FÖLDALATTI MÉRÉSEK OKTATÁSA A BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEMEN Dr. Dede Károly c. egyetemi docens, Égető Csaba tanársegéd Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. A geodézia és bányamérés magyarországi oktatásának történetét számos előadás, szakcikk, tanulmány ismertette. Jelen előadásunkban csak a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem BSc és MSc képzésének Földalatti mérések című tantárgya oktatásával foglalkozunk, de bevezetésként áttekintést adunk egyetemünk történetének ide vonatkozó részével. Az egyetem rövid története A kezdetet az 1782-ben létrehozott Institutum Geometricum mint első egyetemi szintű mérnökképző intézmény jelenti. A XVIII. század gazdasági fejlődése az ipar, a mezőgazdaság és a bányászat területén szükségszerűen kikényszerítette a felsőszintű oktatás beindítását, fejlesztését. II. József 1782-ben kiadott alapító rendelete pontosan megadja az intézménytől elvárt oktatási területet: Mivel általában szerfelett szükség van elsősorban Magyarországon és a csatolt tartományaiban földmérő, vízépítő és műszaki tudományokra, ahol az előző századok annyi háborúja és viszontagságai következtében a birtokviszonyok igen zavarosak, ahol igen nagy tájak víz alatt és mocsarak alatt hevernek, ahol a malomgátak legtöbb helyen igen rosszul vannak szerkesztve, a közutak elhanyagoltak, nyilvánvalóan szükség mutatkozik ezen tudományok művelésére. Az Institutum 1147 oklevelet adott ki, köztük olyan ismert mérnökök találhatók mint Petzval József, Sztotzek József, Vásárhelyi Pál. Neves tanára volt az intézetnek Rausch Ferenc, aki a gyakorlati geodéziáról írt könyve mellett Compendium Geometriae Subteraneae című könyvében a bányamérést írja meg. Az egyetem nevet 1871-től eredeztetjük, midőn a Királyi József Műegyetemen három szakosztály kezdi meg működését Sztoczek József rektor irányításával. Az egyetemes szakosztály dékánja id. Szily Kálmán, a mérnöki szakosztályé Kruspér István, a gépészmérnökié Bielek Miksa volt. (Az építészi és vegyész szakosztály az 1873/74-es tanévben indult.) A helyhiánnyal küzdő egyetem a századfordulón került méltó helyre, midőn Czigler Győző, Hauszmann Alajos és Petz Samu tervei alapján 1909-re Lágymányoson a kor szellemének megfelelő igazi egyetemi épületekben kezdődhetett az 1909/10-es tanév. A földalatti mérések oktatásának kezdete Fontos dátum 1934, amikor a Királyi József Műegyetem, a soproni Bánya- és Erdőmérnöki Főiskola, az Állatorvosi Főiskola és a Tudományegyetemi Közgazdaságtudományi Kar összevonásával megalakul a Magyar Királyi József Nádor Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. LI. Jubileumi Bányamérő Továbbképző és Tapasztalatcsere rendezvény 2012. SZÉKESFEHÉRVÁR 28
1. ábra. A központi épület 1909-ben 2000 január 1-től egyetemünk neve Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Az egyetem és elődintézményei több mint kétszáz éves történetében a geodézia oktatása a kezdetektől napjainkig mindig része volt szakirányos tanterveknek. Voltak évek, midőn több karon/szakon oktatták a geodéziát, a XX. század első harmadától pedig a földalatti méréseket is. A budapesti Millenniumi Földalatti Vasút 1896 május 2-iki átadása nem valósulhatott meg geodéziai irányítás nélkül. Annak alátámasztására, hogy a századforduló előtt/után végzett okleveles mérnökök jó geodéziai képzést kaptak emlékezzünk meg a geodézia tanszéket vezető professzorokról: Kruspér István 1867-94, Bodola Lajos 1894-1912, Oltay Károly 1913-55. A rövid visszatekintésben megemlített nevekből is kitűnik, hogy az 1934-ig terjedő időszakban a gyakorlati geodézia oktatása mindig fontos szerepet kapott az intézmény tanterveiben. Természetesen a bányamérés műegyetemi oktatását valójában Tárczy-Hornoch Antal akadémikus nevéhez kell kötni, mert az ásványbányászattal kapcsolatos földalatti mérések elvi és gyakorlati kérdéseinek oktatása a soproni Bánya- és Erdőmérnöki Főiskola tanterve által jelent meg. A műegyetemi képzés és az elődintézményekben oktatott gyakorlati geodéziai ismeretek elsősorban az építőmérnöki igényeket elégítette ki. A kezdeti tantervekben a geometria, matematika oktatását a gyakorlati