СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………….…
1. ГЕОЛОГИЯ …………………………………………………
1.1. Общие сведения ……………………………………………………
1.2. Геологическое строение трассы тоннеля …………………
1.3. Гидрогеологические условия ……………………………
1.4. Инженерно-геологические условия ………………………………
Выводы ……………………………………………………………………
2.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ………………………………
2.1. Общие сведения ……………………………………………………….…
2.2. Обоснование способа проходки наклонного тоннеля ………………….
2.3. Работы подготовительного периода …………………………………
2.4. Расчёт нагрузок на крепь проектируемого наклонного тоннеля………
2.5. Технология проходки наклонного тоннеля ……………………………
Выводы …………………………………………………………………………..
3. АНАЛИЗ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ. НОРМАТИВНАЯ БАЗА ……
3.1. Общие положения ………………………………………………
3.2. Вредные факторы ………………………………………………………
3.2.1. Неблагоприятные климатические условия …………………………..
3.2.2. Пыль …………………………………………………………………………
3.2.3. Вредные газы и химические вещества ………………………
3.2.4. Недостаточная освещенность ………………………………………….
3.2.5. Повышенный уровень шума и вибрации …………………………
3.3. Опасные факторы ………………………………………………………..
3.3.1.Затопление ………………………………………………………………..
3.3.2. Завалы и обрушения выработки …………………………………………….
3.3.3.Движущиеся части машин и механизмов ………….…………………..
3.3.4. Электрический ток …………………………………………………………
3.3.5. Пожар ………………………………………………….…………………
3.4.. Анализ производственного травматизма …………….…………………….
3.5. Нормативная база …………………………………………..………….….
Выводы …………………………………………………………………….….…
4. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ УРОВНЯ
БЕЗОПАСНОСТИ НА ОБЪЕКТЕ ……………………………………………………….
4.1. Мероприятия по нормализации микроклиматических условий………..
4.2. Мероприятия по снижению запыленности………………………………
4.3. Мероприятия по нормализации освещенности………………………………..
4.4. Мероприятия по снижению уровня шума и вибрации…………….…….
4.5. Мероприятия по защите от механических травм…………………………
4.6. Мероприятия по снижению травм от электрического тока………………
4.7. Противопожарная безопасность………………………………………..…
4.8. Мероприятия по снижению и предотвращению выделению вредных газов и химических веществ…………………………
Выводы……………………………………………………………………….….
5. ВЕНТИЛЯЦИЯ………………………………………………………………
Выводы……………………………………………………………………….……
6. ПРОТИВОАВАРИЙНАЯ ЗАЩИТА. ПЛАН ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙ (ПЛА) ……………………………………
6.1. Общие положения ………………………………………………………..…
6.2. Противопожарные мероприятия ………………………………………..….
6.3. Обязанности должностных лиц при ликвидации аварий ……………….
6.4. Позиции ПЛА ………………………………………………………………
Выводы ………………………………………………………………………….
7. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА ……………………………
Выводы ……………………………………………………………………….. …
8. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРНЫХ РАБОТ …………………
8.1. Общие сведения ………………………………………………………..….…
8.2. Подготовка площадки для бурения замораживающих скважин …………
8.3. Монтаж и эксплуатация замораживающей станции и рассольной сети …
8.3.1 Подготовительные работы …………………………………………………
8.3.2. Монтаж замораживающий станции ………………………………………
8.3.3. Монтаж рассольной сети ……………………………………………….…
8.3.4. Эксплуатация замораживающей станции ………………………….……
8.3.5. Контрольно-заключительные работы, приемка работ …………………
8.3.6. Безопасность эксплуатации замораживающей станции ……………..…
8.4. Цементация известняков при проходке тоннеля ……………………….…
8.4.1. Подготовительные работы ……………………………………………..…
8.4.2 Бурение и оборудование цементационных скважин ……………………
8.4.3 Цементация скважин ………………………………………………………
8.5. Геомеханический мониторинг …………………………………………..…
Выводы ………………………………………………………………………..…
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………..
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………..….
