Раздел 2. Геодезические измерения

Тема 2.1.Сущность измерений. Классификация измерений, виды геодезических измерений.

Тема 2.2.Линейные измерения.

Тема 2.3.Угловые измерения.

1. В практике геодезических работ встречаются линейные измерения, угловые измерения, дальномерные определения расстояний. При выполнении геодезических и съемочных работ приходится измерять горизонтальные и вертикальные углы, составленные направлениями на существующие предметы местности. При выполнении геодезических работ при строительстве сооружений приходится «строить» на местности углы, откладывая от какого-либо заданного на местности направления проектное значение угла, тем самым определяя направление на еще не существующую точку – точку проектируемого строительного объекта.

2. Измерение линий или построения линейных отрезков на местности в зависимости от требуемой точности выполняют различными мерными приборами. К наиболее распространенным приборам для линейных измерений в практике строительства относятся стальные мерные ленты и рулетки: ленты типов ЛЗ и ЛЗШ (ГОСТ 10815 – 64), рулетки типа РК (на крестовине) или РВ (на вилке).

При работах высокой точности, измерения длин сторон опорных геодезических сетей ответственных инженерных сооружений применяют стальные или инварные мерные проволоки или ленты. Для вспомогательных измерений, связанных с производством земляных работ, установкой опалубки и т.п., употребляют тесьмяные рулетки.

В последние годы для определения расстояний применяют свето- и радиодальномеры, в которых расстояние может быть определено по времени прохождения радио- или световых волн до объекта и обратно.

Для повышения точности результатов измерения расстояний значительной протяженности (200 – 300 м и более) на линии, в створе с основными, расставляют промежуточные вехи примерно через 50 – 80 м. такая расстановка промежуточных вех называется вешением.

3. Порядок измерения расстояний. Процесс измерения расстояний состоит в последовательном откладывании мерного прибора по измеряемому направлению. Концы мерного прибора фиксируются на измеряемой поверхности стальными шпильками или штрихами, отмеченными на асфальтовом покрытии или на досках обноски.

Измерение производится двумя рабочими под руководством техника. Рабочий, находящийся сзади, держит ленту за заднюю ручку, направляет ее по створу, удерживает нулевой штрих ленты у начальной точки линии. Рабочий, находящийся впереди, укладывает ленту по измеряемому отрезку и фиксирует передний конец ленты. Техник наблюдает за аккуратностью измерений, подсчитывает, сколько раз в отрезке уложилась лента, и лично измеряет отрезок, образующийся между концом последней уложенной ленты и конечной точкой отрезка. При измерении расстояний лентой используют шесть металлических шпилек.

Результат измерения обязательно проверяют вторичным измерением отрезка в обратном направлении. При сходимости результатов двойных измерений в пределах установленного допуска (например, при относительной ошибке, не превышающей 1:3000) за окончательный результат принимают среднее арифметическое их двойных измерений.

Точность линейных измерений не должна зависеть от условий местности: благоприятные условия (например, шоссе), неблагоприятные условия (песок, заболоченность и т.п.). Специалист должен уметь применить такой метод измерений, который обеспечил бы точность, обусловленную техническими требованиями. Например, при высоком травяном покрове следует прокосить его, при заболоченности – предварительно забить по створу длинные колья в концах пролетов и т.п.

При измерении расстояний мерными проволоками пользуются специальными штативами с целиками, устанавливаемыми строго в створе измеряемой линии на расстояниях, равных длине проволоки. Целики имеют на полусферической поверхности тонко награвированное перекрестие. При помощи блочных станков проволоку свободно подвешивают над целиками двух смежных штативов так, чтобы шкалы проволок приходились над целиками. Когда проволоке при помощи двух подвешенных гирь массой по 10 кг сообщается нужное натяжение, производят отсчеты (минимум три отсчета) по шкалам с точностью дол десятых долей миллиметра, оцениваемых на глаз. Величина, на которую отличается измеренное расстояние от длины мерной проволоки, равна разности отсчетов с соответствующим знаком. Суммируя длины всех пролетов и длину остатка, измеряемую инварной ленточкой, получают длину всей измеряемой линии.

4. После выполнения линейных измерений полученные результаты обрабатывают путем введения поправок: за неверность длины мерного прибора, за компарирование, за температуру, за приведение измеряемой линии к горизонту.

