геодезия конспект лекций

Так как вертикальные кривые обычно проектируются с большими радиусами, то без заметных искажений можно дугу РМ =Кв заменить отрезком по линии тангенса МР=MN=l, тогда :

H = l2

2Rb

Знак поправки Н соответствует углу ω: ω = α2 − α1 ,

то есть, если после точки перегиба происходит увеличение подъема или уменьшение уклона, то поправки Н вводят со знаком «плюс», при

уменьшении подъема или увеличении уклона поправка Н имеет знак «минус».

3.6.Схема геодезического обоснования тоннеля

Геодезическое обоснование при строительстве тоннелей делится на наземное (создаваемое на дневной поверхности ) и подземное (в горных выработках).

Геодезическая основа на дневной поверхности создается до начала горнопроходческих работ, подземная основа - в течение всего периода горно-строительных работ во всех подземных сооружениях по мере их возведения.

Все обоснование создается в единой системе координат и высот

3.6.1.Плановое геодезическое обоснование

3.6.1.1. Геодезическое обоснование на поверхности

Основным плановым обоснованием для перенесения трассы туннеля и всех сооружений является тоннельная триангуляция, или тоннельная полигонометрия (в редких случаях трилатерация и линейно-угловые сети).

Сгущают сеть тоннельной триангуляции хордами основной полигонометрии ( или микротриангуляцией).

Для передачи координат к стволам от пунктов основной полигонометрии прокладывают подходную полигонометрию.

От точек подходной полигонометрии координаты передают подземные выработки через стволы шахт. Дирекционные углы в подземные выработки

стараются передавать от сторон триангуляции или в крайнем случае основной полигонометрии.

Процесс передачи через стволы или вертикальные скважины дирекционного угла и координат с поверхности в подземные выработки называются ориентированием подземной сети.

При сооружении туннелей через порталы необходимость в ориентировании отпадает, т.к. туннель примыкает непосредственно к наземному геодезическому обоснованию.

3.6.1.2.Подземное плановое геодезическое обоснование

При ориентировании дирекционный угол и координаты будут переданы на пункты подземной полигонометрии, закрепленные у ствола.

От них по подходным выработкам до выхода на трассу туннеля прокладывают подходную подземную полигонометрию.

По трассе вслед за движущимся в перед забоем прокладывают ходы с начала рабочей полигонометрии со сравнительно короткими сторонами, а затем основной подземной полигонометрии со сторонами 50-100 м.

При больших расстояниях между стволами для повышения точности передачи дирекционного угла от ствола к забою прокладывают главные ходы подземной полигонометрии. Пункты этих ходов совмещают с пунктами основной полигонометрии через 2-3 стороны.

3.6.2.Высотное геодезическое обоснование

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.

3.6.3.Построение геодезического обоснования на поверхности

3.6.3.1.Тоннельная триангуляция

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.

Вкачестве 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.

Втаблице 1 L - общая длина тоннеля при наличии промежуточных стволов или штолен необходимо определять LЭКВ= Ll , 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

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.

3.6.3.2.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.

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

мвне 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 fβ ДОП= ± 6² n ;

-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 n ;

-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.

3.7. Сбойка встречных выработок

3.7.1. Виды несбоек и их допустимые величины

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 δ

-рабочих осей встречных выработок δ

Hесбойка δ определяется ошибками геодезического обоснования, а не сбойка δ-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 σU

-продольную σT

-высотную σH