазерные уровни, которые отличаются от своих аналогов профессионального предназначения не только ценой, но и дополнительными возможностями. Как правило, бытовые нивелиры имеют примитивный набор функций, позволяющий удовлетворять потребности мастера при проведении внутри отделочных ремонтных работ. Чтобы расширить функционал инструмента, используется дополнительное оборудование:

1. Приемник лазерного луча — это специальный прибор, позволяющий увеличить дальность луча (повысить его видимость на отдаленные расстояния). Это оборудование является очень удобным, когда возникает необходимость использовать его на улице. Приемник позволяет наблюдать за проекцией луча не только на дальние расстояния, но еще и при солнечном свете. Приемник позволяет увеличить расстояние луча в два раза. При выборе такого оборудования нужно учитывать, что работают они четко в паре только одной фирмы производителя, например, Bosch. Еще также необходимо знать, что далеко не все модели лазерных уровней могут работать с приемниками. Если такой возможности нет, то увеличить дальность луча можно при помощи отражательной пластины
2. Мишень — это еще один дополнительный аксессуар, которым комплектуются многие модели нивелиров. Мишень представляет собой пластину, на которой нанесена разметка. При помощи такого вспомогательного устройства можно выставить точность измерений. Пример применения мишени достаточно простой — вместо незаметной точки на стене нужно повесить эту пластинку, по которой намного легче и проще ориентировать, особенно когда расстояние составляет 20-30 метров

   

3. Оптический визир — еще один вспомогательный аксессуар, который позволяет прослеживать дальность луча даже на расстояние до 100 метров
4. Рейка — используется в тех случаях, когда на поверхности стены или другого объекта предстоит начертить несколько параллельных линий, соблюдая при этом одинаковое расстояние. Еще рейкой производятся измерения высоты уровня, закрепленного к штативу

   

Все эти вспомогательные устройства облегчают манипуляции с работающим прибором. Профессиональные модели устройств имеют опцию вращения лазера под углом 360 градусов. Такие устройства особо ценятся, так как с их помощью можно сделать проекцию не только на одну стену, но и по всему помещению, что упрощает выполнение разметочных работ. Когда все нюансы известны, необходимо перейти к непосредственному обучению пользования лазерными нивелирами.

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.

Инструкция по применению при укладке плитки и кафеля

При укладке кафеля на стену используется лазерный уровень для того, чтобы плитка располагалась строго под прямым углом. Это этого зависит дизайн интерьера в помещении. При укладке плитки прибор нужно переключить в режим крестового построения плоскостей. Одновременно нивелир строит две плоскости — горизонтальную и вертикальную, что позволяет сразу же устанавливать кафель под прямым углом.

Работы можно проводить двумя способами: с включенным нивелиром, который направляет проекционные лучи на стену, а также выполнив разметку при помощи марке или карандаша. Маркером или карандашом отмечаются точки по проекционным плоскостям лазерного луча, а затем на их основании производится укладка кафеля. Аналогичным способом можно класть плитку не только на стену, но и на пол. После включения прибора, его нужно выставить параллельно стене. Центр креста нужно совмещать со швами плитки, а по направляющим линиям, создаваемых лучами, следует выполнять выравнивание сторон кафеля.

Определение превышения точек

Как устанавливать инструмент мы разобрались, теперь рассмотрим, как определять с помощью нивелира разность высот двух и более точек. Для этого нам понадобится рейка и помощник, который будет рейку держать и переносить туда, куда нужно.

Выбираем первую точку измерения (обозначим ее «а»), на которую помощник ставит рейку по возможности вертикально. Вертикальность можно корректировать по вертикальной риске визирной сетки, подавая соответствующие сигналы помощнику.

Наводим прибор на рейку, сначала приблизительно, пользуясь «прицелом» сверху трубы. Смотрим в окуляр и, вращая маховик, добиваемся четкой видимости рейки.

Снимаем показания. Для этого смотрим, между какими значениями рейки оказалась горизонтальная линия визирной сетки, добавляем к нижнему значению количество сантиметровых делений между линией значения и линией визира прибора (или, если это удобнее, вычитаем из верхнего значения).

К примеру, риска легла чуть больше чем на три деления выше цифры 15. Нужно записать в блокноте значение 153, округляя до сантиметра в большую или меньшую сторону.

Даем команду помощнику перенести рейку на следующую точку («б») и снова выполняем замеры. Допустим, на рейке мы увидели значение «18» а наша риска чуть-чуть не добралась до «буквы Е», которая соответствует пяти делениям (сантиметрам). Значение высоты будет равно 185. Записываем его.

Поскольку горизонт нивелира неподвижен, а двигается рейка, то чем она ниже, тем больше значение мы увидим в объективе. Вычитаем: 185-153=32 Точка «б» ниже точки «а» на 32 сантиметра.

4.3.1. Забивка кола под заданную проектную отметку

Преподавателем задается проектная отметка (Нпр.) и место, где должна быть решена эта задача. Вынос проектной отметки производится относительно рабочего репера с известной высотой.

