Свет в конце тоннеля.
Июль 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Мар    
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

Гиротеодолит, гироскопический азимут, DMT, Leica

Наша старая планета изрыта тоннелями. Тоннели становятся все длиннее и длин- нее. На данный момент, самый длинный из них – 57км Готтардский базисный тоннель (Gotthard Base Tunnel) в Швейцарии, однако через несколько лет с пьедестала его сместит 123км подводный тоннель между китайски- ми городами Далянь и Яньтай. Тоннелестроение как отрасль требует многомиллиардных инвестиций и предъявляет все возрастающие требования к качеству измерений. Например, если тоннель предназначен для движения поездов со скоростью 300км/ч, его ось должна быть выверена с поистине хирургической точностью. То же и при проходке почв, несущих грунтовые воды: при завершении строительства тоннеля под Эльбой в Гамбурге, огромный проходческий щит дол- жен был вписаться в гидроизолированный карман с погрешностью не более сантиметра. Малейшая ошибка в направлении тоннеля может привести к серьезным техническим проблемам и росту финансовых рисков проекта.

За то, чтобы сбойка тоннеля произошла именно в строго определенной точке, отвечает маркшейдер. Именно его задача – свести оба конца тоннеля воедино. Азимутальные измерения выполняются при помощи вытянутых теодолитных ходов и самое сложное в этом – невозможность проконтролировать точность передачи направления, а с увеличением длины тоннеля возникающая погрешность становится все более значимой.

Съемка в сложных условиях

Многие тоннели начинают строиться с шахты. Через нее на горизонт тоннеля передаются базис и направление, при помощи которых можно вести ход в нужную точку. Работы по передаче направления всегда содержат элемент риска, ведь речь идет о передаче опорных точек в узком и ограниченном пространстве шахты. Если измеренные величины несут хотя бы миллиметровую погрешность, позже она может развиться в существенное отклонение от заданных параметров.

Особенную опасность при передаче направления представляет искривление линии визирования ввиду рефракции, температурных изменений, пыли и влажности. Избежать погрешностей становится практически невозможно. Часто (по причинам проведения других работ) невозможно располагать опорные знаки по оси тоннеля, их размещают на его сводах, а наведение на стенную марку еще больше увеличивает рефракцию. Чем больше изгибов в трассе тоннеля, тем большая точность передачи координат требуется.

По мере продвижения работ, погрешности вертикального проектирования и боковой рефракции имеют свойство накапливаться. Поэтому, по мере строительства, требуется соответственно наращивать объем выполняемых измерений, иначе расхождение концов туннеля может достигнуть нескольких метров, что сделает сбойку в проектной точке невозможной. Такие ошибки очень трудно и дорого исправлять.

Разгадка в детской игрушке

Раньше маркшейдерия решала проблему сохранения азимута с помощью буссоли. Сегодня это невозможно, хотя бы из-за больших объемов железных конструкций на объекте. С начала 50-х годов ХХ века вопрос сохранения направления под землей решается гироскопами.

Почти каждый из нас c детства знаком с простейшим принципом гироскопа: юла не падает пока крутится, а на велосипеде можно ехать, оторвав руки от руля, если развить достаточную скорость. Прецессия – есть изменение направления оси вращающегося тела (гироскопа) под действием внешних сил. Если гироскоп встроен в измерительное устройство, расположенное где-то на земле, сила тяжести будет той самой внешней влияющей силой, и гироскоп будет стремиться сохранить свое положение в пространстве. Если удается измерить эти значения, гироскоп можно использовать для определения направления на земную ось (истинный север).

Компания DMT (Deutsche Montan Technologie) разработала один из самых точных гироскопов для германской угольной отрасли. В дальнейшем Gyromat дорабатывали для решения различных задач в тоннелестроении и судостроении. Текущая модель гироскопа – Gyromat 5000 (кстати, самая точная в мире) позволяет удерживать направление с точностью 0,8 мгон, что в относительной шкале соответствует 1,2см на 1км.

