Все о нивелирах

Один из главных принципов строительства заключается в том, что основа сооружения, будь то фундамент или пол, должна быть горизонтально ровной. Если не соблюдать это правило, не может быть и речи об установке той же мебели, а вся конструкция может рухнуть, если при расчетах проектировщики отталкивались от ровной поверхности, которой нет. Чтобы избежать ошибок еще на этапе проектирования и правильно представлять себе рельеф местности, используется специальный геодезический прибор – нивелир.

По сути, современный нивелир – это не один прибор, а их группа, в которой каждый механизм позволяет добиться поставленной цели, но делает это разными способами. Соответственно, внутреннее строение агрегата тоже существенно отличается.

Простейший нивелир, который можно считать классическим, представляет собой сочетание нескольких простейших строительных инструментов. В его основе лежат обыкновенный пузырьковый уровень, увеличительная («подзорная») труба и визирная ось. При такой конструкции, безусловно, важную роль играет точность зрения оператора, ведь прибор сам по себе ничего не измеряет, он лишь позволяет «измерить уровнем» особенности ландшафта или строения.

Цифровые технологии были придуманы для того, чтобы исключить человеческие ошибки, а цифровые нивелиры, соответственно, практически все делают за своего оператора – тому остается только направить инструмент на измеряемые поверхности. При этом устройство аппарата примерно то же, что и у его оптического «коллеги», только вся информация собирается самим прибором и выводится на экран.

На сегодняшний день наиболее популярной считается третья разновидность нивелиров – лазерные. Агрегат имеет коллиматорный прицел – примерно такой же, как на современном оружии. Нивелирование осуществляется на основе отклонений, наблюдаемых в направлении луча, который для работы в помещениях обычно делается красным, а для уличных изысканий – зеленым.

Любой нивелир устанавливается на штатив, который позволяет добиться определенной устойчивости прибора даже в условиях полного отсутствия строго горизонтальных поверхностей. В большинстве случаев штативы изготавливают из алюминия, который одновременно легок и очень прочен. В качестве альтернативы может быть использована древесина, которая дороже и почти всегда тяжелее, зато не гнется и гарантирует максимальную устойчивость.

Компактные штативы для бытового использования могут производиться из стеклопластика, тогда как роль выбора материала для корпуса самого агрегата уже не столь принципиальна – обычно нужно прочное и надежное вещество, которым оказывается особый пластик или металл. То же самое касается и крепежных элементов.

Сам по себе нивелир нельзя назвать слишком уж тяжелым – в зависимости от модели и использованных для изготовления материалов его вес может колебаться от 400 граммов до 2 килограммов. Для оптического прибора нормой можно считать вес примерно в 1,2-1,7 кг, но важно не забывать, что механизм практически бесполезен без идущей в комплекте треноги, а значит, суммарный вес конструкции легко может достигнуть пяти и более килограммов.

Раз речь зашла о массе устройства, назовем и примерные габариты для оптических изделий: 12-20 см в длину, 11-14 см в ширину и 12-22 см в высоту. Что касается цифровых устройств, то их размеры зависят еще и от диагонали экрана, которая у некоторых образцов достойно конкурирует с диагональю модных смартфонов.

Оптические нивелиры, которые еще называют оптико-механическими, сегодня все еще встречаются на некоторых площадках, но понемногу выходят из обращения по двум причинам: во-первых, они не защищают от возможной ошибки оператора, во-вторых, требуют сразу двух человек для обслуживания. Оператор может отследить разницу уровней через зрительную трубу – в нее проходит луч света, тогда как сама труба вращается в горизонтальной плоскости. Второй человек нужен для того, чтобы держать мерную рейку, пока первый снимает показания.

С лазерным нивелиром работать заметно проще хотя бы потому, что из него выходит видимый человеческим глазом цветной луч, который заменяет собой воображаемую линию в оптическом агрегате. Благодаря такому принципу организации работы любое отклонение луча от прямой линии, если оно вдруг случилось из-за отражающей способности поверхности, будет бросаться в глаза.

