Лазерные приборы вертикального проектирования

Технические характеристики лазерных приборов вертикального проектирования

Современные лазерные приборы вертикального проектирования более компактны и менее энергоемки, так как источником излучения у них является полупроводниковый лазер, генерирующий луч в красной области спектра. На рис. 5.7 представлен один из таких приборов — LV1. Линия визирования в этом приборе задается пучком лазерного излучения на длине волны 0,635 мкм (красный цвет).

Рис. 5.7. Прибор вертикального проектирования (лазерный центрир) LV1

Вертикальность лазерного пучка достигается с помощью оптического компенсатора, имеющего диапазон работы порядка 10′. Технические характеристики этого прибора приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2 Технические характеристики прибора вертикального проектирования (лазерного центрира) LV1

Точность	Зенит ±5″ (2,5 мм / 100 м) / надир ±1′ (1,5 мм / 5 м)
Диапазон измерений	зенит — до 100 м / надир — до 5 м
Компенсатор	маятниковый, с воздушным и магнитным демпфером
Диапазон работы компенсатора	±10′
Класс лазера	класс 2 (IEC 825-I 1993), класс II (CFR21)
Длина волны лазера	635
Диаметр лазерного пятна на максимальных расстояниях	зенит — 7 мм / 100 м, надир — 2 мм /5м
Размеры, мм	194×150×248
Масса, кг	2,5
Диапазон рабочих температур, °С	от -10 до +50

Лазерные приборы вертикального проектирования пользуются достаточно большим спросом для контроля вертикальной опалубки, особенно там, где идет строительство зданий повышенной этажности из монолитного бетона. Как известно, возведение стен методом скользящей опалубки является поточно-скоростным процессом, и сама опалубка при движении имеет несколько степеней свободы.

При расчете точности геодезического контроля вертикальности подъема опалубки необходимо принять во внимание существенное влияние деформации опалубки в начальный период ее подъема. Поэтому необходимо поставить условие, чтобы деформация опалубки на высоте 10 м не превышала величины, равной половине допуска на не вертикальность, т. е. 5 мм, а на высоте 50 м достигала не более 10 мм.

Лазерные приборы вертикального проектирования используются также при монтаже сборных элементов зданий и сооружений, при котором выполняется операционный контроль их планового, высотного и вертикального положения относительно разбивочных осей и горизонтов. Например, в каркасных зданиях основными конструктивными элементами, требующими монтажа, являются колонны ( рис. 5.8 ).

Рис. 5.8. Схема установки колонн в проектное положение с помощью лазерного прибора вертикального проектирования
1 — лазерный прибор; 2 — разбивочные риски; 3 — нижняя марка-диафрагма; 4 — верхняя марка

При подготовке колонны к монтажу в верхней ее части закрепляют контрольную марку с диафрагмой, а в нижней — марку с координатной сеткой. Марки закрепляются по ориентирным рискам, нанесенным на гранях колонны. При монтаже металлических колонн, а также железобетонных колонн с металлическими закладными деталями можно использовать марки с магнитным основанием.

Лазерный прибор вертикального проектирования устанавливается в рабочее положение на фундаменте и центрируется над ранее вынесенной в натуру точкой, расположенной на линии, параллельной разбивочной оси, примерно в 10-15 см от проектного положения соответствующей грани колонны. Затем, перемещая колонну, совмещают центры марок с центром проекции лазерного пучка.

Производительность работ при замене существующих оптических зенит приборов, теодолитов и нивелиров лазерными приборами, по данным литературных источников, увеличивается до 40 % и более. Как показывает опыт эксплуатации, стоимость приборов окупается за счет уменьшения объемов работ, сокращения продолжительности строительства и улучшения его качества. Так, например, при нивелировании рабочего пола опалубки и вынесении проектных отметок под закладные детали потребовалось установить 400 высотных маяков на каждый этаж. Для того чтобы вынести в натуру один высотный маяк, бригаде из двух человек требовалось затратить в среднем 5 мин., т. е. 10 чел./мин., или 0,167 чел./час. Применение лазерного прибора позволило вести нивелирные работы одному рабочему, исключив операцию по устройству высотных маяков.

При строительстве монолитного здания в 12 этажей снижение затрат труда составило: (0,167 чел./час) × (12 этажей) × (400 маяков) = 801,6 чел./час.

Стоимость приборов быстро окупается, если в течение года они регулярно эксплуатируются при выполнении таких видов работ, как задание уклонов в процессе прокладки самотечных водостоков, при монтаже подвесных потолков или при контроле устройства бетонных полов, выравнивании стен.

Лазерные построители плоскости

Для контроля поверхности при выполнении отделочных работ, при установке панелей, монтаже решеток для подвесных потолков, для контроля положения фундамента, задания «нулевого» уровня для полов, выравнивания стен и т. п. обычно применяют построитель лазерных плоскостей, задающий видимые опорные плоскости на расстоянии до 30-50 м.

Источник

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.

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.

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.

Источник