Инструкция по геодезическим и маркшейдерским работам при строительстве транспортных тоннелей

Рис. 8.8. Передача координат через скважину с использованием внецентренной трубы теодолита:

1 - скважина; 2 - полигонометрические знаки; 3 - теодолиты; 4 - теодолит с внецентренной трубой; 5 - точка на подземном горизонте; d = I₁D = b¢tg z.

Рис. 8.9. Передача координат через отклонившуюся скважину специализированным теодолитом:

1 - скважина; 2 - специализированный теодолит; 3 - точка на подземном горизонте

Б. Подготовительные работы к передаче координат через скважину

После того, как удостоверились в наличии просвета в скважине на уровне, удобном для установки теодолита, определяется визуально место, с которого обеспечивается возможно большая площадь видимости в тоннель через просвет в скважине. Над этим местом закрепляется маркшейдерский гвоздь в деревянной конструкции, сооружаемой над скважиной. Подвешивается отвес, который определяет точку визирования и центрирования теодолита.

Рис. 8.10. Схема передачи координат через отклонившуюся скважину специализированным теодолитом:

1 - скважина; 2 - точка стояния специализированного теодолита; 3 - точка на подземном горизонте; 4 - полигонометрические знаки

Опустив отвес из точки А (рис. 8.9. и 8.10) в скважину на несколько метров, визуально находят направление отклонения скважины от вертикали. Направление отклонения скважины от вертикали будет идти по линии, соединяющей глаз наблюдателя с отвесом тогда, когда нить отвеса будет делить просвет в скважине, видимый глазу, пополам. Это направление по створу «глаз-отвес» (тут же, не отводя глаз в сторону) отмечается на каком-либо удаленном предмете точкой М (рис. 8.9 и 8.10). Большой точности в ее выставлении не требуется, поэтому достаточно наметить точку М один раз без последующих уточнений.

Над ближайшим к скважине пунктом F подходного полигона (рис. 8.10) устанавливается обычный высокоточный теодолит и измеряются угол и линия, необходимые для получения координат точки А. Затем этот же теодолит устанавливается над скважиной, центрируется под отвесом в точке А и измеряется угол b, необходимый для получения дирекционного угла линии АМ. На этом работа с обычным теодолитом заканчивается.

Над скважиной, под точкой А центрируется специализированный теодолит, и посредством уровней его ось вращения приводится в вертикальное положение.

Установленный специализированный теодолит ориентируется в плане на точку М (марка) и в таком положении закрепляется. Затем поворотом трубы визируют вниз - в скважину, на ярко освещенный белый экран, находящийся под устьем скважины.

Труба теодолита в вертикальной плоскости устанавливается в такое положение, когда горизонтальная нить сетки будет делить пополам видимый в скважине просвет, после чего подается по скважине команда на укладку рейки на подземном горизонте (рис. 8.10). Рейка должна иметь длину порядка 50 см; ее можно сделать на ватмане или использовать часть обычной нивелирной рейки.

Рейка кладется горизонтально, цифрами вверх и ориентируется по горизонтальной нити сетки трубы специализированного теодолита. После установки рейка надежно закрепляется гвоздями (во избежание сдвигов ее во время работы) и хорошо освещается. На этом заканчиваются подготовительные работы.

В. Наблюдения при передаче координат

На поверхности ориентируют трубу теодолита в плане на точку М при установленных на середину пузырьках обоих уровней. Затем визируют вниз на рейку, при этом горизонтальная нить сетки трубы совмещается с продольной осью рейки. Производят отсчет на рейке по вертикальной нити сетки и отсчет по верньеру вертикального круга, затем выполняют то же при другом круге. Это составляет один полный прием; рекомендуется делать 3 - 4 таких приема. Выводится среднее из всех отсчетов по рейке, которое сообщается по скважине вниз, где фиксируется точка К (рис. 8.9 и 8.10).

Среднее из всех полуразностей отсчетов по вертикальному кругу при круге право и круге лево в каждом приеме определит величину угла z (рис. 8.9), т.е. зенитного расстояния наклонной линии АК.

На подземном горизонте при знаке Т измеряется угол между линией подземной полигонометрии и направлением на точку К, фиксированную на рейке, а также расстояние ТК. Рулеткой по скважине измеряется расстояние l между горизонтальной осью вращения трубы специализированного теодолита и точкой К (рис. 8.9). Вместо измерения расстояния l по скважине можно определить его как разность отметок горизонтальной оси вращения специализированного теодолита и точки К.