Большинство современных лазерных нивелиров умеют даже больше – при необходимости они проецируют на поверхность вертикальные и горизонтальные линии, строят углы и так далее. Некоторые модели допускают еще и удаленное управление – такой агрегат может обслуживаться одним человеком на площадке при условии работы с напарником.

Цифровой нивелир тоже является либо оптико-механическим, либо лазерным, вот только работа с ним существенно компьютеризована. Конструкция предполагает наличие собственного процессора и памяти, в этом случае сам прибор выступает напарником для своего оператора – второй человек для его использования не нужен. Бортовой компьютер агрегата позволяет точнее оценить перепады и правильнее оценить геодезическую картину, кроме того, он наглядно подает всю собранную (и уже просчитанную) информацию на специальный экран.

Помимо прочего, устройство умеет еще и запоминать те данные, которые оно зафиксировало, что для моделирования и проектирования очень удобно. Весь принцип работы такого нивелира построен на современных технологиях: даже деления на рейке нанесены в виде штрих-кода, чтобы компьютер мог их считывать автоматически.

Основной задачей для процесса нивелирования является сравнение видимых поверхностей будущей стройплощадки для определения присутствия наклона или других неровностей. Устройство измеряет разности уровня между двумя поверхностями и позволяет составить адекватное представление о том, как выглядит рельеф – следовательно, полученные данные можно использовать либо для идеального выравнивания площадки, либо для того, чтобы эти самые неровности использовать.

Нивелиры используются в следующих случаях:

• для правильного составления проектов любого рода, подробных геодезических карт и планов высокой точности;
• для монтажа любых технических конструкций, будь то опоры линии электропередач или канализация, меняемая в процессе ремонта квартиры;
• для декоративного или имеющего любую другую цель выравнивания больших площадей, например, для строительства детских или спортивных площадок;
• для прогнозирования вероятного оседания того или иного строения, а также адекватной оценки масштабов происходящего и принятия мер во избежание обрушения;
• для монтажа в процессе строительства или ремонта дома конструкций, для которых традиционно необходим ровный горизонт – к таковым относятся полы, потолки и некоторые другие поверхности.

Большинство сложных моделей нивелиров являются редкой и очень дорогой техникой, доверяемой только специалистам самого высокого уровня, а вот более простые модели, служащие для бытового ремонта помещений, можно встретить у любого мужчины «с руками». Такие агрегаты чаще всего называют лазерными уровнями и их применение в быту весьма широко – без них крайне сложно правильно разметить углы или ровно уложить кафель и другие подобные отделочные материалы.

Если относиться к задаче с максимальной ответственностью, то даже для поклейки обоев такой прибор необходим – толстые разновидности полотен клеятся только встык, а потому нуждаются в идеальной вертикали стыков.

Выше мы уже поверхностно прошлись по основным разновидностям подобного оборудования, однако такая его классификация оказалась бы слишком уж поверхностной – из-за многочисленных решаемых задач и разнообразия способов их решения подобные агрегаты делятся на куда большее количество типов. Стоит хотя бы немного внимания уделить каждому отдельному типу, отталкиваясь от того, к какому основному классу он принадлежит.

Современные модели, как было сказано выше, выделены в отдельный класс скорее по дополнительным признакам в виде способности отображать и анализировать полученную информацию. При этом цифровой нивелир все равно относится к оптико-механическим либо лазерным и различить их весьма просто – у лазерного будет видимый луч, тогда как оптический агрегат будет производить свои вычисления без каких-либо видимых очертаний на стенах.

Особо детальной классификации цифровых нивелиров пока не существует по тем причинам, что они, во-первых, пока представлены небольшим количеством моделей, во-вторых, могут отличаться массой характеристик. Из классификации по собственным способностям стоит упомянуть только критерий точности. Но в большинстве случаев дорогая аппаратура демонстрирует способность нивелировать поверхности очень точно.

