Сергей Голицын – Хочу быть топографом (страница 26)
К вечеру оба студента встретились в конечном пункте на дне оврага, приехали вместе домой, поужинали и засели считать превышения.
Цоколь дома Дружинниковой был выше дна оврага на определенное число метров, каким путем ни иди. А у студентов получилось так: у Шуры оказалось 8,325 метра, у Кости — 10,711 метра. Прикинули вновь на счетах. Нет, не видно, где напутали. Стало быть, ошибка произошла в поле, и большая ошибка — больше 2 метров. Кто же был виноват? Втайне каждый надеялся, что не он.
Пришлось на следующий день начинать работу сызнова. И на этот раз Костя со своими рабочими приехал раньше.
Вечером стали считать, и опять оказалась ошибка на 2,379 метра. Что за штука! Накануне ошиблись только на 7 миллиметров больше! Сравнили отдельные превышения между пикетами. Они примерно сходились, но возле города получалось что-то не то.
— Ага, нашли, по крайней мере, место ошибки!
Следующий день был выходной, и поэтому студенты поехали только вдвоем. Один из них должен был смотреть в нивелир, другой — держать рейку. Приехали на место.
— Шура, да ты куда идешь? — закричал Костя.
— Как — куда? К дому Дружинниковой.
— Да вот же он!
— Как — здесь? А это что?
Посмотрели, и оказалось два дома двух сестер Дружинниковых — Акулины Егоровны и Антонины Егоровны.
Вот где ошибка скрывалась! Шура начал нивелировку от Антонины, а Костя — от Акулины.
— А я-то удивлялся, что ты угол цоколя карандашом не отметил! — говорил Шура
Прикинули нивелиром, на сколько один цоколь выше другого. Вышло — 2,388 метра.
— Какая точность! — воскликнул Шура. — На десяти километрах меньше сантиметра невязки!
— А мы-то старались, искали ошибку! — сказал Костя и стал складывать инструмент в ящик.
От Балтийского моря по всему СССР
В Кронштадте издавна существует водомерный пост, на котором ведутся наблюдения за уровнем Балтийского моря. Всякий реечный водомерный пост представляет собой рейку с делениями, прибитую где-либо над водой. Рейки эти очень похожи на нивелировочные, только цифры на них поставлены нормально, а не вверх ногами.
Оказывается, ноль на рейке Кронштадтского водомерного поста очень важен. От этого ноля, как от условного среднего уровня Балтийского моря, берут свое начало все нивелировки в СССР. Добрая половина нашей страны покрыта густой сетью ходов государственного нивелирования.
Каждая точка на местности может быть сравнена с уровнем Балтийского моря — для этого надо проложить нивелирный ход.
Число, на которое данная точка будет выше или ниже этого уровня, называется абсолютной отметкой этой точки.
Отметка уровня Каспийского моря — минус 28, отметка Саракамышской впадины в Туркменской ССР — минус 44. Отметки в равнинной части СССР колеблются от плюс 50 до плюс 200 метров.
Чаще всего хода государственного нивелирования идут вдоль железных и шоссейных дорог. По ходам через 3, 5, 10 километров устанавливаются прочные постоянные знаки, называемые реперами. Каждый репер имеет свой номер и свою абсолютную отметку.
Репера бывают разного типа — стенные и грунтовые. Это может быть вделанная в стену дома круглая чугунная марка с номером и дырочкой посередине, или со специальной полочкой для установки рейки, или закопанный на глубину 2,5 метра и забетонированный отрезок рельса.
Каждое учреждение, производящее изыскательские работы, обязано вести их в абсолютных отметках. Геодезисты, когда выезжают на место, узнают, где поблизости находятся такие репера и марки государственного нивелирования, чтобы от них начать нивелировку (привязаться к ним). В процессе работы они ставят свои репера — куски железной трубы или отрезки металлических стержней, — закопанные на глубину 2,0-2,5 метра и забетонированные, или деревянные столбы со специальной полочкой. При случае пользуются цоколем фундамента каменного здания.
Когда начинается строительство, нивелировки ведутся от реперов изыскателей. Все дороги, шоссейные и железные, выстроены на определенных отметках. Так же точно отметки полов всех больших строящихся зданий, отметки дна каналов, осушительных и оросительных, вычисляются заранее.
Реперов гораздо больше, чем вы думаете, только они ставятся в укромных местах. Если вы живете в городе, присмотритесь внимательно к домам, и вы обязательно найдете хотя бы один стенной репер с номером, вделанный в фундамент.
На севере и в глухих местах Сибири и Средней Азии, где нет реперов государственного нивелирования, отметки на строительствах считают от своих реперов. Такие не связанные с уровнем Балтийского моря отметки называются условными.
