27.4. СХЕМА ПОСТРОЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ
ТРАССЫ ТОННЕЛЯ

Геодезическое обоснование для строительства подземных сооружений можно разделить на две части: геодезическое обоснование на поверхности и геодезическое обоснование в подземных выработках (подземная разбивочная основа).

Геодезическое обоснование на дневной поверхности создается в районе подземного строительства до начала горнопроходческих работ, подземная разбивочная основа - в течение всего периода горнопроходческих работ во всех подземных сооружениях по мере их возведения.

Геодезическое обоснование создается для обеспечения точного перенесения в натуру всех подземных и наземных сооружений,

418

входящих в комплекс строительства, а также для обеспечения одновременного строительства тоннелей метро с нескольких площадок, предусмотренных в проекте организации работ. В последнем случае возводимые участки тоннелей при продвижении их глухими забоями навстречу друг другу после сбоек образуют в подземном пространстве единое запроектированное инженерное сооружение. Поэтому геодезическая основа является исходной для всех разбивочных работ. Она предназначена для обеспечения точного совпадения осей при сбойка́х тоннелей, сооружаемых встречными забоями.

Плановым геодезическим обоснованием на поверхности являются тоннельная триангуляция, линейно-угловая сеть или полигонометрия, заменяющая триангуляцию. Для сгущения основного геодезического обоснования вдоль запроектированной трассы тоннеля прокладывают ходы основной полигонометрии.

Для передачи координат от пунктов основной полигонометрии к стволам прокладывают сети подходной полигонометрии или триангуляции. Приведем общую схему планового геодезического обоснования на поверхности, создаваемую для сооружения тоннелей метрополитена (рис. 27.9).

Далее выполняют ориентирование подземных выработок, т. е. передают дирекционный угол и координаты в подземные выработки. Ориентирование выполняют на пункты подземной полигонометрии, закрепленной у ствола. В подходных штольнях до выхода на перегонный тоннель прокладывают подходную подземную полигонометрию. После выхода на трассу вслед за движущимся вперед забоем прокладывают ходы сначала рабочей полигонометрии со сторонами 25 - 50 м, затем основной подземной полигонометрии со сторонами 50 - 100 м. При удалении забоя на 200 м и более от ствола для повышения точности передачи дирекционного угла от приствольной линии к забою прокладывают главные ходы подземной полигонометрии. Пункты главных полигонометрических ходов

Рис. 27.9. Схема планового геодезического обоснования тоннеля

419

совмещают через две-три стороны с пунктами основной подземной полигонометрии.

Тоннельная триангуляция представляет собой вытянутую вдоль трассы цепочку треугольников или геодезических четырехугольников, связующие углы которых не менее 40°. Для тоннелей, сооружаемых вне городской территории, триангуляционную сеть развивают на самостоятельных базисах и уравнивают как свободную. В качестве базисов используют непосредственно стороны, расположенные на концах сети, а при длинных тоннелях и в середине. Для получения исходных координат один из пунктов привязывают к пунктам государственной триангуляции.

Сети тоннельной триангуляции, создаваемые для строительства метрополитенов, включают удобно расположенные пункты городской триангуляции и опираются на них, если эти пункты по точности координат могут быть использованы в качестве исходных.

При создании тоннельной триангуляции обязательно предусматривают возможность передачи дирекционных углов через два смежных ствола от одной и той же стороны. Это позволяет исключить влияние ошибки исходного дирекционного угла на величину несбойки. Пункты стремятся располагать ближе к стволам шахт, но вне зоны возможной деформации, возникающей при проведении подземных выработок. Кроме того, все измерения в тоннельной триангуляции производят дважды с перерывом не менее одного месяца.

