Как пользоваться теодолитом при строительстве фундамента

Каждый строитель должен иметь под рукой теодолит. Как пользоваться теодолитом правильно? В первую очередь следует знать, что он предназначен для измерения горизонталей и вертикалей. Его часто используют в комплексе с нивелиром.

Теодолиты и нивелиры используют для измерения горизонталей и вертикалей различных поверхностей.

Сложная электронная «начинка» позволила теодолиту составить конкуренцию аналогичным строительным приспособлениям. Если сравнивать его с тахометром, то он дает такие же точные показания, но стоит намного меньше. Конечно, провести сложные измерения при отсутствии вычислительной техники и базы знаний сложно, но вот для работ с вертикалями и горизонталями это не требуется. Поэтому работать с теодолитом сможет даже новичок.

Что собой представляет теодолит?

Прежде чем приступать к работе, следует ознакомиться с устройством инструмента. Комплектация прибора может состоять из ориентира-буссоля, оптических дальномерных насадок, визирных марок и прочего. Это не обязательные приспособления, но лучше, чтоб они были в наборе. В случае проведения специализированных работ используются инструменты более узкой направленности:

• маркшейдерские — используются в работах на шахтах, по добыванию угля;
• астрономические — сфера применения — астрономия, к ним также идут в комплекте окулярные микрометры;
• гироскопические — применяются в работах, связанных с измерениями углов, и помогают определять направления меридиана.

В зависимости от области, в которой будут пользоваться теодолитом, он может иметь те или иные дополнения в комплектации.

Основными узлами прибора является:

1. Корпус, на котором закреплены горизонтальные и вертикальные отсчетные круги.
2. Подставка-трегер, на основании которой расположены 3 винта (использующиеся для регулировки положения) и круглый уровень.
3. Труба для наблюдения.
4. Винты для наведения и крепления прибора.
5. Отвес.
6. Микроскоп для отсчетов.

Как пользоваться теодолитом?

Данный инструмент, перед тем как начнет производить вычисления, должен быть правильно установлен. Надежность крепления напрямую влияет на точность показаний. Подготовительный этап включает в себя центрирование прибора, регулировку горизонтали и установку наблюдательной трубы.

Чтобы надежно и правильно установить теодолит, используют специальный геодезический штатив.

Центрирование производят с целью совместить лимб горизонтального круга и линию отвеса, которая, в свою очередь, проходит через точку расположения инструмента. Второй момент предназначен для того, чтоб оси вращения стали в отвесное состояние. Именно на том моменте лимб принимает горизонтальное состояние. Что касается горизонтирования, то сначала его делают «на глаз» во время того, как устанавливается штатив. После этого производится регулировка при помощи винтов и цилиндрического уровня, которая должна уже быть максимально точной.

Сразу стоит отметить, что пользоваться теодолитом будет сложно, если нет никаких навыков общения с такой техникой. Даже прочитав руководство к использованию прибора, будет трудно добиться точных результатов. Поэтому рекомендуется изначально пройти стажировочные курсы по ознакомлению с данным инструментом.

Как измерить вертикальные углы?

Для работ с углами профессиональные строители пользуются теодолитом. Эту процедуру по силам выполнить и самостоятельно.

Для правильной работы теодолит должен быть надежно укреплен на штативе.

Для этого следует выполнить ряд несложных операций. В первую очередь теодолит надежно фиксируется в штативе, который должен плотно стоять на основании, без каких-либо шатаний. После установки следует определиться с двумя точками на объекте, который измеряется. При помощи винта наблюдательная труба наводится на отметки.

Далее необходимо совместить вертикальную нить трубы с одной из выбранных отметок и провести считывание показателей, которые будет показывать горизонтальный круг. Чтобы труба имела возможность перемещаться, винты слегка ослабляют. Наблюдательный элемент следует двигать по часовой стрелке до тех пор, пока под наблюдение не попадет вторая отметка. После этого снимаются вторые показания.