В остальном отличия касаются преимущественно сравнения бортовых компьютеров: в частности, оцениваются мощность процессора, способность программного обеспечения проводить различные вычисления, объем памяти для запоминания собранных сведений и результатов вычислений.

Такой тип геодезических приборов в плане классификации уже куда более разнообразен, отличия могут заключаться даже в ключевом аспекте – принципе работы. У позиционных моделей лазерный луч, излучаемый прибором, у своего основания проходит сквозь особую призму, тогда как у ротационного вместо призмы используется специальная линза.

Именно ротационный вариант считается куда более пригодным для выполнения более сложных задач – как минимум он позволяет проводить круговые измерения на 360 градусов, чего не получится сделать с позиционным агрегатом, а еще он обеспечивает повышенную дальность излучения видимого луча и имеет дополнительные полезные функции.

Существует также несколько условное деление на бытовые и профессиональные лазерные нивелиры, которое не имеет четких границ – разница заключается в количестве тех же дополнительных функций и качестве сборки, причем оба сравнения, конечно же, в пользу профессиональных моделей. В первую очередь адекватный нивелир должен быть защищен от проникновения в корпус влаги и пыли, и если для бытовой модели эта характеристика просто желанная и свидетельствует об ответственном отношении производителя к своей работе, то для профессиональных нивелиров это обязательная черта, без которой в такую категорию просто не попасть.

Профи-агрегат не только дает более точные результаты, но и помогает своему оператору в процессе настройки – специальная функция самовыравнивания инструмента гарантирует, что хотя бы сам он установлен ровно, а значит, минимизируется риск ошибки или безответственности оператора. Кроме того, профессиональные модели нередко оснащены приемником луча – с таким дополнительным узлом существенно возрастает как дальность измерений, так и их точность.

Что же касается наиболее функциональных разновидностей профессиональных лазерных нивелиров, то они предполагают еще и проецирование сетки на любую поверхность, возможность визуального построения углов и даже функцию удаленного управления, чтобы для второго рабочего отпадала необходимость выезжать на объект.

Лазерные нивелиры отличаются еще и по цвету испускаемого луча, но это вовсе не дизайнерская прихоть. Общепринято, что модели с зеленым лучом создаются специально для работы в условиях открытого пространства, поскольку волны зеленого цвета весьма устойчивы и способны без искажений проходить расстояние более километра, обеспечивая высокую точность измерений. Зеленый цвет хорошо фиксируется человеческим глазом, но может быть потерян в траве, особенно при ярком солнечном свете.

Нивелиры с красным лучом куда чаще используются в условиях помещения, эффективная дальность действия никогда не превышает показатель в 500 метров, но этот момент нужно уточнять для каждой отдельной модели – простенькие агрегаты и вовсе могут работать всего лишь на 10 метров.

Лазерный агрегат, как и цифровой, требует источника питания – хоть такой прибор и не умеет проводить самостоятельные вычисления, зато он обеспечивает визуализацию луча. Типичным решением для нивелира является наличие аккумулятора, нуждающегося в периодической зарядке. Сам аккумулятор может быть как съемным, так и несъемным – первый вариант хорош тем, что теоретически его можно заменить в случае поломки, второй же, как предполагается, изначально более надежный и долговечный, хотя сильно полагаться на это не стоит. Если же речь идет о небольшом и простом нивелире, способном поместиться в карман, не стоит удивляться, если он работает от обыкновенных батареек.

Оптико-механический нивелир представляет собой настолько простую конструкцию, что масштабно классифицировать его просто не получится – радикальных различий между моделями обычно не наблюдается. Единственное, на что стоит обратить внимание – это степень точности, которая обозначена специальными терминами.

Например, увидев оптический прибор технической степени точности, не спешите очаровываться – техника здесь отнюдь не тонкая, таким названием создатели замаскировали механизм, годящийся для решения лишь самых простых задач. Что касается по-настоящему полезных агрегатов, то с их качеством все понятно сразу же – они называются точными и высокоточными, причем во втором случае это не просто красивая формулировка, а вполне реальная разница в точности.

