Нивелиры: преимущества и особенности эксплуатации

Среди приборов, значительно упрощающих работу строительной техники, нивелиры занимают одно из важных мест. Многообразие типов и моделей, а также вариантов установки заставляет задуматься и подойти к выбору этого оборудования более тщательно.

Что такое нивелир и зачем он нужен

Фото нивелиров

Широко применяемые в строительных технологиях нивелиры представляют собой геодезическое оборудование, используемое для того, чтобы определять разность высот между заданными точками поверхности. Говоря о современных системах нивелирования, в первую очередь стоит упомянуть об их многообразии. По своей конструкции современные нивелиры делятся на оптические, цифровые и лазерные. По установке линии визирования они могут быть уровневыми, либо иметь компенсатор.

Необходимость использования нивелировочного оборудования в строительной технике не вызывает сомнений, поскольку именно оно отвечает за четкость и правильность выполнения поставленной задачи. Один прибор заменяет сразу несколько устройств, таких как угольник, уровень и отвес, работает в ограниченном пространстве и не оставляет следов на поверхности.

Если говорить о сравнении оборудования разных производителей, то неоспоримые преимущества одного перед другим могут быть доказаны только в результате натурных испытаний, осуществленных на полигоне, в идентичных условиях, и решающих полностью совпадающие производственные задачи. Однако, в связи с тем, что пока такие тестирования не проводились, потребитель не должен ориентироваться на утверждения о том, что продукция какого-то производителя лучше, чем у его конкурента.

В настоящее время основное распространение систем нивелирования – это Северная Америка, Европа и, Юго-Восточная Азия. Тем не менее, число компаний, занимающихся производством нивелиров, на глобальном рынке невелико. Сами изготовители стремятся заключить договора более тесного сотрудничества с производителями строительных машин, чтобы иметь возможность получать статистические и аналитические данные по использованию нивелиров в строительной технике, что позволяет направлять развитие технологии в необходимое русло.

Немаловажно и то, что в целом складывается картина общей глобальной технологии, чьи принципы идентичны и довольно хорошо изучены, благодаря насчитывающей уже более 50-ти лет истории нивелиров.

В зависимости от типа машин, региона использования и специфики поставленных задач, выбор нивелировочной системы варьируется, впрочем как и её изготовителя. Логика подхода весьма проста: во-первых, материальные затраты; во-вторых, инженерная специфика; в-третьих, личностные предпочтения. Среди прочих факторов стоит отметить и имеющие место в последнее время особенности политических взаимоотношений между странами.

в чём различие 2D и 3D

Фото нивелиров

На сегодняшний день известнейшими разработчиками нивелиров, представленными на российском рынке, являются Leica, Moba, Topcon и Trimble. Их устройства используются для модернизации множества моделей строительной техники, производимой или поставляемой на территорию России и СНГ.

Землеройно-планировочной технике нужна установка лазерных нивелиров и отражателей, либо система датчиков, монтируемых прямо на машину с целью точного конечного профилирования, которые предназначены для ориентации отвала в отношении заданной поверхности. Такая тактика полностью подтверждает свою эффективность, когда поставлена задача по строительству прямолинейных площадок. В строительстве криволинейных объектов могут быть использованы ультразвуковые 2D-системы, достаточно простые и довольно недорогие. Но при работе с грунтом неточность выражается в сантиметрах. В такой ситуации, как и прежде не теряет актуальности труд геодезистов, нужно производить разбивку и устанавливать колья. От поставленной задачи и того, какая именно техника занята в работе, нужно выставлять струну либо устанавливать лазерный нивелир, а кроме того, проводить промежуточную проверку полученных отметок, чтобы, если потребуется, скорректировать дальнейшую работу.

При работе с 2D-системой, специалист в ручном режиме производит регулировку положения отвала относительно заданной высоты, а система осуществляет контроль только поперечного уклона. Что касается 3D-системы, то она практически всегда может поддерживать управление в автоматическом режиме, а её список возможных операций больше. Стоит отметить, что для российских машинистов использование автоматических систем не что иное, как своеобразная ломка укоренившихся представлений и поначалу освоение идет непросто.

С 3D-системами ситуация иная. В их основе предусмотрен электронный проект, готовящийся специальными организациями или геодезистами на стройплощадках. Затем его загружают в компьютер машины, которая считывает местоположение через GPS/ГЛОНАСС или роботизированный тахеометр. Не надо проводить разбивку участка, не нужны дополнительные инструменты, необходимо задействовать только локальную систему координат, для осуществления однократной привязки к ней. Через установленный в машине контроллер оператор следит за положением техники относительно заданных точек, и меняет настройки системы, руководствуясь, к примеру, особенностями материалов, которые используются на площадке. Специально разработанный интерфейс максимально доступен для изучения и использования. В процессе работы снимаются отметки с искомой поверхности, затем они сохраняются в памяти системы для последующего проведения анализа. Благодаря этому, геодезисты имеют возможность не тратить время на снятие отметок и подсчёт количества материалов, с которыми необходимо произвести дополнительные манипуляции.

По данным компании Trimble, использование 3D нивелиров на строительной технике значительно сокращает время, затрачиваемое на работу, и большую, чем обычно, точность. Главное требование – это технически хорошее состояние гидроузлов. Именно поэтому так важно плотное сотрудничество производителей нивелировочных систем и заводов по выпуску строительной техники. Исходя из имеющегося опыта, можно сказать, что кроме дорожных работ, связанных с асфальтом, российскими строителями также ставится на рассмотрение вопрос о применении таких средств управления на грейдерах, поскольку они работают над формированием подстилающих слоёв и верхних слоёв покрытия, а также используются в придании правильного поперечного профиля перед укладкой асфальта. При успешном выполнении этих задач основание максимально приближается к проектным отметкам, благодаря чему можно уйти от излишних временных затрат и расхода дорогих материалов.

