Глава 14. Маркшейдерские работы при сооружении тоннелей горным способом со сборной обделкой

Глава 14
Маркшейдерские работы при сооружении тоннелей горным способом со сборной обделкой

А. Основные положения

14.01. При сооружении тоннелей горным способом применяются следующие виды сборных обделок:

а) тюбинговая чугунная;

б) тюбинговая железобетонная;

в) блочная железобетонная.

14.02. Все маркшейдерские работы по укладке колец сборной обделки должны основываться на подземной полигонометрии и высотных реперах. К моменту укладки колец должно быть произведено не менее двух ориентирований шахты или двух передач через порталы (боковые штольни), а также не менее двух передач отметки от исходных реперов.

14.03. Перед началом сооружения тоннеля из сборной обделки должно быть подготовлено маркшейдерское оборудование, соответствующее принятой методике работ. Заблаговременно должны быть произведены расчеты, необходимые для укладки и съемки колец.

Б. Рассечка и установка первых прорезных колец; укладка колец в тоннеле

14.04. Для разработки грунта под первые прорезные кольца производится разбивка от полигонометрических знаков продольной оси тоннеля и задание высотных костылей. Разбивки, связанные с разработкой породы в рассечке, производятся в соответствии с методикой, изложенной в главе 13.

По окончании разработки грунта в рассечке закрепляются: продольная ось, проходящая через геометрический центр тоннеля, нормаль к ней (пикетажная плоскость) и высотные отметки.

14.05. Для создания необходимой устойчивости одновременно монтируются 2-4 прорезных кольца; монтаж начинается с укладки первых лотковых сегментов. Установка их производится симметрично относительно продольной оси (по заранее рассчитанным расстояниям), на проектных отметках и проектном пикетаже, по заданному уклону.

При наличии неустойчивых грунтов рекомендуется завышение лоткового сегмента до 5 см.

14.06. Монтаж каждого последующего сегмента кольца контролируется измерением радиусов от проволоки, натянутой между закрепленными центрами тоннеля. От пикетажной плоскости (нормали) определяется горизонтальное опережение укладываемых сегментов. Контролируется кручение собранных сегментов (нивелированием сообщающимися сосудами или линейными промерами от вынесенного горизонта).

14.07. Последующая сборка прорезных колец может осуществляться при соблюдении следующих допусков:

1. Отклонение первого закладываемого кольца от проектного пикетажа не должно превышать мм.

2. Отклонения фактических расстояний от продольной оси тоннеля до симметричных сегментов не должны превышать мм.

3. Отклонения лотковых сегментов от проектной отметки должны находиться в пределах от 0 до +3 см.

4. Отклонения фактических радиусов укладываемых сегментов от проекта не должны превышать мм.

5. Горизонтальная эллиптичность незамкнутого кольца не должна превышать мм.

6. Кручение сегментов не должно превышать мм.

14.08. По окончании сборки прорезных колец производятся следующие определения:

а) стальной рулеткой измеряются горизонтальный (1-5), вертикальный (3-7), косые под углом 45° (2-6 и 4-8) диаметры кольца. Эллиптичность не должна превышать мм.

Для сохранения геометрической формы собираемых прорезных колец в необходимых случаях на горизонтальном диаметре ставятся специальные металлические стяжки с форкопами;

б) от закрепленного проектного центра кольца измеряются 8 радиусов до внутренней грани его. Для обеспечения более высокой точности измерения рекомендуется производить до центров специальных пробок, вставляемых в болтовые отверстия тюбингов. Отклонения измеренных радиусов от проекта не должны превышать мм;

в) по величинам измеренных радиусов 1 и 5 определяется отклонение центра кольца в плане, которое не должно превышать мм;

г) нивелируется лоток кольца. Отклонение фактической отметки лотка от проекта допускается от 0 до +30 мм;

д) определяются горизонтальное и вертикальное опережения смонтированного кольца.

Горизонтальное опережение и разность между вертикальным опережением и проектной его величиной не должны превышать мм;

е) от нормали определяется пикетное значение плоскости кольца на уровне горизонтального диаметра. Отклонение от проекта не должно превышать мм.