Поправка за компарирование. Меры длины подразделяются на три класса: эталонные, являющиеся основными в каждой стране, нормальные, периодически сравниваемые с эталонными, и рабочие, при помощи которых непосредственно измеряют расстояния. перед измерениями рабочие меры, как правило, сравнивают с нормальной мерой, в результате чего, устанавливают отклонение длины рабочей меры от своего номинала. Процесс сравнения рабочей меры с нормальной называется компарированием, или эталонированием. Поправки за неверность длины мерного прибора по сравнению с номиналом называют поправками за компарирование и обозначают ∆l_к. Если длина рабочей меры превышает ее нормальную длину, поправку вводят со знаком плюс, и наоборот.

Поправка за температуру.Наиболее распространенные в практике строительства мерные приборы (ленты, рулетки) изготовляют из закаленной стали, имеющей коэффициент линейного расширения α = 0,0000125.

Сравнение рабочей меры с нормальной (компарирование) производят при температуре 15 – 16^оС, а линейные измерения и построения приходится выполнять нередко при температурах, значительно более высоких или низких. Поэтому возникает необходимость в учете влияния разности температур измерения и компарирования. Поправка, вводимая в результат линейного измерения за разность температур, называется поправкой за температуру и обозначается ∆l_t.

Формула для вычисления поправки за температуру имеет вид

∆l_t = α (t – t_o) L,

где α – коэффициент линейного расширения для закаленной стали;

t – рабочая температура, зафиксированная в момент измерения;

t_o – температура компарирования мерного прибора;

L – длина измеренного отрезка в м.

Поправки за приведение к горизонту.При изображении на чертежах наклонных линейных отрезков приходится иметь дело не с их измеренными значениями, а с их проекциями на горизонтальную плоскость. Пусть имеем на местности наклонный отрезок АВ. Отрезок АС – его проекция на горизонтальную плоскость. Из прямоугольного треугольника АВС: АС=АВ*cosν.

В практике строительства углы наклона определяют при помощи теодолита. Приближенное значение углов наклона ν (с точностью порядка 1^о) можно получить эклиметром.

Разность между измеренным значением наклонного отрезка АВ и его горизонтальным проложением АС, равная величине СЕ, называется поправкой за приведение к горизонту и обозначается через ∆l_h:

∆l_h = АВ – ВС= d - d cosν = d (1- cosν) = 2d sin² (1).

Для определения ∆l_h пользуются таблицами поправок, рассчитанных по формуле(1).

При углах наклона до 1^о поправка ∆l_h не превышает 0,00015длины наклонного отрезка, поэтому ею можно пренебречь. При построении на местности геометрической схемы уникальных сооружений углы наклона измеряют с точностью до 30” и поправку ∆l_h учитывают.

Поправка за приведение к горизонту(за наклон) всегда вводится в измеренное значение длины наклонного отрезка со знаком минус.

В тех случаях, когда известны высоты Н_А и Н_В точек А и В – концов наклонного отрезка, поправку ∆l_h можно вычислить по формуле

∆l_{h =}

Для получения хороших результатов измерений надо следить за тем, чтобы сила натяжения мерного прибора в процессе измерения была равна силе натяжения при компарировании (10 кг). В этих целях пользуются динамометрами. Наиболее распространенным типом динамометра являются пружинные весы.

5. Теодолит необходим для измерения горизонтальных углов на местности. Геометрическая схема измерения горизонтального угла используется в угломерном инструменте, называемом теодолитом. Теодолит имеет металлический или стеклянный круг, называемый лимбом, по скошенному краю которого нанесены деления от 0 до 360^о. Над лимбом помещена вращающаяся вокруг отвесной линии верхняя часть теодолита, состоящая из алидады и зрительной трубы. При вращении зрительной трубы вокруг укрепленной в подставках оси как бы воспроизводятся вертикальные плоскости, называемые коллимационными. Оси вращения лимба и алидады совпадают, причем ось вращения алидады называется главной, или вертикальной, осью теодолита. Для повышения точности отсчета индекс алидады снабжен специальным отсчетным приспособлением (верньером, штриховым или шкаловым микроскопом). Лимб и алидада закрыты металлическим кожухом.