Нивелир устанавливают посередине между репером Rpи местом, куда требуется вынести проектную отметку (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Схема выноса проектной отметки в натуру

Взяв отсчет «а» по черной стороне рейки I, установленной на репере, вычисляют высоту горизонта нивелира (отметку луча визирования):

,

где НRp–

высота репера. По возможности, ГН определяют с контролем от двух ближайших реперов.

Отняв от высоты горизонта прибора заданную проектную отметку, находят отсчет:

,

который должен быть на рейке II, чтобы ее пятка оказалась на уровне проектной отметки. Для закрепления отметки забивается кол на такую глубину, чтобы отсчет по рейке II на нем установленной, был равен величине b. На стене, опалубке, столбах проектную отметку закрепляют краской.

Перенесение отметки

Разберемся, как перенести с помощью нивелира высотную отметку. К примеру, нам нужно сделать репер, ориентируясь на который, экскаваторщик будет копать котлован, глубиной на два метра ниже отметки пола здания. Значение высоты пола, нам и нужно указать экскаваторщику.

Устанавливаем рейку на реперной проектной точке, высота которой соответствует проектной высоте пола здания, то есть ноля, берем отсчёт. При самостоятельной разработке проекта либо при привязке к местности уже существующего проекта высота этой точки выставляется с помощью колышка либо на какой-то неподвижной поверхности (кирпичный забор, дерево, столб и т.д.) устанавливается метка.

Либо такие реперы (метки) выставляет геодезист, сопровождающий стройку. Пусть, к примеру, получилось 162.

Непосредственно у места будущего котлована, вбиваем колышек и, поставив рейку вплотную к нему, снова снимаем значение, пусть оно будет равно 179. Разница составит 17 сантиметров. Откладываем 17 см от низа рейки вверх по колышку, отмечаем значение риской маркера или карандаша. Вбив рядом еще один колышек, чтобы его верх совпал с риской, получим хорошо видимый ориентир, после чего колышек с риской можно убрать.

Совет

. Если какое либо высотное значение нужно сохранить на длительное время, его стоит надежно зафиксировать, вбив гвоздь или нанеся отметку водостойкой краской. Для этого рисуют две горизонтальные черты, с небольшим (пара миллиметров) промежутком между ними. Именно этот промежуток должен соответствовать отметке высоты.

4.4.1. Разбивка линии заданного уклона с помощью нивелира

Горизонтальным лучом визирования

Проектную отметку НВконечной точки В вычисляют по формуле:

и выносят ее в натуру с помощью нивелира, как было сказано выше. При этом отметка горизонта нивелира определяется по формуле:

,

где а – отсчет по черной стороне рейки на исходной точке А. Отсчет по рейке на точке В определяют по формуле:

.

Отметку точки В фиксируют на местности верхним срезом кола, забиваемого на такую глубину, чтобы отсчет по рейке был равен «b» (см. рис. 4.6, а).

Промежуточные точки 1, 2, 3….к, выносят по их отстояниям d1, d2,d3….dkот начальной точки и вычисляют соответствующие отсчеты на рейках по формуле:

,

где b – отсчет по рейке в данной точке; а – отсчет по рейке в начальной точке, i

– заданный уклон, d – расстояние от начальной точки до данной. Знак «плюс» берется при отрицательном уклоне, а знак «минус» – при положительном.

Рис. 4.6. Схемы разбивки линии заданного уклона: а) нивелиром; б) наклонно установленным нивелиром; в) теодолитом; г) с помощью визирок

Пример.

Пусть требуется разбить линию длиной 100 м с уклоном i = +0,004, поделенную на участки d1, d2, d3,d4, соответственно равные 30, 50, 80 и 100 м (рис 4.6, а) и НА= 50,00 м.

От начальной точки А на линию А–В в указанных точках забиваются колья так, чтобы они располагались своими торцами несколько выше проектного положения.

Зная отметку исходной точки А и длину линии, вычисляют проектную отметку НВконечной точки В:

и выносят ее в натуру. Для этого устанавливают нивелир посередине линии, наводят трубу на рейку, стоящую в начальной точке, и производят по ней отсчет «а», например равный 1200 мм (рис.4.6,а), и выносят отметку горизонта прибора:

,

тогда отсчет по рейке в точке «В» будет равен:

.

Отсчеты по рейкам на всех остальных точках рассчитываются по формуле: .

В нашем примере отсчеты на последующих точках от начала должны убывать.

Так отсчеты в точках 1, 2, 3 и В соответственно должны быть равны 1080, 1000, 0880, 0800 мм.

Следовательно, колышки в каждой точке забиваются настолько, чтобы отсчеты по рейке были равны вычисленным.

Наклонным лучом визирования

При малых уклонах ускорение работы достигается установкой нивелира в наклонное положение (рис. 4.6,б). Нивелир ставят как можно ближе к проектной линии так, чтобы два его подъемных винта располагались по направлению, ей параллельному. Действуя подъемными винтами, наклоняют нивелир, добиваясь, чтобы отсчеты по рейкам, установленным на кольях, закрепляющих концы проектной линии, были одинаковы. Устанавливают рейку в любой точке створа АВ и, поднимая или опуская ее, добиваются, чтобы отсчет был равен отсчету на конечных точках. Эту линию закрепляют кольями, забивая их на соответствующую глубину.