Примечание. Пикетаж прорезных колец при сооружении камер съездов изменяется на половину величины набегания колец по соответствующему тоннелю или камере;

ж) нивелированием при помощи сообщающихся сосудов определяется величина кручения кольца. Эта величина не должна превышать мм.

14.09. При соблюдении указанных в п. 14.08 допусков и надлежащего закрепления установленных колец разрешается равномерное двустороннее их бетонирование, в процессе которого необходимо следить за неподвижностью плоскостей колец.

Забетонированные прорезные кольца должны выдерживаться не менее трех суток, после чего приступают к сборке и монтажу очередных колец тоннеля.

14.10. По мере укладки последующих колец производятся определения:

1. Эллиптичности (по четырем диаметрам).

2. Положения центров колец в плане.

3. Положения лотка в профиле.

4. Горизонтального опережения.

5. Вертикального опережения.

6. Пикетажа.

7. Кручения.

Все данные относятся к передней (считая по ходу забоя) плоскости кольца. Положение левой и правой сторон тоннеля также определяется по взгляду на забой. Эллиптичность и положение в профиле определяются для каждого уложенного кольца. Положение в плане определяется один раз в сутки, но не реже чем через три кольца. Опережения и кручение определяются в соответствии с указаниями раздела Е настоящей главы.

Кольца нумеруются по мере их укладки. Номер подписывается в натуре масляной краской на каждом пятом кольце.

14.11. После выхода колец из-под эректора (блокоукладчика) повторно определяют их эллиптичность, производят инструментальное определение положения в плане и повторное нивелирование лотка каждого кольца. При наличии возможности производят съемку колец от проектного центра тоннеля по восьми радиусам (см. ниже рис. 14.1).

Результаты определений колец при укладке и за эректором записываются в специальную маркшейдерскую книгу-ведомость, форма которой приводится в приложении 14-1.

14.12. При сооружении тоннелей из сборного железобетона круглого очертания (вне зависимости от величины его поперечного сечения) допуски для отклонений колец от проекта сохраняются те же, что и для чугунной обделки. Для опережений (горизонтального и вертикального) установлены специальные допуски (см. раздел Е настоящей главы).

14.13. В процессе строительства ведется график сооружения тоннелей в масштабе 1:200 или 1:500.

В. Определение эллиптичности колец, способы ее устранения

14.14. Эллиптичностью называется разность между величинами фактического и проектного диаметров кольца. Для каждого кольца тоннельной обделки определяют эллиптичность по четырем диаметрам (рис. 14.1): горизонтальному (), вертикальному () и двум косым под углом 45° ( и ). Измерение диаметров производится стальной рулеткой.

14.15. Определение эллиптичности производится после замыкания кольца. Эллиптичность в укладке не должна превышать мм, а по выходе кольца из-под эректора (блокоукладчика) мм.

14.16. Устранение эллиптичности при укладке кольца производится надлежащей разработкой грунта, соответствующей подклинкой укладываемого сегмента кольца, высококачественным сболчиванием по фланцам, торцам, установкой металлических стяжек.

14.17. В целях соблюдения геометрии уложенных колец производится нагнетание за обделку тоннеля в каждое третье кольцо от забоя. В сложных геологических условиях и в особых случаях нагнетание производят непосредственно после замыкания каждого уложенного кольца.

Г. Определение положения колец в плане на прямолинейных и криволинейных участках трассы

14.18. Определение отклонений колец в плане может производиться:

а) от продольной оси, закрепленной в своде тоннеля;

б) от смещенной оси тоннеля;

в) от знаков полигонометрии.

14.19. Разбивка продольной оси производится от знаков подземной полигонометрии одним из способов, изложенных в главах 11 и 12.

Ось закрепляется маркшейдерскими гвоздями в чеканочных швах, деревянных пробках, вкладышах, отвесодержателях и др. (рис. 14.2).

