Прямоугольные координаты скважин вычисляются по следующим формулам:
Рис. 19.4. Сечение наклонного цилиндра нормальной и горизонтальной плоскостями
При ?? = 30°
xкэ = 2Rcos ко;
yкэ = Rsin ко,
где xкэ, yкэ - координаты скважины на эллипсе;
R - радиус окружности скважин;
ко - полярный угол на окружности расположения скважин, вычисляемый по формуле п. 19.06;
b - проектный угол наклона тоннеля.
Пример вычислений дан в приложении 19-1.
Полярные координаты вычисляются по формулам
где кэ - полярный угол на эллипсе;
??к - радиус-вектор скважины.
19.19. Рекомендуется на строительной площадке за пределами эллипса закрепить нормали к оси хэ с противоположных сторон малой оси с определением их смещений хн и вычислить расстояния от этих нормалей до проектных центров скважин, как разности хн - хкэ скв; последние вычисляются по формуле п. 19.18.
Г. Установка направляющих кондукторов
19.20. Направляющие кондукторы вертикальных скважин устанавливаются по отвесу или уровню.
19.21. Перед установкой кондукторов для наклонных скважин производится разбивка траншей для них в плане и профиле. Разбивка производится от осей эллипса. Дно траншеи профилируется при помощи нивелира или шаблона в соответствии с расчетными данными низа трубы кондуктора.
19.22. Перед установкой кондуктора на дне траншеи укладывается и укрепляется основание по линии проектного положения низа направляющих труб (кондуктора) при помощи наклонного луча трубы теодолита.
19.23. Кондукторы для наклонных скважин длиной до 30 м и углом наклона ?? от 70 до 90° устанавливаются следующими способами:
1) при помощи величин h = l sin b и l1 = l cos (см. рис. 19.5);
2) при помощи прямоугольного треугольника с углом, равным углу наклона скважины, и уровнем на его катете (рис. 19.6);
3) путем нивелирования концов кондуктора (рис. 19.7);
4) подбором длины горизонтальной проекции кондуктора, для чего верхний конец его передвигают в створе оси скважины до получения величины l1 = lcos b (рис. 19.8). Этот способ рекомендуется при углах наклона, больших 45°, как наиболее точный.
Рис. 19.5. Установка кондуктора по величинам l1 = l cos , h = l sin b и двум отвесам:
1 - отвесы; 2 - кондуктор
Рис. 19.6. Установка кондуктора с помощью треугольника:
1 - треугольник
Рис. 19.7. Схема установки кондуктора нивелированием его концов:
h = O2 - O1 = l × sin
Рис. 19.8. Установка кондуктора способом подбора его горизонтальной проекции:
1 - кондуктор
19.24. Кондукторы для наклонных скважин длиной более 30 м и углом наклона от 0 до 70° устанавливаются с помощью теодолита. В тех случаях, когда скважина запроектирована с большим углом наклона, для установки кондуктора применяется теодолит с внецентренной трубой.
19.25. Установка кондуктора в плане производится по двум точкам, отмеченным на одной из образующих верхней поверхности трубы. Эти точки устанавливаются в створе проектного направления скважины. При установке же с помощью теодолита - в створе визирной оси, ориентированной по заданному направлению.
19.26. Установка кондуктора в вертикальной плоскости производится от визирной оси трубы теодолита, закрепленной по проектному углу наклона, на реечку, передвигаемую по верхней образующей кондуктора и устанавливаемую нормально к его оси. Вместо реечки можно применять прямоугольный треугольник, на одном из катетов которого нанесены сантиметровые деления.
19.27. Для установки кондуктора теодолит должен быть отцентрирован на оси скважины с точностью ?? 10 мм. Расстояние от устья скважины до инструмента и его высота должны быть выбраны с таким расчетом, чтобы было обеспечено визирование выше верха проектного положения трубы кондуктора от 10 до 50 см. Теодолит с внецентренной трубой центрируется на смещенную ось скважины; смещение должно быть равно величине эксцентриситета трубы.
19.28. Для более быстрой установки теодолита рекомендуется произвести расчет расстояния от устья скважины до точки стояния инструмента, который ставится примерно на вычисленном расстоянии от скважины и заданной высоте.
Расчет расстояния производится по формуле (рис. 19.9)
l = [i + (h - psec b)]ctg b;
При = 30°:
l = 1,73(i + h) - 2p,
где l - расстояние от точки стояния инструмента до проектного устья скважины;
i - намечаемая, в зависимости от роста наблюдателя и удобства наблюдения, высота инструмента;
Dh - разность фактической отметки поверхности Нф и отметки нулевого горизонта Нэ: h = Нф - Нэ;
р - превышение визирного луча над осью скважины (р должно быть не менее диаметра трубы кондуктора).