Координаты точки К определяются из формул

у_к = у_А + d × sin дир. уг. АМ

х_к = х_А + d · sin дир. уг. АМ;

где d = l × sin z.

Приложение 8-4 ПРИМЕР на уточнение дирекционного угла линии подземной полигонометрии по результатам ориентирования через скважину с помощью теодолита с внецентренной трубой или специализированного Дирекционный угол линии 51275-51277, полученный из подземного полигонометрического хода, опирающегося на два ориентирования, выполненные методом соединительных треугольников, a₁ = 8°17¢26². Дирекционный угол той же линии, полученный по методу двух шахт, a₂ = 8°17¢39². Удаление знака 51275 от ствола равно 500 м. Погрешность координат знака 51275, определенных с поверхности через скважину при помощи специализированного теодолита, равна ± 10 мм.

Дополнительная погрешность дирекционного угла a₂, связанная с этим способом передачи координат, равна

Общая погрешность (принимая погрешность ориентирования через две шахты, выполненного обычным способом, равной ± 8²):

Погрешность результата двух ориентирований по методу соединительных треугольников равна

Погрешность азимутальной передачи от ствола до забоя при удалении на 500 м может быть подсчитана по формуле

(передача производится 100-метровыми сторонами двукратно).

Общая погрешность a₁:

Веса будут:

Окончательное значение дирекционного угла линии 51275-51277, принятое для дальнейшей проходки

Аналогичным образом определяются и вероятнейшие значения координат подземных знаков.

Приложение 8-5 ВЕДОМОСТЬ результатов ориентирований № строительства

№ ствола

Дата ориентирования

Способ ориентирования

Количество приствольных точек

Наименование инструментов

Характеристики исходного дирекционного угла

Полученные дирекционные углы приствольной линии

Принятый дирекционный угол приствольной линии

Дирекционный угол ближайшей сохранившейся линии полигонометрии

Удаление ближайшей сохранившейся линии полигонометрии от приствольной линии

Изменение принятого дирекционного угла по сравнению с предыдущей ориентировкой

на поверхности

под землей

на поверхности

под землей

8

617

14.Х.1965 г.

Соединительные треугольники - способ пластинок. Три положения

1

1

ТБ-1 № 1716

ТБ-1 № 1907

Направление на азимутальный пункт

3 - 4

3 - 4

123 - 124

12°18¢30²

12°18¢35²

12°18¢34²

115°31¢18²

80 м

12°18¢38²

12°18¢34²

8

617

17.III.1966 г.

Соединительные треугольники - способ пластинок. Три положения

1

1

ТБ-1 № 1716

ТБ-1 № 1907

Направление на азимутальный пункт

5 - 6

5 - 6

123 - 124

80 м

+6²

11°56¢19²

11°56¢31²

11°56¢26²

115°31¢30²

11°56¢28²

принято

11°56¢26²

115°31¢24²

Глава 9 ПОДЗЕМНАЯ ПОЛИГОНОМЕТРИЯ А. Схема развития подземной полигонометрии; полигонометрические знаки 9.01. Подземная полигонометрия вместе с сетью подземного нивелирования является основой для точного перенесения в натуру проекта всех тоннельных сооружений.

9.02. Развитие подземной полигонометрии осуществляется или от станов, полученных из ориентирований через вертикальную шахту, или путем непосредственного примыкания к пунктам наземной геодезической основы через порталы, штольни и наклонные выработки.

9.03. После каждого очередного ориентирования (или передачи от наземной геодезической основы) все измерения по подземной полигонометрии повторяются вновь и производятся необходимые вычисления.

При отсутствии значительных расхождений берутся средние значения дирекционных углов и координат пунктов. При обнаружении значительных расхождений между результатами первого и второго измерений необходимо произвести их третий раз.

В условиях возможной деформации знаков необходимо производить повторные измерения.

9.04. Схема подземной полигонометрии и принятая методика угловых и линейных измерений должны обеспечивать необходимую точность сбоек встречных выработок или тоннелей.

9.05. При проходке тоннелей средней протяженности (длина односторонней проходки до 1 км) следует прокладывать полигонометрию двух видов:

а) рабочую подземную полигонометрию со сторонами от 25 до 50 м;

б) основную подземную полигонометрию со сторонами от 50 до 100 м.

При такой системе каждая вторая точка рабочей опоры включается в ход основной полигонометрии.