Можно также воспользоваться еще одним методом — круговым. Его используют в тех случаях, когда работы по измерению проводят из одной точки. Тогда нужно:

1. Установить теодолит на рабочей площадке и выровнять его. При этом следует обратить внимание на то, что месторасположение лимба должно быть максимально приближено к 0.
2. Далее идет вращение алидады до тех пор, пока нулевой штрих микроскопа не станет на один уровень с нулевым штрихом лимба. После этого труба направляется на отметки, для чего ослабляются слегка винты. Как только замеры произведены, стопорный винт затягивается, и делаются вычисления.

Горизонтальные углы измеряются без учета положения прибора. Чтобы их осуществить, следует наблюдательную трубу поэтапно наводить на две отметки, которые являются основой для замеров. При этом параллельно идет отсчет по горизонтальному кругу. Чтобы определить показатель объекта, необходимо работать с основанием разниц отсчета.

Какие есть разновидности теодолитов?

Электротеодолит — наиболее точная разновидность прибора.

Перед тем как приобрести и начинать пользоваться теодолитом, следует ознакомиться с представленными моделями на современном рынке.

Есть несколько параметров, по которым классифицируются приборы: точность, конструкция, способ отсчета по лимбу и назначение.

1. Точность. Есть три группы данного признака:

• техническая, когда СКО идет больше 20 секунд;
• точная, когда СКО варьируется в пределах от 2 до 15 секунд;
• высокоточная, когда СКО имеет меньше секунды.

1. Конструкция.

Их две: простая и повторительная. В первом случае прибор имеет алидаду, которая жестко скрепляется с вертикальной цилиндрической осью. Во втором же варианте алидада и лимб могут вращаться не только вместе, но и автономно друг от друга. Такая конструкция приводит к тому, что угол измеряется несколько раз повторно. От чего, собственно, и пошло наименование прибора.

Кстати, простые модели имеют еще несколько подвидов:

1. Гиротеодолит. Данный прибор используется в сфере топографии, маркшейдера, геодезии и других аналогичных областях. При помощи него есть возможность определять азимут.
2. Фото- или кинотеодолит. В этом варианте присутствует фото- или кинокамера.
3. Электротеодолит. Является на сегодняшний день самой современной моделью. С помощью электроники производятся не только вычисления, но и их запоминание. Удобство такой техники в том, что она исключает даже малейшую погрешность, к тому же делает возможным проведение ночных работ.

Способы работы с инструментом

Теодолит используется при различных видах работ в сферах строительства и геодезии.

Есть два основных способа получения значений: полярный и при помощи створов с перпендикулярами.

Полярный. Как уже описывалось выше, данный метод основан на двух точках с уже готовыми значениями. Измерение происходит от второй отметки на первую. После этого идет измерение расстояния между точками при помощи рулетки или тем же самым дальномером. На второй точке получатся показатели углов относительно каждой отметки контура. Последним моментом идет привязывания теодолитного хода к каждой отметке.

Благодаря тому что отметки располагаются в одинаковой системе координат, данную площадку есть возможность произвести в замкнутую, то есть в ней сумма всех известных углов будет кратна 360 градусам. Так как погрешности все же будут присутствовать, то получится невязка, а ее, в свою очередь, можно сравнить с допустимой. Если полученные цифры входят в допуск, то погрешность равномерно разносится по сторонам площадки.

Второй способ чаще можно встретить при выполнении разбивочных работ. Данный вариант предполагает откладывание прямых углов на местности, при этом инструмент будет поэтапно проходить каждую точку.

Использование инструмента в строительной сфере

Удобство теодолита в том, что он не прихотлив к условиям эксплуатации.

Это является одной из причин его популярности в различных отраслях. В зависимости от необходимости можно использовать электронный или механический инструмент. Если очень важно иметь максимально точные показания, то лучше всего использовать те приборы, где используется лазер.

На стройке теодолит необходим для контроля ровности здания.