14.20. Разбивка смещенной оси производится также от знаков полигонометрии. Величина смещения подбирается с расчетом беспрепятственного прохождения оси до забоя, с минимальным удалением от обделки (рис. 14.3).

14.21. Величины отклонений колец в плане определяются промерами на уровне горизонтального диаметра от створа проектной или смещенной оси до внутренних граней колец (рис. 14.4). При пользовании створом хорды (или смещенной хорды) вводят поправки за стрелу прогиба (см. ниже п. 14.31 и рис. 14.8)

14.22. В качестве визирных приспособлений при передаче створа оси в забой применяются световые сигналы (см п. 15.11). Световые сигналы устанавливаются под осевыми знаками таким образом, чтобы ось прорези совмещалась с отвесом, опущенным со знака. Положение сигналов должно проверяться не реже одного раза в трое суток.

14.23. Отклонение центра кольца в плане в укладке не должно превышать мм, а за эректором  мм.

14.24. Инструментальное определение положения колец в плане может быть произведено одним из следующих способов (рис. 14.5):

а) полярным;

б) параллельным лучом;

в) произвольным створом.

14.25. Для определения положения кольца полярным способом производится геодезическая привязка отвеса, закрепленного в плоскости кольца. Смещение закоординированной точки (отвеса) от оси на прямом участке и ее пикетаж определяются:

;

Смещение центра кольца в плане на кривых определяется решением обратной геодезической задачи по проектным координатам центра кривой и фактическим координатам центра кольца . Пикетажное значение его получают по формуле

,

где S - длина дуги кривой;

- центральный угол в секундах;

.

14.26. Для определения колец в плане способом параллельного луча над полигонометрическим знаком устанавливают теодолит и откладывают угол , равный разности дирекционных углов линии полигонометрии и оси тоннеля.

Домеры a определяются теодолитом путем отсчетов по рейке, прикладываемой горизонтально к ребрам (бортам) колец на уровне горизонтального диаметра. Домеры можно также производить от створа, вынесенного по смещениям полигонометрических знаков и закрепленного световыми сигналами.

Смещения центров колец определяются следующими формулами:

(при расположении полигонометрического знака слева от оси тоннеля);

(при расположении знака справа от оси тоннеля)

Здесь m - смещение центра кольца в плане;

D - измеренный внутренний диаметр кольца;

- смещение знака от проектной оси тоннеля;

a - расстояние (домер) от параллельного луча до кольца.

Если m имеет знак плюс, центр кольца смещен вправо от проектной оси тоннеля, если знак минус - влево.

Примечание. При продвижении забоя против хода пикетажа трассы для получения знаков величин m в соответствии с требованиями п. 14.10 при откладывании угла дирекционный угол трассы необходимо изменять на 180°.

14.27. Для определения смещений колец в плане от линии произвольного створа измеряется угол при полигонометрическом знаке на произвольно закрепленный отвес; затем измеряются домеры от линии произвольного створа до ребер (бортов) колец. В полученные расстояния а вводятся поправки по формуле:

,

где l - расстояние, подсчитанное как разность пикетажа кольца и полигонометрического знака;

- разность дирекционных углов трассы и направления с полигонометрического знака на отвес.

Смещения определяются по формулам:

а)

(случай, когда линия произвольного створа приближается к оси тоннеля);

б)

(случай, когда линия произвольного створа удаляется от оси).

При расположении полигонометрического знака на левой стороне тоннеля формулы соответственно видоизменяются:

а) ;

б) .

Значения m, D, , a - те же, что и в п. 14.26.

14.28. На участках переходных кривых инструментальная съемка колец в плане производится от линии тангенса или от стягивающей хорды.

14.29. Съемка колец в плане на переходной кривой от линии, параллельной тангенсу (рис. 14.6.), производится аналогично изложенному в п. 14.26. Смещение полигонометрического знака определяется относительно прямолинейного участка тоннеля. Величина m смещения центра кольца в плане находится по формулам:

или ;

,

где D, , a - те же, что и в п. 14.26;

- расстояние от НПК до определяемой точки;

C - параметр переходной кривой;

q - смещение оси тоннеля относительно оси пути;

L - длина переходной кривой.

