Вы здесь: Главная Материалы Тахеометры Статьи Изыскания самого длинного в мире туннеля

Изыскания самого длинного в мире туннеля

Швейцарский проект нового транзитного коридора с севера на юг, а именно Новый железнодорожный тоннель через Альпы (NRLA), является ключевым компонентом в развитии сети высокоскоростных железных дорог. Завершение проекта намечено на 2017 год, в этом случае высокоскоростные поезда, идущие через тоннель, сократят время пути между Цюрихом и Миланом более чем на 25%. Центральным элементом новой системы стал Готтхардский тоннель. Его протяженность составляет 57 км, что делает его самым длинным тоннелем в мире.

Швейцарская компания Terra vermessungen AG осуществляет широкий перечень инженерных изысканий в северной части Готтхардского тоннеля. Выполнение различных работ, требующих высокой точности в непростых условиях, становится своеобразным вызовом для инженеров-геодезистов и их оборудования.

Одним из самых серьезных препятствий является проблема видимости в тоннеле, поэтому во время работы использовались специальные активные отражатели. Исполнитель, работающий вручную, может отличить заданный объект от остальных, но такой подход является слишком затратным по времени для проекта. Чтобы решить эту проблему Terra vermessungen выбрала высокоточный тахеометр Trimble S8 модификации Robotic (1”). Роботизированный прибор сочетает высокую точность измерения с технологией Trimble FineLock, которая представляет собой интеллектуальный датчик слежения с узким полем обзора, который позволяет захватывать цели без помех от соседних призм или отражающих поверхностей для обеспечения автоматического наведения на нужные цели, высокой скорости и точности измерений в любых условиях.

Контроль точности

В данном проекте используются две сверхмощные буровые тоннелепроходческие машины (ТБМ), каждая со способностью проходить по 40 м в день. Для правильного продвижения машин (с противоположных сторон тоннеля) геодезисты поддерживают и развивают функционирование сети контрольных точек/пикетов. Инженеры обеспечивают единовременное функционирование сети на участке в 200 м. Для каждого нового контрольного пикета монтируются болты в стены или пол тоннеля. Для развития сети обычно требуется 3 станции. Измерения занимают 2 часа, в течение которых тахеометр Trimble S8 производит многократные измерения примерно по 25 пикетам.

Полученные данные измерений, поступающие на контроллер Trimble TSC2 с программным обеспечением Trimble Survey Controller, передаются для обработки в камеральный центр прямо со строительной площадки. Чтобы контролировать получаемую точность измерений (и соответственно отклонение линии прохождения буров от проектного положения), камеральная бригада производит уравнивание свободных сетей и далее посредством трансформации Гельмерта преобразуют их в единую систему координат, при этом проверяется погрешность по контрольным точкам. Размер заданной погрешности не должен превышать 1 мм. Новые пункты используются как контрольные, пока буровые машины не пройдут данный участок. Тогда они заменяются другими, которые получаются в процессе следующего цикла.

Контроль за деформациями

В некоторых случаях прокладывание тоннельных конструкций приводит к изменению напряжения внутри горной породы. Появившиеся деформации относительно невелики по площади и называются областями конвергенции и обычно располагаются в зоне тектонических нарушений, на участках с трещинами или обрушающимися породами.

На начальном этапе деформация незаметна, поэтому геодезисты нуждаются в нестандартных комбинированных подходах для диагностики конвергенции. Для начала Trimble S8 и TSC2 можно использовать для проведения стандартных измерений. В случае необходимости тахеометр можно перевести в режим автоматического мониторинга, в этом случае дистанционный контроль избавляет специалистов от необходимости производить это вручную. В случае если величина деформации уменьшается, рабочие могут возобновить традиционные методы мониторинга.

Решение проблемы взрывов

Короткие секции тоннеля часто конструируются с применением метода дробления и извлечения грунта. При таком подходе бур высверливает отверстия глубиной в несколько метров в действующем забое. Отверстия заполняются взрывчатым веществом и одновременно поджигаются. Сразу после этого участок заполняется камнями, и доступ к этому месту закрывается до полной стабилизации пород. Однако строители спешат с уборкой камней, а бригадир старается как можно быстрее выяснить, понадобятся ли последующие взрывы для достижения требуемой конфигурации. Каждый взрыв создает полость глубиной от 2 до 5 м, которые должны быть внимательно осмотрены, перед принятием новых решений.