Почему теодолит используется в строительстве? Потому что этот прибор помогает контролировать вертикали и горизонтали углов, что немаловажно в возведении зданий, особенно что касается многоэтажных домов. Еще нет фундамента, а теодолит уже должен быть в руках строителя. При помощи такого инструмента есть возможность вычислить угол наклона рельефа местности. Если об этом моменте не задуматься, то вероятность перекоса здания очень высока.

Далее теодолитом пользуются и строя последующие этажи. Это убережет от постройки «пизанской башни». Тем более что такой прибор помогает существенно экономить время на ручных расчетах и измерениях. Чтобы ориентироваться в полученных результатах, мастеру не мешало бы знать основы геометрии.

Если без такого прибора можно еще хоть как-то обойтись в частном строительстве (хотя этого делать не рекомендуется), то для застройщиков многоэтажных зданий он просто незаменим. Ведь мало того что от этого будет зависеть надежность и качество строения, так еще теодолит помогает составить более точную смету. Поэтому, если нанимается бригада строителей, то нелишним будет ознакомиться с их инструментами, которые могут о многом рассказать.

Квалифицированные специалисты всегда с ответственностью относятся к своей работе, чего невозможно сделать без соответствующих инструментов и материалов.

Прибор теодолит используется при выполнении строительных, геодезических и других работ. Устройство теодолита позволяет точно определять значение вертикальных и горизонтальных углов (существуют такие оптические и электронные приборы).

Схема осей повторительного и простого теодолитов: 1 — подставка теодолита, 2 — лимб, 3 — алидада, JJ — основная ось теодолита, UU — ось уровня, VV — визирная ось, ТТ — горизонтальная ось вращения трубы.

Кроме того, что указанным прибором выполняется измерение горизонтальных и вертикальных углов, его также используют для определения расстояния.

В зависимости от точности прибора существует следующая классификация:

• оборудование высокой точности имеет обозначение Т1;
• приборы с обычной точностью обозначаются Т2, Т5;
• для технического использования подойдут приборы Т15, Т30;
• учебное оборудование маркируется Т60.

Исходя из маркировки прибора можно узнать среднеквадратичную погрешность, которую он будет допускать при измерении углов.

Устройство прибора

Устройство теодолита Т-30.

Если говорить об устройстве теодолита, то оно может быть прямым и обратным, в нем может быть компенсаторный или цилиндрический уровень, от этого будет зависеть, как правильно пользуются конкретным оборудованием.

В указанном приборе достаточно большое количество деталей, но если не вникать в подробности, то основные части теодолита такие.

1. Наблюдательная труба. В своем составе она имеет окуляр, сетку, линзу и объектив. Одной из основных характеристик указанного элемента является оптическая ось, которая представляет собой линию, проходящую через центр объектива и окуляра. Есть еще визирная ось, которая проходит через объективный центр и нитевую сетку. Схема работы данного элемента теодолита позволяет приближать исследуемый объект, а все, что вы видите в объективе, называется полем зрения прибора.
2. Горизонтальный круг. Чтобы сделать этот элемент, используют особо прочное стекло, на которое потом наносят шкалу, и каждое деление соответствует одному градусу. Линия, которая проходит через центр вращения указанного прибора, называется его вертикальной осью.
3. Вертикальный круг. Он состоит из алидады и лимба.

Благодаря своей компактности, данный прибор получил широкое распространение как при выполнении строительных и геодезических работ, так и в астрономии, других сферах деятельности.

Сейчас чаще всего используют электронные приборы, которые имеют измерительный лазер. Это позволяет работать в условиях слабой освещенности, так как есть дополнительный источник света, что очень удобно при прокладывании туннелей, строительстве мостов, шахт или других аналогичных объектов.

Оптические приборы имеют более простую конструкцию, они также позволяют точно проводить все необходимые измерения, их преимуществом является более низкая стоимость.