Вертикальная (главная) ось теодолита устанавливается в отвесное положение, а плоскость лимба – в горизонтальное положение по цилиндрическому уровню, расположенному на кожухе горизонтального круга, при помощи трех подъемных винтов. Зрительная труба может быть повернута на 180^о вокруг своей горизонтальной оси вращения или, как говорят, переведена через зенит. На одном из концов горизонтальной оси вращения трубы укреплен вертикальный круг, наглухо соединенный с осью вращения трубы и вращающийся вместе с ней. Вертикальный круг принципиально устроен так же, как и горизонтальный, и служит для измерения вертикальных углов (углов наклона), образованных направлением линии горизонта и направлением на наблюдаемый предмет.

Вертикальный круг может располагаться справа или слева от зрительной трубы по отношению к наблюдателю, находящемуся у окуляра зрительной трубы. Первое положение называется круг право (КП), второе – круг лево (КЛ).

В комплект теодолита входят: штатив (тренога с металлической головкой), буссоль и отвес. Теодолит крепится к головке штатива при помощи станового винта. Буссоль служит для измерения магнитных азимутов и румбов, а отвес – для установления центра лимба над вершиной измеряемого угла, т.е. для центрирования теодолита.

Вращающиеся части теодолита снабжены зажимными (закрепительными) винтами для фиксации этих частей в неподвижном состоянии и наводящими (микрометренными) винтами для плавного их вращения в ограниченных пределах.

6. Порядок установки теодолита:

1) Теодолит установить на штатив и скрепить становым винтом;

2) Открепить алидаду и установить уровень горизонтального угла круга параллельно двум подъемным винтам;

3) Вращая винты в противоположных направлениях, вывести пузырек уровня на середину;

4) Повернуть алидаду на 90^о и вывести пузырек уровня на середину третьим подъемным винтом;

5) Операцию повторить 2 – 3 раза.

Для геодезического обслуживания и контроля строительно-монтажных работ в комплект теодолита должны быть включены:

- специальная металлическая подставка с центровочным шрифтом для установки теодолита непосредственно на элементах строительных конструкций, обычно изготавливаемая на месте.

- оптический центрир (взамен нитяного отвеса).

7. Геометрическая схема теодолита должна удовлетворять следующим условиям:

- вертикальная (главная) ось вращения теодолита должна быть отвесна;

- плоскость лимба должна быть горизонтальна;

- визирная плоскость должна быть вертикальна.

Для проверки соблюдения указанных геометрических условий производят определенные действия, называемые поверкамитеодолита. Исправление нарушения геометрических условий называют юстировкойтеодолита.

Поверка геометрических условий применительно к теодолиту ТТ-5.

1) Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального угла должна быть перпендикулярна главной оси инструмента.

Поворотом алидады устанавливают уровень на направлению двух подъемных винтов и, вращая последние в разные стороны, приводят пузырек уровня на середину. Если после этого пузырек уровня останется в нульпункте, условие перпендикулярности осей выполнено. В противном случае пузырек перемещают к середине ампулы на половину дуги его отклонения исправительными винтами уровня и на вторую половину – теми же двумя подъемными винтами. После этого поверку повторяют.

2) Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы.

При соблюдении этого условия визирная ось при вращении трубы вокруг ее оси будет описывать плоскость, называемую коллимационной. Для поверки соблюдения этого условия вертикальную ось теодолита устанавливают отвесно и визируют на точку, расположенную примерно на линии горизонта, записывают отсчет. Затем трубу переводят через зенит; наводят визирную ось на ту же точку и вновь отсчитывают. Разность отсчетов будет равна двойной коллимационной ошибке. Для устранения влияния коллимационной ошибки устанавливают микрометренным винтом алидады на лимбе средний отсчет. При этом перекрестке сетки нитей сойдет с наблюдаемой точки. Отвернув предохранительный колпачок и ослабив один из вертикально расположенных винтов оправы сетки, парой горизонтальной расположенных винтов перемещают оправу с сеткой до совмещения перекрестия нитей с изображением наблюдаемой точки. После этого поверку повторяют. Одновременно следует произвести поверку и исправление отвесности вертикальной нити сетки.

3) Горизонтальная ось вращения трубы должна быть перпендикулярна главной оси вращения инструмента.

