ВСН 160-69 сторінка 27 з 55

Инструкция по геодезическим и маркшейдерским работам при строительстве транспортных тоннелей

15.30. Внешняя поверхность установленной металлической опалубки проверяется от закрепленного центра тоннеля радиальными промерами не менее чем в восьми точках.

15.31. Отклонения готового тоннеля от проекта в плане и профиле не должны превышать ± 50 мм.

З. Маркшейдерская документация при сооружении тоннелей щитами 15.32. В маркшейдерскую книгу заносятся все данные по контрольным измерениям четырех диаметров щита:

а) в ножевой части щита;

б) у опорного кольца;

в) в свободной части оболочки щита.

Измерения производятся стальной рулеткой с точностью ± 3 мм. Указанные измерения производятся систематически, не реже одного раза в месяц, с целью выявления деформации щита и принятия необходимых мер.

15.33. Все данные наблюдений и результаты вычислений по определению положения щита и колец записываются в щитовом журнале, форма которого приведена в приложении 15-5. Результаты съемки колец за эректором заносятся в книгу-ведомость, форма которой дана в главе 14 (см. приложение 14-1).

15.34. График сооружения тоннелей ведется в масштабе 1:200 или 1:500. Дополнительно на графике показываются положения (по пикетажу) ножа и хвоста щита.

Приложение 15-1 НОМОГРАММА для определения уклонений ножа и хвоста щита в плане Для определения уклонений в плане точек ножа и хвоста пользуются номограммой, приведенной на рис. 15.8. Номограмма строится по следующему правилу. На листе бумаги проводится горизонтальная линия и в определенном масштабе откладываются расстояния l₁, l₂, l₃. В полученных точках восстанавливаются перпендикуляры, размеченные до 70 мм по обе стороны от горизонтальной линии. Деления, расположенные от проектной оси трассы по ходу щита вправо, имеют знак плюс, а влево - знак минус.

Рис. 15.8 Номограмма для определения уклонений щита в плане

Пусть мы имеем отклонения на дугах в точке № 10 -17 мм и № 11 +5 мм. Совместив ребро линейки с цифрой -17 мм и +5 мм, получим отклонения в плане:

хвоста.................................................................... -49 мм

ножа щита............................................................ +22 мм.

Приложение 15-2 Модернизированный оптический щитовой прибор и уровень Оптический щитовой прибор и уровень, разработанный и применяемый на механизированных скоростных проходческих щитах при строительстве Ленинградского метрополитена, приведен на рис. 15.9, 15.10 и 15.11.

Разрез по А-А

Рис. 15.9. Щитовой прибор на дуге:

1 - дуга; 2 - шкала щитового прибора; 3 - обойма; 4 - шкала на дуге; 5 - ползунок; 6 - индекс ползунка для шкалы на дуге; 7 - индекс ползунка для шкалы прибора; 8 - оптическая трубка прибора; 9 - диоптрийное устройство для визирования на переднюю дугу; 10 - вертикальная ось вращения трубы; 11 - закрепительный винт горизонтального вращения трубы; 12 - горизонтальная ось вращения трубы; 13 - закрепительный винт вертикального вращения трубы; 14 - микрометренный винт для вращения трубы по вертикали; 15 - микрометренный винт для вращения трубы по горизонтали; 16 - исправительные винты сетки нитей; 17 - кремальерный винт; 18 - окуляр; 19 - объектив

Рис. 15.10. Щитовой прибор на дуге:

1 и 4 - обоймы щитового прибора; 2 - шкала щитового прибора; 3 - движок щитового прибора; 5 и 8 - обоймы передвижной шкалы передней дуги; 6 - индекс, для установки передвижной шкалы на дуге по показанию поперечного уровня; 7 - передвижная шкала на передней дуге

Рис. 15.11. Поперечный уровень. Схема монтажа прибора на задней стенке металлической коробки:

1 - шкала; 2 - винт регулировки положения уровня. Продольный уровень отличается от поперечного размером делений на шкале. Конструкция того и другого одинакова. Размеры указаны в миллиметрах

Приложение 15-3 Свойства оптического клина и определение его угла Оптический клин имеет свойство давать двойное изображение предмета под определенным и постоянным углом. Клин (рис. 15.12) вмонтирован в специальную оправу (насадку), которая надевается на объектив трубы щитового прибора. Один клин располагается в верхней, а другой - в нижней части насадки. Линия соприкосновения клиньев проходит через центр трубы и должна быть горизонтальна.