természettudományoknak rendelték alá, a mérnökök szakválasztása a gyakorlati életben valósult meg. Földalatti mérések oktatása a BSc, MSc képzésben A bolognai rendszernek megfelelő építőmérnöki BSc képzés Magyarországon elsőként, 2005-ben indult az Építőmérnöki Karon felmenő rendszerben. A Kar a képzés célját így fogalmazta meg: Az Építőmérnöki szak alapképzésének célja felkészült, nyelvtudással rendelkező alapdiplomás építőmérnökök képzése, akik alkalmasak építési, fenntartási és üzemeltetési, vállalkozási és szakhatósági feladatok ellátására, a képzésnek megfelelő tervezési és egyszerűbb fejlesztési feladatok önálló megoldására és bonyolultabb tervezési munkákban való közreműködésre. A tervezői és vezető tervezői jogosultság az előírt gyakorlati idő után az elvégzett ágazat és azon belüli szakiránynak megfelelően megszerezhető. Az alapképzést elvégzők oklevelében szerkezet-építőmérnök, infrastruktúraépítőmérnök illetve geoinformatika-építőmérnök megnevezés kerül. 29
A geoinformatika ágazat tanrendjében szerepel a Földalatti mérések tantárgy egy óra előadás és két óra gyakorlat kiméretben. A tantárgy célja, hogy megismertesse a hallgatókkal a földalatti műtárgyak és építmények alappont létesítési, kitűzési, építésirányítási és felmérési geodéziai feladatainak mérési és számítási feladatait. Ismertetjük a felszíni és a földalatti hálózatok vízszintes és magassági összekapcsolását. A mérések az alagútépítés geodézia feladatai és a bányamérés feladatai pontossági kérdéseire is példákat adnak. A gyakorlati foglalkozásokon vízszintes és magassági értelmű alappont létesítési, felmérési, mérést előkészítő kalibrációs technológiák gyakorlása folyik egy konkrét, egész félévet átölelő, projektfeladat keretén belül. Ebben a projektmunkában a hallgatók feladata a BME K központi épületének első emeletén állandósított pont (500-as pontszámmal) vízszintes és magassági értelmű meghatározása több mérési technológia alkalmazásával. A meghatározást egy az épületen kívül eső koordinátarendszerben kell megvalósítani. A megvalósítás során a hallgatók számos önellenőrzési lehetőséggel találkoznak, amelyek lehetőséget biztosítanak számunkra a mérnöki szemléletük kialakítására. A 2-es, 3-as és 4-es ábrákon látható vázlatok szerint az alkalmazott vízszintes értelmű mérési módszerek a következők: alappontok meghatározása: zárt, beillesztett és szabad sokszögvonal mérés, számítás, szintek közötti kapcsolás és irányátvitel: kapcsoló háromszögek, közvetlen szabad sokszögvonal és MOM Gi-B3 giroteodolittal történő iránymegadás/ellenőrzés az utolsó sokszögoldalra (200-500). 2. ábra. Áttekintő vázlat a létesítendő vízszintes alappontok terepszinten (zárt sokszögvonal), majd a terepszintről az épület földszintjére (beillesztett sokszögvonal) történő meghatározására 30
3. ábra. Áttekintő vázlat a létesítendő vízszintes alappontok terepszintről az épület első emeletére történő meghatározására 4. ábra. Áttekintő vázlat az épület első emeletén lévő pont (500) és utolsó sokszögoldal (200-500) két módszerrel történő meghatározására (kapcsoló háromszög + szabad sokszögvonal, közvetlen szabad sokszögvonal) Magassági értelemben az 500-as pont meghatározása szabatos mérnöki (elektronikus és analóg) szintezés alkalmazásával történik. A pontok elhelyezkedése az 5. ábrán látható. A gyakorolt technológiák: alappontok ellenőrzésére (620 és 22): szabatos mérnöki vonalszintezés, 31
lépcsőházakba történő bekötés (északon és délen) valamint az I. emeleten az 500-as pont meghatározása (északról és délről): szabatos mérnöki vonalszintezés, szintek közötti magasságátvitel (földszint és I. emelet): aknamélységmérés, illetve a két szint lépcsőn történő közvetlen összekötése. 