ERWIN NOVA AUSTRIJSKA TUNELSKA METODA Godine 1980 definicija NATM-a glasila je: Nova austrijska tunelska metoda predstavlja metodu kod koje je okolna formacija stijene ili tla uključena u podgradnu strukturu prstenastog oblika. Geološka formacija sama postaje dio podgradne konstrukcije. Iskopom tunela mjenja se primarno polje naprezanja u znatno nepovoljnije sekundarno polje naprezanja. Posebno će pravovremeno završavanje podnožnog svoda dati prstenastoj strukturi statička svojstva cijevi. CILJ NATM-a: zadržati *troosno* stanje naprezanja u svim koracima gradnje i smanjivanje pojava jednoosnog ili dvoosnog stanja naprezanja u masivu. (*Višeosno ili stvarno troosno stanje naprezanja: sva tri glavna naprezanja djeluju na uzorak i obično imaju različite vrijednosti *) Shodno tome osnovna načela NATM-a su: 1. Zadržati čvrstoću stijene Izbjeći nepoželjno razrahljivanje stijene pažljivim iskopom i trenutnom primjenom podgrade i očvršćavanja. 2. Zaobljeni oblici presjeka: Izbjegavati *koncentracije naprezanja* u uglovima u kojima počinje progresivni lom ( *U blizini otvora, naglih prijelaza ili na mjestu djelovanja koncentrisanih sila raspored naprezanja nije ni približno jednak. Maksimalno naprezanje može biti mnogo puta veće od prosječnog (nominalnog, nazivnog) naprezanja. Ta se pojava zove koncentracija naprezanja*). 3. Popustljiva tanka podgrada Primarna podgrada sa ciljem olakšanja procesa preraspodjele naprezanja treba biti što fleksibilnija da bi se smanjio momenat savijanja a samim tim i unutrašnje sile. Ista mora biti u kontaktu sa vidljivom stijenom gdje treba izbjegavati podebljavanje podgrade a primjenjivati sidrenje uz korištenje mlaznog betona. (Prskani / mlazni ili torket beton je beton koji se ugrađuje prskanjem, te na taj način istovremeno dolazi do zbijanja betona. ) 4. Mjerenja in – situ Praćenjem i interpretacijom deformacija i naprezanja mogu se optimizirati radni postupci i potrebe podgrađivanja. Koncept NATM-a je kontrola deformacija odnosno procesa preraspodjele naprezanja da bi se zagarantovao traženi stepen sigurnosti. Dakle, integralni dio NATM-a je opažanje ponašanja tunela za vrijeme gradnje. Opažanjima in - situ možemo dobiti podatke i držati pod kontrolom lomove.
PRAKTIČNE PRIMJENE NATM-a NATM se uspješno primjenjuje za sve vrste prometnih i *utilitarnih* tunela u velikim hidrocentralama, za skladišta i ostale višenamjenske prostore, i u stijenama i u mekom tlu.
FENNER-PACHER (DIJAGRAM – DEFINICIJA) Odnos između deformacija i potrebne nosivosti podgrade. Ona pokazuje da potrebna otpornost podgrade pokazuje minimum kod izvjesne radijalne deformacije i da potreba za podgrađivanjem postaje veća ako deformacije postanu pretjerane.
