Нивелир как инструмент для определения уровней при ремонте и на стройке

Нивелир – это специальный прибор для измерений, который показывает разницу в расположении различных точек в пространстве. Устройство находит применение в геодезических, топографических работах, а также при выполнении ремонта. В зависимости от вида нивелира меняется алгоритм его использования.

Что из себя представляет нивелир

Нивелир – это специальный технический прибор, который предназначается для измерения точек, находящихся на определённом уровне при выполнении строительных, геодезических работ. Также с помощью данного прибора выполняют разбивку осей зданий и проверку положения конструкций. О том, как пользоваться нивелиром при строительстве, знают такие специалисты как строители и геодезисты.

Основной задачей этого устройства является нивелирование, то есть построение горизонтальных, вертикальных линий, на фоне которых становятся видны отклонения. При наблюдении за объектом из оптического нивелира становится видна сетка из тонких линий, накладываемая прибором. Она называется визирной.

В общем сущность нивелир-прибора и его предназначение состоит в нахождении уровня местонахождения определённых точек относительно определённой базы (объекта). Это устройство незаменимо для планирования местности перед началом строительства, для заливки фундамента, возведения стен. Также в ремонтируемом помещении нивелир применяется для заливки полов, ровного укладывания керамической плитки и так далее.

Основные геометрические условия

Для работоспособности оптического нивелира требуется соблюдение геометрических условий, предусмотренных конструкцией самого прибора. Геометрическая схема прибора, в упрощенном виде представлена на приведенном ниже рисунке.

Рис.2. Геометрическая схема.

Элементы геометрической схемы представляют совокупность невидимых вертикальных и горизонтальных линий основных узлов и деталей инструмента:

• (N – N) – вертикальная линия, представляющая ось круглого уровня;
• (V – V) – линия, изображающая вертикальную ось вращения прибора;
• (Z – Z) – визирный луч, проходящий через центр окуляра и объектива;
• (L – L) – горизонтальная ось цилиндрического уровня;
• (K – K) — вертикальная ось автоматического компенсатора.

Основные детали и конструкции оптических нивелиров геометрически связаны между собой и их элементами (осями). Все конструктивные геометрические условия приборов проверяются во время проведения поверок нивелира. К ним относятся:

• поверка круглого уровня, ее условие состоит в параллельности оси круглого уровня и невидимой оси вращения прибора;
• поверка сетки нитей, ее условие состоит в вертикальности оси сетки нитей;
• поверка по определению угла і, суть которой заключается в параллельности визирного луча и горизонтальной оси цилиндрического установочного уровня;
• поверка компенсатора, ее условие состоит в горизонтальности визирного луча.

Устройство и виды нивелиров

Чтобы понять, для чего нужен нивелир в строительстве или в условиях ремонта, стоит рассмотреть подробнее его устройство. Нивелиры бывают нескольких видов: лазерные, цифровые, оптические, гидростатические. Главная составная часть оптико-механического нивелирующего прибора – труба со специальной линзовой системой. Она вращается в горизонтальной плоскости и имеет возможность зрительно увеличивать объекты в двадцать и более раз. С помощью маховика осуществляется регулировка прибора по резкости изображения. Это происходит после прохождения светового луча через линзы. Также в конструкцию этого прибора входят:

• коллиматор;
• зеркальце круглого уровня;
• штатив (держатель конструкции);
• юстировочные винты круглого уровня;
• горизонтальный лимб (используется для построения и замера углов);
• круглый уровень;
• микрометренные винты;
• трегер (специальная подставка для основного нивелировочного узла – оптической трубы);
• винты подъёмные и уровень пузырьковый (помогают точно калибровать прибор при использовании).

Дополнительно к нивелиру в комплекте обычно прилагается рейка с нанесёнными на неё отметками. Именно её держит вертикально на определённом расстоянии помощник геодезиста.

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на отделочных материалах и сопутствующих работах

Наиболее простым и бюджетным видом оптического нивелира остаётся устройство с одним или несколькими цилиндрическими уровнями. Автоматические нивелиры выполняют измерения более точно, но удобнее для применения на щебне и других неустойчивых поверхностях.

Принцип работы нивелира лазерного типа основан на действии лазер-луча. Обычное позиционное устройство этого вида используется в основном в закрытых помещениях для осуществления ремонтных работ. Причина: луч плохо виден на улице, особенно при ярком солнце. Если необходимо применить лазерное нивелировочное приспособление на стройке при дневном свете, используют прибор с зелёным, а не красным лучом или специальное ротационное приспособление, которое осуществляет постоянное вращение верхней части (угол работы составляет 3600, а количество вращений – около шестисот оборотов в минуту), образуя более видимую лазерную горизонтальную отметку (линию).