Развитие светодальномерной техники позволяет создавать тоннельные линейно-угловые сети. В этом случае при уравнивании и вычислении координат тоннельной триангуляции условно принимают положение осевого меридиана так, чтобы суммарная поправка за редуцирование расстояний и за переход на поверхность относимости была меньше 1:100000. Поэтому осевой меридиан не должен находиться далее чем на 40 км от сооружаемого тоннеля, а за поверхность относимости принимают поверхность со средней отметкой подземных выработок. Технические характеристики тоннельной триангуляции установлены инструкцией (см. табл. 13.2). При наличии промежуточных стволов или штолен необходимо

определить эквивалентную длину тоннеля L_экв = √Ll, где L - общая длина тоннеля, l - среднее расстояние между смежными стволами

420

или шахтами. Применение светодальномеров позволяет заменить метод триангуляции методом полигонометрии. Целесообразность этого подтверждается тем, что большинство транспортных и гидротехнических тоннелей имеют вытянутую форму. Приведем технические характеристики полигонометрии, прокладываемой взамен тоннельной триангуляции (табл. 27.1). Пункты тоннельной полигонометрии рекомендуется закладывать вне зоны деформации и не далее 1 км от трассы тоннеля. Линейные и угловые измерения выполняют дважды с перерывом не менее одного месяца, а уравнивание - строгим методом.

Главное назначение основной полигонометрии - передача координат от пунктов триангуляции к стволам шахт и в подземные выработки. Ее создают вдоль трассы тоннеля вытянутыми ходами или полигонами, опирающимися на пункты тоннельной триангуляции или полигонометрии. При длине тоннеля менее 1 км она может служить первичным плановым обоснованием. Длины ходов между пунктами триангуляции допускаются до 4 км, а между узловыми - 1 км. Длины сторон находятся в пределах 150 - 500 м. Их измеряют светодальномерами или инварными проволоками. Углы измеряют со средней квадратической ошибкой 3’’ теодолитом типа Т2 четырьмя приемами. Для ослабления влияния ошибок центрирования и редукции в полуприеме производится повторное центрирование теодолита и визирных марок оптическим центриром с поворотом подставок на 180°. Допустимая угловая невязка определяется формулой

допf_β = 6’’√n,

а относительная невязка хода не должна превышать 1:30000. В открытой местности основная полигонометрия может быть заменена равнозначной по точности триангуляционной или линейно-угловой сетью.

На шахтных площадках для передачи координат в подземные выработки создают подходную полигонометрию в виде замкнутых полигонов или ходов с узловыми точками, опирающихся на пункты основной или тоннельной полигонометрии. Длины ходов не до

Таблица 27.1

421

пускаются более 300 м, а линии менее 30 м. Углы измеряют со средней квадратической ошибкой 4’’. Допустимая невязка в ходах или полигонах определяется по формуле

допf_β = 8’’√n.

Линии измеряют светодальномерами или стальными компарированными подвесными рулетками с относительной ошибкой 1:20000. Относительная невязка в ходах или полигонах допускается не более 1:20000, а для коротких ходов абсолютная невязка не должна превышать 10 мм.

Для обеспечения сбойки подземных выработок в высотном отношении порталы строящегося тоннеля на поверхности должны быть связаны нивелирными ходами. При длине тоннеля более 2 км, а в горных районах более 1 км согласно действующей инструкции по производству геодезических работ при строительстве тоннелей выполняют нивелирование II класса, а при длине тоннеля менее 2 км - нивелирование III класса.

Нивелирование, связывающее реперы, закрепленные в районе противоположных порталов, при сооружении горных тоннелей выполнять затруднительно. Поэтому нивелирование III класса принято проводить приборами и методами, установленными для нивелирования II класса. Но при этом допуски учитывают как для нивелирования III класса. Учитывая особую ответственность этих работ, нивелирование выполняют двумя независимыми ходами или сетью замкнутых полигонов. Нивелирные ходы и сети привязывают к пунктам государственной высотной основы.

При сооружении метрополитенов высотное геодезическое обоснование необходимо как для обеспечения сбойки подземных выработок, так и для наблюдений за осадками знаний и сооружений. Поэтому нивелирная сеть III класса строится в виде системы замкнутых полигонов, опирающихся на марки городского нивелирования II класса и покрывающих полосу вдоль трассы метрополитена шириной не менее чем тройная глубина строящегося тоннеля.

Длину ходов между узловыми точками не рекомендуется допускать более 1 км. На застроенных территориях пункты нивелирования III класса закрепляют стенными реперами, а на незастроенных - грунтовыми. В связи с происходящими во время строительства осадками заложенных реперов выполняют их повторное нивелирование.

422