Как пользоваться нивелиром и рейкой при строительстве
Оптический нивелир многие считают архаизмом, в то время как это один из наиболее точных приборов в рамках геодезических исследований. В нашем обзоре мы удовлетворим интерес обывателей по вопросам использования нивелира для геометрического способа построения плоскостей.
Два геодезиста на разных краях пропасти:
Нивелир (кричит): Переходи!
Нивелир (ещё громче): Переходи.
Нивелир (бормочет): Глухой идиот.
Рейка (кричит): Сам идиот.
Суть и специфика нивелирования
Существует немало способов установить искривление земной поверхности: по малейшей разнице в атмосферном давлении, с использованием теодолита или водяного уровня и прочих приспособлений. Однако геометрическое нивелирование считается наиболее универсальным, быстрым и точным способом: даже у технических нивелиров, используемых в строительстве, погрешность измерений составляет всего 10 мм на один км.
Суть нивелирования заключается в определении разности высот (превышения) каждой из набора точек на местности относительно некоторой эталонной точки, называемой в строительстве репером. После того, как виртуальная плоскость была определена, относительно нее отсчитывают нулевую отметку, которая в большинстве случаев лежит на уровне пола первого этажа здания.
В принципе, в нивелировании нет ничего сложного кроме двух специфических моментов. С одной стороны, геодезист с напарником должны уметь пользоваться нивелиром и рейкой, знать тонкости настройки и правильно устанавливать контрольные столбы. Другой нюанс заключен в том, что на местности могут присутствовать объекты, препятствующие визуальному контакту между нивелиром и рейкой. Поэтому место установки нивелира приходится периодически переносить, определяя временные реперы и устанавливая разность высот для них. Но в конечном итоге все расчеты сводятся к банальной арифметике.
Определение репера и ключевых точек
При геодезическом исследовании строительной площадки репер располагают в самой низкой точке плоскости, которую определяют визуально или путем беглого «прострела». В этом месте в землю вбивают массивный столб с прямым срезом, на который удобно установить рейку.
Количество и расположение ключевых точек зависит от задач нивелирования. Если речь идет о подготовке котлована под фундамент, точки располагают на внутренних и внешних углах по контуру будущей конструкции. При размещении контрольных точек не требуется высокой точности, важно лишь, чтобы в месте установки кольев не было локальных бугров или ям.
В черте населенного пункта имеются специальные, измеренные и утвержденные официально, реперные точки для привязки к ним при измерении новых строительных площадок.
Все точки должны быть по возможности равноудалены от места установки нивелира и находиться от него на расстоянии не менее 5 метров. Если нивелируется маленький участок, нивелиром можно отстреливать все точки со стороны, ну или воспользоваться гидростатическим уровнем.
Установка и выравнивание визира
Для начала необходимо установить штатив. Ослабив винты крепления телескопических ножек, треногу нужно выровнять так, чтобы верхняя площадка лежала в горизонтальной плоскости, здесь все делается «на глазок». Ножки нужно вдавить в рыхлый грунт, надавив ногой на упор, при этом расстояние между ними должно быть одинаковым. Высоту ножек нужно отрегулировать так, чтобы площадка штатива находилась на уровне груди, после чего затянуть винты.
Когда штатив установлен, на нем посредством центрального винта крепится сам нивелир. Он имеет две площадки: нижняя фиксируется к треноге винтом или иным штатным способом, верхняя покоится на трех регулировочных винтах. По сторонам образованного винтами треугольника расположены три цилиндрических пузырьковых уровня предварительной настройки. Вращая одну пару винтов, сначала нужно добиться, чтобы пузырек между ними стал точно между метками. После этого путем подкручивания третьего винта выставляются два других уровня. Индикатор точной настройки — круглый уровень — располагается на корпусе оптической трубы нивелира. Может потребоваться немного покрутить регулировочные винты, чтобы пузырек расположился точно в пределах круглой метки. Нивелир готов к работе.
Обозначения нивелирной рейки
Прежде чем начать стрелять местность, неплохо было бы разобраться с тем, как ориентироваться по рейке. Действительно, что это за непонятные буквы «Е», что за черные и красные отметки? В действительности все очень просто.
