АО «ПРИН» Геодезическая съёмка самого длинного в мире тоннеля (Technology & more, 2010-1)

Геодезическая съёмка самого длинного в мире тоннеля (Technology & more, 2010-1)

# Проекты
# Сканирование
# Trimble

Знания новичкам

28.04.2010

Занимая основной транзитный коридор в Швейцарии, новое железнодорожное сообщение через Альпы (NRLA) является основным компонентом в растущей европейской сети высокоскоростных железных дорог. По завершении проекта в 2017 году, идущие по NRLA высокоскоростные поезда АльпТранзит (AlpTransit) позволят сократить время, необходимое для путешествия из Цюриха в Милан, более чем на 25%. Основным узлом новой системы является Готардский базовый тоннель. Его длина составляет 57 км, что делает его самым длинным тоннелем в мире.

Швейцарская геодезическая компания Terra Vermessungen AG оказывает различные услуги в области геодезии в северных частях тоннеля. Различного рода задачи, жёсткие требования к точности и тяжёлые условия работ - всё это является уникальным испытанием для геодезистов и их оборудования.

Одним из самых больших препятствий являются узкие створы визирования в тоннелях. При измерениях в тоннеле, обычным делом является наблюдение нескольких призм в поле зрения тахеометра. Наведение вручную позволяет выделять необходимую цель из других, но такой подход является слишком медленным для удовлетворения нужд проекта. Для решения данной проблемы Terra Vermessungen выбрала тахеометр Trimble S8. Роботизированный тахеометр с 1" угловой точностью сочетает в себе возможности проведения высокоточных измерений с технологией определения целей Trimble FineLock, что позволяет автоматически наводиться на цель и выполнять высокоточные измерения с высокой скоростью в условиях ограниченного пространства.

Проверка профиля во въездной секции тоннеля с применением роботизированного тахеометра Trimble S8.

Измерение профилей непосредственно под головной частью тоннелепроходчика позволяет проводить независимую проверку системы направления движения.

Поезд-транспортировщик бетона в тоннеле.

Закрепление двуотражающих мишеней для конвергентного мониторинга.

Конструкция северного входа 57 км железнодорожного тоннеля вблизи Эрстфельда, Швейцария.

Сканирование поверхности нанесённого торкрет-бетона с применением сканирующего роботизированного тахеометра Trimble VX.

Проверка внутренней бетонной опалубки с применением роботизированного тахеометра Trimble S8.

Высокоточный контроль

В рамках проекта работают два огромных тоннелепроходчика (TBM), каждый из которых способен проходить до 40 м породы в день. Для того, чтобы машины могли работать безостановочно, геодезисты поддерживают и расширяют сеть опорных точек тоннеля. Для каждой новой опорной точки бригады устанавливают болты с резьбой в стены или пол тоннеля. Расширение сети опорных точек обычно требует трёх точек установки прибора в течение двух часов, за которые Trimble S8 выполняет многократные измерения приблизительно на 25 целей.

Данные измерений регистрируются с использованием контроллера Trimble TSC2 с программным обеспечением Trimble Survey Controller и впоследствии передаются в офис для анализа. Для проверки внутренней точности измерений исследователи вычисляют поправку, используя внешнюю сеть, а затем с помощью преобразования Гельмерта переносят внешнюю сеть на имеющуюся сеть опорных точек тоннеля. Величина максимальной остаточной погрешности не должна превышать одного миллиметра. Новые точки будут выполнять роль опорных точек до тех пор, пока TBM не продвинется дальше. Затем они будут замещены новыми точками при выполнении следующего цикла расширения сети.

Мониторинг деформаций

При проходке тоннелей иногда могут возникать некоторые деформации при изменении нагрузок во вмещающих породах. Результирующие деформации имеют относительно небольшие площади, называемые зонами конвергенции, и обычно возникают в известных зонах разломов или областях видимых трещин и обваливающихся пород. Геодезисты проводят мониторинг этих зон, выполняя периодические измерения по поперечным разрезам.

Изначально поведение деформации непредсказуемо, поэтому геодезистам необходимо использовать весьма гибкий и расширяемый подход к мониторингу зоны конвергенции. Они могут начать с проведения обычных измерений с использованием тахеометра Trimble S8 и контроллера TSC2. При необходимости команда исследователей может перейти к использованию автоматизированной системе мониторинга, с дистанционным управлением тахеометра Trimble S8, чтобы производить непрерывные измерения без необходимости присутствия оператора возле прибора. Как только степень деформации начнет понижаться, бригады смогут возобновить работу обычными методами мониторинга.

Решение проблемы взрывных работ

Секции тоннелей, которые имеют небольшую протяжённость или непостоянные поперечные сечения, часто создаются с помощью взрывов и последующего вывоза породы. При работе по данному методу с помощью молоткового перфоратора создаются шпуры на глубину несколько метров в направлении проходки тоннеля. Шпуры наполняются взрывчатым веществом и одновременно взрываются.

