Inwestycje infrastrukturalne. Nie ma tuneli drogowych i kolejowych bez inżynierów i narzędzi geodezyjnych [WYWIAD]

Dariusz Tomaszewski: Panie Profesorze, Dlaczego bez geodetów nie da się budować tuneli?

Tomasz Lipecki: Ja bym raczej złagodził brzmienie tego pytania: Dlaczego nie powinno się budować tuneli bez geodetów? Odpowiedź jest bardzo prosta. Jeśli chcemy rozpocząć budowę zgodnie z projektem, realizować drążenie nie tylko prostoliniowych tuneli, a następnie osiągnąć cel w określonym miejscu przestrzeni, to musimy używać precyzyjnych technik geodezyjnych, nazywanych orientacją sytuacyjną i wysokościową. Wyobraźmy sobie, że wędrujemy z zamkniętymi oczami przez 100 metrów. Czy dotrzemy do celu bezpiecznie? Obecnie drążone w Polsce tunele osiągają 2-4 km długości. Czy bez specjalnych technik, którymi posługują się geodeci górniczy i tunelowi, można być pewnym sukcesu? Ja w to mocno wątpię.

Budownictwo tunelowe w Polsce to dziedzina stosunkowo nowa, ale szybko się rozwija. Co geodezja górnicza wnosi do współczesnych inwestycji infrastrukturalnych?

Ogromne doświadczenie i umiejętność ukierunkowania osi wyrobisk podziemnych zgodnie z projektem na długości wielu kilometrów. Wykorzystujemy do tego procedury zgodne z prawem geologiczno-górniczym oraz tzw. mierniczy projekt zbicia, który pozwala przygotować precyzyjny plan pomiarów geodezyjnych zanim je rozpoczniemy. Jeśli będziemy go ściśle realizować, to mamy szansę na spełnienie założeń projektowych i dokładności tzw. „zbicia” na poziomie pojedynczych centymetrów.

Jakie technologie najbardziej wspomagają prace pomiarowe w tunelach?

Niespotykaną w innych aktywnościach pomiarów geodezyjnych poza tunnelingiem i wyrobiskami kopalń podziemnych jest wykorzystanie precyzyjnego przyrządu nazywanego giroteodolitem. Jego działanie opiera się o wykorzystanie superprecyzyjnego giroskopu (obracającego się ponad 20 tys. obrotów na minutę), który umożliwia nam wyznaczenie kierunku północy geograficznej (czyli kierunku do bieguna północnego Ziemi), a na tej podstawie określenia tzw. azymutu, czyli kąta orientującego względem północy. Możemy to wykonywać bardzo precyzyjnie, niezależnie od satelitów GPS i innych metod powierzchniowych.

Oczywiście uzupełniamy to pomiarami kątów i odległości na punktach kontrolnych, stanowiących tzw. osnowę geodezyjną, która łączy powierzchnię z wyrobiskami podziemnymi /tunelowymi.

Jakie błędy najczęściej komplikują prace geodezyjne?

Największym zagrożeniem może być brak pokory i nonszalancja wobec sił natury, z którymi próbujemy się zmierzyć podczas drążenia. Nie ma takich samych warunków geologicznych, hydrogeologicznych i morfologicznych, które mogłyby podpowiadać nam ustalony wcześniej schemat bezrefleksyjnego postępowania.

Niestety każdy z przypadków jest wyjątkowy, co więcej, rozpoznawany dokładniej dopiero w miarę postępu budowy. Musimy więc być tego świadomi i przygotowani na większe utrudnienia oraz pracę geodezyjną czasem 24 godz./dobę. Jest to szczególnie ważne w przypadku drążenia za pomocą TBM. A od strony pomiarów realizacyjnych, dużym wyzwaniem jest wąska przestrzeń, w której wykonujemy pomiary. Osnowa nie może być zbytnio rozbudowana, na pomiary wpływa tzw. refrakcja, wynikająca z różnicy temperatur powietrza w tunelu, musimy brać również pod uwagę wiele urządzeń, które mogą nam przesłaniać wizury. Jeśli tych elementów nie weźmiemy pod uwagę, to niestety będzie się to mścić podczas całego procesu drążenia. Kolejnym aspektem są pomiary na powierzchni. Zanim wejdziemy do tunelu musimy bardzo precyzyjnie wyznaczyć położenie osnowy geodezyjnej w pobliżu portali wlotowych. Zbyt mała ich dokładność będzie rzutowała na precyzję orientacji osi rozpoczynanej inwestycji tunelowej.

Jak powinna wyglądać współpraca geodety z projektantami i wykonawcami robót tunelowych?