5. ábra. Áttekintő vázlat az épületen kívüli, valamint az épületen belüli magassági pontokról Az első MSc képzés 2010-ben indult, a képzési cél meghatározásának megfelelően: A képzés célja a nemzetközi munkaerőpiacon is versenyképes földmérő- és térinformatikai mérnökök kibocsátása, akik az alapképzésben leírt célokon túl bizonyos gyakorlat után - képesek egyrészt az építőmérnöki létesítményekkel kapcsolatos földmérő- és térinformatikai mérnöki szakterületen, másrészt műszaki fejlesztési, kutatási, irányítási feladatok önálló ellátására, továbbá bonyolult és speciális mérnöki létesítmények geodéziai feladatainak, valamint más földmérési, térképészeti, térinformatikai feladatok tervezésére és szakértésére. A vezető tervezői, szakértői jogosultság megszerezhető az előírt gyakorlati idő után az elvégzett szak és azon belüli szakiránynak megfelelően. A képzés felkészít a szakterületen a problémák felmérésére és azok megoldására, érdemi és használható megoldások kidolgozására, - szakmai, környezeti, társadalmi és etikai szempontokat egyaránt mérlegelő önálló irányítói feladatok ellátására. A mesterfokozat megszerzése feljogosít a doktori képzésben való részvételre. Az MSc képzésben a földalatti mérések magasabb szintű oktatása az építőmérnöki oktatási környezetnek megfelelően az alagútépítéssel kapcsolatos geodéziai feladatok megoldását tárgyalja két óra előadás/félév és két óra gyakorlat/félév kiméretben. A tantárgy neve: Alagútmérés, automatikus mérésfeldolgozás. Ebben a két óra előadásban szó esik számos külföldi példán keresztül az alagúti hálózat tervezéséről, geodéziai előkészítéséről, a hálózat-optimalizációs eljárásokról (6-7 ábra), a földalatti építés geodéziai műszereiről továbbá az alagútfúrási technológiákról, az alagúti fúrópajzsirányításról, automatizálási és ellenőrzési lehetőségekről (8. ábra). A két óra gyakorlat keretében pedig a hallgatók megismerkednek a földalatti geodéziai mérések során jelentkező minőség-ellenőrzéssel, ovalitás-vizsgálattal, profilméréssel, valamint egy a 4-es metró építése során végzett minőség-ellenőrzési feladat mérési eredményeit megkapva 32
önállóan létrehozott programokkal/rutinokkal kell, automatikusan elvégezniük a mérések feldolgozását és az eredmények értékelését (9 ábra). Összegezve elmondható, hogy a BME Építőmérnöki Karán BSc és MSc képzés során oktatott földalatti mérések és alagútmérés tantárgyakban a hallgatók alapvető és korszerű ismeretekkel találkoznak, amelyek közül a legfontosabbakat a gyakorlati órák keretében mélyíthetik el. 6. ábra. A Gotthard-bázisalagútban alkalmazott vízszintes alappontsűrítési eljárás (Stengele 2007) 7. ábra. Különböző alagúti hálózati kialakítások: Bal: Oldalrefrakció szempontjából vizsgált (Beluch and Bryś 2010), Jobb: Általánosságban vizsgált hálózati kialakítás (Krüger und Niemeier 1984) 33
8. ábra. Fúrópajzs irányítás sematikus ábrája (Hung and Shing 2007) 9. ábra. Hallgatói mintafeladat (MSc): Minőség-ellenőrzési munka keretében mért részletpontokra illesztett kiegyenlítő kör, és ennek a vizsgálatnak a 2908 m-es szelvényére vonatkozó főbb eredményei 34
10. ábra. Giroteodolitos mérés a Gotthard vasúti bázisalagútban 2006-ban, MOM Gi-B3, Szabó Gergely, Égető Csaba (Szabó és Égető 2007) Felhasznált irodalom: BME Építőmérnöki Kar Dékáni Hivatal (2007): BULLETIN 2007 BME Építőmérnöki Kar BSc. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar 2007, Budapest Dede K. (1988): A földmérőmérnöki szak módosított tantervéről. Geodézia és Kartográfia, 3, Budapest Homoródi L. (1982): A geodézia és a földmérőképzés kétszáz éve. Geodézia és Kartográfia, 5, Budapest Homolya A. (2012): A geodézia magyarországi oktatásának története. Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság XIII. Földmérő Találkozó kiadványa, Kolozsvár www.felvi.hu: Földmérő- és térinformatikai mérnöki Felvi.hu www.felvi.hu Szabó G., Égető Cs. (2007): Irányátvitel MOM Gi-B3 giroteodolittal a svájci Gotthard-bázisalagút építésén Stengele R. (2007): Erster Hauptdurchschlag im Gotthard-Basistunnel: Tunnelvermessung in Theorie und Praxis, Ingenieurvermessung07, Graz Beluch J., Bryś H. (2010): Zur Problematik der Minimierung des Einflusses der Horzontalrefraktion in Tunnel-Vortriebs-Lagenetzen, Allgemeine Vermessungsnachrichten, Wichmann Verlag, Berlin Krüger J., Niemeier W. (1984): Genauigkeits- und Zuverlässigkeitsanalyse bei der Anlage von Tunnelabsteckungsnetzen, IX. Internationaler Kurs für Ingenieurvermessung, Graz, Beitrag D 17. Hung A., Shing L. (2007): Engineering Survey System for TBM (Tunnel Boring Machine) Tunnel Construction, Hong Kong 35