13 Вопрос. Схема построения Высотного геодезического обоснования

Высотное геодезическое обоснование создается для вынесения проекта профиля трассы в виде нивелирных сетей, класс которых выбирают в зависимости от длины туннеля и длин встречных выработок.

Требуемая точность даже при сравнительно длинных трассах может быть обеспечена построением на поверхности нивелирной сети 4 класса. Однако реперы необходимы для наблюдений за оседанием земной поверхности .Поэтому на поверхности прокладывают нивелирных сети 3 класса.

В городах (при строительстве метрополитенов) нивелирных сети опираются на реперы 2 класса, а в незастроенных территориях сети 3 класса являются первичным высотным обоснованием.

От реперов нивелирования 3 класса высоты передают к стволам, а через них - в подземные выработки.

При сооружении тоннеля через портал высота в подземные выработки передается непосредственным продолжением хода 4 класса, идущего на поверхности от репера 3 класса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14 Вопрос. Виды несбойки и расчет допусков для построения планового и высотного обоснования

Для ускорения темпов проходки тоннеля, как правило, проходят с двух сторон на встречу друг другу. Под влиянием ошибок геодезических работ и неточностей при изготовлении и установке обделки при встрече забоев получается расхождение, которое называют несбойкой.

Рисунок 1- Сбойка встречных выработок

Различают два вида несбойки:

- обделок d

- рабочих осей встречных выработок d

Hесбойка d определяется ошибками геодезического обоснования, а не сбойка d-кроме этого обуславливается отклонением сооружений от разбивочных осей, закрепленных в натуре и влиянием деформаций сооружений в процессе строительства.

 Не сбойка в осях подземных выработок может быть разложена на три составляющие

 - поперечную sU

 - продольную sT

 - высотную sH

Допустимая величина несбойки зависит от назначения тоннеля и от способа его возведения.При строительстве тоннелей на путях сообщения величина несбойки определяется по габаритным запасам. В СНиП III-44-77 (п.10.8) указывается, что при строительстве туннелей встречными забоями допускается расхождение фактических осей в пределах 100 мм.

Какую же часть из этого допуска необходимо принимать для расчета необходимой точности геодезических измерений?

Существуют две точки зрения на этот вопрос:

1. Необходимо учитывать отклонения колец при укладке от разбивочной оси, отклонения формы от проектной и деформации колец под влиянием горного давления.

2. Все эти отклонения известны, их можно учесть перед подходом к сбойке и весь допуск может быть целиком отнесен на геодезическое обоснование.

Оба подхода дают приблизительно одни и тоже результаты :

- величина СКО в плановом положении оси не должна превышать 45 - 50 мм4

- величина средней квадратической ошибки по высоте - 20 - 22 мм.

Рассмотрим второй подход к установлению точности геодезических работ.

Средняя квадратическая и допустимая ошибки связаны следующим соотношением:

D=t*m

Так как геодезическое обоснование, учитывая большую ответственность, строится несколько раз ( так триангуляция и основная полигонометрия строится дважды с разрывом не менее месяца, ориентирование три раза), то можно принять t=2,   a так как D=100мм, то m=D/2 50мм.

При строительстве прямолинейных тоннелей продольная ошибка практически не имеет значения, поэтому всю величину m можно отнести к поперечной ошибке mU. При строительстве криволинейных тоннелей необходимо учитывать обе составляющие, т.е.

m=

 

Расчет ошибок отдельных видов геодезических работ на точность несбойки

Определим необходимую точность геодезических работ на всех стадиях работ при сооружении тоннеля между двумя стволами А и В.

 На точность сбойки будут оказывать влияния следующие ошибки:

 1) m₁ - построения геодезического обоснования на поверхности ;

 2) m₂ - ориентирования подземной основы через ствол А;

 3) m₃ - ориентирования подземной основы через ствол В;

 4) m₄ - хода подземной полигонометрии от ствола А до места сбойки;

 5) m₅ - хода подземной полигонометрии от ствола В до М.