Рейка разбита на сегменты, каждый длиной по 10 см. Внутри каждого сегмента есть черные и белые участки, длина каждого равна 1 см. Крайние три черных участка объединены боковой линией — это чтобы проще было визуально определять центр сегмента. Цифры обозначают, в каком десятке сантиметров находятся метки сегмента, то есть по сути положение на рейке определяется числом белых и черных участков, прибавленных к номеру десятка.
Но ведь точности в один сантиметр явно недостаточно. Дело в том, что на обратной стороне рейки имеется обычная миллиметровая градуировка, которой на больших расстояниях пользоваться не очень удобно. Поэтому помощник, удерживающий рейку, может дополнительно подстраивать бегунок, руководствуясь командами геодезиста «выше» и «ниже», а затем показать на пальцах количество миллиметров. Также некоторые нивелиры оснащаются метрической сеткой, по которой это отклонение определить еще проще.
Напоследок самый интересный вопрос: почему верхней части рейка имеет красную разметку, расположенную в обратном порядке. Дело в том, что у старых нивелиров не было дополнительной линзы и изображение геодезист видел перевернутым. Но с такими «динозаврами» вам вряд ли придется иметь дело.
Порядок измерения превышения точки
Перед отстрелом точки помощник должен установить рейку как можно ближе к контрольному колышку, мягко оперев ее на прилегающий грунт. Рейку во время измерений нужно держать недвижимо и строго вертикально, используя для выравнивания отвес или круглый пузырьковый уровень.
Нивелир нужно повернуть в сторону рейки так, чтобы вертикальная ось сетки расположилась точно по ее центру. После этого путем вращения оптического винта нужно настроить резкость изображения, чтобы метки на рейке были отчетливо видны. Затем нужно подстроить резкость отображения сетки, вращая кольцо на окуляре.
Чтобы определить превышение, необходимо отметить номер сегмента, на котором расположилась вертикальная ось, а затем посчитать, сколько от начала сегмента до оси целых чёрных и белых промежутков. Дописав после номера сегмента это значение, вы получите возвышение в сантиметрах. Если нужна более высокая точность, после возвышения ставится запятая, затем помощник перемещает ползунок так, чтобы его край точно совпал с горизонтальной осью и передает число дополнительных миллиметров, которое записывается после запятой.
Можно обойтись и без ползунка. Если горизонтальная ось расположилась точно посередине белой или чёрной метки, добавляют три миллиметра, если в нижней четверти — один или два, если в верхней четверти — четыре. Такого визуального определения для строительства более чем достаточно.
Ведение журнала и расчёты
Процесс нивелирования сопряжён с ведением большого количества записей. Геодезист должен иметь под рукой план участка, на котором схематически изображен объект, для строительства которого выполняется нивелирование, а также места расположения контрольных кольев. Каждый колышек нужно пронумеровать и вынести эти обозначения в отдельную таблицу, в которой отмечаются измеренные превышения.
Теперь о самих превышениях. Они бывают относительными и абсолютными, то есть от плоскости измерения нивелира и от репера. К примеру, превышение репера составило 145,2 см, а контрольной точки — 151 см. Вычтя из превышения репера превышение точки мы обнаружим, что абсолютное превышение составит -4,8 см, при этом знак «минус» точно дает понять, что тока расположена ниже. Подобные вычисления следует провести для каждой из точек.
Практический смысл нивелирования заключается в нанесение на колья отметок, находящихся в одной горизонтальной плоскости. Для этого необходимо найти самую высокую точку с наибольшим положительным значением превышения и добавить к нему, например, 20 см. Следуя от одного колышка к другому, на них с помощью рулетки откладывают значение превышения точки, к которому добавлено значение смещения — те самые 20 см. Полученные метки используются при ведении земляных работ и определения глубины котлована, либо для натягивания причального шнура.
Как пользоваться нивелиром
Геодезический прибор, при помощи которого можно вычислить разницу высот, и посредством горизонтальной линии (луча) между точками, находящимися на разных высотах определить ровность плоскости, носит название «нивелир».
Существует три вида нивелиров: лазерный, оптический и цифровой. Эта статья подробно расскажет о том, как пользоваться каждым видом нивелира.
