Схема побудови геодезичного обґрунтування траси тунелю
Геодезичне обґрунтування для будівництва підземних споруд можна розділити на дві частини: геодезичне обґрунтування на поверхні й геодезичне обґрунтування в підземних виробках (підземна розбивочна основа).
Геодезичне обґрунтування на денній поверхні створюється в районі підземного будівництва до початку гірнопрохідчних робіт, підземна розбивочна основа - протягом усього періоду гірнопрохідчних робіт у всіх підземних спорудах у міру їхнього зведення.
Геодезичне обґрунтування створюється для забезпечення точного перенесення в натуру всіх підземних і наземних споруд, вхідних у комплекс будівництва, а також для забезпечення одночасного будівництва тунелів метро з декількох площадок, передбачених у проекті організації робіт. В останньому випадку зводимі ділянки тунелів при просуванні їхніми глухими вибоями назустріч один одному після збійок утворять у підземному просторі єдине запроектоване інженерне споруди. Тому геодезична основа є вихідною для всіх розбивочних робіт. Вона призначена для забезпечення точного збігу осей при збійках тунелів, що споруджують зустрічними вибоями.
Плановим геодезичним обґрунтуванням на поверхні є тунельна тріангуляція, лінійно-кутова мережа або полігонометрія, що заміняє тріангуляцію. Для згущення основного геодезичного обґрунтування уздовж запроектованої траси тунелю прокладають ходи основної полігонометрії.
Для передачі координат від пунктів основної полігонометрії до стовбурів прокладають мережі підхідної полігонометрії або тріангуляції. Приведемо загальну схему планового геодезичного обґрунтування на поверхні, створювану для споруди тунелів метрополітену (рис. 27.9).
Далі виконують орієнтування підземних виробок, тобто передають дирекційний кут і координати в підземні вироблення. Орієнтування виконують на пункти підземної полігонометрії, закріпленої в стовбура. У підхідних штольнях до виходу на перегінний тунель прокладають підхідну підземну полігонометрію. Після виходу на трасу слідом за вибоєм, що рухається вперед, прокладають ходи спочатку робочої полігонометрії зі сторонами 25 - 50м, потім основної підземної полігонометрії зі сторонами 50 - 100м. При видаленні вибою на 200м і більше від стовбура для підвищення точності передачі дирекційного кута від пристовбурної лінії до вибою прокладають головні ходи підземної полігонометрії. Пункти головних полігонометричних ходів
Рис. 27.9. Схема планового геодезичного обґрунтування тунелю
сполучають через дві-три сторони з пунктами основної підземної полігонометрії.
Тунельна тріангуляція являє собою витягнуту уздовж траси ланцюжок трикутників або геодезичних чотирикутників, що зв’язують кути яких не менш 40°. Для тунелів, що споруджують поза міською територією, тріангуляційну мережу розвивають на самостійних базисах і зрівнюють як вільну. Як базиси використовують безпосередньо сторони, розташовані на кінцях мережі, а при довгих тунелях й у середині. Для одержання вихідних координат один з пунктів прив'язують до пунктів державної тріангуляції.
Мережі тунельної тріангуляції, створювані для будівництва метрополітенів, включають зручно розташовані пункти міської тріангуляції й опираються на них, якщо ці пункти по точності координат можуть бути використані в якості вихідних.
При створенні тунельної тріангуляції обов'язково передбачають можливість передачі дирекційних кутів через два суміжних стовбури від однієї й тієї ж сторони. Це дозволяє виключити вплив помилки вихідного дирекційного кута на величину не збою. Пункти прагнуть розташовувати ближче до стовбурів шахт, але поза зоною можливої деформації, що виникає при проведенні підземних виробок. Крім того, всі виміри в тунельної тріангуляції роблять двічі з перервою не менш одного місяця.
Розвиток світловіддалемірної техніки дозволяє створювати тунельні лінійно-кутові мережі. У цьому випадку при зрівнянні й обчисленні координат тунельної тріангуляції умовно приймають положення осьового меридіана так, щоб сумарне виправлення за редукування відстаней і за перехід на поверхню відносимості були менше 1:100000. Тому осьовий меридіан не повинен перебувати далі чим на 40км від тунелю, що споруджує, а за поверхню відносимості приймають поверхню із середньою оцінкою підземних виробок. Технічні характеристики тунельної тріангуляції встановлені інструкцією (см. табл. 13.2). При наявності проміжних стовбурів або штолень необхідно визначити еквівалентну довжину тунелю Lэкв = 
, де L - загальна довжина тунелю, l - середня відстань між суміжними стовбурами
Таблиця 27.1
| Розряд ту-нельної полігономет-рії | Довжина тунеля, км | Довжина ходу полі-гонометрії | Середня квадратична похибка виміру кута поворота, кутова с | Відносна середня похибка виміру сторони | ||
| по оцінці на станції | по багатократ-ним вимірам та нев’язкам ходів | для криволіній-ного тунеля | для по прямолінійно-го тунеля | |||
| І ІІ ІІІ IV | Білше 8 5 – 8 2 – 5 1 – 2 | 3 – 10 2 – 7 1,5 – 5 1 – 3 | 0,4 0,7 1,0 1,5 | 0,7 1,0 1,5 2,0 | 1:300000 1:200000 1:150000 1:100000 | 1:150000 1:100000 1:70000 1:50000 |
або шахтами. Застосування світловіддалемірів дозволяє замінити метод тріангуляції методом полігонометрії. Доцільність цього підтверджується тим, що більшість транспортних і гідротехнічних тунелів мають витягнуту форму. Приведемо технічні характеристики полігонометрії, що прокладає замість тунельної тріангуляції (табл. 27.1). Пункти тунельної полігонометрії рекомендується закладати поза зоною деформації й не далі 1 км від траси тунелю. Лінійні й кутові виміри виконують двічі з перервою не менш одного місяця, а зрівняння - строгим методом.