19.29. После установки теодолита определяют фактическую отметку горизонта инструмента и измеряют расстояние от инструмента до проектного устья скважины. Погрешность определения отметки и расстояния должна быть не более ?? 10 мм. По полученным данным вычисляют отсчет по реечке т, определяющий проектное положение кондуктора в вертикальной плоскости.
Отсчет по реечке рассчитывается по формулам (см. рис. 19.9):
HIпр = Hэ + lизмtg ;
P = (HIфакт - HIпр)cos ;
где HIпр - проектная отметка горизонта установленного теодолита;
Hэ - отметка нулевого горизонта;
HIфакт - фактическая отметка горизонта инструмента;
lизм - измеренное расстояние от проектного устья скважины до инструмента;
Р - превышение визирного луча трубы теодолита над проектной осью скважины;
D - диаметр кондуктора.
Примечание. В случае отсутствия приспособления, удерживающего буровой снаряд по центру кондуктора, необходимо при расчетах вводить поправку на разность диаметров кондуктора и снаряда.
Рис. 19.9. Определение расстояния от устья скважины до точки стояния инструмента
19.30. Для выравнивания основания под кондуктор при помощи наклонного визирного луча теодолита рассчитывается отсчет k по рейке, устанавливаемой вертикально на основание траншеи, определяемый по формуле
k = (HIф - HIпр)+0,5Dsec b,
где обозначения те же, что и в п. 19.29.
19.31. Для удобства и быстроты расчетов величин l, Р, m, рассчитываются таблицы (или строятся номограммы). Значения величин
у = хtg 30; у = хctg 30; у = хcos 30; у = хsec 30??
даются в приложениях 19-2, 19-3, 19-4 и 19-5.
19.32. Точность установки кондукторов для наклонных скважин определяется в зависимости от длины скважины L, длины кондуктора S и установленного допуска бурения М. Погрешность установки не должна превышать величин, рассчитываемых по формулам:
в плане (азимутально)
в профиле (зенитально)
где ???? = 3438??.
Допускается параллельное смещение устанавливаемого кондуктора до ± 30 мм во всех направлениях.
Д. Горизонтальная и вертикальная съемка скважин
19.33. По окончании бурения скважины и монтажа колонки производится съемка устья скважин в плане и по высоте. Определение устьев скважин производится от основных осей сооружений и высотных реперов с точностью ± 30 мм.
Примечание. За устье принимается верхний центр замораживающей колонки.
19.34. Работы по определению отклонений осей скважин состоят из:
определений искривлений скважин в пределах прямой видимости источника света, опускаемого в скважину;
измерения искривлений, за пределами видимости источника света;
вычислений отклонений;
составления исполнительных чертежей.
19.35. Перед измерением искривлений из скважины удаляется вода, колонка раскрепляется в устье кондуктора.
Измерение искривлений с помощью лотаппарата
19.36. Измерение искривлений вертикальных скважин и наклонных с углом наклона от 80 до 90° в пределах видимости опущенного источника света производится при помощи лотаппарата и специальной палетки с миллиметровой сеткой (рис. 19.10), служащей для фиксирования наклонного и вертикального направлений визирной оси трубы лотаппарата в момент измерения.
19.37. Палетка центрируется по центру устья замораживающей колонки и ориентируется относительно ближайших опорных пунктов геодезической основы или надежно определенных съемочных точек (скважины, осевые точки и др.).
19.38. Измерения искривлений скважин производятся через интервалы 5 - 10 м при подъеме и опускании источника света. Определения искривлений наклонных скважин производятся дважды, при ориентировании палетки на два разных пункта.
Рис. 19.10. Определение отклонения скважин с помощью лотаппарата и палетки:
1 - скважина; 2 - палетка; 3 - оцифровка палетки
19.39. Палетка ориентируется глазомерно или при наклонных скважинах по шнуру, натянутому от центра определяемой скважины по направлению на пункт ориентировки.
19.40. Измерение отклонения скважины от вертикали лотаппаратом производится в следующем порядке:
а) опускают источник света в скважину на глубину его максимальной видимости;
б) устанавливают лотаппарат над скважиной и с помощью подъемных винтов, а также регулированием ножек штатива направляют визирный луч на видимый источник света;
в) подводят палетку под лотаппарат, центрируют ее над центром скважины и ориентируют на выбранную точку;
г) производят по палетке отсчеты xн и ун;
д) приводят визирную ось лотаппарата в вертикальное положение и производят по палетке отсчеты хв и ув.