Одна из разновидностей лазерных нивелиров – проекционные приборы, работающие путём обозначения видимой плоскости посредством призмы. Такие нивелир-устройства могут быть линейными, точечными, комбинированными. Проекционные нивелиры хорошо работают на дальности около ста метров. Ротационные устройства могут охватывать ещё большее пространство.

Ещё один современный тип нивелира – цифровой. Это оптико-механическое или лазерное устройство, которое выводит получаемые данные в готовом виде на специальный эквалайзер. Для этого такой нивелир оснащён памятью, процессором и позволяет осуществлять замеры без привлечения напарника.

Самым первым нивелиром является гидростатическое устройство. Оно представляет собой две ёмкости с жидкостью, соединённые между собой гибким шлангом. Такое простое приспособление работает благодаря физическому закону сообщающихся сосудов.

Как выбрать нивелир?

Выбирая бытовой лазерный нивелир, нет смысла тратиться на дорогостоящий прибор, так как даже бюджетные модели позволят выполнять разметку внутри комнат любых размеров.

Для этого будет вполне достаточно минимальной длины луча.

Кроме того, чем меньше размеры помещения, тем меньшими будут угловые погрешности.

Достаточно осмотреть корпус на наличие повреждений, а также проверить лазерный уровень пузырьковым аналогом.

При выборе полупрофессиональных моделей, а также приборов для профессиональной строительной и геодезической деятельности, важными параметрами, на которые следует обратить внимание, будут:

• Количество лучей. К стандартным двум лучам, строящим линии по вертикали и горизонтали, добавляются несколько дополнительных. Как правило, расположены они по бокам устройства.

• Дальность свечения. Если этот параметр, который указывается производителем, равен 30 метрам, лучи буду светить и на большие дистанции. Но следует помнить, что по превышению указанного порога дальности, их толщина увеличивается, что приводит к снижению точности отметок.

• Наличие системы самовыравнивания. Это позволит экономить время на точном позиционировании устройства относительно горизонта.

• Угол развертки лучей. Хорошо, если этот параметр составит 110° — 130°.

• Элементы питания. Чем они проще, тем лучше. В идеальном случае прибору для работы необходимо будет две или три пальчиковые батарейки типа ААА. Также хороший вариант – аккумуляторная батарея.

• Дополнительные аксессуары.

В комплект поставки некоторых моделей входят защитные лазерные очки.

Они не только предохраняют глаза от воздействия излучения приборов, но в них и сам луч видно лучше при любой погоде.

Для комфортной работы также нужен штатив, особенно в тех случаях, когда прибор нужно приподнять на определенную высоту.

Для фиксации нивелира в различных местах требуется крепление типа “прищепка”.

Более удобным будет вариант с универсальным магнитным креплением.

Прибор с богатой комплектацией обойдется дороже, но, если покупать аксессуары по отдельности, их стоимость выйдет еще выше.

• Профессиональный нивелир оснащается дополнительными регулировками.

В частности, модели с мини-штативами, которые расположены прямо в корпусе, имеют винты плавной наводки, которые позволяют выполнить настройку прибора максимально правильно.

Кроме прочего, нивелиры должны иметь надежную защиту от пыли и других внешних факторов.

Определить степень защиту можно по маркировке.

Стандартной принято считать IP54 – влагоустойчивое устройство, которое подойдет для работы и под дождем, и на пыльной строительной площадке.

Для защиты от падения нивелиры должны иметь противоударный корпус и демпферные накладки.

Некоторые модели оснащаются внутренними амортизаторами, которые защищают электронные компоненты от повреждений.

Использование

Чтобы узнать, как пользоваться нивелиром оптическим, стоит освоить следующую инструкцию:

• Установить штатив от нивелировочного прибора на нужную высоту, воспользовавшись тремя ножками его штатива.
• Прижать подножки установки для жёсткой и прочной фиксации штатива.
• Установить прибор на треногу, зафиксировав специальным винтом.
• Развернув устройство так, чтобы два винты для регулировки (подъёмные) были перед глазами, по бокам измерительного прибора, начать вращать их до тех пор, пока пузырёк не окажется на осевой отметке.

Поверки круглого уровня

В нивелирах, да и других геодезических приборах, полевые измерения производят, как правило, относительно определенных точек отсчета. Таковыми можно считать отвесные линии. Так вот, контролем отвесности положения нивелиров служит круглый уровень, точнее его воздушный пузырек, который обязан находиться в центре ампулы. Обычно корпус нивелира выставляют в положение, при котором он будет находиться вдоль двух подъемных винтов. Их вращением выставляют пузырек посередине ампулы круглого уровня в направлении третьего подъемного винта. После чего этим винтом выводят пузырек к центру ампулы, периодически поправляя его положение двумя другими винтами. Такую процедуру проделывают, пока пузырек не установится в центральном положении внутри ампулы уровня.