Для выполнения этой поверки приводят вертикальную ось вращения теодолита в отвесное положение. Выбирают высоко расположенную и резко очерченную точку местного предмета и визируют на выбранную точку. Опускают трубу до уровня горизонта, устанавливают в 10-12 м от теодолита какой-либо экран и на него проецируют центральное перекрестие сетки нитей.

Затем переводят трубу через зенит, открепляют алидаду, поворачивают ее на 180^о и вновь визируют на ту же высоко расположенную точку, после чего опять опускают трубу до уровня горизонта и вновь проецируют на экран центральное перекрестие сетки нитей.

Если при втором положении трубы отмеченная на экране точка не выйдет за пределы биссектора сетки, наклон горизонтальной оси допустим.

4) Вертикальная нить сетки должна быть отвесна. Поверку этого условия производят одновременно с определением коллимационной ошибки трубы. Теодолит устанавливают на расстоянии 4 – 5 м от подвешенного нитяного отвеса, главную ось теодолита приводят в отвесное положение, перекрестие сетки нитей наводят на нить отвеса. При совпадении вертикальной нити сетки с нитью отвеса условие выполнено. В противном случае отвертывают предохранительный колпачок, ослабляют крепежные винты диафрагмы и поворачивают диафрагму с сеткой нитей до полного совмещения вертикальной нити с нитью отвеса. После исправления сетки нитей вновь определяют коллимационную ошибку трубы.

Для удобства работы и повышения точности центрирования в комплекте теодолита ТТ-5 нитяной отвес может быть заменен оптическим центриром.

С треножника снимается шайба с крючком и на ее место теми же винтами закрепляется оптический центрир.

Поэтому возникает следующее пятое условие, которому должен удовлетворять теодолит ТТ-5 (или всякий другой, имеющий оптический центрир).

5) Ось оптического центрира должна совпадать с продолжением основной оси вращения инструмента. Поверку производят следующим порядком.

Вертикальную ось вращения теодолита приводят в отвесное положение. Отмечают на местности точку, в которую проецируется наблюдаемый в окуляр центр отвеса. Повернув теодолит на 180^о, снова отмечают проекцию центра отвеса. Если проекции точек совпадают до 1 мм, теодолит исправен, если не совпадают до 1 мм – неисправен.

Чтобы устранить неисправность, снимают крышку, под которой расположены два винта, скрепляющие отвес с теодолитом, отпускают винты и передвигают окулярную часть до совмещения проекций первой и второй точек. Нельзя выполнять работы при несовпадении проекций центра отвеса свыше 3 мм; теодолит в этом случае отправляют в ремонт.

8. Горизонтальный угол ВАС на местности измеряют так. В вершине измеряемого угла устанавливают теодолит. Головку штатива располагают примерно над знаком, а ее верхнюю площадку приводят в горизонтальное положение. Наконечники ножек штатива вдавливают в грунт.

Теодолит центрируют над точкой А и по уровню на алидаде горизонтального круга приводят с помощью подъемных винтов ось вращения теодолита в вертикальное положение. На точках В и С, фиксирующих направления, между которыми измеряется угол, устанавливают визирные цели: марки, вехи, шпильки и т.п.

Сетку нитей трубы устанавливают в соответствии со зрением наблюдателя. Для этого трубу наводят на светлый фон (небо, белую стену) и, вращая окулярное кольцо, в поле зрения трубы добиваются четкого изображения сетки нитей.

Глядя поверх трубы, совмещают крест визира с визирной целью (визирная цель должна появиться в поле зрения трубы). После попадания в поле зрения трубы визирной цели фиксируют направление, зажимая закрепительные винты алидады и трубы. Вращением фокусирующей кремальеры добиваются резкого изображения визирной цели. Наводящими винтами алидады и трубы совмещают центр сетки с изображением визирной цели.

Существует несколько способов измерения углов. Наиболее простой способ – совмещение нулей лимба и алидады или «от нуля». В этом случае нуль алидады совмещают с нулем лимба. Алидаду закрепляют, оставляя не закрепленным лимб. Трубу наводят на визирную цель и закрепляют лимб. После этого алидаду открепляют, наводят трубу на другую визирную цель и закрепляют алидаду. Отсчет на лимбе даст значение измеряемого угла. Как правило, отсчеты по лимбу производят дважды.

