Инженерная геодезия

22.4. СПОСОБЫ УСТАНОВКИ И ВЫВЕРКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ ПО ВЫСОТЕ

Для высотной установки и выверки конструкций и оборудования применяют геометрическое нивелирование, микронивелирование, гидронивелирование и индикаторный способ.

Способ геометрического нивелирования является самым распространенным для определения в натуре проектных высот. В зависимости от требуемой точности и выбранной схемы измерений применяют нивелирование того или иного класса.

При установке строительных конструкций, как правило, требуется сравнительно невысокая точность, соответствующая нивелированию III и IV классов. При этом используют нивелиры средней точности типа Н-3 и стандартные шашечные рейки. Отметки на конструкции переносят в виде карандашных рисок или открасок.

При выполнении строительно-монтажных работ наиболее высокие требования предъявляются к установке по высоте металлических конструкций и закладных деталей. Применяя те же методы нивелирования, более высокой точности (порядка 1 мм) добиваются путем уменьшения расстояний от нивелира до реек (длин плеч).

Для производства геометрического нивелирования при монтаже технологического оборудования применяют наиболее точные приборы и методику нивелирования. Используют прецизионные нивелиры типа Н-05, штриховые рейки с инварной полосой, специальные малогабаритные реечки или точные металлические линейки с миллиметровыми делениями. В этом случае способом геометрического нивелирования можно определять разности высот точек, расположенных на расстоянии 5 - 15 м, со средней квадратической ошибкой 0,02 - 0,05 мм и на несколько сотен метров - с ошибкой до 0,2 мм.

Микронивелирование используют для приведения в горизонтальное положение опорных плоскостей и точек строительных конструкций и технологического оборудования. Выполняется оно при помощи монтажного уровня или специального микронивелира.

Микронивелир (рис. 22.6) состоит из подставки 1 с двумя опорами - подвижной 5 и неподвижной 6, с помощью которых он устанавливается на выверяемые точки. Перемещение подвижной опоры по высоте определяется при помощи часового индикатора 3 с ценой деления 0,01 мм. Расстояние между опорами является базой микронивелира, обычно не превышающей 1,5 м. К подставке жестко

317

Рис. 22.6. Конструктивная схема микронивелира

крепится цилиндрический уровень 2 с ценой деления 5 – 8’’. Приведение пузырька уровня в нуль-пункт осуществляется при помощи подъемного винта 4.

Микронивелирование выполняют следующим образом. Установив микронивелир на выверяемые точки, подъемным винтом приводят пузырек уровня в нуль-пункт и берут отсчет по индикатору. Переставив прибор в тех же точках на 180° и приведя вновь пузырек уровня на середину, берут второй отсчет по индикатору. Превышение на станции равно полу разности этих отсчетов.

Приборная точность микронивелира характеризуется средней квадратической ошибкой определения превышения, равной 0,01 мм.

При помощи микронивелира можно определять превышения последовательно от одной точки выверяемой поверхности к другой, т. е. прокладывать микронивелирный ход.

Ошибку передачи отметки в микронивелирном ходе (в мм) длиной L и базой прибора b можно подсчитать по формуле

Приняв b = 1,0 м, L - 100 м, получим m_[h] = 0,1 мм.

Гидронивелирование применяют для выверки по высоте опорных плоскостей строительных конструкций и технологического оборудования в условиях, когда выполнение геометрического нивелирования затруднено.

Различают гидромеханическое, гидродинамическое и гидростатическое нивелирование.

Гидромеханическое нивелирование основано на принципе измерения превышения как функции избыточного давления (или разрежения), создаваемого в измерительной системе столбом жидкости и регистрируемого датчиком давления (манометром или мановакуумметром). Этот способ позволяет измерять превышения до нескольких метров, но со сравнительно невысокой точностью - 1 - 2 см. Применяется он для предварительной установки строительных конструкций.

В гидродинамическом нивелировании измерения выполняются в процессе непрерывного изменения уровня жидкости в сообщающихся

318

Рис. 22.7. Схема определения превышения при помощи гидростатической системы

сосудах, устанавливаемых на определяемых точках. Способ в основном применяют при необходимости автоматизированного измерения осадок сооружения.

Из всех способов гидронивелирования гидростатический является наиболее распространенным и пригодным для геодезических измерений при выполнении монтажных работ.

В основе способа гидростатического нивелирования лежит свойство жидкости устанавливаться в сообщающихся сосудах на одном горизонтальном уровне. Так в сообщающихся сосудах 1 и 2 (рис. 22.7), установленных на выверяемых точках А и В, между которыми определяется превышение h, жидкость находится в состоянии гидродинамического равновесия и определяет положение уровенной поверхности. Если сосуды одинаково оцифровать от нижних опорных точек, например через миллиметры, то, измерив высоты столбов жидкости d₁ и d₂, можно вычислить превышение h = d₁ - d₂. Такой способ недостаточно точен и используется лишь в строительных гидростатических уровнях.

Более точные системы построены по иному принципу. Превышение h можно определить по формуле

где a₁ и a₂ - высоты сосудов или положения исходных точек отсчитывания относительно точек, с помощью которых они устанавливаются на выверяемую поверхность; З₁ и П₁ - расстояния от исходных точек отсчитывания до уровня жидкости.

Разность в положении исходных точек отсчитывания является постоянной прибора, зависящей от погрешностей его изготовления. Иногда ее называют местом нуля (МО) прибора. Для ее исключения из результатов измерений сосуды необходимо поменять местами и вновь определить расстояния З₂ и П₂ до уровня жидкости. В этом случае

В среднем значении превышения, определенного при двух положениях сосудов, М0 исключится, т. е.

319

а его значение может быть подсчитано по формуле

Регистрация уровня жидкости в точных гидростатических системах осуществляется визуальным, электроконтактным, фотоэлектрическим и другими способами. К визуальным системам относятся широко распространенные приборы УГС модели 114 и 115 и прибор Мейссера (ФРГ), которые являются приборами переносного типа. Прибор УГС состоит из двух измерительных сосудов, соединенных между собой водяным и воздушным гибкими прозрачными шлангами. Каждый измерительный сосуд имеет микрометрический винт с острием.

На нивелируемые поверхности сосуды устанавливают плоскими пятами. При измерении отсчеты берут по шкале винта до 0,01 мм в момент контакта острия с уровнем жидкости. Диапазон измеряемых превышений 25 мм (в приборе Мейссера - до 100 мм), приборная точность характеризуется средней квадратической ошибкой 0,02 - 0,05 мм.

На точность гидростатического нивелирования существенное влияние оказывают внешние условия (главным образом, из-за разности температур в сосудах и водяном шланге). Для уменьшения этого влияния гидростатическую систему располагают вдали от сильных источников нагрева, а шланги стараются укладывать горизонтально.

Индикаторный способ применяют для окончательной установки выверяемых точек на проектную отметку, если из предварительных измерений известны точные фактические отметки этих точек.

Над выверяемыми точками оборудования, например А и В (рис. 22.8), устанавливают индикаторное устройство, состоящее из подставки со стойкой, передвижного мостика с уровнем и часового индикатора. Если к отсчету по индикатору при его опирании на выверяемую точку прибавить разность между проектной и фактической отметками, то получится отсчет, до величины которого надо поднять или опустить оборудование, чтобы его фиксированная точка находилась на проектной отметке.

Индикаторный способ может также применяться для окончательной установки оборудования в плане, если индикаторное устройство повернуть так, чтобы оно фиксировало горизонтальное перемещение оборудования.

Рис. 22.8. Схема индикаторного способа выверки конструкций

320