Приборы вертикального проектирования.
При решении многих задач инженерной геодезии используют приборы вертикального проектирования (ПВП), что связано с увеличением этажности массовой застройки, созданием уникальных объектов ядерной энергетики, специальных технологических линий и т. п. При этом возрастают требования к точности инженерно-геодезических работ, усложняются условия измерений. Приборы вертикального проектирования позволяют более эффективно передавать плановые координаты выше и ниже исходной точки, контролировать вертикальность сооружений.
ПВП обычно делят на:
· механические
· оптические
В механических приборах отвесная линия реализуется струной с грузом или стержнем. В прямом отвесе струна устанавливается в вертикальное положение подвешенным грузом, помещенным в жидкость (масло, воду с опилками и др.). В обратном отвесе нижний конец струны (проволоки) закрепляют, а верхний натягивают динамометром, в вертикальное положение струна устанавливается при помощи двух взаимно перпендикулярных уровней. Прикрепленный к верхнему концу проволоки плавающий в жидкости поплавок также удерживает проволоку в отвесном положении. Точность механических центриров зависит от их конструкции, способа фиксации отсчета и высоты проектирования.
Наибольшее распространение получили оптические центриры , которые по точности делят на технические, точные и высокоточные. Технические центриры обычно встроены в теодолиты, тахеометры и др., их точность 1:5000-1:10 000 при расстоянии 10-20 м. Точные и высокоточные центриры являются самостоятельными приборами, по способу установки визирной оси в отвесное положение их делят на уроненные и центриры с компенсатором. Относительная ошибка проектирования точки точными центрирами равна 1:30 000-1:50 000 при расстоянии до 150 м. Компенсаторы в точных центрирах позволяют устанавливать визирную ось с точностью 1".
Высокоточные центриры позволяют устанавливать визирную ось в отвес-ное положение с ошибкой менее 1", имеют зрительную трубу с увеличением 30-40х и позволяют выполнять проектирование с относительной ошибкой 1-100 000 при расстоянии 250-500 м.
При строительстве инженерных сооружений и монтаже технологического оборудования широко используют точные и высокоточные геодезические центриры. Кроме того, оптическое проектирование можно выполнить способом отвесных плоскостей, в котором вертикальную линию получают путем пересечения двух примерно взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостей, полученных теодолитами.
В СССР изготавливали оптические центриры Ц0-1, «Зенит 0ЦП», «Надир 0ЦП», которые позволяют выполнять центрирование с относительной ошибкой 1:100 000 при расстоянии до 250 м. Прецизионный оптический центрир PZL (б. ГДР) по своему назначению и области применения соответствует отечественному центриру 0ЦП. PZL создан на базе нивелира Ni-007 с компенсатором, имеет в подставке оптический центрир для установки над точкой, горизонтальный круг с ценой деления 10'. Проектирование точек по вертикали выполняют по специальной палетке при установках лимба 0, 90, 180 и 270°. Корпус цилиндрической формы имеет входное отверстие в его верхней части. Лучи от предмета через объектив попадают на прямоугольную призму, подвешенную на нитях в виде маятника, которая является компенсатором угла наклона оси вращения прибора. Затем лучи через дополнительную призму направляются в окуляр, изображение предметов — прямое. Колебания маятника гасятся воздушным демпфером. Горизонтирование PZL выполняют по круглому уровню, точная установка визирной оси зрительной трубы в отвесное положение выполняется автоматически с помощью компенсатора. Построение отвесной линии ПВП выполняют следующим образом. ПВП устанавливают над проектируемой точкой на исходном горизонте. Над этой точкой в плитах перекрытий всех этажей оставляют небольшие отверстия. В отверстии верхнего перекрытия укрепляют наклеенною на оргстекло палетку (сетку взаимно перпендикулярных линий через 5 мм размером не менее 100 х 100 мм). ПВП устанавливают так, чтобы нить сетки зрительной трубы была параллельна линиям палетки, берут отсчет х' по шкале X палетки. Поворачивают прибор на 180°, берут отсчет х" и вычисляют среднее значение х = 0,5 /х' + х"/, аналогичным образом находят у = 0,5 /у' + у"/. Эти измерения составляют один прием. Для повышения точности выполняют от двух до пяти приемов. В результате находят хср ,уср , которые и откладывают на палетке и находят вертикальную проекцию исходной точки.
Для вертикального проектирования применяют специальные оптические и лазерные зенит-(вверх) и надир-(вниз) приборы.