Описанный способ прост, но недостаточно точен, поэтому чаще применяют способ приемов. В этом случае совмещение трубы с первой визирной целью производят при произвольном отсчете по лимбу.

Измерение угла при одном положении круга называют полуприемом. Как правило, работу по измерению угла на точке оканчивают полным приемом – измерением при правом (П) и левом (Л) положениях вертикального круга. Более точных результатов можно достичь, если измерения выполнять несколькими приемами. Результаты измерений записывают в полевой журнал. Из полученных отсчетов берут среднее. На правую точку получают средний отсчет. Разность средних отсчетов (П минус Л) является измеренным значением угла. Расхождение значений измеренного угла в полуприемах не должно превышать полуторной точности отсчета. Если измерения производят несколькими приемами, лимб между ними переставляют на угол γ = 180^о/ n.

9. В вертикальной плоскости теодолитом измеряют углы наклона или зенитные расстояния.

При измерении вертикальных углов исходным направлением является горизонтальное. Отсчеты ведут по шкалам, нанесенным на вертикальный круг теодолита. У некоторых типов теодолитов подпись шкал на вертикальном круге иная, но всех случаях с горизонтальным направлением визирной оси трубы совпадает целое число градусов: 0^о; 90^о. У теодолитов 3Т30 начальный индекс, относительно которого производят отсчеты по вертикальному кругу, приводится в горизонтальное положение уровнем при горизонтальном круге. Уровень скреплен с алидадой так, что его ось установлена параллельно коллимационной плоскости зрительной трубы.

Для вычисления значений углов наклона определяют место нуля М0. Место нуля – это отсчет по вертикальному кругу, соответствующий горизонтальному положению визирной оси и положению уровня при алидаде вертикального круга в нуль-пункте, или горизонтальности отсчетного индекса у теодолитов с компенсатором при вертикальном круге.

М0 определяют так: устанавливают теодолит, приводят его в рабочее положение. Находят хорошо видимую точку и наводят на нее трубу при круге «лево» (Л). При наличии уровня при вертикальном круге приводят пузырек его в нуль-пункт и берут отсчет по вертикальному кругу. Трубу переворачивают через зенит, теодолит - 180^о и вновь, теперь уже при круге «право» (П), наводят крест сетки нитей на ту же точку. Вновь приводят пузырек уровня в нуль-пункт и берут второй отсчет по вертикальному кругу.

При работе с теодолитом 3Т30 М0 вычисляют по формуле: М0 = (П + Л + 180^о)/2, где П и Л – отсчеты по вертикальному кругу теодолита при П и Л соответственно.

При работе с теодолитом 3Т5КП М0 вычисляют по формуле: М0 = (П + Л)/2. При работе с другими теодолитами формулу для вычислений М0 узнают из паспорта, прикладываемого к каждому теодолиту. Результаты измерений записывают в журнал.

Место нуля может иметь любое значение. Важно, чтобы при измерении вертикальных углов оно оставалось постоянным. Для удобства вычислений желательно, чтобы М0 было близким, а еще лучше равным нулю. М0 исправляют так. После определения М0 вращением трубы теодолита при Л устанавливают отсчет по вертикальному кругу, равный вычисленному углу наклона. В этом случае средняя горизонтальная нить сетки сойдет с изображения точки. Вертикальными исправительными винтами сетки среднюю горизонтальную нить наводят на точку.

Измерение вертикальных углов основано на конструктивной особенности теодолита, лимб вертикального круга которого жестко скреплен на лимбе вертикального круга: 0 – 180^о или 90 – 270^о. Лимб, вращаясь вместе с трубой, подводит к отсчетным индексам различные отсчеты. Разность отсчетов между двумя направлениями, между направлением и горизонтальным отсчетным индексом даст значение вертикального угла ν или угла от горизонта до измеряемого направления.

Для решения некоторых инженерных задач требуется определить зенитное расстояние, которое является дополнением угла наклона до 90^о: z = 90^о – ν. Зенитное расстояние образуется визирной линией и отвесной линией, называемой направлением на точку зенита.