Виды нивелиров: оптический, лазерный и цифровой
Как пользоваться оптическим нивелиром
В комплект с оптическим нивелиром, кроме самого прибора (нивелира), входит штатив и двусторонняя рейка, с делениями в сантиметрах и миллиметрах с двух сторон.
Для работы с оптическим нивелиром нужно:
- подобрать правильное место для расположения нивелира и установить штатив. Наиболее верным местом для получения правильных данных будет середина площади, которую нужно измерить. Чтобы горизонт не заваливался клеммы на ножках штатива следует ослабить. Площадку для нивелира поставить на нужную высоту и зафиксировать винтами;
- на штатив при помощи станового винта крепится нивелир. Инструмент устанавливается горизонтально за счет вращения его подъемных винтов;
- чтобы сфокусировать прибор, его зрительная труба направляется на рейку. Резкость настраивается путем вращения фокусировочного винта. При помощи окулярного кольца фокусируется сетка нитей;
Для вычисления длины от точки до точки, или проецирования вертикальных/горизонтальных осей здания, следует произвести центрирование. Чтобы это сделать на становый винт вешается отвес, а сам нивелир устанавливается сверху точки. Отвес также должен располагаться над точкой. После установки отвеса, нивелир плавно перемещается вдоль головки штатива и закрепляется в нужной позиции.
- после того как нивелир будет установлен в нужной позиции, и будут произведены все настройки (центровки, фокусировки) можно начинать проводить проверки и расчеты. Для того чтобы определить уровень превышения, нужно установить рейку нивелира на исходную точку (в геодезии такая точка носит название «репер»). Снять данные со средней сетки нитей, и записать их. Перенести рейку на точку, которую нужно измерить, и таким же способом снять и зафиксировать показания. Само превышение вычисляется путем вычитания данных по показаниям двух точек (разница между исходной и измеряемой точками).
Как пользоваться лазерным нивелиром
Перед началом эксплуатации лазерного нивелира его нужно проверить на предмет исправности. Такие нивелиры работают от батареек или аккумуляторов. Если батареи заряжены, то луч будет четко и ярко светить, и свидетельствовать об исправности прибора.
Чтобы сделать качественную разметку лазерным нивелиром стоит придерживаться строгих правил по его расположению:
- для четкой проекции плоскости и линий, установить нивелир следует в таком месте, чтобы луч не прерывался. Это значит, что на его пути не должно быть никаких предметов, которые будут ему препятствовать и ломать луч;
- каждая модель нивелира имеет предел дальности для измерения. И если увеличивать дистанцию до объекта, то это даст погрешность. Поэтому важно располагать нивелир с учетом расстояния, предусмотренного характеристиками прибора. Однако для увеличения допустимого расстояния, для нивелиров существуют специальные аксессуары, в виде приемника, которые могут вдвое увеличить площадь измерения.
- перед включением лазерного луча нивелира, стоит «попросить на выход» маленьких детей и домашних питомцев, а остальных предупредить о проведении работ с лазером. Прямое попадание лазерных лучей в глаза может привести к проблемам со зрением и даже слепоте.
Перед началом замеров и вычислений лазерный нивелир нужно правильно настроить. Разные модели имеют различные параметры, однако есть и общие для всех нивелиров принципы по настройке:
- для получения точных данных нивелир должен быть установлен на ровной твердой поверхности и хорошо закреплен. Луч от нивелира не должен болтаться и смещаться в разные стороны. Крепления лазерного нивелира предусматривают не только установку на штатив, но и имеют приспособления для прикрепления на стены и даже потолок;
- лазерная линия и нивелир выравниваются на нужном уровне винтами. Последние модели лазерных нивелиров оснащены функцией самовыравнивания. И в том случае, если нивелир установлен неверно, информируют об этом посредством сигнализации;
- лазер нивелира настраивается на вертикальную, горизонтальную или обе оси. Все зависит от цели замеров. Однако современные приборы уже оснащены автоматическими настройками и достаточно просто выставить нужный режим — «точка» или «линия»;
- некоторые модели нивелиров (например ротационный) оснащены функциями по регулировке скорости вращения лазерного луча или размеру параметров угла для выполнения задания для рабочего сектора;
- при использовании приемника лазерного луча, для вычислений на большой дальности, приемник устанавливается на точке измерения, предварительно прикрепленный к рейке.