Рис. 15.12. Оптический клин

Пусть на окружности (рис. 15.13) имеются: два сигнала А и В и в точке J - щитовой прибор с оптическим клином. При визировании в трубу на сигнал А один оптический клин сместит изображение сигнала влево на угол , а другой вправо на тот же угол . Такое же явление и со вторым сигналом В. Следовательно, в трубе будут видны не два, а четыре изображения. Если поставить условие, что расстояние между сигналами А и В было взято таким, при котором угол преломления клина a был бы равен углу АIВ, то изображения точек В¢ и А² окажутся совмещенными.

Из рис. 15.13 следует, что при движении инструмента с оптическим клином строго по окружности изображения сигналов А² и В¢ будет оставаться все время совмещенными, потому что постоянный угол клина a равен углу a между направлениями на точки А и В (как угол, опирающийся на одну и ту же дугу окружности). Пользуясь этим свойством оптического клина, можно при его помощи определять отклонения в плане ножа и хвоста щита.

Применительно к рис. 15.5 (см. п. 15.12) поперечный уклон щита ранен 100 мм (на радиус установленной на щите дуги). Для исключения влияния поперечного уклона щита нуль-пункт оптического прибора совмещают с делением шкалы на дуге, соответствующим значению поперечного уклона, т.е. 100 мм, и в этом положении прибор закрепляют прижимными винтами к дуге. Следовательно, оптический прибор (нулем своей шкалы) находится на вертикальной оси щита и поправка за поперечный уклон последнего автоматически исключается.

Двигая трубу щитового прибора с насаженным на ее объектив клином, добиваются совмещения изображений сигналов и производят после этого отсчет по шкале на щитовом приборе. В нашем примере (см. рис. 15.5) отклонение в плане для данной точки получено +13 мм. Далее щитовой прибор переносят на вторую дугу и производят те же действия. Уклонения ножа и хвоста от проектной оси в плане определяются по номограмме (см. приложение 15.1) или табличке.

Если принимается решение о проходке по кривым с применением оптического клина, геодезическо-маркшейдерская служба должна располагать наборами клиньев с различными углами. Так, если в проекте трассы сооружения предусмотрены кривые с радиусами от 400 до 2000 м, необходимо иметь в каждом наборе 8 штук, с углами от 0°45¢ до 2°30¢, с разницей в углах около 15¢.

При подборе оптического клина для ведения щита по кривой данного радиуса выбирается клин с таким углом, который позволил бы располагать сигналы в тоннеле на удобном для работы расстоянии между ними.

Если взять клин с малым углом, то осевые сигналы должны быть расположены на малом расстоянии друг от друга и при быстром продвижении щита потребуется частое перенесение этих сигналов. Чтобы реже заниматься перестановкой сигналов, можно применить клин с большим углом, но расстояние между осевыми сигналами может оказаться настолько велико, что щит может еще не успеть уйти вперед на это расстояние (чтобы появилась возможность установить новый сигнал), а задний тем временем уже скроется за обделкой тоннеля на закруглении трассы. Следовательно, клин должен подбираться такой, у которого угол позволил бы располагать осевые сигналы на максимальном расстоянии друг от друга, но чтобы до выхода из поля зрения в трубе щитового прибора заднего сигнала имелась бы возможность по расстоянию l установить сигнал новый - вблизи щита. Наличие этого условия избавит маркшейдеров от частой перестановки сигналов и обеспечит бесперебойное и точное определение щита в плане.

Рис. 15.13. Схема работы с оптическим клином на кривой

Наиболее удобными базами (расстояниями между сигналами) для кривых разных радиусов можно считать следующие:

Таблица 15-1

Радиусы кривых, м

400

500

600

800

1000

1500

2000

Приближенные расстояния между сигналами, м

На основании вышеприведенной таблицы можно выбрать из набора клиньев для кривой, по которой предстоит вести щит, один клин с соответствующим углом.