По окончании этих измерений снимают палетку, поднимают источник света на следующий определяемый горизонт скважины и затем производят все описанные выше действия; при каждом наблюдении палетка ориентируется на одну и ту же точку.
19.41. По окончании наблюдений скважины измеряется «высота лотаппарата» (расстояние от палетки до середины головки штатива). Глубина измерений определяется тросиком, на котором опускается источник света.
19.42. Глубина наблюдаемых точек фиксируется с точностью 10 см. Погрешность в определении высоты лотаппарата над палеткой и погрешность центрирования палетки над центром устья скважины не должны превышать 10 мм. Отсчеты по палетке производятся с точностью 0,5 мм. Расхождения в разностях отсчетов по палетке (см. ниже пп. 19.43 и 19.44) при двойных измерениях допускаются в пределах от 1 до 2 мм, в зависимости от глубины наблюдаемых точек.
19.43. Вычисление отклонений скважины от вертикали производится по формулам (рис. 19.11):
где Ах, Аy - отклонения скважины относительно ориентированных осей палетки;
l - «высота лотаппарата» (расстояние от палетки до середины головки штатива);
L - глубина наблюдаемой точки (относительно палетки);
xн, yн - отсчеты на палетке по наклонному лучу, направленному на определяемую точку А в скважине;
xв, yв - отсчеты на палетке по вертикальному лучу;
xц, yц - отсчеты центра палетки, установленного над центром скважины.
Примечание. Указанные формулы применяются в случаях, когда палетка отцентрирована над скважиной.
Образец полевого журнала и пример вычислений даны в приложениях 19-6 и 19-7.
Рис. 19.11. Геометрическая схема определения искривления скважин
19.44. Если установить палетку над устьем скважины невозможно, отклонения вычисляют относительно вертикальной оси лотаппарата, отцентрированной над центром колонки, по формулам:
19.45. Измерение искривлений скважин с большими углами наклона, где нельзя применить обычный инструмент, производится теодолитом с внецентренной трубой. Измерения разрешается производить при одном положении круга с введением в отсчеты по горизонтальному кругу поправки, вычисляемой по формуле
где r - эксцентриситет трубы;
L - горизонтальное расстояние до наблюдаемой точки;
r = 3438¢.
В случае, если L менее 2 м, поправку вычисляют, пользуясь зависимостью
В измерения при круге право поправка прибавляется, при круге лево - вычитается.
Измерение искривлений наклонных скважин с помощью теодолита при сооружении эскалаторных тоннелей
19.46. Измерение искривлений наклонных скважин в пределах видимости источника света заключается в определении отклонений пробуренных скважин от их проектного положения в плане и профиле.
19.47. Для определения отклонений пробуренных скважин от их проектного положения необходимо:
а) установить теодолит в створе оси пробуренной скважины. Инструмент устанавливается с расчетом максимальной видимости источника света, опущенного в скважину;
б) после установки теодолита определить его координаты xк1, yк1 и отметку (Г. И.);
в) измерить расстояния от теодолита до определяемых точек скважины и расстояние от горизонтальной оси инструмента до устья скважины;
г) измерить горизонтальные углы, образуемые проектным направлением с направлениями на определяемые точки скважины;
д) измерить углы наклона на наблюдаемые точки в определенных местах скважины.
19.48. Координаты хк1, ук1 определяются полярным способом из центра эллипса или непосредственно промерами от закрепленных осей эллипса хэ и уэ с помощью рулетки, натянутой от центра теодолита по нормали к визирной оси второго теодолита, установленного над центром эллипса и ориентированного: по оси х - для определения ук1 и по оси у - для определения xк1 (рис. 19.12). Величину ук1 откладывают по малой оси эллипса (у) и закрепляют колышком, с забитым в него гвоздем - для снятия направления при измерении горизонтальных углов на определяемые скважины.
Примечание. Для ориентировки теодолита при измерении горизонтальных углов боковых скважин на эллипсе величина ук1 откладывается по линии, параллельной оси у и смещенной от точки стояния инструмента на расстояние не менее 10 м.
Рис. 19.12. Определение координат точки установки инструмента непосредственно промерами от осей эллипса с помощью второго теодолита, установленного над центром эллипса:
1 - установленный (первый) теодолит; 2 - точка, вынесенная для ориентировки теодолита; 3 - точка для ориентировки теодолита; 4 - второй теодолит
19.49. При наличии закрепленных нормалей - смещенных малых осей I-I и II-II координаты хк1 и ук1 точки установки инструмента для измерения скважины с номером «к» определяются формулами
хк1 = хн ?? D;
ук1 = ук скв a,
где хн - абсцисса х нормали (расстояние ее от малой оси эллипса);