Головне призначення основної полігонометрії — передача координат від пунктів тріангуляції до стовбурів шахт й у підземні вироблення. Її створюють уздовж траси тунелю витягнутими ходами або полігонами, що опираються на пункти тунельної тріангуляції або полігонометрії. При довжині тунелю менш 1км вона може служити первинним плановим обґрунтуванням. Довжини ходів між пунктами тріангуляції допускаються до 4км, а між вузловими — 1км. Довжини сторін перебувають у межах 150 — 500м. Їх вимірюють світлодалекомірами або інварними дротами. Кути вимірюють із середньою квадратичною помилкою 3" теодолітом типу Т2 чотирма прийомами. Для ослаблення впливу помилок центрування й редукції в напівприйомі виробляється повторне центрування теодоліта й візирних марок оптичним центриром з поворотом підставок на 180°. Припустима кутова нев'язка визначається формулою:
а відносна нев'язка ходу не повинна перевищувати 1:30000. У відкритій місцевості основна полігонометрія може бути замінена рівнозначної по точності тріангуляційної або лінійно-кутовий мережею.
На шахтних майданчиках для передачі координат у підземні вироблення створюють підхідну полігонометрію у вигляді замкнутих полігонів або ходів з вузловими точками, що опираються на пункти основної або тунельноъ полігонометрії. Довжини ходів не допускаються більше
Продовження таблиці 27
| Розряд ту-нельної полігономет-рії | Допустима відносна нев’язка | |||
| для криволінійного тунеля | для прямолінійного тунеля | |||
| по поперечному здвигу | по прокольному здвигу | |||
| І ІІ ІІІ IV | 1:200000 1:150000 1:120000 1:70000 | 1:200000 1:150000 1:120000 1:70000 | 1:100000 1:70000 1:60000 1 40000 |
300м, а лінії менше 30 м. Кути вимірюють із середньою квадратичною помилкою 4". Припустимі нев'язки в ходах або полігонах визначаються за формулою:
Лінії вимірюють світловіддалемірами або сталевими компарованими підвісними рулетками з відносною помилкою 1:20000. Відносні нев'язки в ходах або полігонах допускаються не більше 1:20000, а для коротких ходів абсолютна нев'язка не повинна перевищувати 10мм.
Для забезпечення збійки підземних виробок у висотному відношенні портали споруджуваного тунелю на поверхні повинні бути зв'язані нівелірними ходами. При довжині тунелю більше 2км, а в гірських районах більше 1 км відповідно до діючої інструкції по виробництву геодезичних робіт при будівництві тунелів виконують нівелювання II класу, а при довжині тунелю менш 2км - нівелювання III класу.
Нівелювання, що зв'язує реперів, закріплені в районі протилежних порталів, при спорудженні гірських тунелів виконувати важко. Тому нівелювання III класу прийнято проводити приладами й методами, установленими для нівелювання II класу. Але при цьому допуски враховують як для нівелювання III класу. З огляду на особливу відповідальність цих робіт, нівелювання виконують двома незалежними ходами або мережею замкнутих полігонів. Нівелірні ходи й мережі прив'язують до пунктів державної висотної основи.
При спорудженні метрополітенів висотне геодезичне обґрунтування необхідно як для забезпечення збійки підземних виробок, так і для спостережень за опадами знань і споруд. Тому нівелірна мережа III класу будується у вигляді системи замкнутих полігонів, що опираються на марки міського нівелювання II класу й покриваючу смугу уздовж траси метрополітену шириною не менш чим потрійна глибина споруджуваного тунелю.
Довжину ходів між вузловими точками не рекомендується допускати більше 1 км. На забудованих територіях пункти нівелювання III класу закріплюють стінними реперами, а на незабудованих - ґрунтовими. У зв'язку з опадами, що відбуваються під час будівництва, закладених реперів виконують їхнє повторне нівелювання.