Logo name

Геотехнический мониторинг сопровождения строительства эскалаторных тоннелей с помощью ТПМК (статья)



Материал из Энциклопедия нашего транспорта

Перейти к: навигация, поиск
Рис. 1. Схема начала проходки наклонного хода ст. «Адмиралтейская»
Рис. 2. Схема деформационной сети
Рис. 3. Графики формирования напряжённого состояния обделки
Рис. 4. Схема расположения скважин по оси тоннеля, оборудованных экстензометрами
Вид готового тоннеля

В 2010—2011 гг. выполнена проходка эскалаторного тоннеля станции «Адмиралтейская» Санкт-Петербургского метрополитена.

90 % трассы тоннеля расположено в четвертичных отложениях. Геологический разрез представлен: насыпными грунтами мощностью ≈2 м, озерно-моренными водоносными песками крупными и пылеватыми ≈8 м, супесями текучей консистенции ≈5 м и текучепластичными суглинками ≈1,5 м; озерно-ледниковыми текучими ленточными глинами ≈9 м, слоистыми суглинками мягкопластичной консистенции ≈3 м и супесями пластичными с включениями гравия, гальки и валунов ≈2 м. Общая мощность слабых, сильносжимаемых, неустойчивых отложений составляет около 28 м. Ниже, до глубины ≈46 м, залегают суглинки лужской морены с включениями гравия и гальки до 5—20 % и отдельными валунами, тугопластичной консистенции, с линзами супесей текучей консистенции. На глубине 51—55 м прослеживаются межморенные ленточные и слоистые суглинки тугопластичной консистенции. Моренные и межморенные суглинки характеризуются как сравнительно слабые, неустойчивые грунты. Все четвертичные отложения водонасыщены. С глубины свыше 55 м залегают котлинские глины аргиллитоподобные тонкослоистые консистенции практически сухие с прослоями песчаника ≈1,5—5 см.

Эскалаторный тоннель диаметром 10,4 м сооружён тоннелепроходческим механизированным щитовым комплексом (ТПМК) с грунтовым пригрузом забоя, способным вести проходку в грунтах от пылеватых песков до полускальных и скальных грунтов при гидростатическом давлении до 0,55 МПа.

Крепление тоннеля выполнено блочной железобетонной обделкой из водонепроницаемого бетона с резиновым уплотнением стыков. Кольцевое пространство за бетонными блоками вслед за проходкой заполнялось специальным водонепроницаемым быстротвердеющим раствором. Монтаж ТПМК осуществлялся в стартовом котловане портальным краном. По завершению строительства стартовой камеры производился монтаж комплекса и ввод его в начальный участок тоннеля (рис. 1). После завершения проходки ТПМК демонтировали с выдачей узлов на поверхность по построенному тоннелю, внешнюю часть оболочки щита не демонтировали.

Геотехнический мониторинг включает систему постоянных и непрерывных наблюдений, анализа и прогноза геодинамического состояния объектов, подвергаемых воздействию в процессе вновь производимых строительных работ, а также оценку негативного влияния горных работ на окружающую застройку. Геотехнический мониторинг осуществляли в пределах границ землеотвода, а также за их пределами в зоне влияния горных работ.

Станция «Адмиралтейская» входит в состав 5-й линии Петербургского метрополитена.

Данный метод для проходки наклонного тоннеля в условиях Санкт-Петербурга применён вторично (впервые — на ст. «Обводный канал»).

Техногенные процессы, сопровождающие строительство любых подземных объектов, в том числе и транспортных тоннелей, активизируют развитие некоторых геологических явлений. Наибольшую опасность для окружающей среды представляют нарушение естественного состояния массива горных пород, гидрогеологических условий, температурного поля и т п. Следствием этих процессов являются осадки земной поверхности, изменение режима течения подземных вод, а в случае расположения вблизи строящихся тоннелей других поверхностных или подземных объектов, возможное нарушение их штатной эксплуатации. Поэтому осуществление непрерывных наблюдений за состоянием системы «массив-обделка» строящегося тоннеля позволяет контролировать и при своевременных мероприятиях (разрабатываемых на основании результатов мониторинга) минимизировать влияние горных работ на окружающую среду, повысить их безопасность.

Для этого необходимо было решить следующие задачи:

• оценить состояние окружающей застройки и дневной поверхности;

• осуществлять контроль высотных и горизонтальных смещений окружающей застройки;

• вести контроль качества работ по закреплению грунтов котлована;

• определять напряжённо-деформированное состояние массива и обделки эскалаторного тоннеля в натурных условиях;

• уточнять деформативно-прочностные характеристики литологических разностей по трассе тоннеля;

• осуществлять контроль качества заполнения тампонажным раствором заобделочного пространства, а также внутрипластового давления во вмещающем массиве и состояния грунтов за обделкой.

В проведении геотехнического мониторинга принимали участие: СПГУПС, ЗАО «Гиро», ЗАО НПФ «Геодизонд», ЗАО «Геострой», ЗАО «Гидрострим», ЗАО «Триада-Холдинг».