Таким образом:

m +m +m +m +m m

 Для тоннелей длиной 1-1.5 км величину влияния перечисленных ошибок можно принять одинаковой. Если обозначить через среднюю квадратическую ошибку на ступени геодезического обоснования, то:

mc=m1=m2=m3=m4=m5=m/ =0.45m

При m=50мм; mс= мм

 Для более длинных тоннелей (>1.5 км) принцип равного влияния не приемлем. Поэтому применяют способ последовательных приближений. Он состоит в том, что в формуле (1) перед отдельными ошибками вводят коэффициенты, устанавливающие соотношения ошибок на различных ступенях обоснования, например:

m1=0.7*mC; m2=m3=2.5*mC; m4=m5=mC

Тогда:

m= = *mC

mC=0.26*m

При m=50мм mс=13мм

m2=m3=33мм

m1=10мм

 Если по результатам расчета получается, что какой-то вид работ с такой точностью выполнить нельзя, то коэффициенты изменяют.

 

Сбойка через порталы

 В этом случае отсутствуют ошибки m₂ и m₃ ,т.к. ориентировка не выполняется, тогда:

m=

 Исходя из принципа равного влияния, получим:

mc=m/ =0.58м=0,6*m=30мм

 

 

Cбойка через портал и ствол.

 В этом случае ориентировка отсутствует с одной стороны, т.е. нет m2 или m3

m=

 Указанные формулы относятся к случаю прямолинейных тоннелей.

 Для криволинейных туннелей получаемые величины mс необходимо уменьшить в ,т.к. m= , при m_U=m_T; m=m4 ,

 и допуском в этом случае является величина m_U=m/ ;m_T=m/ .

 

15 вопрос . Расчет требуемой точности измерения углов в тоннельной триангуляции, основной полигонометрии, подземной полигонометрии

Данная схема построения применяется чаще других, особенно при строительстве крупных туннелей. Туннельную триангуляцию стоят в виде цепочки треугольников по форме близких к равносторонним. Связующие углы в этом случае должны быть не менее 40°. Рекомендуется предусматривать диагональные направления ,преобразующие цепочку треугольников в ряд смежных треугольников. Ряд триангуляции должен быть вытянут вдоль оси туннеля. При строительстве метрополитенов пункты, расположенные вдоль трассы должны быть не реже чем 3 км.

Все пункты городской триангуляции расположенные в 2 км от трассы, включаются в тоннельную триангуляцию. Стремятся, чтобы каждая пара пунктов расположенных на смежных строительных площадках соединялась одной стороной. В этом случае ошибка в дирекционном угле стороны триангуляции не будет оказывать на расхождение встречных забоев при сбойке.

В качестве базисов измеряют стороны сети (не менее 2 в каждой сети) число треугольников между базисами не более 6.Требования к тоннельной триангуляции приведены в таблице 1.

В таблице 1 L - общая длина тоннеля при наличии промежуточных стволов или штолен необходимо определять L_ЭКВ= , l - среднее расстояние между точками открытие горных работ (стволами, штольнями).

Измерение углов в триангуляции выполняют способом круговых приемов. При этом в сетях 1T и 2T они измеряются двумя наблюдателями ( один выполняет четные приемы, второй нечетные).

Количество приемов измерений и допуски приведены в таблице 2.

Все измерения производят дважды с разрывом не менее одного месяца.  При уравнительных вычислениях важное значение имеет выбор поверхности относимости и положения осевого меридиана.

Таблица 1

Характеристика тоннельной триангуляции

общая длина туннеля L , км	разряд сети	длина сторон км	mb	fДОП	Относ. ошибка базисной стороны	относ. Ошибка наиболее слаб. стор.	ma слабой стороны
>8	1 T	4-10	0.²7	3²	1:400000	1:200000	1.5
5-8	2 T	2-7	1.²0	4	1:300000	1:150000	2.0
2-5	3 T	1.5-5	1.5	6	1:200000	1:120000	3.0
1-2	4 T	1-3	2.0	8	1:150000	1:70000	4.0

Таблица 2

Тип теодолита	Число приемов					Замык. горизнт и расхожд. направлений.
	1 Т	2 Т	3 Т	4 Т	5		6
Т05	16 (8*2)	12 (6*2)	6-8	4	6		7
Т1	18 (9*2)	12 (6*2)	9	6	7		8
	24 (12*2)	18 (9*2)			6		8
Т2	-	18 (9*2)	12	6

 

Осевой меридиан (условный) следует выбирать так, чтобы суммарные поправки за редуцирование расстояний и за переход на поверхность относимости была меньше 1:10000 .