О расчетах ординат переходной кривой см. раздел Д главы 11.

14.30. Если съемка колец на переходной кривой производится от линии, параллельной стягивающей хорде (рис. 14.7), смещение кольца в плане определяется по формулам:

или ;

; ,

где - стрела прогиба переходной кривой на пикете определяемого кольца.

Примечание. При определении знаков величин смещений необходимо учитывать указания п. 14.10 о направлении хода забоя.

14.31. На круговой кривой съемка колец в плане производится от линии, параллельной хорде (на рис. 14.8 - линия ПЗ 125-М). Для задания ее в натуре теодолит устанавливается над первым полигонометрическим знаком, на втором знаке откладывается величина разности смещений знаков от разбивочной оси (), полученную точку М направляется визирная ось трубы и производится съемка колец аналогично п. 14.26.

Отклонения центров колец в плане от проектной оси вычисляются по формулам:

или

;

; .

Здесь D, a - те же, что и в п. 14.26;

- смещение полигонометрического знака от разбивочной оси;

- стрела прогиба дуги на пикете определяемого кольца;

- стрела прогиба в середине хорды;

- расстояние от середины хорды до стрелы (разность пикетажных значений середины хорды и определяемого кольца);

S - длина всей хорды;

R - радиус разбивочной кривой;

z - смещение оси пути от разбивочной оси;

q - смещение оси тоннеля от оси пути.

Примечания: 1. Если смещение знака вычислено относительно оси тоннеля, q и z в формулах исключаются. Для упрощения обработки съемки колец на участках круговых кривых удобно пользоваться таблицами (А.П. Мазурок. "Таблицы для вычисления ординат путейских реперов и отклонений оси тоннеля от проекта на круговых кривых метрополитена", Ленинград, 1957 г.).

2. При определении знаков величин смещений m необходимо учитывать указания п. 14.10 о направлении хода забоя.

3. О расчетах стрел прогиба на круговой кривой см. раздел Д главы 11.

14.32. Отклонение центра кольца в плане на круговой кривой можно получить и путем определения значения фактического радиуса от центра кривой до центра кольца из решения обратной геодезической задачи (по координатам фактического центра кольца и проектным координатам центра кривой). Сопоставляя полученный фактический радиус с проектным, определяют смещение кольца .

14.33. На круговых кривых съемка колец в плане может производиться и с помощью оптического прибора с клиновидной насадкой (см. главу 15).

14.34. Для составления исполнительных чертежей используются данные окончательной съемки колец от проектного центра тоннеля по восьми радиусам. На криволинейных участках трассы данные используются через 10 м, а на прямых - через 20 м и в характерных местах трассы. Указанная съемка может производиться только от окончательно уравновешенной полигонометрии (после сбоек тоннелей). По результатам съемки определяют соответствие сооруженной обделки габаритным условиям.

14.35. При наличии железнодорожного пути в тоннеле целесообразно радиальную съемку вести от центра, положение которого в натуре фиксируется с помощью передвижного шаблона, устанавливаемого на отрихтованных рельсах.

Д. Определение положения колец в профиле

14.36. Определение положения кольца в профиле производится нивелированием лотка и сравнением полученной отметки с проектной. Проектные отметки тоннеля (на уровне головки рельсов или лотка сооружения) заранее рассчитываются: на прямых участках - через 10 м, на участках вертикальных кривых - через 2 м. Для участков вертикальной кривой подсчет проектных отметок рекомендуется вести с помощью таблиц (В.В. Беляев. "Таблицы расчета вертикальных кривых при сооружении железных дорог и тоннелей", Ленинград, 1957 г.).

Определение положения кольца в профиле можно также производить при помощи реечки с диоптрийным устройством, по горизонтальным щелям сигналов (см. раздел Д главы 15).

14.37. Отклонение лотка в профиле при укладке не должно превышать мм, а после выхода кольца из-под эректора мм.

14.38. Данные нивелирования колец за эректором должны быть сопоставлены с результатами радиальной съемки (см. п.