Kategorije iskopa Evropska literatura je puna opisa uključujući uspješne primjene nove austrijske tunelske metode, osobito u Austriji, u zapadnoj Njemačkoj, Francuskoj i Švicarskoj (Sauer, 1988). Međutim ove metode također su se proširile na druge zemlje, poput Japana, Indije. Australija, Brazil, i, u ograničenoj mjeri, Sjedinjene Američke Države (Whitney i Butler, 1983). U praksi NATM klasifikacija povezuje stanja u tlu, postupak iskopa i način podgrađivanja tunela. Klasifikacija je prilagođena novim projektima koji se temelje na prethodnim iskustvima I geotehničkim istraživanjima. Određena klasifikacija je primjenjiva samo na jednom slučaju za koji je razvijena i modificirana. Međutim, sustav je vrlo prilagodljiv i njegov razvoj može se pratiti natrag do Lauffer (1958). Primjer NATM klasifikacije temelje na radu John (1980). Tlo je klasificirano po načinu ‘ponašanja’ i stijenskoj masi se dodjeljuje klasa tla u polju, na temelju opažanja na terenu. Prema tome, stijenska masa je klasificiran bez numeričke ocjena kvalitete: uvjeti tla su opisani kvalitativno. Postoji nekoliko objavljivanih pravila koja odobravaju procjenu na većim ili manjim tunelima koji nisu tipičnog raspona (10-12m širine). Austrijski inžinjeri (Brosch, 1986) vjeruju da su klasifikacija tla i uslovi ugovora nerazdvojivi i da je jednostavna klasifikacija tla po kvaliteti prihvatljivija od one koja sadrži više parametara koji opisuju kvalitet stijene. Očigledno, ovo može dovesti do poteškoća ali s obzirom da je izvođač plaćen na osnovu onoga što je zatekao na licu mjesta konflikti su smanjeni; ako je
potrebno, ekspert u procjeni mora biti na raspolaganju kako bi rješio nesporazume na licu mjesta.
Koncepti i principi NATM-a Dijagram pritiska i deformacija pokazuje da masiv stijene postaje glavni dio podgradnog sistema u dubokim tunelima, jer je ekonomski prihvatljiv pritisaak na podgradu manji od MN/m2. Austrijski inžinjeri Rabcewicza, Muller i Pacher promatrajući i opažajući stijenu i tunel nastojali su podržavati stijenu (pomoći stijeni) u funkciji glavnog nosivog elementa tunela. Stijenu od gubitka čvrstoće postižemo ojačavajući sidrima.
Slike 1. i 2. pokazuju rezultate proračuna programa *UDEC* za stanje naprezanja u uslojenoj masi prije i poslije iskopa tunela. U stijeni uz otvor iskopa formirale su se zone u kojima su znatno porasla naprezanja paralelno sa rubom iskopa u odnosu na stanje naprezanja u neporemećenoj stijeni, a istovremeno su se i smanjila naprezanja okomito na rub iskopa. Te zone stijene preuzimaju glavni dio podgradnog sistema i radi toga ih nazivamo nosivi svod stijene. Formiranje i oblik tog svoda ovisi o stijeni i njenoj strukturi, njenim deformacijskim karakteristikama i čvrstoći ali isto tako i o stanju deformacija stijene u trenutku postavljanja podgrade. (*Novi kompjuterski program, UDEC, razvijen je da simulira ponašanje stijenske mase izložene visokim opterećenjima.)
Nosivost nosivog sloja stijene je najbolja ako je taj svod što je moguće bliže kružnici. Začetnici NATM-a su dosljedno zahtjevali da oblik iskopa tunela mora biti koliko je god to moguće zaokružen i bez uglova, da bi se izbjegle koncentracije naprezanja vidljive na slikama 2. 3. i 4. Gore navedene slike pokazuju da se na oblik i razvoj nosivog svoda stijene može uticati redosljedom i vremenskim rasporedom iskopa. Koncept sistema podgrade mora biti fleksibilan da bi se dobio optimalan nosivi svod. Slika 1. prikazuje tunel u stijeni kako ga modelira program UDEC. Na slici 2. je pokazano stanje ako je neposredno nakon iskopa ugrađen sloj od 25 cm mlaznog betona. Radijalna kontaktna naprezanja između stijene i podgrade (reaktivni pritisak podgrade) i radijalne deformacije odabrane tačke na rubu iskopa, rezultuju krivuljom pokazanoj na slici 5. Važnost odabira pravog trenutka postavljanja podgrade pokazuje krivulja interakcije stijene i podgrade na slici 5. Očigledno je da postoji najpovoljniji trenutak postavljanja podgrade, kada je potrebna reakcija podgrade najmanja. Ako su ostvarene još veće deformacije stijene prije nego li je ugrađena podgrada mlaznim betonom za stabilizaciju će biti potreban veći reaktivni pritisak podgrade. ZAKLJUČAK: Na svaki način treba spriječiti razrahljivanje, rezintegraciju i smanjivanje čvrstoće stijene. Praktički mogu se samo kontrolisati gore opisane pojave kontinuiranim
mjerenjem i praćenjem pomaka te naprezanjima u stijeni i elementima podgrade, što je ujedno i osnovno obilježje NATM-a.