Если работа предстоит долгая и нет возможности поддерживать заряд нивелира на должном уровне, то можно экономить расход энергии за счет отключения функций, которые не используются.
В процессе строительства и ремонта лазерный нивелир является незаменимым прибором, который дает возможность качественно и быстро выполнить несколько поставленных задач.
Нивелир может использоваться по разному, в зависимости от преследуемых целей.
Использование лазерного нивелира при работе на полу
Для того, чтобы проверить ровность бетонной стяжки, рейка приставляется к одной из стен помещения, и делается отметка на месте лазерного луча. Эти действия повторяются по остальным стенам. Таким образом, будет понятно наличие или отсутствие перепадов пола.
При отделке пола плиткой, керамогранитом или ламинатом, при помощи лучей лазерного нивелира, можно создать ровную напольную разметку, вместо натягивания ниточных маяков. Чтобы это сделать нивелир устанавливается и фиксируется под наклоном, так, чтобы лучи светили на пол и пересекались между собой под углом в 90 градусов. В этом случае, если четко следовать лучу, напольное покрытие ляжет идеально ровно.
Перпендикулярные линии, на любых (вертикальных и горизонтальных) плоскостях можно проецировать благодаря специальным зажимам. Такие зажимы могут идти в комплекте с нивелиром, а могут приобретаться как дополнительный аксессуар.
Использование лазерного нивелира для работ на стене
При помощи нивелира можно проверить ровность стен. С этой целью луч проводится по длине всей вертикали стены, рейкой фиксируются данные, вычисляются отклонения.
Как и в случае с напольным покрытием, при участии нивелира можно сделать отделку стен плиткой, мозаикой или просто приклеить обои. Для укладки плитки лазерным лучом нужно создать пересекающиеся под прямым углом линии -проекции, а для обоев достаточно будет одной вертикальной линии.
Как правило, для ровной отделки стен достаточно выложить (наклеить) только один ряд (полотно) в качестве ориентира, и по нему продолжать отделку, время от времени проверяя ровность нивелиром.
В настоящее время современный лазерный нивелир заменяет очень многие строительно-канцелярские принадлежности: линейки, рулетки, карандаши и прочее. Отбить уровень, без нанесения следов на поверхность, можно при помощи лазерного луча нивелира.
Благодаря направлению лучей на плоскость, можно быстро решить любую бытовую задачу по наклейке карнизов, установке мебели и бытовой техники.
Основные правила работы с нивелирами
Строительство жилых и офисных зданий в мире, особенно в крупных городах, идет непрестанно. В монолитном строительстве, при возведении мостов, ремонте дорог всегда нужно выполнять работы в соответствии с требованиями государственных стандартов. Поэтому ни одна строительная бригада не работает без специального измерительного прибора – нивелира. С его помощью можно определить высоту фундамента, выявить точки перепада высот при ремонте дороги, спроектировать расположение элементов конструкции. Но не только в промышленном строительстве нужна точность.
Все чаще на улицах городов появляются очень необычные постройки. Например, в Америке, штате Теннеси, есть в буквальном смысле перевернутое здание. Не только снаружи, но и внутри, все вверх тормашками: двери и лестницы под потолком, а под ногами люстры. В таком доме находится развлекательный комплекс для детей и взрослых. Еще одним примером является самая длинная в мире скамья, которая была построена в 2011 году в Болгарии в парке «Свобода». Длина скамьи – 1 км, 111м. Одновременно на ней могут отдохнуть порядка 2 020 человек! Понятное дело, что для воплощения таких необычных архитектурных проектов требуется не только дизайнерская фантазия, но и максимально точные измерения на этапе проектировки и строительства. Тут уж точно не обойтись без нивелира.
Несмотря на то, что основная сфера использования этой измерительной техники профессиональная, часто ее применяют и в быту. Например, нивелир помогает сделать измерения при строительстве дачных домиков, сборке мебели, размещении полок на стене, оклейке обоев и при других работах по обустройству дома. Все расчеты будут точными, а значит, и результат будет соответствующий. Когда Ваши друзья спросят, сколько же стоило нанять мастеров для выполнения этих работ, как гордо будет звучать, что все это было сделано своими руками!