Сразу после взрыва, забой тоннеля наполняется взвесями разрушенной породы, и доступ к нему будет закрыт, пока они не стабилизируются. Тем не менее, команде проходчиков необходимо быстро убрать разрушенную породу, а прорабу необходимо сразу узнать, потребуются ли дальнейшие взрывы, чтобы получить проектный профиль. Каждый взрыв создаёт полость глубиной от 2 до 5 м, и прежде, чем принять какое-либо решение, необходимо провести тщательные измерения.

Для выполнения этой работы Terra Vermessungen использует роботизированный тахеометр Trimble VX и метод «автоматизированный лазер». Trimble VX крепится к стенке тоннеля приблизительно на расстоянии 100 м от забоя. Бригада использует способ свободного позиционирования в Trimble Survey Controller для определения положения прибора в трёх измерениях в координатной системе тоннеля. Информация о планировке тоннеля и его профилях сохраняются в Trimble TSC2.

Вскоре после взрыва прораб использует функцию робота и красный лазер тахеометра Trimble VX, чтобы измерить несколько точек на забое. Измеренные точки сравниваются с моделью, сохранённой в Trimble TSC2, и любое отклонение от требуемого профиля отображается на дисплее контроллера. Урс Мюллер (Urs MÜller), инженер-геодезист компании Terra Vermessungen, говорит, что возможность видеосъёмки тахеометра Trimble VX особенно полезна. "В условиях плохой освещённости бригада оценила функцию видео на дисплее", - говорит он. - "Она помогает бригадиру удостовериться, что он наводится на правильную точку".

Каждые несколько дней исследователи проверяют конфигурацию измерений и качество получаемых решений в режиме свободного позиционирования. Когда тоннель углубляется на 50 м, прибор перемещают на новую позицию. Для команды тоннелепроходчиков главным достоинством такого способа является то, что прораб может быстро выполнить измерения после каждого взрыва.

По словам Мюллера, применение технологии Trimble позволило снизить стоимость выполнения геодезических измерений во время взрывных работ при проходке тоннелей. Данная технология позволяет команде геодезистов работать более эффективно на каждом забое и избавляет от простоев, связанных с ожиданием прибытия квалифицированных специалистов.

Сканирование с применением Trimble VX

В процессе выемки породы на стены тоннеля методом торкретирования наносят торкрет-бетон. После первой процедуры торкретирования проводятся измерения поверхности тоннеля для обеспечения качества. Для этого сканирующий роботизированный тахеометр Trimble VX настраивают на проведение автоматических измерений профилей с интервалами 1 м в отсеках тоннеля длиной 60 м, собирая данные с расстоянием между точками 50 см в каждой секции. Результирующие профили сохраняются в TSC2, а процесс измерения и записи 61 профиля занимает менее одного часа. Бригады строителей используют полученные данные для оптимизации работ по внутренней бетонной опалубке. Мюллер говорит, что оптимизация толщины бетона до 3 см даёт экономию одного кубометра бетона на один метр тоннеля.

Разметка подземки

Одним из самых ответственных проектов по разметке является выравнивание тоннелепроходчиков. Длина каждого тоннелепроходчика составляет более 400 м, и бетонные блоки, которые его поддерживают, должны быть установлены с высокой точностью. Работая под машиной, исследователи устанавливали точки на стенах тоннеля с интервалом 10 м. Каждый тоннелепроходчик продвигается приблизительно на 30 м в день, и командам геодезистов необходимо было выставить разом шесть точек.

Для регистрации точек на профиле вдоль колеблющихся стенок тоннеля бригады использовали роботизированный тахеометр Trimble S8 и операции по разметке тоннелей в контроллере Trimble Survey Controller. Trimble S8 автоматически поворачивался в нужном направлении и производил повторные измерения до тех пор, пока соответствующая точка находилась на стене. Затем он светил красным лазером на точку. Исследователь отмечал точку с помощью горного анкера и записывал точку для анализа и обеспечения качества. Обычно операции по установке прибора и установке шести точек в стенках тоннеля выполнялись менее, чем за один час.

Поскольку строительство Готардского базового тоннеля находится в разгаре, то Terra Vermessungen продолжит использовать свои системы от Trimble. Только для тоннелепроходчиков Terra Vermessungen произведёт измерения примерно 7000 точек. Мюллер остался доволен тем, что новая технология неоднократно доказала свою ценность. "Скептическое отношение прорабов меняется через несколько часов", - поясняет он. - "А уже через несколько дней они не хотят без этого продолжать работы".

Понравилась статья?
Оцените:

Всего оценок: 0