При измерении зенитных расстояний вместо М0 определяют место зенита МЗ. Отсчеты по вертикальному кругу производят при положении пузырька уровня при вертикальном круге в нуль-пункте, что означает приведение отсчетного индекса в горизонтальное положение. Если теодолиты снабжены компенсатором, то отсчетный индекс автоматически приводится в горизонтальное положение. Если у теодолита нет уровня при вертикальном круге и компенсатора (например, теодолиты 3Т30), то перед отсчетом по вертикальному кругу приводится в нуль-пункт уровень при горизонтальном круге.

Хотя оцифровка делений на вертикальных кругах различных теодолитов различна, правила придания знаков вертикальным углам общие: поднятие визирной оси трубы над горизонтом образует положительные углы наклона. Поэтому при определении угла наклона разными теодолитами его вычисляют по формулам:

3Т30: ν = Л – М0; ν = М0 – П – 180^о; ν = (Л – П - 180^о)/2.

3Т5К, 2Т5П: ν = Л – М0; ν = М0 – П; ν = (Л – П)/2.

Если из уменьшаемого отсчета нельзя вычесть вычитаемое, к отсчету, меньшему 90^о, прибавляют 360^о.

Результаты измерений и вычислений записывают в полевых журналах.

Тема 2.4.Геометрическое нивелирование.

1. Нивелирование – вид геодезических работ, в результате которых определяют разности высот точек земной поверхности или сооружений, а также высоты этих точек относительно принятой отсчетной поверхности. Геометрическое нивелирование состоит в непосредственном измерении разности высот (превышений) точек при помощи горизонтального луча зрения и вертикально устанавливаемых в данных точках нивелирных реек. Нивелирование, как правило, начинают с репера или с точки, отметка которой известна. Геометрическое нивелирование в зависимости от положения нивелира относительно нивелируемых точек выполняют двумя способами: вперед и из середины.

При нивелировании вперед нивелир устанавливают над точкой А, отметка Н_А которой известна. Над точкой В, отметку Н_В которой должны определить, устанавливают нивелирную рейку. Затем измеряют высоту i инструмента (высоту линии визирования над точкой А) и делают отсчет b по рейке. Превышение h точки В над точкой А равно:

h = i – b,

т.е. при нивелировании вперед превышение равно высоте инструмента минус отсчет вперед. Высота (отметка) точки В будет составлять

Н_В = Н_А + h,

т.е. высота определяемой точки равна высоте исходной точки плюс соответствующее превышение между этими точками.

Подставляя значение h из формулы в выражение, получим

Н_В = Н_А + i – b.

Величина Н_А + i представляет собой высоту линии визирования над отсчетной поверхностью и называется горизонтом инструмента. Горизонт инструмента обозначается через Н_i и имеет очень важное значение. Тогда отметка точки В определится

Н_В = Н_i – b,

т.е. при нивелировании вперед высота передней точки равна горизонту инструмента минус отсчет по рейке, установленной на этой передней точке.

При нивелировании из середины нивелир устанавливают между задней точкой А, высота Н_А которой известна, и передней точкой В, высота Н_В которой определяется. Затем производят отсчеты по задней (а) и передней (b) рейкам.

Точку установки нивелира при нивелировании из середины называют станцией; точку, относительно которой определяют превышение, называют задней точкой, а вторую точку – передней. Соответственно этому отсчеты по рейкам, установленным на задней и передней точках, называют отсчетом (или «взглядом») назад (а) и отсчетом вперед (b).

Пользуясь Н_В = Н_А + h, где h = i – b, т.е. при нивелировании из середины превышение передней точки над задней равно «взгляду» (отсчету) назад минус «взгляд» (отсчет) вперед.

Если передняя точка расположена выше задней, превышение имеет знак плюс, если передняя точка расположена ниже задней, превышение имеет знак минус.

После подстановки значения h из формулы в выражение получим

Н_В = Н_А + а – b.

Аналогично нивелированию вперед величина Н_А + а представляет собой высоту линии визирования над принятой отсчетной поверхностью, т.е. горизонт инструмента (Н_i). Следовательно, при нивелировании из середины горизонт инструмента равен высоте задней точки плюс «взгляд» (отсчет) на эту заднюю точку.

Тогда

Н_В = Н_i – b,

т.е. при нивелировании из середины высота передней точки равна горизонту инструмента минус «взгляд» (отсчет) на эту точку.

