Коридоры кончаются стенкой, а тоннели выводят на свет. Геодезические технологии в современном строительстве тоннелей.

Добрый день, уважаемые посетители сайта НГК!

Строительство туннелей, пересекающих города, проходящих через горы и соединяющихся под водой, — это величайшие инженерные подвиги в истории. Сегодня, когда наши города становятся все более перегруженными, туннели все чаще используются для разгрузки наземного транспорта, экономя время пассажиров и жителей городов и уменьшая загрязнение окружающей среды, вызванное автомобилями.
Для геодезистов работа в тоннелях и над ними сопряжена с особыми трудностями - темно, грязно и часто тесно. Геодезисты должны быстро входить и выходить из объекта не только для обеспечения своей безопасности, но и для поддержания работы служб с минимальными перебоями для населения. Они полагаются на решения и услуги, которые просты в использовании и предоставляют точные и надежные данные, чтобы они и другие работники могли безопасно проектировать, строить и обслуживать эту сложную сеть подземной инфраструктуры.
Решения по захвату реальности приносят пользу на всех этапах жизненного цикла тоннеля: от захвата и проектирования, на этапе строительства и до длительной эксплуатации тоннелей. В этой статье мы поочередно рассмотрим каждый из этих трех этапов и расскажем, как решения Leica для тоннелестроения помогают геодезистам собирать данные быстро, полно и безопасно.

1. Съемка и проектирование: точные и надежные данные для снижения риска и уверенного начала строительства тоннеля

На этапе проектирования тоннелей геодезисты играют важную роль. Они проводят обследование состояния, оценку ветхости, топографическую съемку и картирование инженерных коммуникаций. Решения Leica для прокладки тоннелей позволяют геодезистам измерять и анализировать рельеф местности, существующие сооружения и особенности поверхности, согласовывая их с геологическими и геотехническими данными о подземной прокладке тоннеля. Данные изысканий также могут использоваться для принятия решений, обеспечивающих безопасность рабочих и успех проекта, в том числе благодаря эффективному планированию и проверке проекта.

  Создание цифрового двойника

Создание цифрового двойника существующих тоннелей для реконструкции или надземной части новых тоннелей является важной частью сбора данных на этапе проектирования. Наша компания предлагает широкий спектр решений для создания полного и детального цифрового двойника:
Более компактное и экономичное решение - смарт-антенна Leica GS18I, позволяющая получать изображения с помощью технологии визуального позиционирования и генерировать подробное облако точек в офисном программном обеспечении Leica Infinity.
Для повышения эффективности и скорости лазерный 3D-сканер Leica RTC360 имеет дальность измерения до 130 метров и скорость сканирования до двух миллионов точек в секунду.
Если требуется дальнее сканирование на безопасном расстоянии, Leica ScanStation P-Series обеспечивает высококачественные 3D-данные, собирая до миллиона точек в секунду при дальности до 1 км.
Для крупномасштабных инфраструктурных проектов высокоэффективным решением является мобильная картографическая система Leica Pegasus TRK, которая может быть установлена практически на любом транспортном средстве для более быстрого сбора данных.

Обследование состояния

Обследование ветхого имущества необходимо для защиты всех заинтересованных сторон. Оно позволяет получить точные документы, обеспечить юридическую защиту и лучше спланировать дальнейшие шаги. Это помогает обеспечить плавный и ответственный процесс строительства, учитывающий интересы соседних объектов и заинтересованных сторон. Строительство тоннелей может оказать значительное влияние на территорию, и оценка перед строительством - один из наиболее эффективных способов предоставления застройщиком доказательств в случае предъявления претензий по поводу ущерба имуществу. Полностью интегрированная модульная система визуализации Leica Pegasus TRK - это высокоэффективное мобильное картографическое решение, которое можно использовать для выявления поверхностных трещин путем автономного извлечения информации с помощью Leica Cyclone MMS DELIVER.

Топографическая съемка

Топографическая съемка позволяет получить подробную информацию о надземной части участка, согласовывая ее с данными о грунте, что помогает инженерам разрабатывать точные проекты тоннелей. Автоматический тахеометр Leica TS16 и автовеха Leica AP20 позволяют геодезистам выполнять измерения с наклонном вехи для повышения производительности. Используя полевое программное обеспечение Leica Captivate, геодезисты могут наносить на карту точечные и линейные объекты в полевых условиях, чтобы минимизировать постобработку в офисе и создать результаты, готовые к началу проектных работ.
  

Составление карт подземных коммуникаций

Составление карты подземных коммуникаций необходимо для обеспечения безопасности рабочих. Строительная бригада может избежать опасных для жизни подземных кабелей и труб, только если точно знает, где они находятся. Поэтому Hexagon предлагает ряд решений для картографирования подземных коммуникаций в зависимости от сложности проекта и требований:
Удобное обнаружение и картирование подземных коммуникаций с помощью решения Leica DSX для обнаружения коммуникаций, состоящего из портативного оборудования и интуитивно понятного программного обеспечения. Leica DSX максимально повышает производительность благодаря современному программному обеспечению, которое автоматизирует анализ данных и создает 3D-карту коммуникаций в полевых условиях.
Для больших глубин используется многоканальный георадар Stream DP - решение для 3D-картографирования подземных коммуникаций в режиме реального времени, устанавливающее новый стандарт для подземных исследований. Он обеспечивает максимально эффективное обнаружение объектов на большей глубине, чем любое другое доступное решение, и при этом прост в использовании и сборке одним человеком.
При обследовании обширных территорий геодезисты могут использовать Stream UP для составления карты недр. Установленный на транспортном средстве, он позволяет быстрее и безопаснее, чем другие георадары, обнаруживать подземные коммуникации в городских условиях.

2. Строительство: быстрое и надежное обследование тоннелей, обеспечивающее безопасность, эффективность и успех проекта.
В туннелях пространство ограничено, а доступ к ним ограничен. После начала работ сложно обеспечить точное позиционирование. Поэтому основными приоритетами для геодезистов на этом этапе являются эффективность и точность работы. Они должны быстро предоставлять лицам, принимающим решения на стройплощадке, необходимую информацию, чтобы свести к минимуму потери, обеспечить безопасность всех участников и сохранить проект в рабочем состоянии.

Инспекция тоннелей
С помощью Leica MS60 и приложения Inspect Surfaces геодезисты могут проводить инспекции и составлять отчеты в режиме реального времени, проверяя ход работ на объекте. Приложение Leica Captivate Inspect Surfaces позволяет геодезистам принимать правильные решения непосредственно в полевых условиях при сравнении и анализе поверхностей с проектами тоннелей. Автоматизированный анализ поверхности генерирует цветную тепловую карту, обеспечивая интерактивную графическую 3D-визуализацию для быстрого выявления участков со значительными различиями.
Минимизация отходов
Для минимизации потерь дорогостоящих материалов во время строительства компания Hexagon создала решение Leica ScanCrete. Комплексное решение оптимизирует нанесение набрызг-бетона непосредственно в тоннеле и повышает эффективность сбора данных, минимизируя отходы и повышая производительность. Помимо экономии средств, оно также помогает строительным компаниям снизить воздействие на окружающую среду. Бетон - экологически "дорогой" материал. На его производство расходуется значительная часть мировых запасов технической воды и выделяется большое количество CO2.

Мониторинг для безопасности

Безопасность и надежность имеют первостепенное значение в проектах строительства тоннелей. Системы мониторинга деформаций Leica Geosystems предоставляют в режиме реального времени информацию о подвижках грунта и деформациях тоннеля (например, смещение, овализация, сближение), позволяя быстро принимать важные решения для обеспечения высокого уровня безопасности и эффективного управления рисками. Проектные группы могут заблаговременно снижать риски и обеспечивать безопасные условия работы для всех участников.
Мониторинг деформаций повышает безопасность в туннеле и выявляет смещения или изменения над землей. Например, во время строительства Готардского базового тоннеля, самого длинного и глубокого железнодорожного тоннеля в мире, приборы Leica Geosystems использовались для мониторинга плотин над тоннелем. Существовала небольшая вероятность того, что строительство тоннеля - 1,4 километра под озерами - повлияет на стабильность их плотин. Полностью автоматизированные приборы следили за плотинами на протяжении всего строительства тоннеля с 2000 по 2015 год.