MIA Veza osobina tla sa NATM Austrijska tunelska metoda zasniva se ponajviše na poluempirijskoj metodi i mjerenjima in-situ u toku gradnje. Nadovezujući se na principe Terzagijeve i Peckove „Opservacijske metode projektovanja“ odgovarajuća terenska istraživanja i redovna očitavanja sveobuhvatnih mjerenja osiguravaju da je odmah primjenjena adekvatna i trajna podgrada na optimalan način i to prije betoniranja definitivne obloge (sekundarna podgrada). Za dobar projekat tunela važno je određivanje klasifikacijskih parametara i vodopropusnosti.
Terenska istraživanja Terenska israživanja podrazumijevaju istražna bušenja i primjenu ultrazvučnih i geofizičkih metoda. U urbanim područjima neophodno je prethodno praćenje podzemnih voda. Najpouzdaniji rezultati se dobijaju od neporemećenih uzoraka tla. Glavni zahvati uslijed doticanja vode su: odvodnjavanje, injektiranje, primjena komprimiranog zraka i smrzavanje. Također se primjenjuje i sidrenje tla prednapregnutim sidrima i izvedbom pilota. Ultrazvučna i seizmička ispitivanja tla su neosporno jeftinija i brža, a rezutati se dobijaju odmah. Ranija iskustva su pokazala kako ovim ispitivanjima dolazi do velikog rasipanja rezultata. Zbog toga treba u svakom slučaju provoditi istražna bušenja, a seizmičke metode mogu služiti samo kao dopunsko istraživanje.
ODNOSI DEFORMACIJA I NAPREZANJA TLA Jednoosna tlačna čvrstoća Ispitivanje jednoosne tlačne čvrstoće služi za određivanje *kohezije tla*. (*Kohezija je otpor tla na smicanje kada su normalna naprezanja jednaka nuli. Ona uvjetuje čvrstoću tla. Kohezija nije konstantna, već ovisi o vlažnosti.) Osim toga to je i relevantni parametar tla za razne faze konstrukcija za vrijeme iskopa tunela. Slika 1. ilustrira stanje naprezanja u područjju oko tunela prije nanošenja sloja mlaznog betona, radijalno naprezanje sigma r smanjuje se do 0 na rubu otvora. Kao posljedica toga naprezanje u tagencijalnom smjeru ograničeno je na graničnu vrijednost sigma t = Qu, gdje je Qu jednoosna tlačna čvrstoća. U toku izrade podgrade radijalna naprezanja ponovo porastu do vrijednosti sigma r = pi, gdje je pi otpor složene konstrukcije. Koeficijent sigurnosti tunela raste sa udaljenošću Mohrove kružnice (pi = sigma t2) od granične linije.