Встречаются ситуации, когда строители стремятся оборудовать бульдозеры нивелирами, чтобы добиться сокращения количества техники, или заменить, таким образом, автогрейдер. Часто, бульдозер, даже с новейшей нивелирующей 3D-системой, легко может обойтись в сумму меньшую, чем новый грейдер с таким же нивелиром. Встречается и другая картина, когда в наличии имеется грейдер с нивелиром, но нет бульдозера.

Типы 3D нивелиров

Фото нивелиров

Интереснее будет рассмотреть типы 3D-систем более подробно. Первый - системы 3D оснащенные GPS/ГЛОНАСС приемниками, которые можно применять на объектах на расстоянии 20 км от базы и без зависимости от прямой видимости от реперной точки до машин. Для их функционирования нужен обычный радиопередатчик на базе, отправляющей поправки на радиусе 5 км. В пределах такого радиуса, как заявляют ведущие разработчики, может быть задействовано максимально возможное число строительной техники, оснащенной системами GPS/ГЛОНАСС.

Всем устройствам присвоен класс защиты IP68, что подразумевает защиту оборудования от пыли и влаги, а также стойкость к возможным ударам и вибрации. Кроме того, в устройствах применяются очень надежные разъёмы, такие же, как в военной технике. Оборудование может достичь точности 1,0-2,0 см в плане и до 3,0 см по высоте. Такие характеристики вполне можно назвать удовлетворительными для выполнения земляных работ. К технологическим недостаткам при желании можно отнести не очень высокую точность и непосредственную зависимость от того, насколько устойчив будет GSM-сигнал. Поскольку строительство и реконструкция зачастую проводятся вдалеке от зон, где сотовая связь доступна, могут возникать участки, где трудно использовать 3D технологии.

Такие ситуации не в новинку на отечественных стройках. Нестабильный GSM сигнал сбивает работу отвала, провоцируя формирование характерных волн. Чаще всего в таких ситуациях используются радиомодемы, но это влияет на снижение радиуса действия и вынуждает переносить базу поближе к машинам. Когда они получают сигналы из одной точки, при этом находясь на расстоянии 5-7 км, друг от друга, то и этот вариант не отличается эффективностью. Решения проблемы можно достичь, если установить GSM-усилители и на базе, и на самих машинах. Неплохой результат будет гарантирован при учёте определенный затрат.

Вариант номер два – 3D-система на базе робота-тахеометра. Точность выполнения работ устройством – буквально до нескольких миллиметров. На реперной точке размещается очень точный специализированный цифровой прибор, обладающий возможностью отслеживать призму, установленную на мачту любого рабочего органа машины. Нужно помнить, что в этом случае необходима полная видимость от устройства до техники, а один прибор может взаимодействовать только одной машиной. Тахеометр эффективен в радиусе, не превышающем 700 метров, при этом его точность будет составлять 3-5 мм.

Переустанавливать прибор нужно дважды за одну смену, но при этом строительная техника показывает лучшую производительность. Из практических недостатков – небольшая длина захвата и отсутствие автономности от метеоусловий. К тому же очень важно, чтобы ничто не препятствовало передаче сигнала, а в городе это практически невозможно. Такая технология предназначена больше для возведения новых объектов.

Практическое применение нивелиров в строительной технике

Со всеми представленными выше 3D-технологиями можно использовать геодезические инструменты, позволяющие производить снятие отметок и проверять выполнение задач. Вместе с GPS/ГЛОНАСС базой используется специальная аппаратура для приёма сигналов, а с тахеометром – компактная призма. Это позволяет в режиме реального времени, производить снятие отметок на участке и фиксировать их, кроме того можно рассчитать объем насыпи. Благодаря входящим в комплект средствам мобильной связи, можно осуществлять отправку рабочих заданий и осуществлять контроль всех рабочих процессов. При условии отсутствия связи, все необходимое можно сохранить на обычную карту памяти.

Касаемо вопроса применения нивелировочного оборудования в сфере отечественного строительства, можно отметить компанию ЧЕТРА. В настоящий момент ряд её бульдозеров уже адаптирован под установку системы нивелирования и, по заказу клиентов, машины оснащаются интеллектуальной системой от Leica Geosystems.

Под установку 3D систем нивелирования адаптированы бульдозеры ЧЕТРА Т9 и ЧЕТРА Т11. Данные модели нашли широкое применение в области строительства дорожного полотна, профилировании уклонов дорог, возведении и эксплуатации водных сооружений и трубопроводов — во всех тех строительных направлениях, где точность исполнения является неотъемлемой частью успешной работы, а автоматизация позволяет максимально сократить время, затраченное на осуществление проекта.

Подводя итоги, стоит отметить, что все достоинства нивелирующих систем с автоматическим управлением хорошо видны на примере строительства дорог. При осуществлении работы с использованием 3D-технологий для отсыпки вполне достаточно разбивки дозволенной ширины с промежутками около 40-50 метров, и то больше для отслеживания. Абсолютно разные, имеющие свою геометрию, дорожные элементы можно видеть на дисплее блока управления. Гораздо проще производить работы, особенно ночью. Нет нужды в дополнительных источниках света – только доверие бортовому компьютеру строительной техники. Но следует помнить о необходимости внимательного изучения спецификаций и брать во внимание тот факт, что, несмотря на глобальный технический прогресс, без хорошо обученных, грамотных специалистов в настоящее время никак не обойтись.

Автор: Валентина Ткаченко

Поделиться
Подпишись на Я.Н