ВЕДЕНИЕ
Москва — столица Российской Федерации, входит в первую десятку городов мира по численности населения — 12 330 126 чел. (по данным на 01.01.2016г.). Территория города после изменения городских границ в 2012 году составляет 2550 км², поэтому система общественного наземного транспорта ГУП «Мосгортранс» и Московский метрополитен уже не в состоянии полностью разрешить транспортную проблему, т.е. обеспечить необходимую на сегодняшний день пропускную способность пассажиропотоков (и это положение со временем будет усугубляться). Поэтому наиболее рациональным способом решения этой проблемы является включение в систему московского городского транспорта Малого кольца Московской железной дороги РЖД. Ходить по Малому кольцу Московской железной дороги (далее – МКЖД) будут новые скоростные электропоезда «Ласточки». Они двигаются почти бесшумно и легко разгоняются до 120км/ч. На МКЖД предусматривается построить 22 транспортно-пересадочных узла (далее –ТПУ), 14 из которых соединят со станциями метрополитена, а ещё 8 с радиальными железнодорожными направлениями РЖД. ТПУ предусматривают комфортную пересадку пассажиров, называемую «сухие ноги» — пересаживаться с одного вида транспорта на другой можно будет с помощью тёплых надземных и подземных переходов, не выходя на улицу. Проектируемый ТПУ «Нижняя Масловка» свяжет в единый логистический комплекс сразу четыре вида транспорта: станции метро «Нижняя Масловка» и «Савёловская», МКЖД, Савёловский вокзал РЖД, и наземный городской транспорт. Строящаяся станция метро «Нижняя Масловка» расположена в центральной части города с плотной многоэтажной застройкой и наличием многочисленных подземных коммуникаций. Инженерно-геологические условия участка трассы строительства наклонного тоннеля проектируемого ТПУ, соединяющего новую станцию метро с Савёловским ж.-д. вокзалом ещё более усложняются наличием зон критического подтопления. В этой связи разработка мероприятий по геомеханической безопасности горных работ является весьма актуальной.
1. ГЕОЛОГИЯ
1.1. Общие сведения
Проектируемый участок горнопроходческих работ по сооружению наклонного эскалаторного тоннеля Вестибюля №2 строящейся станции «Нижняя Масловка» Московского метрополитена располагается в центральной части города Москвы и характеризуется умеренно-континентальным климатом с умеренно-тёплым летом и холодной зимой. Согласно СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» и СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги», участок относится к климатическому району II-В, а по гидрогеологическим условиям –– ко IIой группе и приурочен ко IIой дорожно-климатической зоне. Максимальная глубина сезонного промерзания грунтов в соответствии с п. 2.27 СНиП 2.02.01-83* составляет 1,60м для песков мелких, 1,75м для песков средней крупности и 1,40м для суглинков.
1.2. Геологическое строение трассы тоннеля
В геоморфологическом отношении участок горнопроходческих работ по сооружению наклонного эскалаторного тоннеля Вестибюля №2 располагается в пределах пологоволнистой гляциально-флювиогляциальной равнины, ранее прорезанной долинами реки Москвы и ее притоков. Территория частично спланирована. Абсолютные отметки поверхности колеблются от +161,00м до +170,13м. Геологическое строение района (рис.1.1) до глубины 85м представлено отложениями четвертичной, меловой, юрской и каменноугольной систем.
Современные четвертичные отложения представлены насыпными неуплотненными грунтами –– песчано-глинистой толщей, с включениями строительного, бытового мусора. Мощность отложений достигает 14,0м.
Нерасчлененный комплекс современных верхнечетвертичных аллювиальных и среднечетвертичных флювиогляциальных отложений представлен суглинками песчанистыми, легкими прослоями полутвердой и
мягкопластичной консистенции, песками мелкими, средними, маловлажными и водонасыщенными, мощностью до 40,0м.