ARNELA TEHNOLOŠKI PROCES NATM-A (VIDEO UBACITI) S obzirom da sve stare metode privremenog podgrađivanja uzrokuju razrahljivanje stijene i pukotine popuštanjem različitih dijelova podgradne strukture, tanki sloj mlaznog betona na stijenu zajedno sa odgovarajućim sistemom sidrenja, izvedenog odmah nakon miniranja potpuno sprječava razrahljivanje i do određenog stepena smanjuje pritiske u stijeni transformišući okolnu stijenu u samonosivi luk. Mjerodavni kriterij za procjenu stabilnosti stijene je vrijeme stabilnosti nepodgrađenog raspona. Novi Austrijski standard za tunelogradnju definira stabilnost nepograđenog iskopa kao period u kojem je nepokrivena površina stijena stabilna bez podgrade. Faktori koji utiču na ovo vrijeme su: kvalitet stijene, veličina poprečnog presjeka i dužina napredovanja po ciklusu. Za kategorizaciju i klasifikaciju standard opisuje stijenu uzimajući u obzir stabilnost, deformaciju i gubitak čvrstoće uz 3 glavna tipa i nekoliko podtipova. Tri glavna tipa formacija stijene su: 1.Stabilna (nepograđena) 2. Nestabilna 3. Stijena koja razvija pritiske Ovi tipovi jednostavno označavaju nivo rizika sa kojim se mora računati kod otvaranja čela iskopa.U ciklusu iskopa razlikujemo dvije faze: dužina napredovanja i broj podgradnih mjera (ukupno potrebno vrijeme za postavljanje podgrade). U mašinski kopanim tunelima prvu fazu iskopa definiše najranije vrijeme početka stavljanja podgrade.
PODGRADNI ELEMENTI Pograđivanje iskopanog tunela ima svrhu aktiviranja stijenskog luka koji djeluje tako da postaje glavni dio nosivog sistema. Tunelski sistem je spregnuta struktura koju čini stijena, iskopani otvor i različiti podgradni elementi kao što su sidra, mlazni beton, čelični nosači i dr. Podgrade i sidra trebaju činiti zajedničku strukturu sa okolnom stijenom. Pograda od mlaznog betona mora biti vitka da se izbjegnu momenti savijanja.
Jedna od najvažnijih podgradnjih elemenata su sidra. Bušotine za sidra buše se okomito na površinu a sidra se stavljaju u cik-cak rasporedu. Broj sidara, njihova dužina, nosivost i raspored zavise od kvaliteta stijene, veličine i oblika poprečnog presjeka i dužine napredovanja. Podgrada od sidara djeluje kao zatezna armatura, kao vijčana veza protiv smicanja te za poprečno ograničavanje deformacija. U slaboj stijeni potrebni su čelični lukovi koji podupiru iskop zajedno sa armiranim mlaznim betonom kao elastična podgrada i sprječavaju razrahljivanje stijene. Vrijeme zadržavanja čela iskopa nepodgrađenim i vrijeme do završetka podnožnog svoda u zatvoreni prsten od mlaznog betona, mora se razmatrati kao funkcija date raspodjele stijenskih pritisaka, uzimajući u obzir reološke karakteristike tla (tečenje tla pod djelovanjem smičućih sila) i napredovanja ciklusa izvedbe. U jako lošoj stijeni ili tlu potrebna je dodatna podgrada kao čelične platice, probojna podgrada, čelični lukovi ili posebne mjere. Posebne mjere su npr: iskop pod komprimiranim zrakom, mlazno injektiranje, zamrzavanje tla i odvodnjavanje. Omah nakon iskopa mora svaka nezaštićena površina biti zatvorena mlaznim betonom. U ekstremno složenim geološkim uslovima sidra se moraju postaviti i u čelo iskopa.