Геометрические параметры прибора

Для того чтобы точность измерений была высокой, необходимо выполнение определенных требований, которые предъявляются к геометрическим условиям прибора:

• в цилиндрическом уровне его центральная линия при градштоке должна быть под углом 90 градусов к оси вращения;
• линия вращения градштока должна располагаться вертикально;
• визирная ось должна быть под углом 90 градусов к линии поворота наблюдательной трубы;
• ось вращения градштока должна быть перпендикулярна оси вращения зрительной трубы;
• нити сетки должны быть расположены в коллимационной плоскости.

Правила эксплуатации

Для того чтобы выполнять высокоточные измерения, необходимо знать, как пользоваться теодолитом. От правильности выполненных измерений будет зависеть, насколько точно полученные цифры будут соответствовать действительности и насколько прочным и долговечным получится здание или другое сооружение.

Преимущества данного прибора:

• он позволяет выполнять высокоточные угловые измерения, которые не зависят от погодных условий или географических особенностей местности;
• работу можно проводить при температурах от -20 до +50 градусов, и это не будет влиять на точность выполненных измерений;
• хорошо переносит трудные условия работы, поэтому теодолитом удобно пользоваться даже в экспедициях;
• имеет небольшие размеры, удобен при транспортировке;
• просто и быстро выставляется и юстирует свои характеристики.

Чтобы правильно работать с теодолитом, необходимо иметь хотя бы представление о нем и его устройстве.

Последовательность работы с теодолитом:

• прибор устанавливают на треногу;
• зрительную трубу наводят на две опорные точки;
• прибор наводят на первую точку, фиксируют и измеряют вертикальную нить, потом отсчитывают по горизонтальному кругу и данные записывают. То же самое делают и со второй точкой;
• зрительную трубу переводят через зенит и меняют положение круга;
• если расхождения небольшие, то правильным будет среднее число;
• показание лимба должно равняться нулю или быть близким к этому значению;
• вращение алидады проводится до совпадения нулевых отметок на лимбе и микроскопе;
• измерения проводят по кругу.

Измерение вертикального угла теодолитом.

Для того чтобы при помощи данного прибора правильно выполнять измерения, необходимо соблюдать правила его хранения. Он должен иметь свой кейс, в котором постоянно хранится, укладка и доставание теодолита из кейса должны выполняться только за подставки и рукоятки.

По завершении работы прибор необходимо упаковать, перед этим надо отпустить винты, что расположены на наблюдательной трубе и алидаде, после укладки в кейс они снова зажимаются. Правильная укладка теодолита позволяет легко закрыть крышку сейфа, если же она не закрывается, то он уложен неправильно.

Для установки штатива ослабляются винты, и таким образом ножки становятся «мягкими». После того как выполнится регулировка, все винты полностью зажимаются. После установки прибора на штатив выполняется его надежная фиксация при помощи станового винта.

Нельзя допускать, чтобы наводящие и подъемные винты были полностью зажаты или отпущены. Если надо перенести теодолит на небольшое расстояние, то его переносят вместе со штативом на плече. Если предполагается перемещение на большое расстояние, то прибор необходимо сложить в кейс.

При укладке в кейс необходимо использовать фиксирующие зажимы, тогда даже при случайном падении прибор не повредится.

Данный прибор относится к высокоточным, а использование в нем электроники предполагает исключение контакта с водой, поэтому, если необходимо работать в туман или дождь, теодолит надо закрывать пленкой. Если он намок, необходимо его хорошо вытереть и дать время полностью просохнуть.

Выполнение таких простых требований позволит выполнять точные измерения, а срок службы прибора будет большим, и он будет работать всегда надежно и правильно.

Работа с теодолитом – тема настоящей инструкции. Ниже поэтапно приведена методика измерения теодолитом, аккуратное выполнение пунктов которой обеспечит получение точных результатов. Настоящая инструкция предполагает, что пользователь обладает начальными знаниями о том, как работать с теодолитом, знаком с основными узлами и принципом работы прибора.

Установка теодолита в рабочее положение

Измерение горизонтальных углов теодолитом предполагает установку прибора в вершине определяемого угла. Для этого сначала ставят штатив так, чтобы центр площадки для установки штатива был примерно над точкой, а плоскость площадки – горизонтальна. Только после этого теодолит закрепляют на штативе, центрируют и горизонтируют прибор.