Способ нивелирования вперед в производственных условиях не применяют. Он имеет чисто теоретическое значение. Как правило, применяют способ нивелирования из середины, который обеспечивает двойное продвижение в работе, способствует исключению остаточного влияния от нарушения главного условия нивелира, способствует исключению учета поправок на кривизну Земли и рефракцию.

2. Основными геодезическими приборами, которыми производятся измерения, являются нивелиры. Нивелирование производят для изучения форм рельефа, определения высот точек при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений. Устройство и основные части нивелира, которые являются также основными частями и других геодезических приборов: зрительная труба представляет собой оптическую систему, помещенную в металлический корпус. С одного края трубы размещен объектив, с другого – окуляр. Между ними находится двояковогнутая линза. В окулярной части трубы есть стеклянная пластина с нанесенной на ней сеткой нитей.

3. До начала работ нивелир вынимают из укладочного ящика и укрепляют на штативе становым винтом. Выдвигая и убирая ножки штатива, устанавливают его головку «на глаз» в горизонтальное положение. Затем с помощью подъемных винтов подставки приводят пузырек круглого уровня к середине концентрических окружностей или в нуль-пункт.

4. Прежде чем начать работу с нивелиром, как и с любым геодезическим прибором, его осматривают. Если при внешнем осмотре нивелира повреждения не обнаружены, приступают к поверкам. Поверки – это действия, которыми контролируют правильность взаимного расположения основных осей прибора, если при выполнении поверок обнаруживается несоответствие взаимного расположения частей прибора, его юстируют исправительными винтами. Поверки, выполняющиеся при подготовке нивелира к работе:

1) Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

2) Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира. Это условие гарантируется заводом-изготовителем прибора, но небольшое исправление и доводка могут быть выполнены исполнителем.

3) Визирная ось зрительной трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня.

4) Нивелир не должен иметь недокомпенсации (поверка выполняется только для самоустанавливающихся нивелиров).

При выполнении второй поверки неисправность ликвидируют следующим образом. Ослабляют исправительные винты сетки нитей и развертывают ее до совпадения отсчетов по рейке по левому и правому концам горизонтальной нити. При выполнении третьей поверки установку горизонтальной нити на вычисленный отсчет производят исправительными винтами сетки.

5. До разработки котлованов и траншей под фундаменты необходимо построить основные оси всех зданий и сооружений, предусмотренных проектом строительства, а также внешние и внутренние бровки котлованов и сдать эти построенные и отмеченные кольями грани котлованов по акту организации, разрабатывающей котлован.

При разработке котлованов не допускается перебор грунта в основании, наоборот, грунт разрабатывают с недобором до проектной отметки примерно на 15 – 20 см с тем, чтобы окончательную зачистку дна произвести непосредственно перед закладкой фундамента.

Когда разработка котлована закончена, приступают к зачистке дна котлована до проектной отметки. Перед зачисткой дно котлована нивелируют и забивают маячные колья или шпильки строго под проектную отметку.

При неглубоких котлованах нивелир устанавливают на поверхности над бровкой котлована в таком месте, чтобы можно было брать отсчет по рейке, установленной на репере, а затем по рейке, устанавливаемой в нужных местах на дне котлована. Отсчет по рейке, установленной на любом маячном колу, должен быть равен высоте проектной рейки.

При глубоких котлованах на дне закладывают один-два репера, располагая их вне контура наружных граней будущих фундаментов. Отметки этих реперов определяют нивелированием IV класса, обязательно двойным ходом от двух реперов основной нивелирной сети строительной площадки. В этом случае контроль зачистки дна котлована ведут уже от отметки реперов, установленных на дне котлована.

6. При нивелировании пикетажа нивелир устанавливают на равные расстояния от нулевого и первого пикетов и берут отсчеты по рейкам, устанавливаемым на пикетах, а затем на плюсовых точках по продольной оси к поперечникам и главных точках кривых.

Аналогично нивелируют и на следующих станциях. Пикеты нивелируют и в обратном направлении (для контроля). Начальную и конечную точки трассы привязывают в высотном положении к пунктам имеющихся опорных геодезических сетей.