Среднечетвертичные отложения московской стадии оледенения представлены суглинками, преимущественно, тугопластичной, реже полутвердой, консистенции с гравием, галькой, щебнем, дресвой осадочных пород. Общая мощность изменяется от 1,0 до 6,4м. Среднечетвертичные флювиогляциальными отложениями днепровско-московского межледниковья представлены песками пылеватыми, мелкими, средней крупности и крупными, маловлажными и водонасыщенными, с прослоями супеси. Общая мощность отложений колеблется в пределах от 0,7 до 10,7м. Среднечетвертичные отложения днепровской стадии оледенения представлены суглинками песчанистыми, легкими, тугопластичной прослоями полутвердой и мягкопластичной консистенции, с гравием и щебнем осадочных пород до 25%. Общая мощность отложений колеблется от 1,7 до 10,5м. Среднечетвертичные флювиогляциальные отложения окско-днепровского межледниковья представлены песками пылеватыми, прослоями мелкими, водонасыщенными, песками средней крупности и крупными, прослоями гравелистыми, водонасыщенными. Общая мощность отложений колеблется от 5,7 до 14,9м.
Нерасчлененный комплекс меловых отложений представлен песками пылеватыми, с прослоями песка мелкого, слюдистыми, водонасыщенными. Общая мощность отложений колеблется от 0,5 до 17,8м. Меловые отложения залегают на породах юрской системы.
Юрские отложения представлены породами титонского, оксфордского и келловейского ярусов верхнего отдела.
Титонский ярус представлен глинами тяжелыми, твердой, прослоями полутвердой консистенции, слюдистыми; песками пылеватыми водонасыщенными, слюдистыми, с включениями фосфоритов. Общая мощность отложений колеблется от 1,0 до 8,2м.
Оксфордский ярус представлен глинами тяжелыми твердой, прослоями полутвердой консистенции, слюдистыми. Мощность отложений колеблется от 1,2 до 13,5м.
Келловейский ярус представлен глинами тяжелыми, твердой прослоями полутвердой консистенции, слюдистыми, с редкими включениями осадочных пород. Общая мощность слоя колеблется от 0,2 до 6,6м.
Отложения каменноугольной системы на территории строительства тоннеля распространены повсеместно и представлены перхуровской, неверовской, ратмировской, воскресенской, суворовской толщами верхнего отдела и подольско-мячковской толщей среднего отдела.
Перхуровская толща верхнекаменноугольных отложений мощностью от 0,2 до 16,1м распространена повсеместно и представлена известняками средней прочности, трещиноватыми, водоносными.
Неверовская толща верхнекаменноугольных отложений представлена мергелем глинистым малопрочными с прослоями глины тяжелой полутвердой. Мощность отложений достигает 12,5м.
Ратмировская толща верхнекаменноугольных отложений мощностью до 10,0м представлена известняками прочными, трещиноватыми, водоносными.
Воскресенская толща верхнекаменноугольных отложений представлена глинами твердой и полутвердой консистенции, мергелями глинистыми средней прочности. Мощность отложений до 14,6м.
Суворовская толща верхнекаменноугольных отложений представлена известняками прочными, средней прочности, слаботрещиноватыми и трещиноватыми, водоносными, мощностью до 11,7м.
Подольско-мячковская толща среднекаменноугольных отложений представлена известняками прочными, средней прочности, трещиноватыми, водоносными, с редкими прослоями мергеля и глины. Подошва отложений не вскрыта. Вскрытая мощность отложений достигает 20,0 м.
1.3. Гидрогеологические условия
Гидрогеологические условия района работ характеризуются наличием грунтовых вод надъюрского и каменноугольного водоносных горизонтов. В период продолжительных ливневых дождей, интенсивного снеготаяния, нарушения поверхностного стока и утечек из водонесущих коммуникаций возможно образование локальных водоносных горизонтов в необводненных на момент изысканий грунтах.
Надъюрский водоносный горизонт имеет повсеместное распространение и приурочен к песчано-супесчаным отложениям четвертичного возраста. Горизонт носит преимущественно безнапорный характер, устанавливается на отметках +118,50÷+136,30м.
Каменноугольный водоносный комплекс состоит из водоносных горизонтов, приуроченных к толщам известняков каменноугольных отложений: перхуровской, ратмировской, суворовской. Горизонты носят напорно-безнапорный характер, уровни горизонтов устанавливаются на абсолютных отметках от +98,10м до +130,40м.
По химическому составу воды водоносных горизонтов, в основном, обладают неагрессивными свойствами по отношению к бетону нормальной проницаемости марки W4, но обладают высокой степенью коррозионной агрессивности по отношению к алюминиевой и свинцовой оболочкам кабеля.
1.4. Инженерно-геологические условия
Глины юрской системы обладают способностью к набуханию: от слабо- до сильно-набухающих. Глубина сезонного промерзания грунтов составляет 1,3÷1,5м. По степени морозного пучения грунты, находящиеся в зоне сезонного промерзания, отнесены к слабо- и практически непучинистым.
Техногенные грунты обладают высоко-, среднеагрессивными свойствами по отношению к железу, обладают высокой степенью коррозионной агрессивности по отношению к алюминиевой и свинцовой оболочкам кабеля. Отмечается сильная коррозионная агрессивность по отношению к бетонам марок W4 и даже W6.
По результатам исследований отдельные участки проектируемого тоннеля Вестибюля №2 строящейся станции «Нижняя Масловка» Московского метрополитена отнесены к неопасному, потенциально-опасному и опасному по возможности развития карстово-суффозионных процессов. При оценке карстово-суффозионной опасности потенциально-опасная территория по категориям устойчивости относительно интенсивности образования и размеров карстовых провалов классифицирована как IV-Г, а опасная территория классифицирована как II-В. В связи с этим отдельные участки проектируемого наклонного эскалаторного тоннеля могут оказаться в зоне критического подтопления, поэтому, в целом, инженерно-геологические условия участка строительства отнесены к IIIей (сложной) категории сложности.
Выводы
1. Техногенные грунты, подлежащие первоочередной разработке при проходке наклонного эскалаторного тоннеля, обладают агрессивными свойствами по отношению к железу, бетону и оболочкам электрокабелей.
2. Глины юрской системы обладают способностью к набуханию, а по трассе проектируемого наклонного эскалаторного тоннеля возможно развитие карстово-суффозионных процессов.
3. Значительный участок трассы проектируемого тоннеля находятся в зоне критического подтопления.
4. Инженерно-геологические условия участка строительства отнесены к IIIей (сложной) категории сложности.
2.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
2.1. Общие сведения
В соответствии с Градостроительным заданием, утвержденным Правительством Москвы, проектирование по первоочередному участку новой линии метрополитена – Третьему пересадочному контуру – от ММДЦ «Москва-Сити» до станции «Савеловская» предусматривается на расстоянии от одного до двух перегонов от Кольцевой линии метрополитена. Начало строительства этой новой линии продиктовано необходимостью обеспечения транспортного обслуживания новых градостроительных комплексов, разгрузки головных участков и пересадочных узлов, расположенных в центральной части города. Генподрядчиком строительства является ООО «СМУ Ингеоком»
Один из участков Третьего пересадочного контура (ТПК) от станции «Деловой центр» до станции «Нижняя Масловка» проходит по территориям районов Пресненский ЦАО, Хорошево-Мневники СЗАО, Хорошевский, Беговой, Аэропорт, Савеловский САО, Бутырский, Марьина Роща, СВАО. Протяженность участка составляет 12,4 км. Строительство линии предусмотрено двумя этапами:
I этап – от станции «Нижняя Масловка» до станции «Хорошевская».
II этап – от станции «Хорошевская» до станции «Деловой центр».
Строящаяся станция метро «Нижняя Масловка» является пересадочной с существующей станцией «Савеловская» Серпуховско-Тимирязевской линии размещается под площадью Бутырской заставы, вдоль магистрали «Третье транспортное кольцо».
Станционный комплекс включает в себя:
— подземный Вестибюль №1 с выходами на обе стороны Бутырской улицы;
— подземный Вестибюль №2 с выходом к железнодорожному вокзалу, в существующий подземный пешеходный переход, вестибюль существующей станции «Савеловская»;
— платформенную часть с посадочной платформой длиной 163м;
— комплекс сооружений пересадки на существующую станцию «Савеловская»;
— необходимые для функционирования метрополитена блоки технологических и служебных помещений;
— наземные павильоны над лестничными выходами и лифтами для инвалидов и маломобильных групп населения;
— вентиляционные киоски тоннельной и местной вентиляции;
Для сооружения станционных комплексов участка линии Третьего пересадочного контура московского метрополитена от станции «Деловой центр» до станции «Нижняя Масловка» в целях унификации элементов конструкций, удешевления и сокращения сроков строительства применена высоконадежная, экономичная конструкция станции глубокого заложения пилонного типа, обеспечивающая возможность одновременного раскрытия боковых и центрального залов с необходимой точностью сборки тюбинговых элементов конструкции.