-INSTRUMENTACIJA Integralni dio NATM je kontrola redistribucije naprezanja u stijeni u toku napredovanja iskopa, prilagođavanjem redoslijeda izvođenja primarne podgrade i vremena njezina postavljanja. Treba održavati što je duže moguće trodimenzionalno stanje naprezanja deformacija, u skladu s geomehaničkim svojstvima stijene ili tla. Treba izbjegavati štetno razrahljivanje prvobitne površine stijene. Konstantna mjerenja i vizualni pregledi ponašanja tunela kao i različitih podgradnih elemenata su integralni dio NATM. Mjerenja garantuju sigurnost izvedbe. Ranije izračunate dimenzije podgrade mogu se usporediti i ako je potrebno ponovo dimenzionisati u toku izvedbe. Tako se može postići optimizacija podgrade prema dopuštenim deformacijama ili nekom drugom kriteriju sigurnosnti. Ova mjerenja ne samo da dopuštaju optimizaciju izvedbenih faktora, nego također omogućavaju objektivnu procjenu za geomehaničku dokumentaciju. Pored redovnog geometrijskog niveliranja pomaka krovine i podnožnog svoda, mjere se konvergencije na bočnim stranama. Slijeganje unutar određenog perioda pokazuje deformaciju pod opterećenjem redistribucije naprezanja. Savremene mjerne metode omogućavaju proračunavanje i interpretaciju deformacija iskopa, tako da se može djelovati čim prije, ako se očekuje razvoj jačih opterećenja i u skladu s tim odmah postavila potrebna podgrada. Posebno su potrebna dodatna mjerenja pri izradi tunela u slabim stijenama. Vertikalni i horizontalni ekstenzometri pokazuju deformacije različitih geoloških formacija. Ukupna karakteristika deformacija može se mjeriti inklinometrom (sonda za mjerenja nagiba i
orjentacije). Deformacije pojedinačnih mjernih traka nanose se jedna za drugom na zajedničku glavnu liniju i daju tačan prikaz ukupnog slijeganja tla.
ALEN
OPREMA Savremena tunelogradnja traži pripremu odgovarajuće opreme. Iskop stijene može se raditi konvencionalno bušenjem i miniranjem ili sa TBM strojem. U slaboj stijeni i tlu iskop se izvodi bagerom ili glodačem (tunelskim kopačem). Tunelogradnja ispod nivoa podzemne vode zahtijeva ili spuštanje nivoa vode ispred iskopa po NATM ili nekom drugom metodom ili iskop sa nekim od tipova strojeva sa štitom. Štitovi su potpuno zatvoreni i imaju relativno visoku sigurnost protiv prodora vode jer se odmah postavlja stalna obloga.
Strojevi za postavljanje sidara, čeličnih lukova i mlaznog betona su obično nezavisne jedinice osim u slučaju potpuno mehanizovanog bušenja ili štitnog stroja, gdje su integrisani u konstrukciju.
Završna obloga se obično postavlja nakon prestanka slijeganja i deformacija. Pravilo je da se obloga radi u segmentima (kampadama ) s pokretnom oplatom. lz funkcionalnih razloga, izvođenje završne obloge najčešće se radi nakon završetka iskopa i uklanjanja ventilacije. Gradnja tunela prema NATM zahtijeva brz i efikasan odvoz iskopa. Utovarači na kotačima i specijalni terenski kamioni obično rade na izvozu kod velikih poprečnih presjeka. Kad veličina poprečnog presjeka ne dopušta manevrisanje kod utovara, utovarna mehanizacija na tračnicama će biti moguća alternativa. Osnovno je utovarni problemi znatno rastu u uskim tunelima. Budući da je teško razraditi neku drugu ekonomski prihvatIjivu alternativu, utovar i odvoz a i dovoz materijala na čelo, mora se raditi "preko glave“.