 Для этого условный меридиан выбирают таким образом, чтобы у не превышал 40 км.

 При сооружении тоннелей метрополитена триангуляция проектируется на поверхность со средней отметкой городской территории, а в горной местности - на поверхность со средней отметкой подземных выработок.

 Уравнивание выполняют строгим способом. При этом желательно иметь ошибки и положение пунктов у стволов и ошибки дирекционных углов, от которых будет производиться ориентирование.

 

Туннельная светодальномерная полигонометрия

Применение светодальномеров позволило заменить метод триангуляции методом полигонометрии.

Целесообразность применения полигонометрии подтверждается тем, что большинство транспортных и гидротехнических тоннелей имеют вытянутую форму.

Из-за недостаточного контроля измерения углов (боковая рефракция) применение тоннельной полигонометрии ограничено. Она применяется в основном при строительстве одиночных туннелей.

Характеристика туннельной полигонометрии приведена в таблице 3.

Таблица 3

Характеристика туннельной полигонометрии

Раз- Ряд	Длина туннеля, км	Длины сторон км	СКО измерения углов, сек		Относительные СКО измерения длин		Допустимые относит. Невязки хода
		3-10	по оценке на ст.	по оценке многок.	для криволинейных	для прямолинейн	криво- линейн	попере чный	продо- льный
1Т	<8		0.4	0.7	1:300000	1:150000	1:200000 1:150000 1:200000 1:70000	1:200000 1:250000 1:20000 1:70000	1:100000 1:70000 1:60000 1:40000
2Т	5-8	2-7	0.7	1.0	1:200000	1:100000
3Т	2-5	1.5-5	1.0	1.5	1:150000	1:70000
4Т	1-2	1-3	1.5	2.0	1:100000	1:5000

Число приемов измерений такое же как и в триангуляции. В полигонометрии 1T и 2T один измеряет левые углы, а второй правые.

Основная полигонометрия прокладывается одиночными ходами или в виде сети замкнутых полигонов вдоль трассы тоннеля и опирается на пункты туннельной триангуляции или полигонометрии.

При длине тоннеля <1 км. основную полигонометрию можно использовать в качестве первичного геодезического обоснования.

Основные требования:

- длина хода между пунктами триангуляции до 4 км, а между узловыми точками не более 1км;

- средняя длина стороны 250 м, min = 150, max=300 м ( в городах) и 500 м вне городских территорий;

- относительная невязка должна быть меньше 1:30000, а при длине тоннеля 0.5 км - 1:20000;

- СКО измерения угла 3²;

- допустимая угловая невязка fb ДОП= 6² ;

- углы измеряют оптическими теодолитами с оптическим центриром - 4 приемами; между 2 и 3 приемом производится повторная центрировка теодолита и марок с поворотом трегера с оптическим центриром на 180°;

- СКО центрирования < 0.8 мм;

- линии измеряют светодальномерами или инварными проволоками дважды в разное время; расхождение между двумя измерениями 1:70000;

- уравнивание производят строгим способом.

 Подходная полигонометрия строится в виде системы замкнутых полигонов или узловых точек, опирающихся не менее чем на два пункта основной полигонометрии или тоннельной полигонометрии (триангуляции).

Основные требования:

 - длины ходов <300 м;

 - длины линий <30 м;

 - СКО измерения угла 4²;

 - допустимая угловая невязка 8² ;

 - длины линий измеряют в прямом и обратном направлении стальными рулетками или светодальномерами с расхождением 1:20000;

 - относительная невязка хода < 1:20000, а для коротких ходов абсолютная невязка допускается до 10 мм.