Конечно, в профессиональной сфере используются одни приборы, чаще всего, оптические, а в быту наиболее популярны лазерные нивелиры. Мы расскажем по порядку, какие нюансы существуют в работе с теми и другими устройствами, чтобы Вам было легче добиться отличного результата на практике. Итак, начнем…
Все тонкости работы с оптикой
Надежность построенного здания зависит от многого: правильно заложенного фундамента, ровных стен, крыши, окон. Конечно, большую роль в этом играет качество материала и работа строителей, но и правильное выполнение измерений также очень важно. Без нивелира не обойтись – его используют на всех этапах, от выравнивания ландшафта и закладывания фундамента до возведения внутренних стен и перегородок в доме. В профессиональной сфере, когда строительство должно быть закончено в определенные сроки, находят применение именно оптические нивелиры. Они могут использоваться практически в любых температурных условиях, «не боятся» дождя и снега, а значит, подходят для эксплуатации и зимой, и летом. Кроме строительства, оптические нивелиры широко используются при топографической съемке местности, выполнении геодезических и дорожных работ.
Такие устройства оснащены зрительной трубой, в которой есть окуляр и сетка со шкалой. Перед началом измерений нужно настроить зрительную трубу так, чтобы изображение в окуляре было максимально четким. Менять положение трубы, настраивать изображение окуляра нужно специальными регулировочными винтами, при этом смотреть в окуляр. Чтобы улучшить видимость при настройке, можно воспользоваться белым листом, расположив его на небольшом расстоянии от зрительной трубы. Черные линии шкалы должны быть очень четкими, все деления видны. Только в этом случае можно сделать правильный и максимально точный замер.
Выполнение измерений оптическим нивелиром делается вдвоем. Один человек устанавливает прибор и определяет координаты, а второй отходит на нужное расстояние и держит специальную измерительную рейку. Рейка представляет собой линейку с делениями ценой в 10 мм. Каждые 50 мм объединены в перевернутую букву E, после которой обозначена цифра, равная высоте 1, 2, 3 дм и более. Установка производится нулем вниз и строго перпендикулярно земле. Ровное положение можно проверить по встроенному пузырьковому уровню. Нивелир закрепляется на штативе. Это необходимое условие для проведения измерений, иначе не избежать ошибок. Нужно отрегулировать положение ножек (какую отодвинуть дальше, какую ближе). Особенно это важно, если работа проводится на холмистой местности. Если положение прибора ровное, во встроенных ватерпасах (на штативе и на приборе) пузырьки будут посередине колбы. Выполнение этих правил поможет свести погрешность к минимуму и получить точные замеры.
После того, как нивелир установлен и отрегулирован, нужно навести прицел на деления рейки. На глаз определяется отметка пересечения линий в окуляре и на рейке. Показания фиксируются в журнал. По записанным данным определяется, например, есть ли необходимость в выравнивании почвы.
Соблюдение правил эксплуатации оптического нивелира гарантирует получение точных данных на подготовительном этапе, а значит, и работы будут выполнены быстро и качественно.
Использование лазерного нивелира – что может быть проще
В последнее время строители, плотники, монтажники применяют лазерный нивелир — более усовершенствованный, по сравнению с оптическим. И этому есть объяснение. Такой прибор отличается удобством в эксплуатации, справиться с этим может даже непрофессионал. Ведь все замеры выполняются одним человеком! Достаточно навести лазер на объект, и на его поверхность будет спроецирован луч, по расположению которого будет определяться нужная высота или выполняться разметка. Именно поэтому лазерные нивелиры все чаще стали приобретаться для использования в быту.
Если Вы задались целью выложить плитку в ванной комнате, с помощью нивелира будет легко сделать ровную разметку. Особенно это важно при укладке первого ряда. Если он будет неровным, дальнейшая работа пойдет насмарку. Чтобы все было аккуратно, и не пришлось переделывать, нужно соблюдать нехитрые правила при использовании измерительного нивелира.
