Тоннели метрополитена - тоннели глубокого заложения сооружают обычно посредством вертикальных стволов. Учитывая удобство дальнейшей эксплуатации тоннелей, стволы обычно проектируют смещенными на 20-50 м от трассы тоннеля. Так как в условиях густой городской застройки трудно выбрать место для строительной площадки, то нередко стволы смещают от трассы на расстояние более 50 м.

Наиболее индустриальный способ сооружения тоннелей - щитовой. В смонтированной оболочке щита собирают тюбинговые кольца, необходимые для упора щитовых домкратов при выдвижении щита из камеры. В настоящее время на строительстве метрополитена применяют механизированные щиты, которые при помощи специальных механизмов и долот разрабатывают и транспортируют породы.

Приводятся данные о габарите и форме поперечных сечений тоннелей. Отмечается, что пространство между габаритом подвижного состава и габаритом приближения оборудования, называемое габаритным запасом, имеет весьма большое значение для геодезистов. Габаритный запас служит исходной величиной для расчета требуемой точности выполнения геодезических работ при сооружении тоннелей.

В последнем разделе главы даются сведения об особенностях создания геодезического обоснования тоннеля метрополитена и рассматривается точность геодезических наблюдений за деформациями. Геодезическое обоснование для строительства тоннелей можно разделить на геодезическое обоснование на поверхности и геодезическое обоснования в подземных выработках. Основным плановым геодезическим обоснованием для вынесения в натуру запроектированной трассы тоннеля и всех сооружений служит тоннельная триангуляция, трилатерация или линейно-угловая сеть. Для сгущения точек планового обоснования, получаемого этими методами, строят основную полигонометрическую сеть или прокладывают полигонометрический ход. Для передачи координат от пунктов основной полигонометрии к стволам прокладывают подходную полигонометрию в виде отдельных ходов, системы ходов или замкнутых полигонов, опирающихся на пункты основной полигонометрической сети. От точек подходной полигонометрической сети координаты передают в подземные выработки через стволы шахт. По трассе вслед за движущимся вперед забоем прокладывают ходы сначала рабочей полигонометрии со сравнительно короткими сторонами, затем основной подземной полигонометрии.

Для вынесения проекта профиля трассы создается высотное геодезическое обоснование в виде нивелирных сетей, класс которых выбирают в зависимости от длины тоннеля и длин встречных подземных выработок, предусмотренных проектом. Основная геодезическая задача при сооружении тоннелей обеспечить так называемую сбойку встречных подземных выработок. Допустимая величина несбойки равна 100 мм.

В перегонных тоннелях круглого очертания измеряют горизонтальные и косые диаметры колец в тоннелях, а в тоннелях прямоугольного сечения - расстояния между вертикальными стенами на разных уровнях от лотка, для чего закладывают в стены специальные знаки. Значительная деформация может возникнуть при обратной засыпке котлованов после возведения конструкций. Для выявления деформаций в сооружаемых тоннелях с блочной и тюбинговой обделкой, которые могут быть вызваны боковым горным давлением, измеряют горизонтальные диаметры колец обделки с периодичностью 10-20 дней. В тоннелях с тоннельной обделкой для выявления возможных деформаций наблюдают за сближением стен тоннеля, измеряя расстояние между противоположными знаками. Деформация колец тоннеля должна измеряться со средней квадратической ошибкой не хуже 5 мм.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

При строительстве подземных сооружений, в процессе разработки породы развивается сильное горное давление, под действием которого деформируются крепления и уже построенные сооружения, как с бетонной, так и с тюбинговой обделкой.

В зависимости от гидрогеологических условий, горное давление действует в различных направлениях, и, в связи с этим, возникают различные деформации: осадка креплении при проходке штолен и разработке калотт; осадка сводов готовых сооружений; сближение стен готовых сооружений; выпучивание лежанов рам, лотков и обратных сводов. В малоустойчивых породах горное давление бывает настолько большим, что разрушаются уже сооруженные конструкции.

Указанные обстоятельства требуют тщательных наблюдений за деформацией подземных конструкций на всех стадиях строительства, согласно с методами исследования деформаций сооружений. Особенно тщательно надлежит наблюдать за деформацией колец на станциях при сооружении параллельных тоннелей и при раскрытии проемов. В этих случаях наблюдения по описанной выше программе рекомендуется производить не реже чем через каждые три дня.

Особое внимание в главе уделено особенностям ориентирования подземных геодезических сетей методом двух шахт. При реализации данного метода на поверхности определяют координаты двух пунктов сети и с помощью двух отвесов или приборов оптического вертикального проектирования их координаты передают в тоннель и закрепляют постоянными геодезическими знаками. Между двумя знаками с известными координатами прокладывают подземный полигонометрический ход. Отличительной особенностью подземного полигонометрического хода является то, что в нем отсутствуют линии с известным дирекционным углом. Решение такой задачи следует начинать с задания любого значения дирекционного угла одной из сторон полигонометрического хода, например, дирекционного угла стороны S1 (линия А – 1) = 0. Используя координаты пункта А и выбранного дирекционного угла , вычисляются координаты всех пунктов полигонометрического хода, включая и координаты второго опорного пункта В. Результаты расчета иллюстрируются на рис.1.

Используя координаты пункта и полученные координаты пункта В', вычисляется угол разворота φ полигонометрического хода между пунктами В и В' относительно пункта А, и определяется исправленное значение дирекционного угла первой стороны хода:

. (1)

Получив исправленное значение дирекционного угла (1), вычислим координаты пунктов полигонометрического хода. При этом координаты конечной точки хода В" будут находиться на прямой АВ (рис.1). Величина невязки хода ВВ" для вытянутого полигонометрического хода будет определяться в основном ошибками измерения длин линий хода и является исходной величиной для уравнивания хода. Контролем правильности вычислений в таком случае будет являться отсутствие поперечной невязки хода.

Получив невязки координат полигонометрического хода δx и δy (рис.1), можно вычислить продольный t и поперечный u сдвиги хода: