CC BY
37
УДК [622.1:528](031)
В.К.НОСОВ, аспирант, [email protected]
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург
V.K.NOSOV, post-graduate student, [email protected]
National Mineral Resources University (Mining University), Saint Petersburg
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ТЮБИНГОВОЙ КРЕПИ ЭСКАЛАТОРНОГО ТОННЕЛЯ СТАНЦИИ МЕТРО «АДМИРАЛТЕЙСКАЯ» ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЛАЗЕРНО-СКАНИРУЮЩЕЙ СЪЕМКИ
Изложена методика лазерно-сканирующей съемки наклонного тоннеля метро. Рассмотрен способ деформационной оценки состояния тоннелей путем геометрического анализа 3D-моделей, полученных по данным лазерно-сканирующей съемки.
Ключевые слова: наклонный тоннель, геометрический анализ 3D-моделей тоннелей, лазерно-сканирующая съемка, 3D-моделирование тоннелей.
ESTIMATION OF CONDITION TUBBING LINING ESCALATOR TUNNEL OF METRO STATION «ADMIRALTY» BY RESULTS OF LAZERNO-SCANNING SURVEY
Account method of laser-scanning survey of inclined tunnel of the metro. The way of a deformation estimation of a condition of tunnels by the geometrical analysis of 3D-models received according to laser-scanning survey is considered.
Key words, inclined tunnel of the metro, the geometrical analysis of 3D-models of tunnels, laser-scanning survey, 3D-modelling of tunnels.
К строительству наклонного хода станции «Адмиралтейская» метростроители приступили в начале 2010 г. Сложность работ по сооружению эскалаторного тоннеля станции «Адмиралтейская» заключалась в крайне неустойчивых грунтах, уплотненной застройке этого района и уникальности зданий. Геология в месте строительства неоднородна, преобладают обводненные грунты.
При проходке наклонного хода была применена самая современная тоннелепро-ходческая техника - механизированный щит «НеггепкпесЫ» диаметром 10,74 м. В самом центре города под жилыми домами завершилась сложнейшая технологическая операция, пройден эскалаторный тоннель дли-
ной более 120 м. Станция спроектирована с двумя переподъемами: длина большого эскалатора 69 м, малого 15 м, переходной коридор 112 м. Станция «Адмиралтейская» будет самой глубокой в мире.
Главная задача выполненной работы состояла в анализе состояния тюбинговой обделки тоннеля. Для увеличения точности и скорости съемки использована лазерно-сканирующая система IMAGER 5006, представляющая собой высокоточный наземный лазерный сканер фазового типа (рис.1). Производительность съемки сканера - до 500000 точек в секунду. Дальность действия IMAGER 5006 79 м. Средняя точность лазерного сканера, с учетом свойств обделки
_ 249
Санкт-Петербург. 2012
Рис. 1. Схема установки прибора
Viewpoint d [rnrnl dx [rnrnl dv [rnrnl dz [rnml ftonn scan
Viewpoint 1
■■ml 3.4 0.7 2.9 -1.7 lll.zfs
|-Vn2 2.3 0.8 2.2 -0.1 lll.zfs
■■reä 6.2 -1.9 3,4 lll.zfs
---Vn- 1.1 0.3 -1.0 0,4 lll.zfs
Viewpoint? ■VbS
■■>m8 Viewpoints ■■Villi ■\ml2 ■VmS
3.7
4.1 1.4
2.2 4.1
3.8
-3.6 -0.2 -0.7
4.0 -0.2 1.0
-0.1 1.3 -0.6
1.6 -1.3 0.8
-0.2 -3.3 2.4
-Z2 2.7 -1.5
2222, lis 2222. rfs 2222. rfs
3333. ifs 3333. Tfs 3333,zfs
Рис.2. Оптимальная зона сканирования прибора
Рис.3. Результаты регистрации в программе Z+FLaserControl
тоннеля, составляет 1,9 мм. Выбор данной системы для производства съемок был обусловлен ее высокой точностью, которая позволяет выявить смещения и деформации обделки тоннеля.
Сканирование тоннеля производилось с трех стоянок. Расстояние между стоянками подобрано исходя из пересечения оптимальных зон сканирования прибора (20-метровая зона) и равно примерно 30 м (рис.2). Рядом со сканером устанавливалось четыре марки внешнего ориентирования размером
250 _
20 х 20 см. Марки размещались на расстоянии 4-6 м от сканера. После сканирования они были закоординированы тахеометром в единой системе координат, принятой на участке строительства. На каждой станции выполнялась съемка всего тоннеля в режиме «high» и краев тоннеля в режиме «superhigh». Общее время полевых работ составило около 4 ч.
Полученные облака точек лазерных отражений (сканы) с трех станций нужно зарегистрировать в единой системе координат.
Рис.4. Процесс обработки в RapidForm
Для этого использовались марки внешнего ориентирования с известными координатами. Для регистрации применялась программа Z+FLaserControl, поставляемая вместе со сканером. В автоматическом режиме на скане отмечают не менее трех марок, и им задают координаты, полученные тахеометром. Результаты сканирования выводятся на экран в виде ошибок по каждой марке (рис.3.).
В целом результаты регистрации можно считать хорошими, но по ним сложно судить о реальной ошибке на границе облаков точек. Для качественного анализа этого важного фактора следовало добавить двухсторонние марки на границе двух зон сканирования (см. рис.2.), провести регистрацию и определить координаты. Только после этого по разнице в координатах можно точно оценить качество сшивки сканов. Поскольку двухсторонние марки нами не использовались и оценить ошибку на границе сканов невозможно, проводить анализ деформации обделки тоннеля можно только в локальной системе координат сканера.
Далее работа с облаками точек лазерных отражений проводилась в программных
продуктах семейства RapidForm. На рис.4 приведен пример построения сечений тоннеля. В RapidForm были импортированы сканы и построены плоскости, нормаль которых совпадает с осью тоннеля, расстояние между плоскостями 2 м. С помощью функции «Section» в местах пересечения плоскости и точек скана в автоматическом режиме строится сечение тоннеля, которое экспортируется в AutoCad.
Рис.5. Сравнение проектного сечения тоннеля с сечением, полученным по результатам лазерно-сканирующей съемки
_ 251
Санкт-Петербург. 2012
Сравнение сечений с проектом дает возможность оценки состояния крепи через изменчивость геометрических параметров в конкретных местах тоннеля. На основе полученных данных можно оценить как локальные деформации тоннеля, так и общие от-
клонения от проекта (рис.5). Размеры внутри сечения, показывают смещение крепи тоннеля в сторону сжатия, а снаружи сечения - в сторону растяжения. На данном примере мы видим деформацию верхней части обделки тоннеля и смещение стенок тоннеля.