PREDNOSTI I MANE Budući da je gradnja tunela kompleksna operacija unutar strukture stijene ili tla, teško da postoji metoda koja bi bila najbolja za sve vrste geoloških formacija. lzbor odgovarajuće metode iskopa treba naći kroz optimizaciju koja mora uzeti u obzir sve utjecaje okoline na tunel i utjecaj tunelogradnje na okolinu. U svakom slučaju mora se uzeti u obzir ekonomika izgradnje i ekonomično vođenje tunela u eksploataciji. Kratak prikaz prednosti i mana NATM može se sažeti u nekoliko osnovnih tehničkih i ekonomskih pokazatelja uz naglašavanje samo glavnih točaka. Svaka konstrukcija tunela je jedinstveni izolirani slučaj čiji se kriteriji ne smiju nekritički prenijeti na drugi tunel. Slijedeća usporedba ne daje važnost redosljedu, već samo opisuje važne karakteristike: Prednosti: • primjenjivost u širokom rasponu geotehničkih uvjeta stijene ili tla • jednostavno i brzo prilagođavanje na različite poprečne presjeke • visoka ekonomičnost optimizacijom potrebnih podgradnih elemenata • ekonomična primjena za kraće ugovorene odsjeke • laka kombinacija s TBM iskopom
• relativno mala investicija s brzom amortizacijom Mane:
• • • • • •
primjena u uvjetima podzemne vode samo sa dodatnim mjerama napredak po ciklusu je relativno mali i ne može se mnogo povećavati visoki zahtjevi za obrazovanjem, uvježbanošću i praksom zaposlenog osoblja visoki zahtjevi za kvalitetom izvedbe i materijala teškoće u formuliranju i podjeli rizika za investitora i izvoditelja smanjena mogućnost automatizacije.
NATM se mora sagledati prvenstveno kao metoda izvedbe u kojoj prevladavaju praksa i pažnja. Znanost uvijek prati izvedbu pored toga što je potrebno pažljivo kalkuliranje i planiranje. Teoretska razmatranja ostaju nezamjenjiva metoda procjenjivanja i ne bi trebala nikada zamijeniti praksu i eksperiment. Siguma primjena mora biti praćena stalnom procjenom stvarnih geotehničkih uvjeta, mjerenjima in-situ s njihovom brzom interpretacijom i s time vezanom neophodnom reakcijom. Uspjeh NATM projekta ovisi o odlukama koje se stalno donose za vrijeme iskopa na čelu tunela a ne u projektnom uredu. Stalno prilagođavanje podgradnih mjera zahtijeva širok raspon odluka koje se moraju donijeti i po mogućnosti odmah primijeniti. Planovi izvedbe se moraju gledati kao vodiči (uputstva), ali nadzorni inženjer i preduzeće - izvoditelj moraju biti ovlašteni da djeluju nezavisno ako je to potrebno. Stalna kontrola izvedbe i primjene bitna je za ovu metodu izvođenja. Ove osnovne filozofije NATM zahtijevaju određenu formu ugovora koji dopušta svim partnerima da snose svoj specifični rizik. U smislu NATM bilo bi kontraproduktivno izbjeći poštenu podjelu rizika, jer to može spriječiti djelotvomo kontroliranie. NATM je zahtjevna i efikasna izvedbena metoda s ciljem rada s visokim standardima izvedbe i kvalitete. NATM se mora prilagoditi geotehničkim uvjetima stijene na koje se naiđe. Prosudba o stabilnosti čela i vremenu stajanja nepodgrađenog raspona, pravi izbor razrade iskopa po fazama i dužina napredovanja čine važan dio kod izbora operativno i ekonomski izvedive metode. Rad s NATM bez najviših zahtjeva na projektiranje, izvođenje i nadzor u timskoj organizaciji na gradilištu sa svim komponentama, može uzrokovati nepredvidive rizike i nepotrebne troškove. AMIR