Ниже приводится образец таблицы, составляемой по фактически измеренным углам имеющихся в наборе клиньев.

Таблица 15-2

№ клиньев

Угол клина

Длина фаз между сигналами при радиусах, м

R = 400

R = 500

R = 600

R = 800

R = 1000

R = 1500

R = 2000

0°45¢

10,47

13,09

15,71

20,94

26,18

39,27

52,36

1°00¢

15,71

17,45

20,94

27,92

34,90

52,36

69,81

1°15¢

17,45

21,82

26,18

34,90

43,63

65,44

1°30¢

20,94

26,18

31,41

41,88

52,35

1°45¢

24,43

30,54

36,65

48,86

2°00¢

27,92

34,90

41,88

2°15¢

31,41

39,26

2°30¢

34,90

Каждый изготовленный оптический клин должен быть проверен. Проверка заключается в инструментальном определении его угла оптическим теодолитом, на трубу которого при помощи специального приспособления накладывается оптическая труба щитового прибора с насаженным на нее клином.

При проверке угла a клина должны быть соблюдены следующие условия:

1) плоскость призм оптического клина должна находиться в центре вращения теодолита, а линия соприкосновения призм должна быть установлена горизонтально;

2) при измерении угла теодолит должен быть установлен по уровням и труба щитового прибора с клином должна быть на нем установлена горизонтально;

3) проверка угла клина производится обязательно в тех же условиях освещения и при том цвете сигнала, при которых будут определяться положения щита;

4) проверка угла клина производится при получении его от изготовителя и обязательно каждый раз перед началом работы на кривой. Определения делаются с многократным повторением приемов при расстояниях до сигналов 50, 75 и 100 м.

Для определения угла a наводят сетку нитей трубы с клином на одно из двух изображений сигнала и по горизонтальному кругу теодолита производят отсчет; затем, вращая теодолит, наводят трубу на второе изображение сигнала и производят второй отсчет. Среднее из многократных значений разностей отсчетов по теодолиту и будет угол оптического клина.

Максимальные расхождения в определении угла оптического клина на разных расстояниях не должны превышать 12². За окончательное значение угла клина a принимается среднее арифметическое из всех определений (одни угол для всех расстояний). Так как угол оптического клина зависит от цвета сигнала, определение его рекомендуется производить в тоннеле на сигнал, принятый для работы.

Для ведения щита при помощи оптического клина предварительно рассчитывается установка сигналов в готовом тоннеле. Для ведения щита в начальной части кривой сигналы располагаются на условном продолжении кривой оси тоннеля на его прямолинейном участке.

Приложение 15-4 СПОСОБ определения щита в плане и профиле Описываемый ниже способ определения щита получил широкое применение на строительстве метрополитена в Москве. Способ этот заключается в следующем. От полигонометрических знаков инструментально выносится проектная ось тоннеля. Вместо дуг укрепляются линейки с сантиметровыми делениями; считая по ходу щита, деления на линейке возрастают от нулевого штриха вправо со знаком минус, а влево - со знаком плюс. Линейки укрепляются на щите до начала проходки так, чтобы нулевые штрихи совпадали с вертикальной осью щита. В этот момент поперечный уклон щита принимается равным нулю.

Проектная ось инструментально, методом створа передается к щиту и закрепляется в своде тоннеля (не менее чем тремя точками) в пределах площадки эректорной тележки.

Для определения положения щита в плане на линейку подвешивается отвес, устанавливаемый в створ проектной оси, и производится отсчет по шкале. Те же действия производят и по второй линейке. В полученные отсчеты вводится поправка за поперечный уклон щита, согласно данным уклономера (или уровней). Отсчеты по линейкам с введенными в них поправками и являются отклонениями в плане этих точек от проектной оси тоннеля. Отклонения в плане ножа и хвоста определяются при помощи таблички или номограммы (см. п. 15.12). Практически вместо передачи направления оси в пределы эректорной тележки применяют световые сигналы, а на линейках вместо отвесов используют диоптрийное устройство или оптическую визирную трубку.