Как и в случае со многими другими приборами, неопытному потребителю зачастую проще выбрать потенциальную покупку по критерию известной и востребованной марки, нежели самым детальным образом вникать в технические характеристики и искать многочисленные отзывы. Если вы хотите приобрести простейший оптический нивелир, то это вам вряд ли понадобится – они отличаются между собой разве что мелочами.

В случае с покупкой дорогой цифровой техники на одну лишь марку не стоит полагаться хотя бы потому, что прибор покупается для сложной постоянной работы и должен выбираться профессионалом. Совсем другое дело, если вы берете лазерный нивелир среднего уровня, который не будет применяться для выполнения предельно сложных вычислений, но все же должен быть качественным и хорошим – в этом случае критерий производителя и конкретной модели вполне может сработать.

Рассмотрим несколько наиболее популярных моделей.

• KaiTian 5 Lines 6 Points считается одним из лучших нивелиров для нивелирования на 360 градусов. Агрегат работает до 10 часов от батареи, а может быть включен в сеть. Из-за того, что он свободно вращается во все стороны, его можно не переставлять в процессе работы, устройство активно используется даже профессионалами.

• «Ермак 659-023» отечественного производства может считаться лидером в условиях работы на улице. При 25-метровом луче такой прибор отличается удобной компактностью и способностью функционировать в любых погодных условиях, кроме того, отечественное происхождение механизма положительно сказалось на его стоимости. Из минусов стоит выделить непродолжительную автономную работу (не более 3 часов) и актуальность только для небольших проектов.

• Bosch PLL 360 Set – представитель одного из наиболее известных брендов разноплановой (в том числе и строительной) аппаратуры, один из лучших линейных нивелиров. Имя фирмы в данном случае – это не пустой звук, потому что точность измерений в среднем заметно выше, чем у любых других аналогичных агрегатов. Из числа плюсов стоит выделить также способность вращаться на 360 градусов. К сожалению, есть и определенные ограничения: во-первых, это прибор сугубо для небольших помещений, ведь дальность луча тут всего 20 метров, во-вторых, при необходимости замены аккумулятора нужно брать деталь того же производителя – аналоги того же размера не подойдут.

• Condtrol xliner combo set считается топовым нивелиром для профессионалов, поскольку заодно выполняет еще и функции отвеса и осепостроителя. Отзывы свидетельствуют, что это универсальная машина для измерений любого рода. Производитель позаботился о том, чтобы потребитель ни в чем не нуждался – комплектация здесь тоже на высочайшем уровне. Кроме того, агрегат приспособлен для работы в экстремальных условиях – ему не страшны даже суровые русские зимы.

• Kapro 895 All Lines называют в числе лучших лазерных нивелиров среди тех моделей, что оборудованы еще и отвесом. Это прекрасный инструмент для будущего ремонта квартиры – он предлагает много вертикалей, благодаря чему отделка и монтаж розеток будут выглядеть идеально выверенными. Наличие отвеса и возможности вращения на 360 градусов позволяют быстро разметить все помещение без перестановки конструкции. Последнее очень актуально, ведь агрегат большой и тяжелый. Будущему владельцу он, кстати, влетит в копеечку.

Нивелир – инструмент крайне важный, от его показаний сильно зависит способность здания (или даже ремонта внутри него) продержаться как можно дольше, а уж неправильные измерения даже могут привести к катастрофе.

Одна из важных ошибок большинства неопытных потребителей – стремление приобрести максимально качественный и мощный прибор. В бытовых условиях агрегат обычно нужен только для ремонта внутри помещений, а значит, вам уже не следует ориентироваться на большую длину луча, и подойдет даже недорогая модель. Кроме того, в помещениях, которые в условиях среднестатистической отечественной квартиры сильно большими не бывают, угловые погрешности обычно не зашкаливают, так что гнаться за выдающейся точностью тоже не нужно – пусть этим занимаются строители масштабных объектов.