GEODETSKA KONTROLNA MJERENJA ZA TUNELSKE PROJEKTE PO NATM 1. UVOD Moderne metode tunelogradnje i njihova primjena često zahtijevaju visoku preciznost kontrole smjera i kontrolna mjerenja deformacija. Ove zahtjeve mogu zadovoljiti nove geodetske metode kao GPS, elektronski tahimetar, roboti za mjerenje, žiro-teodoliti, ekstenzometri, uređaji osjetljivi na pritisak, viskovi, niveliri. Uobičajeno je korištenje automatskih mjernih sustava, koji su kombinacija raznih komponenti to jest: senzora, softvera, računskih sustava s odgovarajućim međuelementima i raznim drugim priborom. Nepouzdanost indeksa refrakcije zraka i slučajni i sistemni efekti atmosferske refrakcije su primarni faktori koji ograničavaju tačnost mjerenja udaljenosti i uglova u tunelskoj geodeziji. 2. USPOSTAVLJANJE KONTROLNE MREŽE Za uspostavljanje kontrolne mreže kod velikih inženjerskih zahvata kao što je tunelogradnja, GPS (Geodetic Positioning System) uvodi relativnu pogrešku pozicioniranja unutar ± 3 mm po kilometru izmedu stajališta. Pored velike točnosti, GPS daje veliku fleksibilnost u projektiranju kontrolnih mreža
na površini. Projekt i održavanje GPS kontrolnih mreža, uključujući postavljanje stalnih poligonskih tačaka, traži pažljivo razmatranje, posebno ako izvođenje projekta traje duže. Primarna nivelmanska kontrolna mreža uključuje GPS kontrolne tačke i druge nivelmanske tačke koje se opažaju posebnim geodetskim nivelmanskim tehnikama. Glavni zadatak ove kontrolne mreže na površini je osigurati kontrolne tačke na koje se može povezati podzemna kontrolna mreža. Slika devet pokazuje tunelsku kontrolnu mrežu mjerenu sa GPS-om. Iskop tunela se pozicionira unutar nekoliko cm od projektirane lokacije. Uobičajena tolerancija za relativno pozicioniranje za horizontalna i vertikalna kontrolna mjerenja je 1:100 000. Ova tolerancija uključuje mjerne kontrolne greške a ostatak su varijacije vođenja tunelskog iskopa i druge vrste konstruktivnih grešaka. Zbog striktnog vođenja pravca, greška u proboju 10 km dugog tunela ne prelazi 5 cm.
Da bi se dobila ovako visoka tačnost, mora se podzemna kontrolna mreža povezati s površinskom pomoću instrumenata visoke kvalitete. Elektronski teodoliti i elektronski daljinomjeri, (= Electronic Distabce Measuring= EDM) ako su dobro kalibrirani, mogu kod mjerenja uglova i dužina, postići tačnost ispod lučne sekunde i ispod milimetra. Nestalnosti indeksa refrakcije zraka i sistematske i slučajne pojave atmosferske refrakcije su primarni faktori koji ograničavaju tačnost elektronskih daljinomjera i kutnih mjerenja. One su dobro poznate ali ostaju stalan problem posebno u tunelskim uvjetima. Na primjer, u prosječnim tunelskim uvjetima sa poprečnim temperaturnim gradijentom od samo 0.2° C po metru, smjerna će linija odstupati 23 mm.na udaljenosti 500 m. Konačni projekt podzemne kontrolne mreže često vodi do zaključka da se uz udaljenosti između stajališta u tunelu većim od 200 m mora voditi cik-cak linija ili dvostruka cik-cak linija. Pored elektronskih teodolita i daljinomjera, mogu se koristiti automatski žiro-teodoliti za određivanje recipročnih žiro-azimuta na svakom ili nekom od stajališta poligonskog vlaka. Nova generacija žiro-teodolita kao GYROMAT 2000 daje astronomske azimute sa standardnom devijacijom od 3". Žiro-azimuti imaju svojstvo povoljnijeg moda širenja pogreške u podzemnom kontrolnom mjerenju u usporedbi sa običnim ugaonim mjerenjem. Upotreba žiro-teodolita nije samo da smanjuje efekte refrakcije već i takoder smanjuje širenje grešaka zbog moguće nestabilnosti ploha na kojima stoje mjerne tačke zbog geotehničkih deformacija i pomaka pojedinih segmenata u iskopanom dijelu tunela. EDI 3. PRINCIP TUNELSKE LASERSKE KONTROLE Za vođenje tunela u pravom smjeru koristi se podzemna kontrolna mreža. Često laseri predstavljaju idealno rješenje