9.06. При длине односторонней проходки более 1 км целесообразно дополнительно прокладывать главные ходы с более длинными сторонами (150, 200 м и больше), используя, как правило, при этом знаки основной подземной полигонометрии. При длинах плеч односторонней проходки (на сбойку) порядка 4 - 6 км необходимо добиваться прокладки главного хода со сторонами 600 - 800 м. На прямых участках трассы, с целью уменьшения влияния боковой рефракции на результаты угловых измерений, смежные знаки должны располагаться на разных сторонах тоннеля или по оси его (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Определение длин сторон главного хода по сторонам основной полигонометрии:

1 - тоннель; 10, 11, 12, ..., 21, 22 - знаки основной полигонометрии; 10, 13, 16, 19^bis, 22 - знаки главного хода. При измерениях на станции 19^bis, наблюдается (двумя приемами) направление на знак 19 и измеряется короткий отрезок 19^bis - 19

При длинах сторон главного хода до 400 м измерение углов производится теодолитами типа Т-2 шестью-девятью приемами. При сторонах более 400 м для измерения углов необходимо применять теодолиты типа Т-1. Измерение производится шестью-девятью приемами.

Во всех случаях прокладки главных ходов в тоннелях угловые измерения должны производиться многократно (не менее двух раз), разновременно и в максимально благоприятных условиях.

Длины сторон главных ходов, как правило, определяются путем проектирования измеренных сторон основной полигонометрии (рис. 9.1).

9.07. В подходных выработках, где длины сторон могут доходить в отдельных случаях до 10 м, в целях обеспечения необходимой точности применяют метод одновременной постановки двух или трех теодолитов (см. п. 9.32).

9.08. Схема основной подземной полигонометрии, как правило, должна предусматривать создание непрерывной цепи треугольников (рис. 9.2).

Деформация знаков полигонометрии, к которым производится привязка вновь заложенного пункта, обнаруживается при повторных угловых измерениях на этих знаках.

Рис. 9.2. Передача дирекционного угла и координат на полигонометрические знаки у забоя:

1 - ствол; 2 - подходная штольня; 3 - выработки по трассе; 1, 2, 3 - знаки полигонометрии у ствола; А, В, С, D, Е - знаки основной полигонометрии

9.09. При наличии параллельных тоннелей ходы подземной полигонометрии связываются между собой через поперечные соединительные выработки.

9.10. При сооружении тоннелей небольшой протяженности можно ограничиваться прокладкой только рабочего полигонометрического хода.

9.11. Во всех случаях определения координат знаков висячим ходом угловые и линейные измерения должны быть произведены дважды - независимо и разновременно.

9.12. Знаки основной полигонометрии закрепляются:

а) на кривых участках трассы - с внешней стороны кривой, т.е. со стороны возвышенного рельса;

б) на прямых участках: в тоннелях метрополитена - с внешней стороны относительно оси междупутья, в одиночных тоннелях - с любой стороны.

9.13. Знаки подземной полигонометрии, как правило, должны одновременно являться и реперами подземной высотной основы.

В зависимости от характера выработки или вида тоннельной обделки знаки могут быть следующих типов:

а) стержень металлический в бетонном монолите, в кровле выработки, в своде сооружения или в стене тоннеля;

б) точка, высверленная и зачеканенная медью на площадке, запиленной на ребре жесткости или борте тюбинга.

9.14. Знаки подземной полигонометрии закладываются в тоннелях с чугунной обделкой на уровне головки рельсов, а с железобетонной - на уровне путевого бетона.

9.15. Нумерация знаков для всей сооружаемой трассы должна быть единой и не иметь повторений.

Для каждого строительного объекта выделяется группа номеров. Знакам левого тоннеля даются нечетные номера, правого - четные.

Нумерация знаков должна возрастать по ходу пикетажа.

9.16. На каждый закрепленный знак должно быть составлено описание. В тюбинговых тоннелях рекомендуется форма описания, приведенная в приложении 9-1.

В необходимых случаях производятся привязки знаков к характерным точкам сооружения.

9.17. У каждого знака должен быть надписан масляной краской его номер. Подписи номеров периодически должны восстанавливаться. Маркшейдеры объектов обязаны следить за сохранностью знаков и видимостью между ними.

Б. Линейные измерения и точность их 9.18. Измерение длин сторон в подземной полигонометрии производится стальными компарированными рулетками или проволоками, при постоянном натяжении с учетом температуры и превышений концов мерного прибора. При наличии возможности измерение производят по створным отвесам на одном горизонте, фиксируемом на нитях отвесов с помощью нивелира.