Проведение геометрического нивелирования

Геометрическое нивелирование сводится к установке визир­ной оси прибора в горизонтальное положение и взятию отсчетов по рейкам.

Нивелирование, как правило, начинают с репера (R_p) или с точки, отметка которой известна. В этом случае на начальной и следующей (определяемой) точках устанавливают рейки. Ниве­лир размещают приблизительно посередине между точками. Пользуясь подъемными винтами, пузырек круглого уровня при­водят в нуль-пункт.

Трубу нивелира наводят на рейку задней (на­чальной) точки. Далее, пользуясь элевационным винтом, пузы­рек цилиндрического уровня приводят в нуль-пункт (совмещают изображения концов пузырька контактного уровня) и берут от­счет по черной стороне рейки. Результаты нивелирования записы­вают в специальный журнал (табл. 1).

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 (запись2) передней рейки и то же по красным сторонам: (запись 4) минус (запись3). Разность превышений А_выч, вычисленных по черной (запись 7) и красной (запись 8) сторонам, не должна быть более 5 мм.

Если это условие выполнено, то вычисляют среднее (запись 9)  превышение h_ср. Например, для станции 1

                                      h_ср = (h_р1  + h_пко)/2.

После контроля наблюдений на каждой станции переходят на другую станцию и работу проводят в такой же последовательности.

В случаях, когда на нивелируемом отрезке есть промежуточные точки, по окончании нивелирования связующих точек зданий реечник 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 реечник, находящийся сзади, устанавливает рейку на следующей точке.

Если нивелирование в одном ходе выполняют с двух станций и более, то заканчивать его следует на точке с известной отметкой.

Как правило, ход заканчивают на втором репере R_P2, что обеспечивает контроль правильности нивелирования.

Теоретически сумма полученных превышений должна равняться  разности отметок конечного и начального реперов. В тех случаях, когда ход начат и закончен на одной и той же точке, сумма превышений должна равняться нулю. Отличие практически полученной суммы средних превышений от теоретического значения называется невязкой.  Невязка f_h =_i-(Н_К-Н_Н)_,  где Н_к и Н_н – отметки конечной и начальной точек. Полученная невязка не должна превышать определенной величины. Для технического нивелирования она не должна быть больше 50 мм на 1 км хода или 5 мм на одну станцию. При п станциях f_hдоп ≤ 10

Если полученная невязка больше допустимой, значит качество нивелирования низкое, и работу следует переделать. Если полученная невязка меньше предельной, то ее распределяют в виде поправок δ_h (мм) во все превышения с обратным знаком. Поправки вычисляют по формуле δ_h = f_h /n, где п — число превышений.

Поправки округляют до целых миллиметров, а сумма их должна равняться невязке с обратным знаком. Этот процесс называют увязкой превышений.

Отметки связующих точек вычисляют по исправленным пре­вышениям А_исп, отметки промежуточных точек вычисляют через горизонт прибора по вычисленным отметкам связующих точек. Го­ризонт прибора равен Н_А + а = Н_в + b,  где а и b — отсчеты по рейкам в точках А и В.

Правильность вычислений проверяют в журнале постраничным контролем. Для этого в каждой из граф (3, 4, 6...9) суммируют все записанные в них числа. В 3-й и 4-й графах 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 — сумму значений 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 их повторением: 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. При использовании таких реек надо помнить, что на черной стороне счет делений идет от нуля. С пятками красных сторон совмещены отсчеты 4687 и 4787 мм. Если на красной стороне реек нанесены деления с шагом 11 мм, а не 10 мм, как на черной, превышения, полученные из разности отсчетов по красной стороне, следует умножить на коэффициент 1,1. Если используют рейки с односторонней разграфкой, то по­ступают так. Берут отсчеты по задней и передней рейкам. Нивелир со штативом снимают и устанавливают вновь, изменяя его высо­ту примерно на 0,1 м. После этого повторно берут отсчеты по задней и передней рейкам.

До снятия нивелира на станции в случае применения двусто­ронних реек вычисляют: разность отсчетов по черной и красной сторонам и превышение по отсчетам по черной и красной сторо­нам. Для технического нивелирования эти расхождения не долж­ны превышать 5 мм. Перемещение реек с точки на точку с пра­вильным их чередованием и своевременным снятием помогает исключить промахи в работе, поэтому реечников инструктируют о порядке перемещения и сигналах для снятия реек.

Места установки нивелира выбирают с таким расчетом, чтобы расстояния от нивелира до связующих точек были примерно рав­ны. Соблюдение этого условия исключает или значительно умень­шает величину погрешности и непараллельности визирной оси и оси цилиндрического уровня. Нивелир устанавливают в рабочее положение на предварительно проверенном штативе, с подтянутыми болтами и барашками. Ножки вдавливают в грунт. Если наблюдения ведут на большой высоте над землей и при ветре, например на строящемся здании, то на штативе подвешивают металлические стержни, пластины, чтобы он был устойчивее, и прочно, но не жестко зажимают. Ножки штатива располагают в направлениях, не препятствующих удобному подходу к окуляру при наблюдении задней и передней реек.  Точки установки реек закрепляют на местности деревянными кольями длиной не менее 30 см и диаметром не менее 5 см.       В верхний торец вбивают гвозди со сферической головкой. При установке реек на костыли или башмаки проверяют прочность их сцепления с грунтом или другими поверхностями, Для того чтобы колебания воздушных потоков меньше искажали отсчеты по рейкам, соблюдают следующие предосторожности. Избегают располагать створы линий над местностью с разными подстилающими поверхностями. Если это все-таки необходимо, то связующие точки располагают на границах зон: асфальт—луг— газон; водная поверхность—берег и т.п.; уменьшают расстояния между  нивелируемыми точками. Кроме того, высоту визирного не опускают ниже 0,3 м над землей. На время перерыва в работе рядом с последней связующей скрепляют кольями или костылями еще две точки и определяют превышения между тремя точками до и после перерыва. По значе­ниям этих превышений судят о неизменности положения связу­ющей точки нивелирного хода, на которой оканчивалась работа до перерыва. Если ее положение нарушено, то нивелирование по оду повторяют вновь.

Исходной или конечной точкой нивелирования может служить марка (знак) с отверстием в центре, установленная в стене. Отметка марки относится к этому отверстию. В отверстие вставля­ют штифт, а на него рейку. Если рейка располагается ниже штифта, то отсчеты будут со знаком «минус», если выше — со знаком «плюс». Эту особенность надо учитывать и обязательно об этом делать запись в нивелирном журнале.