Проверкой того, что пузырек будет находиться по центру, будет разворот корпуса нивелира под 180 градусов. Вероятно, пузырек сместится с центра и отклонится за линию окружности, за которую не должен смещаться. Тогда требуется визуально определить расстояние смещения пузырька от центра. И половина его величины устранить вращением подъемных винтов. При этом, в зависимости от направления его смещения, выбирать каким именно подъемным винтом это осуществлять. Вторую половину значения отклонения пузырька исправляют юстировочными винтами. Затем поверку повторяют пока пузырек не будет находиться по центру уровня.

3.1. Цель, состав и порядок выполнения работы

Цель работы

: ознакомиться с устройством точного теодолита Н3 и технического нивелира Н-10КЛ, с устройством реек РН, с методикой нивелирования и обработкой журнала технического нивелирования.

Работа выполняется индивидуально каждым студентом. Студент получает методическое пособие и нивелир Н3 или Н10КЛ. Преподаватель задаёт станцию установки нивелира и две точки, между которыми необходимо определить превышение.

В состав работы входит:

1) ознакомление с устройством нивелиров Н3 и Н10КЛ и рейками РН3;

2) установка нивелира в рабочее положение;

3) выполнение технического нивелирования (наблюдения, заполнение журнала нивелирования и его обработка).

При сдаче лабораторной работы студент должен уметь отвечать на контрольные вопросы.

Поверки сетки нитей

Заключаются в проверке геометрического условия части оптической системы нивелира. Ее суть состоит в том, чтобы соблюдалось условие параллельности вертикальной сетки, оси вращения корпуса нивелира и отвесной линии.

Для всех типов нивелиров такие поверки проводятся следующим образом. На удаленном расстоянии около двадцати пяти метров от нивелира подвешивается утяжеленный шнуровой отвес. Сам прибор после выполнения предыдущей поверки естественно находится в рабочем состоянии. Зрительная труба нивелира обязательно наводится в сторону нитяного отвеса. Наводящим винтом нивелира вертикальная нить точно фокусируется и совмещается со шнуром отвеса. По всей длине объектива она должна совпадать с линией отвеса. Если сетка нитей смещена более значения 0,5 миллиметра, требуется корректировка ее положения. Исправление производится после открепления винтов сетки нитей, находящихся под отвинчивающимся колпачком в районе окулярной части нивелира. Верхние винты открепляются ориентировочно на один полный оборот, а любой из горизонтальных винтов на половину или три четверти оборота винта. После чего аккуратно вся оправа сетки нитей поворачивается в направлении вертикальности, что визуально проверяется в окуляр. Закрепительные винты закручиваются в обратном порядке, и в окуляр окончательно наблюдается совмещение вертикальной нити с линией шнура отвеса. После достижения вертикальности сетки нитей защитный колпачок закручивается на свое место.

Где используют оптические уровни

Разновидностей работ, связанных с измерением высот и неровностей, очень много, но вот основные:

• Геодезия
• Строительство
• Прокладка труб
• Ландшафтный дизайн
• Прокладка дорог
• Археология

Самое главное — это определиться, зачем вам нужен оптический нивелир, в каких условиях и на какой местности вы будете с ним работать. В основном есть 4 вида работ:

1. Обычные задачи по выравниванию. Оптические нивелиры для уровня таких работ собраны и разработаны для самых простых задач по выравниванию и измерению. Почти все технические нивелиры справятся с этим видом работ и стоят дешевле всех.
2. Задачи по выравниванию повышенной точности. Инструменты, разработанные для этих работ, могут выполнить уже более точные измерения. Большинство нивелиров 2 и 3 класса смогут выполнить задачи этого уровня, даже на сильных склонах.
3. Задачи по выравниванию продвинутого уровня. К таким работам относятся все строительные работы промышленного масштаба. Нивелир должен обладать очень высокой точностью с минимальной погрешностью. Задачи такого уровня смогут выполнить приборы 1 класса и некоторые нивелиры 2 класса с должным дополнительным оборудованием.
4. Задачи по выравниванию высочайшей точности. К видам таких работ можно отнести геодезию и археологию. Для этих задач создаются специальные приборы с максимальной кратностью и точностью, как правило — это нивелиры 1 класса с самыми лучшими характеристиками, нивелиры такого уровня могут стоить от 50 тыс. руб. и больше.