Вот это точность!
В нивелировке технической на каждой стоянке, то-есть на 100-150 метров, разрешается ошибаться до 3 миллиметров. При государственном нивелировании ошибка не должна превышать 1 миллиметра на 1000 метров.
Такое точное нивелирование называется прецизионным. Как же достигается такая точность?
Прецизионное нивелирование мало чем отличается от технического; инструменты и рейки применяются более совершенной конструкции, и соблюдается целый ряд правил и предосторожностей, которыми при обычной нивелировке пренебрегают. Например: оба расстояния до реек должны быть совершенно одинаковы и не превышать 75 метров; визирная линия должна приходиться на рейке не ниже чем на 0,5 метра; в дневные часы, когда нагретый солнцем воздух колеблется и струится, нивелировать нельзя; работать можно только от восхода солнца до 8-9 часов утра и от 17 часов до захода. Простым глазом колебание воздуха среди дня заметно лишь в самую сильную жару, но в зрительную трубу оно хорошо видно и очень мешает брать отсчеты по рейке. Рейки ставятся не на колышки, а на специальные переносные чугунные «башмаки». Чтобы рейку можно было установить прямо, при ней имеется круглый уровень. Вместо двух отсчетов на каждой стоянке берется двенадцать по обеим сторонам реек и по трем нитям, да вдобавок еще берутся отсчеты по концам пузырька уровня.
Строители-железнодорожники могут удовлетвориться ошибкой в 1 сантиметр на 1 километр. Строители каналов, гидростанций, плотин, туннелей метро требуют уже большей точности.
Например, при строительстве московского метро геодезисты — «подземные штурманы» — на участке длиной в 1 километр, между станциями «Арбатская» и «Смоленская», так точно вели свои измерения, что при сбойке туннеля дали отклонение всего на 2 миллиметра.
Тут уж без прецизионного нивелирования не обойдешься.
На осушительных работах в Белоруссии, где местность очень ровная, эти сантиметры и миллиметры дна канала особенно важны; важны они и на строительстве каждой большой плотины: лишний сантиметр в высоте ее гребня — это лишние гектары затопленной площади.
Когда возводятся наши грандиозные сооружения — плотины, гидроэлектростанции, высотные здания, — происходит их осадка: с огромной тяжестью они давят на грунт и очень медленно сами опускаются. На сколько они садятся, зависит от свойств грунта. Сперва эти осадки сравнительно велики, а потом постепенно затухают. Такая осадка вполне естественна и нисколько не опасна, если она происходит равномерно, но если одна сторона, скажем, шлюза садится больше, происходит перекос, который может привести к аварии шлюза.
Чтобы во-время заметить такой перекос и вообще чтобы определить размер осадки, во всех больших сооружениях в разных их частях ставят по нескольку реперов, а в стороне закапывают в землю постоянные бетонные репера. Время от времени нивелировщики ведут прецизионное нивелирование, сравнивая отметку этого постоянного репера с реперами на сооружениях, и определяют миллиметры осадки.
Как еще можно нивелировать
На ровной местности нивелирование идет сравнительно быстро — со скоростью до 15 километров в день. Если линия поднимается в гору, приходится ставить нивелир очень часто, иначе горизонтальный луч будет проходить выше задней рейки и упираться в землю, не доходя до передней. На каждой стоянке нивелира при трехметровых рейках можно подняться самое большее на 2,7-2,8 метра.
Значит, чтобы подняться с нивелиром на Эльбрус, надо потратить очень много времени. Но никто этим не занимался.
Чтобы за четверть часа измерить и высчитать превышение до точки, отстоящей от вас за 30 километров, существует нивелирование геодезическое.
Помните, как можно определить теодолитом угол наклона при измерении линий, идущих в гору?
Если направить наклонный луч теодолита на вершину горы и отсчитать угол по вертикальному кругу теодолита, то можно узнать, насколько гора выше точки стояния инструмента; разумеется, если расстояние до этой горы известно (чаще всего оно узнается способом засечек).
Определить высоту горы по приводимой на стр. 191 таблице нельзя — приходится вносить три поправки: на кривизну земной поверхности, на так называемую рефракцию, то-есть на отклонение визирного луча в атмосфере, и на высоту самого инструмента.
Геодезическое нивелирование обычно употребляется при триангуляциях, когда теодолит наводится на стерженек наверху соседнего сигнала.
Геодезическое нивелирование наклонным лучом никогда не может сравниться с нивелированием лучом горизонтальным, так как теоретическая поправка на рефракцию в атмосфере может не соответствовать действительному отклонению луча, да и ошибка в определении угла наклона в 1"-2" на 20-30 километров даст существенную величину.