Прибор обязательно нужно ровно установить. Можно, как и в случае с оптическим, взять специальный штатив, но для бытового применения такое приспособление может быть слишком громоздким, поэтому можно воспользоваться компактным держателем. Особенно это удобно при выполнении измерений внутри помещения. После того, как техника будет установлена и направлена на стену, нужно спроецировать лазер, нажав на кнопку. Если нивелир оснащен несколькими функциями, выбрать нужную можно с помощью переключателя. Так, например, можно спроецировать вертикальную или горизонтальную линию, либо перекрестие, что очень удобно при укладывании плитки.
Если Вам необходимо измерить высоту, это можно сделать с помощью рейки, которая применяется в работе и с оптическими, и лазерными нивелирами. Лазер проецируется на уровне деления, а человек лишь записывает значение или отмечает точку на стене.
При работе с лазерным устройством на улице можно пользоваться специальным приемником. Это прибор, который улавливает лазерный луч на большом расстоянии, до 80 – 100 метров. Особенно пригодится приемник при работе в солнечную погоду, когда луч плохо виден.
Комментарий специалиста. Приемник может оповещать также об отклонении луча от заданной точки. Стрелка на дисплее информирует о направлении сдвига. Когда лазер «пойман», раздается звуковой сигнал. С помощью этого прибора можно также определить расстояние до объекта даже в труднодоступных местах, например, в шахте, колодце, траншее.
Модели нивелиров с дисплеем наиболее удобны в использовании: все данные выводятся на экран (их не нужно фиксировать в журнале). Во время измерения применяется рейка со специальными штрих кодами, которые «прочитываются» датчиками, а полученная информация передается в микропроцессор. Многие модели техники оснащены программой, которая позволяет перенести данные на персональный компьютер через USB-кабель, чтобы использовать в дальнейших расчетах. Обычно, такие функциональные нивелиры приобретается, когда приходится делать серию замеров, например, в строительстве дома, в мастерской, при сборке мебели. Для домашнего применения выбор устройства с дисплеем будет нецелесообразным.
Общие рекомендации по работе
Как мы уже сказали, оптические нивелиры исправно работают в любых погодных условиях, низких и высоких температурах, но при их эксплуатации все равно нужно следовать правилам, чтобы снизить вероятность поломок. Лазерные приборы, хоть и более просты в использовании, но не стоит забывать, что они имеют электроэлементы, поэтому при эксплуатации нужно быть внимательным и аккуратным. Вот несколько простых правил, соблюдение которых поможет продлить срок службы приборов и избежать поломок.
- Защитить корпус при работе на улице. Несмотря на то, что оптическая техника «не боится» воды, а лазерный прибор может иметь пылевлагозащитную оболочку (о чем свидетельствует класс IP51 или 54), если на улице неблагоприятная погода, лучше воспользоваться зонтом или навесом. Также следует укрыть им прибор, когда припекает солнце. В дождливую погоду это поможет предотвратить попадание воды на внешние элементы корпуса, что может сказаться на точности измерений, например, у оптики будет искажение «картинки» в окуляре, а в солнечную – вероятность перегрева корпуса и внутренних компонентов, особенно при работе с лазерными нивелирами, ведь у них есть элементы питания.
- Соблюдать температурный режим работы. В первую очередь, это касается лазерного измерительного инструмента. Для каждой модели производитель указывает рекомендуемый диапазон температур, в котором техника будет стабильно функционировать, например, от -10 до +25 °С. При работе с оптическим нивелиром нужно быть внимательным к резкой смене температуры, потому что оптика к этому очень чувствительна. Занося прибор в помещение с мороза, рекомендуется оставить в его футляре на 20-30 минут, чтобы он медленно отогрелся, и не было образования конденсата.
- Хранить в специальном футляре. Часто вместе с инструментом продается кейс для хранения и переноски. Если его нет, то лучше приобрести отдельно. Обратите внимание, что он должен подходить прибору по размеру, чтобы обеспечить надежную фиксацию при транспортировке. После каждого использования нивелира нужно протереть салфеткой его корпус, окуляры (у оптического), стекла. Это предотвратит образование ржавчины на металлических элементах и скопление пыли на корпусе.
При соблюдении этих требований измерительный прибор будет исправно служить долгие годы. Вы можете быть уверены в том, что проведение измерений перед началом строительства и контрольных замеров в процессе работы не займут много времени и будут максимально точными.