7. Отсчеты по рейкам записывают в журнал нивелирования либо на схему квадратов, причем числовые значения отсчетов подписывают возле вершин тех квадратов, на которых они получены. Первый отсчет заносят в колонку 3 журнала (последовательность записей указана цифрами, заключенными в скобки после четырехзначных цифр в колонках). Наводят трубу на черную сторону передней рейки, берут отсчет по средней нити и заносят в четвертую графу (запись 2). Затем поворачивают рейки красными сторонами к нивелиру и берут отсчеты по передней (запись 3) и задней (запись 4) рейкам. Если между задней и передней точками есть промежуточная точка, то переносят и устанавливают на нее заднюю рейку и берут отсчет по черной (запись 5) и красной (запись 6) сторонам. Правильность отсчетов по рейкам контролируют, вычисляя разность: отсчет по красной стороне минус отсчет по черной стороне. Разность отсчетов не должна отличаться более чем на 5 мм от разности в подписи начальных делений сторон рейки. Контроль наблюдений производят также по превышениям: отсчет по черной стороне (запись 1) задней рейки минус отсчет по черной стороне (запись 2) передней рейки и то же по красным сторонам: (запись 4) – (запись 3). Разность превышений, вычисленных по черной (запись 7) и красной (запись 8) сторонам, не должна быть более 5 мм. После контроля наблюдений на каждой станции переходят на другую станцию и работу проводят в той же последовательности. В тех случаях, когда на нивелируемом отрезке есть промежуточные точки, по окончании нивелирования связующих точек зданий речник последовательно устанавливает на них рейку. Наблюдатель каждый раз приводя визирную ось в горизонтальное положение, делает отсчеты по черной стороне рейки. Отсчеты записывают в графу 5. После этого речник, находящийся сзади, устанавливает рейку на следующей точке.

8. Правильность вычислений проверяют в журнале постраничным контролем. Для этого в каждой из граф (3, 4, 6, 7, 8, 9) суммируют все записанные в них числа. В графах 3-й и 4-й складывают отсчеты по черной и красной сторонам. Найденные суммы записывают в итоговой строке. Полуразность 3-й и 4-й граф должна равняться сумме средних превышений. Суммируя превышения в 6-й и 7-й графах, находят суммы удвоенных положительных и отрицательных превышений, их алгебраическую сумму и полусумму. Эта полусумма представляет собой алгебраическую сумму средних превышений – алгебраическую сумму 8-й и 9-й граф. Незначительные отличия (1…2 мм) допустимы, так как являются результатом округления средних превышений, - ими пренебрегают. Для того чтобы избежать при нивелировании грубых погрешностей, контролируют взятие отсчетов и вычисление превышений. Взятие отсчетов контролируют повторением их: обычно на станции берут два отсчета по каждой рейке – отсчитывание по черной и красной сторонам. Применяют рейки, отсчеты которых, совмещенные с нижними гранями красных сторон двух реек комплекта, различаются на 100 мм. Если рейка располагается ниже штифта, отсчеты будут со знаком минус, если выше – со знаком плюс. Эту особенность надо учитывать и обязательно об этом делать запись в нивелирном журнале.

9. Нивелирная рейка состоит из двух брусков двутаврового сечения, соединенных между собой металлической фурнитурой. Это позволяет складывать рейку для транспортирования. Рейка имеет градуировку на обеих сторонах. Сантиметровые шашки наносят по всей длине рейки с погрешностью 0,5 мм и оцифровывают через 1 дм. Высота подписанных цифр не менее 40 мм. На основной стороне рейки шашки черные на белом фоне, на другой (контрольной) – красные на белом фоне. На каждой стороне рейки три цветные шашки каждого дециметрового интервала, соответствующие участку в 5 см, соединяются вертикальной полосой. Для удобства и быстроты установки нивелирные рейки иногда снабжают круглыми уровнями и ручками. На торцах нивелирной рейки укрепляют пятки в виде металлических полос толщиной 2 мм. Рейки маркируют так : например тип РН-10П-3000С означает, что это рейка нивелирная. Для точных и технических работ выпускают рейки длинной 3 и 4 м. Нивелирные рейки могут применять в разное время года при различных метеорологических условиях. Температурный диапазон работы реек – 40…+50С. Во время работы рейки устанавливают на деревянные колья, костыли или башмаки.