potrebe za precizno vođenje i njihovo korištenje u kontroli izvedbe tunela je široko prihvaćeno u praksi. U osnovi se koristi He-Ne (helijum-neon) laser, zajedno s pogodnim reperima, za dobivanje stalne vidljive referentne linije paralelne sa željenim smjerom. Pri uspostavljanju tunelske kontrolne mreže glavni je problem činjenica da se glavnina radova obavlja pod zemljom, sa svim karakterističnim problemima kao toplina, vlažnost, voda, prašina itd. Zbog toga se laserske metode za kontrolu tunelogradnje moraju projektovati u skladu s ovim štetnim uvjetima prisutnim na gradilištu. Stoga se tunelski laseri izrađuju robusni i otpomi na vodu, prašinu i udarce. Usprkos ovakvoj izvedbi, u biti su vrlo jednostavni. Nijedan tunelski laser nema inače standardno ugrađen uređaj za postavljanje nagiba ili automatsko niveliranje. Za vrijeme tunelske kontrole nije potreban uređaj za konstantno niveliranje; uspostavljanje horizontalne zrake ili zrake poznatog nagiba često je potrebno samo na početku izvan iskopa kad se laser pozicionira za dobivanje tražene smjerne linije. Jednom kad je dat smijer, laser i Iaserske kontrolne točke se pomiču niz tunel s vezom prema prethodnim stajalištima. Osim toga je utvrđivanje pravca potrebno kod provjere pomoću podzemne kontrolne mreže ili kad je iskop u krivini. Slike deset i jedanaest pokazuju princip tunelske kontrole pomoću lasera. Laser se postavlja uz svod tunela. Pored toga kontrolne točke (reperi) definiraju traženi nagib i smjer tunela.
Laserska zraka se postavlja u potreban položaj pomoću konvencionalnih instrumenata. Razvijeni su sustavi u kojima se konvencionalni teodoliti, elektronski daljinomjer i prizme mogu postaviti u ležišta lasera i uspostave traženi pravac. Jednom kad je to završeno, instrumenti se zamjenjuju s laserom. U vezi s NATM često se barem dva repera postavljaju duž smjerne linije i koriste za samokontrolu. Svaki reper ima rupu u centru. Ako su laser ili jedna kontrolna tačka pomaknuti van smjernog pravca, na primjer zbog deformacije stijene tla, tada zraka više neće prolaziti kroz rupu. Kod nekih se projekata koristi pri iskopu nekoliko lasera. Postavljaju se u simetrične tačke po opsegu iskopnog profila, svaka sa svojom kontrolnom točkom. 4. MJERENJA DEFORMACIJA Mjerenja deformacija treba naročito provoditi vezano na NATM. Konvencionalne metode bazirane na očitanjima konvergencije ili mjerenjima ekstenzometrima daju samo relativne rezultate. Sa relativnim mjerenjima ne mogu se otkriti pojave svih vrsta deformacija. Primjerice ne mogu se otkriti jednostrane ili uzdužne deformacije u tunelu. Optička 3-D mjerenja daju bolje rezultate. Često se koriste elektronski tahimetri sa integriranim koaksijalnim mjerenjem udaljenosti za 3-D promatranje. Tačke koje se promatraju imaju posebno dizajnirane repere. Ovi imaju čvrsto definisanu centralnu tačku. Ovisno o vrsti posla, koriste se reperi s prizmom i birefleksni reperi. Birefleksni reperi imaju s obje strane reflektirajuću foliju i koriste se za udaljenosti do 140 m. Promatra se normalni poprečni presjek.
Slika dvanaest pokazuje tipičnu situaciju u tunelu. Instrument se postavlja slobodno stacioniran i očitanja se uzimaju prema referentnim tačkama i nekoliko poprečnih presjeka. Originalna očitanja su polarne koordinate repera koji definiraju poprečni presjek. Sa polarnim koordinatama na kraju se računaju apsolutne 3-D koordinate poprečnog presjeka. Cilj 3-D mjerenja je: • verificirati geološka istraživanja • prilagoditi podgradu stvarnom stanju • provjeriti ispravnost svih podgradnih mjera