Powinna być idealna i merytoryczna. Oczywiście, to jest marzenie, jednak wierzę, że z uwagi na wprowadzanie do przygotowania i realizacji inwestycji standardu w postaci technologii cyfrowych BIM (Modelowanie Informacji o Budowli) będzie rozwijała się coraz lepiej w postaci dwukierunkowego przepływu informacji na etapie przygotowania projektu. Dotychczas byliśmy raczej odbiorcą ustaleń projektowych i przetwarzaliśmy je na wspomniany mierniczy projekt zbicia. Oczywiście projektanci bazują na przygotowanej przez geodetów mapie do celów projektowych, ustaleniach ewidencji gruntów, dokumentach prawnych i bazach danych udostępnianych przez geoportale, jednak bezpośrednio w budownictwie tunelowym jesteśmy (geodeci górniczy) raczej na końcu łańcucha decyzyjnego i musimy dostosować się do założeń projektowych. To jest wyzwanie, bo nakłada obowiązek realizacji pomiarów tak, aby osiągnąć sukces niezależnie od nakładu pracy, wielkości stresu i kosztów stosowanego sprzętu pomiarowego. To wszystko wymaga doświadczonej kadry, która nie może być przypadkowa.

W którą stronę rozwija się geodezja górnicza, która jest przecież wsparciem dla budownictwa tunelowego?

Geodeci polscy nie odstają od światowych trendów i wykorzystujemy najnowocześniejsze techniki pomiarowe i badawcze. Geodezja górnicza jest również tym fragmentem geodezji gospodarczej, w której stosujemy nie tylko dedykowane nam giroteodolity, ale również laserowe skanery (także platformy mobilne), drony (również latające w wyrobiskach podziemnych), GNSS, termowizję, głowice skanujące w otworach wiertniczych itd. Geodezja to jednak nie tylko pomiary, ale również geoinformatyka, bazy danych, GIS, geoportale, monitoring deformacji (szczególnie ważny przy inwestycjach podziemnych) powierzchni i obiektów, oraz cały wachlarz czynności prawnych i ewidencyjnych. Te wszystkie aspekty łączą się w bycie geomenedżerem przestrzeni, którym obecnie jest geodeta (również górniczy).

Jakie umiejętności powinien mieć młody geodeta, aby pracować przy tunelach?

Powinien być dobrym specjalistą geodetą – świadomym inżynierem rozumiejącym istotę zagadnienia. Powinien zdawać sobie sprawę z wszelkich czynników generujących błędy (niepewności pomiarowe) i umieć je minimalizować. Musi również dobrze operować narzędziami pomiarowymi, obliczeniowymi, programami specjalistycznymi, CAD, GIS itp. Dobrze, aby w zespole był przynajmniej mierniczy górniczy (uprawniony geodeta górniczy), prowadzący dokumentację mierniczo-geologiczną zgodną z prawem geologiczno-górniczym, ale również wskazujący właściwe sposoby wspomnianej na początku orientacji sytuacyjno-wysokościowej oraz weryfikujący założenia i realizację mierniczego projektu zbicia.

Oczywiście każdy z członków zespołu ma wyznaczoną swoją rolę – geodeta musi mieć wrodzone kompetencje miękkie (społeczne), ale musi też potrafić zastąpić inną osobę w zespole. Z tego też względu geodeci powinni ciągle podnosić swoje kompetencje, by nie zostawać w bańce zdobytych umiejętności. Jako Katedra Ochrony Terenów Górniczych, Geoinformatyki i Geodezji Górniczej GGiIŚ prowadzimy kształcenie na specjalności Miernictwo i Geozagrożenia, jednak przekazujemy już część potrzebnych informacji studentom studiów inżynierskich w bloku przedmiotów obieralnych, m.in. „Zastosowanie geodezji górniczej w przestrzeni miejskiej i budownictwie tunelowym”. Oferujemy również studia podyplomowe i krótkie kursy z zakresu Ochrony Terenów Górniczych i Geodezji Górniczej, dostępne dla osób chcących poszerzyć swoje kompetencje.

To wszystko umożliwia osobom zainteresowanym podwyższenie swoich umiejętności i wiedzy istotnej dla geodety – inżyniera zaangażowanego również w budownictwo tunelowe.

Dr hab. inż. Tomasz Lipecki, profesor uczelni, generalny dyrektor górniczy III stopnia. Pracownik Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH w Krakowie, w Katedrze Ochrony Terenów Górniczych, Geoinformatyki i Geodezji Górniczej. Specjalizuje się w geodezji górniczej oraz wdrażaniu nowoczesnych technologii pomiarowych w zakładach górniczych i budownictwie tunelowym. Jego badania koncentrują się na analizie kinematyki wychyleń obiektów wysmukłych (m.in. wież szybowych), zastosowaniu skaningu laserowego – w tym mobilnego – do inwentaryzacji obiektów górniczych, precyzyjnych pomiarach osnów geodezyjnych z wykorzystaniem GNSS i giroazymutów oraz ocenie deformacji powierzchni i obiektów na terenach niestabilnych. Angażuje się również w badania obiektów podziemnych – naturalnych, historycznych i muzealnych. Od wielu lat organizuje studenckie wyprawy naukowe, umożliwiające realizację prac magisterskich i inżynierskich.