16. Высокоточное геометрическое нивелирование. Область применения. Приборы и оборудование.

Этот метод является основным как при установке технологического оборудования (вертикальная выверка агрегатов, конструкций, автоматических линий), так и при исследовании осадок зданий и инженерных сооружений. Это объясняется простотой метода и высокой производительностью.

Специфика измерений состоит в том, что нужно определять отметки точек, расположенных на близком расстоянии одна от другой (4-25м) с точностью до 10-х и 100-х долей метра.

Основные отличия нивелирования короткими лучами от государственного нивелирования 1ого и 2ого классов:

1. применение более надежных и более сложных конструкций исходных геодезических знаков, позволяющих сохранять свои отметки в течение длительного времени монтажа и эксплуатации сооружения;

2. проложение ходов по специальным маркам вместо костылей, что требует установки нивелира посредине м/у марками и исключает ошибки, связанные с оседанием костылей. Установка нивелира посередине производится точнее, чем в государственном нивелировании, иногда с точностью 1-2см.

3. применение специальных реек и шкал для отсчетов;

4. более тщательная выверка угла i и специальные мероприятия по обеспечению его постоянства;

5. более точное исследование нивелира и реек;

6. применение специальных устройств, уменьшающих или устраняющих влияние вибрации оборудования на результаты нивелирования.

Нивелиры: При нивелировании короткими лучами применяются те же высокоточные и точные нивелиры, что и при геодезическом нивелировании 1ого и 2ого классов.

К классу высокоточных относятся нивелиры, обеспечивающие в комплекте с инварными рейками точность определения превышений на станции со СКО не более 0,15 мм и точность нивелирования 1 км хода в пределах 0,5 мм.

К классу нивелиров повышенной точности относятся нивелиры, обеспечивающие определение превышений на станции со СКО в пределах 0,15-0,5мм, а на 1 км хода 0,5-2мм.

Высокоточные уровенные нивелиры:

Н-05 – нивелир высокоточный с оптическим микрометром, обеспечивающий СКО км 2ого хода ≤ 0,5 мм.

Ni - 004

Высокоточные нивелиры с компенсатором:

Ni – A3 – ломаная зрительная труба, погрешность компенсации ± 0,01’’ – 0,1’’.

АТ-G1, AT-G2 ( Topcon) – СКО км 2ого хода ≤ 0,7 мм без оптического микрометра и ≤ 0,4 мм с оптическим микрометром.

Нивелиры повышенной точности с уровнем:

НА-1,Н2, Ni-030

Нивелиры повышенной точности c компенсатором:

Ni-007

AT-G3 - СКО км 2ого хода ≤ 1,5 мм без оптического микрометра и ≤ 1,0 мм с оптическим микрометром

AT-G4, AT-G6 (оптического микрометра нет) - СКО км 2ого хода ≤ 2,0 мм без оптического микрометра.

Рейки: Прецизионные нивелирные рейки стандартного образца с инварной лентой. Рейки 3-х метровые с круглым уровнем, 2мя шкалами на инварной ленте. Цена деления наших реек 5мм (зарубежных – 10 мм).

Для специальных геодезических работ по высокоточной выверке оборудования или для наблюдения за осадками используются как стандартные инварные рейки, так и специальные длиной 0,5; 1,0; 2м и специальные подвесные рейки конструкции Пискунова и шкалы.

Кроме перечисленных приборов необходимы:

- зонт для защиты прибора при работе под открытым небом;

- подкладки под ножки штатива при работе летом на асфальте;

- специальные приборы и фонари для освещения шкал при работе в темных помещениях и цехах;

- рулетки или шнур для отбивки плеч;

- виброгасители при разбивке в условиях вибрации.

Методика измерений при высокоточном нивелировании.

Устанавливают нивелир посередине м/у нивелируемыми точками с точностью 10-30 см, а иногда и 1-2 см. Отчёты по рейкам выполняют в следующей последовательности:

а) при 2х рейках

1 горизонт – ЗоПоПдЗд

2 горизонт – ПоЗоЗдПд

б) при 1 рейке

1 горизонт – ЗоЗдПоПд

2 горизонт – ПоПдЗоЗд

При установке оборудования нивелирование выполняют от глубинного или фундаментального репера по специальным маркам или реперам, установленным на выверяемом оборудовании. Нивелирные ходы м.б. как замкнутыми, так и разомкнутыми. В результате нивелирования определяют фактические отметки установленных реперов или плоскостей на оборудовании. По разности фактических и проектных отметок вычисляют величины рихтовки конструкций и с помощью индикаторных устройств и специальных приспособлений производят рихтовку конструкций в проектное положение.

Уравнивание производится строгим методом на ЭВМ по специально составленным программам.

Основные ошибки при высокоточном нивелировании:

1. Инструментальные ошибки

- ошибка совмещения концов пузырька уровня

- ошибка визирования

- главное условие нивелира (угол i) – не параллельность оси уровня и визирной оси

- ошибка от перефокусировки зрительной трубы

- ошибка отчёта по барабану микрометра (ошибка определения ц.д. барабана, неравенство делений на разных участках барабана, ошибка оценки деления на глаз)

- ошибка от смещения сетки нитей

- ошибка от неточности нанесений делений на рейках

- ошибка разности высот нулей реек

- ошибка за несоблюдение условия параллельности оси уровня и оси рейки

- ошибка за неперпендикулярность плоскости пятки к продольной оси рейки

- ошибка за прогиб рейки

2. Влияние внешних условий

- ошибки от деформации инструмента, вызванной температурными колебаниями (изменение угла i при изменении температуры, удлинение реек)

- ошибка за рефракцию

- ошибка конвекционных токов воздуха (колебания штрихов рейки)

- ошибка из-за изменения длины реперной трубы от сезонных колебаний

- ошибка за счёт линейных деформаций конструкций, на которых установлены марки для наблюдений

3. Личные ошибки наблюдателя: случайные и систематические.