Другое дело, если вы активно занимаетесь строительством, в том числе и на открытой местности, и понимаете, что покупка хотя бы полупрофессионального прибора обязательна. Тут разбег по качеству и характеристикам уже куда серьезнее, потому важно приобрести хороший нивелир, который не подведет и будет обладать всем необходимым функционалом.

Обратите внимание на следующие критерии при выборе дорогого оборудования.

• Наличие дополнительных лучей. Самый простой прибор обеспечивает их всего два – по одному на вертикаль и горизонталь. Дополнительные лучи исходят из источников по бокам от основного корпуса, благодаря им можно построить простую сетку, которая составит понятие о рельефе поверхности быстро и эффективно.

• Дальность свечения. Неопытные потребители, возможно, слышали о том, что лазерный луч на самом деле бьет несколько дальше, нежели это написано в спецификациях для каждой конкретной модели. Это действительно так, но у светового излучения есть свойство постепенно расширяться в стороны, потому даже узкая лазерная точка на большом расстоянии начинает расплываться.

• Система самовыравнивания. Точные измерения возможны лишь в том случае, если нивелир установлен идеально ровно. Добиться этого можно и вручную, но именно возня с предварительной настройкой делает работу оператора сложной, кропотливой и медленной.

• Угол развертки лучей. По утверждению большинства профессионалов, показатель в 110-130 градусов можно считать идеальным.

• Источник питания. Практика показывает, что для источника питания в нивелире важна даже не столько способность долго работать, сколько предельная простота, позволяющая в любой момент заменить эту деталь – такая особенность делает прибор едва ли не вечным. Если для большинства других инструментов батарейки в качестве основного источника питания не очень желательны, то для нивелира, потребляющего мало энергии, они подходят – лишь бы они относились к повсеместно доступному стандарту.

• Необходимые аксессуары. Сам по себе нивелир бесполезен – как минимум ему нужен еще и штатив, а также некоторые другие приспособления. Хорошо, если производитель позаботился о том, чтобы собрать для вас полный комплект – так вы и денег сэкономите на оптовой покупке, и получите стопроцентную уверенность в полной совместимости всех элементов. Помимо штатива, полезным дополнением к набору могут стать защитные лазерные очки – они и зрение оберегают, и позволяют лучше видеть луч в условиях плохой погоды. Не обойтись также без различных фиксаторов в виде прищепок или магнитных креплений.

• Особенности корпуса. Если вы берете дорогую и очень тонкую технику, важно выбрать такую модель, которая максимально защищена от любых неприятностей. Маркировка IP54 считается лучшей в своем роде – нивелир такого класса не боится ни пыли, ни влаги, он может работать на пыльной строительной площадке даже в дождь. Заботливые производители выполняют дорогие модели в противоударном корпусе, да еще и с демпферными накладками – в случае падения агрегата такие его характеристики сильно повышают шанс прибора на выживание. Идеальным будет исполнение с внутренними амортизаторами – с ними ценная электроника точно останется в порядке.

Нивелир необходим для правильного нивелирования площадки, но от него не будет никакого толку, если не использовать его правильно. Одно из обязательных условий, которые необходимо соблюдать, – это так называемое главное геометрическое условие нивелира. Описать его можно несколькими простыми тезисами.

• Горизонтальное положение должно быть строго выверено по пузырьковому уровню. Установив прибор на треногу, его направляют в одну сторону и с помощью винтов выравнивают так, чтобы пузырек воздуха находился точно в нуль-пункте. После этого зрительную трубу вместе с уровнем разворачивают на 180 градусов, и пузырек должен оставаться там же, где он и был – если так и есть, пункт первый выполнен. В противном случае оператор, пользуясь винтами и другими регулировочными креплениями, должен добиваться того, чтобы пузырек оказался в указанном месте и не смещался.