Центрирование теодолита — это проецирование оси вращения алидады и лимба по отвесной линии на вершину определяемого угла с точностью для механического отвеса ± 5 мм, ± 1-2 мм для оптического отвеса. Сначала проводится центрирование штатива с помощью механического отвеса с точностью 10-15 мм. При этом необходимо установить штатив горизонтально, чтобы регулировка подъемных винтов позволила произвести горизонтирование прибора. При установке прибора на штатив, производим окончательное центрирование теодолита, передвигаем оптический теодолит, ослабив становой винт.

Горизонтирование теодолита – это последовательное горизонтирование плоскости лимба горизонтального угломерного круга (ГУК) и приведение вертикальной оси вращения в отвесное положение. Процесс горизонтирования контролируется по цилиндрическому уровню алидады ГУК и производится посредством подъёмных винтов теодолита. Поворачивая алидаду, направляют ось уровня по двум подъёмным винтам и перемещают пузырёк уровня в центр. Затем следует повернуть алидаду на 90° и, используя третий подъёмный винт, вновь перевести пузырёк в центр. Действия необходимо повторять до тех пор, пока пузырек не станет сходить с середины при всех позициях алидады горизонтального круга. Допустимое его отклонение не больше двух делений шкалы цилиндрического уровня.

Для получения достоверного результата работа с теодолитом требует соблюдения двух геометрических условий:

1. ось вращения прибора находится в вертикальном положении;
2. ось цилиндрического уровня — в горизонтальном положении.

Измерение горизонтального угла теодолитом
Визирование

Визирование – совмещение центра сетки нитей с точкой.

Сетка нитей – это стеклянная пластина с нанесёнными на нём линиями (характер их нанесения может быть разным). Пересечение средних линий называют центром сетки нитей Z.

Наведение центра нитей на точку

Для визирования теодолита на точку необходимо:

1. Закрепить лимб.
2. Открепить алидаду для того, чтобы по грубому визиру, расположенному наверху зрительной трубы, установить прибор примерно на искомую точку.
3. Закрепить алидаду.
4. Для наблюдения установить зрительную трубу так, чтобы сетка нитей имела резкое изображение. Эта операция называется установкой по глазу и производится вращением окулярного колена.
5. Установить зрительную трубу так, чтобы точка визирования была видна наилучшим образом. Эта операция называется установкой по предмету и производится вращением кремальеры.
6. Навести центр сетки нитей точно на точку визирования посредством наводящих винтов алидады и зрительной трубы. Если вертикальный круг оказывается с правой стороны от трубы, если смотреть со стороны окуляра, говорят "круг право" (КП). Если вертикальный круг оказался слева – "круг лево" (КЛ).

Измерение горизонтального угла β

Измерение горизонтального угла теодолитом предполагает установку прибора в вершине измеряемого горизонтального угла (т.н. станция), а рейки на станциях n+1 и n–1.

Перекрестие сетки нитей совмещают с самой нижней видимой точкой рейки так, чтобы вертикальная нить совпадала с осью рейки.

Затем выполняют следующую последовательность действий (первый полуприём):

1. наводят центр сетки нитей на вершину заднего (правого) угла (n – 1) и снимают отсчёт по лимбу горизонтального круга — отсчёт а1;
2. наводят на вершину переднего (левого) угла (n + 1) снимают отсчет а2;
3. определяют значение угла при круге лево βкл=а1-а2.

Измерение горизонтального угла на станции n:
β – горизонтальный угол

До начала второго полуприёма (КП) разблокируют зрительную трубу и переводят через положение зенита. Затем разблокируют алидаду и поворачивают прибор на 180° , проводят измерения при КП. При втором полуприёме (КП) визирование и измерения производят аналогично, различия в значениях угла в двух полуприёмах (С) не должно превышать двойной точности прибора (t): С 39