гиротеодолит Leica Gyromat

Gyromat в мире

Прокладка ходов при помощи гиротеодолитов уже применялась при сбойке тоннеля под Ла Маншем между Англией и Францией. При финальной сбойке в 1990 поперечная составляющая отклонения составила всего 35мм на 55км длины объекта. Добиться подобной точности направления стало возможно только благодаря устройству Gyromat 2000, которым DMT выполняли независимые кон- трольные наблюдения с французской и английской сторон.

С тех пор специалисты компании DMT успешно реализовали при помощи гироскопов Gyromat и тахеометров Leica Geosystems более 3500 проектов по всему земному шару. Приборы хорошо зарекомендовали себя в строительстве ускорителя частиц для ЦЕРН в Женеве, ГЭС Лесото в Исландии, Готтардского базисного и Бреннерского тоннелей в Швейцарии, тоннелей в Гималаях, гидрологических проектах в США и Эмшере, строительстве олимпийских объектов для Игр Сочи 2014 и при строительстве метрополитенов в различных городах мира. Специалисты DMT, вооружившись гироскопом Gyromat и тахеометром Leica Geosystems, выполняют независимые наблюдения и, при необходимости, вводят поправки в направление.

Геодезист DMT Волькер Шультайс (Volker Schultheiss) рассказывает: «Благодаря системе независимых измерений мы можем гарантировать подрядчику, что направление объекта действительно соответствует проектному. С минимальными затратами мы можем успокоить инвесторов многомиллиардного проекта. Грубо говоря, в 70% случаев мы подтверждаем, что направление объекта соответствует допускам, в 30% – информируем о необходимости введения поправок на основе наших наблюдений. В редких случаях речь идет о поправке более 3м. Однако, благодаря этим поправкам можно избежать куда больших затрат, связанных с повторным строительством».
Гиротеодолит Leica Gyromat

Авторы: Норберт Бенек (Norbert Benecke),
Волькер Шёп (Volker Schäpe) и
Волькер Шультайс (Volker Schultheiss)

DMT и Leica Geosystems – 20 лет тесного сотрудничества 

Для работы прибора Gyromat от компании DMT необходимо тесное взаимодействие с высокоточным теодолитом: с его помощью гироскопические измерения выносят на контрольные точки. Компания DMT приняла решение о тесной кооперации с Leica Geosystems более 20 лет назад. Современные приборы компании Leica показывают превосходные результаты в паре с DMT Gyromat, обеспечивают высокую надежность и стойкость к воздействиям окружающей среды и как нельзя лучше годятся к работе в сложных условиях подземного строительства. Передача данных между устройствами происходит без малейших проблем и, благодаря хорошо налаженному взаимодействию между инженерами обоих компаний, переход на новые модели устройств также не оставляет проблемы. Возможность использовать теодолит или тахеометр отдельно от гироскопа еще больше расширяет сферы применения устройства в геодезической практике. Gyromat 5000 хорошо совместим с любыми моделями Leica Geosystems, включая современные Leica Viva TS11 и TS15, Leica TS30, TM30 и TM6100A, а также новейшие приборы Nova TS50 и MS50 MultiStation.

Компания DMT GmbH & Co. KG принадлежит к группе компаний «TÜV Nord Group», она давно работает на международном рынке как независимый технический консультант в области добычи, маркшейдерии, строительной безопасности и промышленного контроля. Отличительной чертой DMT является инвестирование в инновационные геодезические, геотехнические и геофизические измерительные технологии для решения специальных задач клиентов. Компания DMT является партнером Leica Geosystems и, помимо консультирования, занимается продажей гиротеодолитов Gyromat/Leica Geosystems (на базе теодолита) организациям, занятым в тоннелестроении, судостроении, военной отрасли и производством оптоволоконных гироскопов (для их калибровки применяется Gyromat). Gyromat распространяется непосредственно DMT, а также через сеть дилеров Leica Geosystems.

Источник:журнал Reporter