Измерение контуров непосредственно позади головы тоннелепроходочной буровой машины дает возможность независимого контроля движения ТБМ.

Состав, доставляющий цемент в тоннель

Для подобных работ Terra vermessungen использует тахеометр Trimble VX, который крепится к стене тоннеля примерно за 100 м до действующего забоя. Команда инженеров используют ПО Trimble Survey Controller для определения трѐхмерного положения прибора относительно координатной системы тоннеля. При этом информация о конфигурации тоннеля сохраняется в памяти контроллера Trimble TSC2.

Через некоторое время после взрыва бригадир применяет роботизированную функцию и лазерный створоуказатель Trimble VX для измерения местоположения многочисленных площадок забоя. Полученные данные сравниваются с проектными параметрами в Trimble TSC2, и любые отклонения от намеченной модели отражаются на экране контроллера. Урс Мюллер, инженер-геодезист в Terra vermessungen, находит возможность Trimble VX дополнительно делать видеосъемку особенно важной.

«В условиях плохого освещения, специалисты смогли по-настоящему оценить пользу этой функции, – сказал он. – Это помогает бригадиру быть уверенным в правильность своих решений».

Каждые несколько дней геодезистами проводится контроль параметров. По мере разработки тоннеля оборудование передвигается вперед на новые позиции через каждые 50 м освоенной территории. Для работников тоннеля главным преимуществом такого подхода является то, что бригадир может оценить последствия взрыва в самые короткие сроки.

По словам господина Мюллера, технология Trimble снизила стоимость исследований и взрывов в тоннелях. Это позволяет более продуктивно прикладывать усилия команды в каждом конкретном случае и устранить простои в работе в ожидании оценки результатов изысканий.

Сканирование при помощи Trimble VX

В процессе бурения стены тоннеля обрабатываются торкретбетоном. После первого применения этого состава производится контроль качества покрытия. Для этого также применяется Trimble VX, который настраивается на автоматическое измерение профилей каждый метр на участке тоннеля длинной в 60 м. Величина шага сканирования – 50 см в каждом сегменте. Полученные профиля передаются на TSC2, таким образом, процесс сбора и сохранения данных занимает по времени меньше часа. Строительная бригада использует эти данные для оптимизации железобетонного каркаса. Господин Мюллер утверждает, что оптимизация толщины цементного слоя на 3 см ведет к экономии кубического метра цемента с каждого метра тоннеля.

Установка двухсторонних отражателей для мониторинга конвергенции.

Северный вход в 57-ми километровый железнодорожный тоннель около Эрстфелда, Швейцария

Наземная часть проекта

Одним из очень ответственных моментов проекта является выравнивание положения буровых тоннелепроходческих машин. Каждая такая машина в длину составляет более 400 м, и поэтому поддерживающие еѐ цементные блоки должны быть выставлены с особой точностью. Проходя под машинами, геодезисты устанавливают пикеты профиля на стенах тоннеля с интервалом в 10 м. Каждый из таких буровых аппаратов может проходить приблизительно по 30-40 м в день.

Чтобы разместить точки профиля на колеблющихся стенах тоннеля, геодезисты используют Trimble S8 и Trimble Survey Controller в режиме разбивки для разметки тоннеля. Trimble S8 автоматически выбирает направление и совершает многократные измерения пока не будет обнаружена необходимая точка/пикет на стене тоннеля, местоположение которой указывает красный луч створоуказателя. В этом месте строители делают отметку при помощи анкерного крепления и записывают координаты для анализа и контроля. Обычно установка тахеометра и расстановка шести точек по стенам тоннеля занимает не более часа.

В ходе строительства Готтхардского тоннеля Terra vermessungen всѐ активнее использует систему технологических решений Trimble. Так для буровой тоннелепроходческой машины Terra vermessungen будет установлено 7 000 точек. Господину Мюллеру приятно осознавать, что новая технология снова и снова доказывает свою ценность: «Уже через несколько часов скептическое отношение прораба меняется, а через несколько дней они не представляют работы без этой системы».

Сканирование поверхности, покрытой торкретбетоном при помощи тахеометра Trimble VX.

Проверка внутренней цементной формы при помощи тахеометра Trimble S8.

Перевод выполнен специалистами компании ООО «Эффективные технологии», оригинал статьи можно посмотреть на сайте www.eftgroup.ru