Автоматизированный мониторинг с помощью сканирования
Для последовательного и непрерывного мониторинга геодезисты могут выбрать роботизированный тахеометр Leica Nova MS60. Передовая сенсорная технология MS60 объединяет автоматическое сканирование, визуализацию, безотражательные и призменные измерения, обеспечивая целостную информацию для точного обнаружения движения с помощью Leica GeoMoS: масштабируемого программного решения, подходящего для непрерывного или периодического мониторинга проектов. Объединение технологий трехмерного лазерного сканирования и тахеометра создает лучшее из двух решений, сочетающее точность и охват. Например, точность MS60 не ограничивается единичными измерениями. Для выявления деформаций можно сканировать и сравнивать площади в разные моменты времени. Прибор можно оставить работать круглосуточно на безопасном расстоянии, не прерывая работу.
Мощный анализ с Leica Cyclone 3DR
Для геодезистов, получающих и обрабатывающих данные сканирования с различных датчиков для разных целей, существует возможность более детального анализа тоннеля в офисе с помощью Cyclone 3DR. Отсканированное облако точек построенного туннеля можно сравнить с проектом, используя его для создания поперечных сечений, а также для составления отчетов о превышении и понижении пропускной способности.

3. Эксплуатация и техническое обслуживание: мониторинг тоннелей в режиме реального времени, раннее обнаружение потенциальных проблем и эффективное документирование активов.
Геодезические работы продолжаются и после окончания строительства. Туннели представляют собой сложные условия, требующие постоянного мониторинга для обеспечения эффективности и безопасности эксплуатации. Поэтому геодезисты играют важнейшую роль в процессе эксплуатации тоннеля.
Минимизация времени простоя
Безопасная эксплуатация обеспечивается дистанционным измерением труднодоступных или опасных участков тоннеля, а перерывы в движении по дорогам или путям сводятся к минимуму благодаря быстрому сбору данных. Мобильные картографические системы Leica Geosystems позволяют пользователям эффективно собирать данные на больших расстояниях более эффективно, чем традиционные методы съемки.

Компания Hexagon упростила создание цифрового двойника туннеля с помощью новейшего решения Leica Pegasus TRK. Pegasus TRK, устанавливаемый практически на любое транспортное средство, благодаря встроенному инерциальному измерительному блоку (IMU), прибору для измерения расстояний (DMI) и технологии одновременной локализации и картографирования (SLAM) позволяет эффективно собирать данные и создавать сложные облака точек для получения детальных цифровых двойников. 
Анализ клиренса
Автономное решение Hexagon для извлечения информации из автомобильных и железнодорожных туннелей позволяет проводить анализ зазоров для 2D и 3D профилей. В систему Leica Cyclone MMS DELIVER поступает информация о траектории движения, облака точек со всей метаинформацией и снимки, предварительно обработанные с помощью Leica Cyclone Pegasus OFFICE. Функция простого распознавания объектов преобразует данные в инвентаризационную и оперативную информацию. Извлеченная информация может быть автономно доставлена в стандартные форматы, которые могут быть легко переданы между несколькими офисами и сотрудниками.

Простой сбор данных для составления документации
Решения Hexagon облегчают геодезистам эффективную фиксацию активов для последующего использования. Например, во время строительства Готардского базового тоннеля компания Grunder Ingenieure AG, специализирующаяся на геодезических работах, получила контракт на проведение полной инвентаризации и составление документации по состоянию на момент строительства новых открытых путей тоннеля. С помощью Leica Pegasus:Two геодезисты компании всего за несколько недель, не прерывая текущих работ, сняли все необходимое. В результате была создана полная база данных 3D-снимков и облаков точек, охватывающая рельсы, указатели, столбы, электрические линии, а также другие сооружения и конструктивные элементы.
Мониторинг деформации в режиме реального времени
Геодезисты могут использовать решения Leica Geosystems по мониторингу в режиме реального времени для полного спокойствия. Автоматизированный мониторинг - это правильный выбор для тоннельных проектов с высоким риском подвижек и в местах, где доступность опасна. Точки могут быть определены и автоматически измерены тахеометром, MultiStation, цифровым уровнем или геотехническими датчиками, а также мгновенно проверены на наличие перемещений. В режиме реального времени выдаются уведомления, и специалисты могут немедленно принять решение об эвакуации из зон риска.