• Вертикальное положение необходимо выверить по отвесу. Для чистоты эксперимента тот подвешивают в месте, надежно защищенном от сквозняков и ветра, при этом инструмент должен быть тяжелым, чтобы минимально поддаваться любым внешним факторам. Нивелир устанавливают на расстоянии 20-25 метров от подвешенного отвеса и сверяют его положение с вертикальной нитью сетки. Если наблюдается отклонение хотя бы на 0,5 мм, агрегат требует последующей настройки.

Кроме этого, следует придерживаться некоторых других правил в работе с инструментом. Существуют две основные тактики работы с агрегатом – так называемые способы работы «вперед» и «из середины». В первом случае нивелир устанавливается в некой начальной точке, измеряется его высота над уровнем пола, и уже на основании этих показателей делаются выводы о перепаде высот в пределах площадки. Второй метод встречается несколько чаще, суть его состоит в том, чтобы расположить прибор посредине между двумя точками, каждую из которых следует оценить.

В большинстве случаев следует пользоваться способом измерения «из середины», потому штатив устанавливают на примерно одинаковом расстоянии от крайних точек линии. Винты на ножках могут быть раздвинуты на любую ширину, за счет чего оператор может выбирать высоту расположения прибора – этот момент важен для удобства персонала, а значит, влияет на качество измерений.

Найдя удобную высоту, винты закручивают, фиксируя треногу в выбранном положении, и только после этого на головку штатива крепят сам нивелир. Положение ножек треноги зависит от особенностей рельефа, а вот головка должна располагаться горизонтально – для этого ее можно регулировать с помощью винтов, сверяясь по уровню прибора.

Процесс монтажа обычно интуитивно понятен – на трегере есть специальный крепежный винт, с помощью которого агрегат надежно фиксируется на подставке. После этого оператор обязан еще раз убедиться, что сам нивелир находится в строго горизонтальном положении во всех плоскостях, добившись выполнения главного геометрического условия. Перед началом работы нужно перепроверить правильность работы всей оптики и повторно убедиться в том, что положение инструмента является идеально выверенным. Начинать нивелирование без такой меры предосторожности категорически запрещено.

Правильная фокусировка – это половина успеха в подобных измерениях. Сначала нужно убедиться, что агрегат пребывает в горизонтальном положении: руководя подъемными винтами, оператор должен отыскать такое положение встроенного уровня, при котором пузырек уровня оказался бы точно посредине, и зафиксировать это положение.

Далее нужно сфокусировать оптику, для этой цели подходит любая вертикальная поверхность поблизости. На нее наводят зрительную трубу и проворачивают окулярное кольцо до тех пор, пока не будет достигнута четкая видимость сетки. После этого нивелир переводится на рейку и при помощи специального винта для фокусировки настраивают еще и видимость шкалы.

Еще одна важная задача – отцентрировать нивелир. Для этого его устанавливают в начальной точке линии, как это было бы при способе работы «вперед». Винты крепления ослабляют до тех пор, пока оператор будет искать положение инструмента, в котором он будет отрегулирован точно по положению вертикально свисающего отвеса. После этого надо аккуратно затянуть винты, постоянно проверяя, не сбивается ли положение инструмента от деятельности оператора.

Установка нивелира для работы «из середины» обычно показывает более точные результаты, поэтому по возможности следует отдать предпочтение именно такому способу. Отыскав среднюю точку между двумя крайними и подготовив инструмент по вышеописанной инструкции, в точке устанавливают мерную рейку, которая должна совпадать с вертикалью на визирной сетке.

Нивелир последовательно устанавливается с обеих сторон от установленной мерной рейки, показания снимаются в обоих направлениях – это позволяет минимизировать вероятность ошибки. Результаты измерения необходимо записать тут же после их снятия, при вышеописанном двустороннем измерении итоговым результатом считается среднее арифметическое.

О том, как правильно пользоваться нивелиром, смотрите в следующем видео.