При работе в пределах переходной или круговой кривой, в результаты определений по линейкам, помимо поправок за поперечный уклон щита, вводят также поправки за смещение оси тоннеля на данном пикете от закрепленного в тоннеле световыми сигналами створа (по линии тангенса или по стягивающей хорде, по хорде или секущей на круговой кривой).

Если ось тоннеля закрыта каким-либо оборудованием, пользуются смещенной осью.

Определение положения щита в профиле производится при помощи горизонтальных щелей экранов, для чего на щите укрепляется вертикальная реечка с ползунком-диоптром.

Для контрольного определения отметок ножа и хвоста щита нивелируют какой-либо один из осевых знаков 10, 11 или 12. Имея расстояния H₁, H₂, H₃ вычисляют абсолютную отметку низа оболочки щита в соответствующей точке. По полученной отметке и по фактическому продольному уклону щита, определяемому при помощи уровня или уклономера, подсчитывают абсолютные отметки ножа и хвоста.

Наблюдение за положением щита во время его движения по трассе производят при помощи уклономера (или уровней) и боковых продольных реек.

В процессе передвижки щита производят контрольные определения положения его в плане и профиле.

Приложение 15-5 Щитовой журнал

Глава 16 МАРКШЕЙДЕРСКИЕ РАБОТЫ ПРИ СООРУЖЕНИИ ТОННЕЛЕЙ ПОД СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ А. Маркшейдерские знаки в шлюзовой камере 16.01. Основная особенность производства геодезическо-маркшейдерских работ под сжатым воздухом заключается в том, что они проводятся в условиях изоляции от зоны нормального давления, где находятся знаки подземной маркшейдерской основы.

16.02. При сооружении шлюзовой камеры производятся следующие подготовительные работы:

а) в шлюзовой камере закрепляются полигонометрический знак в полу и соответствующий ему маркшейдерский гвоздь в потолке, а также два маркшейдерских гвоздя в потолке, которые используются для передачи направления способом соединительных треугольников (рис. 16.1). При закреплении знаков необходимо учитывать видимость из зоны нормального и повышенного давления. Возможно также закрепление знака только в своде камеры;

б) закладывается на торцовой стенке шлюзовой камеры (со стороны кессона) стенной репер в удобном для пользования месте (см. рис. 16.1). Отметка этого репера надежно определяется до начала работ под сжатым воздухом;

в) в верхней части торцовой стены шлюза со стороны кессона закладываются две скобы с прорезями для отвесов (см. ниже рис. 16.4). Эти скобы служат для фиксирования направлений с полигонометрических знаков, закрепляемых в кессоне.

16.03. Если шлюзовая камера монтируется из металлических труб, покоящихся на двутавровых балках, и лишь конец ее, обращенный к зоне сжатого воздуха, «защемляется» метровой железобетонной стеной, закрепляется только один знак в выходном проеме камеры. Передачу направления в зону сжатого воздуха методом соединительных треугольников в этом случае производить нельзя, так как металлическая конструкция может менять свое положение в процессе шлюзования и вышлюзовывания.

16.04. До начала работ под сжатым воздухом необходимо определить несколько полигонометрических знаков в зоне будущего кессона с тем, чтобы в благоприятных условиях создать маркшейдерскую основу для дальнейшей проходки. После подачи сжатого воздуха за этими знаками устанавливается наблюдение в плане и профиле, позволяющее своевременно выявлять происходящие деформации. Учитывая малость длин сторон между закрепленными знаками, проходка на их основе может производиться не далее 15 - 20 м.

Б. Передача направления, координат и отметок через шлюзовую камеру в зону сжатого воздуха 16.05. Маркшейдерская основа, создаваемая в зоне сжатого воздуха, должна периодически контролироваться через шлюзовую камеру одним из следующих способов:

а) способом непосредственной передачи;

б) способом соединительных треугольников, гиротеодолитом.

16.06. При способе непосредственной передачи теодолит устанавливается над полигонометрическим знаком в шлюзовой камере (рис. 16.2). Измерение угла поочередно выполняется двумя наблюдателями, один из которых находится в зоне нормального давления.