Наблюдения за деформациями земной поверхности, зданий и сооружений, попадающих в зону влияния горных работ при проходке наклонного хода, состояли из серии измерений вертикальных и горизонтальных смещений деформационных реперов и марок, заложенных в зоне влияния горных работ (рис. 2).

Работы выполняли высокоточными инструментами (электронные тахеометры, кодовые нивелиры).

Контроль качества работ по закреплению грунтов стартового котлована вели СШП георадиолокацией.

Сплошность и качество закрепления грунта струйной цементацией определялись методом сверхширокополосного георадиолокационного зондирования (СШП георадиолокация).

Напряжённо-деформированное состояние массива и обделки тоннеля оценивали по следующим параметрам:

• по нормальным тангенциальным напряжениям в блоках обделки;

• по напряжениям в обделке вдоль оси тоннеля;

• по смещениям блоков обделки.

Нормальные тангенциальные напряжения по периметру обделки устанавливались при помощи струнных деформометров.

По трассе тоннеля датчиками оснащено пять колец обделки: № 15, 43, 71, 95 и 100. Размещение их по длине тоннеля принято с таким расчётом, чтобы можно было контролировать напряжённое состояние обделки во всех литологических разностях и в большей мере на их границах.

На рис. 3 представлены характерные графики изменения напряжённого состояния обделки.

Оперативная отчётность в электронном виде представлялась ежедневно в единый центр сбора информации при отходе забоя от контролируемого сечения.

Оперативный контроль наличия пустот за обделкой после проведения нагнетания двухкомпонентного раствора осуществлялся непосредственно после схода очередного кольца с оболочки щита. По окончании работ результаты заполнения технологического зазора тампонажным раствором представлялись в единый центр сбора информации.

Наблюдения за раскрытием стыков блочной обделки вели с помощью специальных датчиков перемещений, которые устанавливали в зонах изменения инженерно-геологических условий (напластований) и выявленных разуплотнений.

Выборочный контроль качества заполнения тампонажным раствором заобделочного пространства и состояния грунтового массива проводили методом сверхширокополосного импульсного зондирования (СШП георадиолокация).

До начала строительных работ выполнили бурение скважин с установкой в них датчиков гидростатического давления на разных горизонтах.

Режимные измерения по датчикам позволяют оценить основные закономерности гидродинамического режима водоносных пластов до начала строительства и по мере проходки тоннеля. При его сооружении измерения выполняли ежедневно с помощью автоматизированной системы.

По результатам измерений, проведённых по датчикам гидростатического давления, строили распределение внутрипластовых давлений, оценивали напряжённое состояние грунтового массива под зданиями, контролировали его напряжённое состояние в период строительства, а также технологические параметры пригруза забоя и нагнетания за обделку.

Вдоль оси тоннеля размещено пять скважин, оборудованных датчиками гидростатического давления.

Оперативная отчётность в электронном виде предоставлялась ежедневно в центр сбора информации на период проходки тоннеля. Вся информация поступала в режиме реального времени подрядчику. Сдвижения в грунтовом массиве определяли стержневыми экстензометрами. Вдоль трассы они были установлены в четырёх скважинах на различной глубине (рис. 4).

Во время проходки информацию в электронном виде передавали в режиме реального времени в центр сбора информации.

Ведение геотехнического мониторинга предусматривало системный контроль технологических процессов при сооружении эскалаторного тоннеля в части их влияния на строительные конструкции и вмещающий массив.

Анализ полученных результатов проводили после каждой серии измерений.

Основная отчётность предоставлялась еженедельно с учётом всех этапов мониторинга по заключениям специалистов. Промежуточные результаты, требующие обязательного учёта при строительстве, — один раз в сутки. Информация о выявленных нарушениях в работе строительных конструкций и состоянии вмещающих грунтов (с рекомендациями) предоставлялась в течение суток после выявления нарушений.

В период проходки проводился еженедельный технический совет по рассмотрению результатов геотехнического мониторинга с представителями ОАО «Метрострой» и организацией, выполняющей СМР.

Контрольно-измерительная аппаратура, устанавливаемая в конструкцию постоянной обделки, предусматривает её работу при ведении мониторинга и при последующей эксплуатации эскалаторного тоннеля.

К. П. БЕЗРОДНЫЙ, ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс»

М. О. ЛЕБЕДЕВ, ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс»

В. А. МАРКОВ, ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс»

А. Ю. СТАРКОВ, ОАО «Метрострой»

Н. А. ЛАПТЕВ, ОАО «Метрострой»

А. В. МОРОЗОВ, ЗАО «СМУ-11 Метрострой»

А. В. УХАНОВ, ЗАО «СМУ-11 Метрострой»

Источник

  • «Геотехнический мониторинг сопровождения строительства эскалаторных тоннелей с помощью ТПМК», журнал «Метро и тоннели», № 1, 2012

[1 наблюдающий участник] 
Эта страница последний раз была изменена 1 мая 2015 в 18:43, автор изменения — участник Энциклопедия нашего транспорта Anakin. В создании приняли участие: участник Энциклопедия нашего транспорта Workweek
info2008 ≤co-бa-кa≥ nashtransport.ru
«Наш транспорт» © 2009—2017
Rambler's Top100