Оптические и лазерные приборы вертикального проектирования по способу приведения визирной оси или светового луча в отвесное положение могут быть уроненными или с компенсатором наклона. В свою очередь, компенсаторные приборы подразделяют на одно- или двухкоординатные.
Однокоординатный зенит-прибор вертикального проектирования ПЗЛ фирмы "Карл-Цейсе" (рис.7, а) - высокоточный прибор с самоустанавливающейся линией визирования. На корпусе 5 прибора закреплен круглый уровень 1, по которому прибор приводят в рабочее положение. Корпус размещается на подставке 9 и закрепляется винтами 8, 10. Окуляр зрительной трубы расположен под углом 90° к объективу 4.
Практическим примером может служить применение однокоординатного зенит-прибора при монтаже конструкций зданий. Чтобы перенести оси вертикальным визированием, зенит-прибор центрируют над точкой 11 пересечения осей или линий, которые параллельны осям, располагаемым обычно внутри корпуса. На монтажном горизонте на отвесной линии над зенит-прибором закрепляют палетку 15 (рис.7, б).
Рис.7. Прибор вертикального проектирования ПЗЛ (а) и перенесение осей вертикальным визированием (б):
1 - круглый уровень, 2, 3 - окуляры отсчетного микроскопа и зрительной трубы, 4 - объектив зрительной трубы, 5 - корпус, 6 - фокусирующее приспособление, 7 - наводящее устройство, 8, 10 - закрепительные винты, 9 - подставка, 11 - точки на исходном горизонте,12 - проекция точки на монтажный горизонт, 13 - металлический знак, 14 - ось, 15 - палетка, 16 - калька с разграфкой.
Палетка представляет собой кальку 16 с координатной сеткой, наклеенную на прозрачное оргстекло, вставленное в металлическую рамку. Во всех перекрытиях над переносимой точкой оставляют отверстия, минимальные размеры которых 100 мм при высоте зданий до 60 м и 150 мм при высоте до 100 м. В отверстие перекрытия монтажного горизонта над зенит-прибором устанавливают рамку с палеткой.
Визирование на палетку производят таким образом, чтобы горизонтальная нить сетки была параллельна одной из линий палетки. Отсчет (21,4) в делениях палетки делают по горизонтальной нити сетки и записывают в журнал (табл.1). Далее прибор поворачивают на 180° и производят второй отсчет (22,2) по этой же шкале. Установив горизонтальную нить прибора параллельно другим линиям палетки и повернув его на 90°, делают отсчет (8,4), а повернув прибор на 180°, следующий отсчет (9,2). Средние значения из попарно выполненных отсчетов будут координатами точки на палетке. Погрешность перенесения точек допускается в пределах 2...4 мм.
Таблица 1
| Точка | 0° | 180° | Среднее значение | 90° | 270° | Среднее значение |
| 21,4 | 22,2 | 21,8 | 8,4 | 9,2 | 8,8 | |
| 26,5 | 26,3 | 26,4 | 3,8 | 3,6 | 3,7 | |
| 29,7 | 29,5 | 29,6 | 6,9 | 6,7 | 6,8 |
В МИИГАиК разработаны двухкоординатные приборы вертикального проектирования ПВП-Т и ПВП-В. Прибор ПВП-Т (рис. 9.8, а) имеет подставку 4 с горизонтальным кругом 3, зрительную ломаную трубу с объективом 1, окуляром 2 и фокусирующей рукояткой 5. Прибор снабжен горизонтальным кругом и дополнительной насадкой, позволяющей повернуть визирную линию в горизонтальное положение. Это делает прибор универсальным для применения на строительной площадке.
Высокоточный прибор ПВП-В (рис.8, б) представляет собой вертикальную зрительную трубу 1, на концах которой навинчены оправы с объективами. Внутри трубы размещается стакан с компенсатором. Стакан может перемещаться внутри трубы с помощью рукоятки 4. Там же снаружи размещается окуляр 2. Все это образует двойную зрительную трубу, которая крепится с возможностью вращения вокруг вертикальной оси на каретках 3. Каретки перемещаются в двух взаимно перпендикулярных направлениях; величина их перемещения фиксируется микрометренными измерительными винтами. Нижняя каретка крепится к трегеру, с подъемными винтами. Точность работы прибора характеризуется средней квадратической ошибкой передачи координат по вертикали 0,5 мм на 100 м длины визирования.
Рис.8. Приборы вертикального проектирования ПВП-Т (а) и высокоточный ПВП-В (б)
Оптические приборы вертикального проектирования выпускаются рядом фирм Германии, Японии, Швейцарии, Украины и др.