Станционные комплексы с платформенным участком длиной 174 м сооружается закрытым способом с применением буровзрывных работ и механизированными тоннелепроходческими комбайнами. Основные конструкции станции, натяжных камер эскалаторов, камер металлоконструкций, станционных венткамер, БТП, ТПП выполняются из чугунных тюбингов и, частично, из монолитного железобетона с внутренней металлоизоляцией.
Проектируемый наклонный эскалаторный тоннель Вестибюля №2 соединит строящуюся станцию глубокого заложения «Нижняя Масловка» Московского метрополитена с уже существующим транспортно-пересадочным узлом со станции метро «Савёловская» Серпуховско-Тимирязевской линии на железнодорожную платформу «Савёловская» пригородных электропоездов Савёловского железнодорожного вокзала. Кроме того, наклонный эскалаторный тоннель Вестибюля №2 обеспечит выход пассажиров на существующие подземные переходы к остановочным пунктам наземного городского транспорта в районе Третьего транспортного кольца и на обе стороны Бутырской улицы.
2.2. Обоснование способа проходки наклонного тоннеля
Технология строительства подземных сооружений осуществляется на основе комплексного анализа горнотехнических условий строительства по основным факторам, включающим как инженерно-геологические и гидрогеологические условия, так и социально-экологические условия размещения подземного сооружения в сформировавшейся городской среде, технические и технологические решения подземных сооружений на периоды их строительства и эксплуатации.
Наличие в пределах трассы проектируемого наклонного эскалаторного тоннеля строящейся станции «Нижняя Масловка» Московского метрополитена техногенных грунтов с высокой степенью коррозийной агрессивности, а также зон критического подтопления характеризуют инженерно-геологические условия участка строительства как «сложные» (отнесены к IIIей категории сложности). В схожих горно-геологических условиях эксплуатируемый Мосметростроем механизированный щитовой проходческий комплекс фирмы «Lovat» (Канада) может вполне эффективно использоваться при проходке в данных водонасыщенных грунтах с пригрузкой забоя. Этот метод известен под наименованием «грунтовый (шламовый) пригруз забоя», при котором усилие от щитовых гидродомкратов передается через герметическую перегородку на пластифицированную массой разработанного грунта, находящуюся в призабойной камере, –– таким путем устанавливается равновесное состояние обеспечивающее устойчивость забоя от обрушения. Однако, протяжённость проектируемого наклонного тоннеля столь невелика, что время на монтаж и демонтаж данного механизированного щитового комплекса значительно превысит время проходки тоннеля. Кроме того, при проходке тоннеля ниже уровня грунтовых вод в условиях повышенного гидростатического давления вероятность прорыва воды в неустойчивых водонасыщенных грунтах достаточно велика, а наличие таких важных подземных и поверхностных объектов, как действующие и строящиеся станции и тоннели метрополитена, ж.-д. станция «Савёловская» и прилегающие к ней многоэтажные жилые дома, требует разработки более действенных мероприятий по геомеханической безопасности горных работ.
Многолетний производственный опыт Мосмтростроя показал весьма высокую надёжность и эффективность специального способа строительства –– искусственного замораживания горных пород, обеспечивающего устойчивую сохранность грунтового массива, окружающего трассу проектируемых тоннелей и других горных выработок. Поэтому в данных сложных инженерно-геологических условиях проходка наклонного эскалаторного тоннеля строящейся станции «Нижняя Масловка» Московского метрополитена в условиях лёдопородного ограждения является наиболее целесообразной, так как при этом надёжно обеспечивается устойчивость окружающих трассу зданий и сооружений. Система мероприятий по геомеханической безопасности, включающая технологию искусственного замораживания, расчёты сроков активного и пассивного замораживания, а также организацию контроля геомеханических и геотехнических параметров подземного пространства как в процессе проходки наклонного эскалаторного тоннеля, так и при постепенном размораживании его лёдопородного ограждения, представлена в спецчасти данного дипломного проекта.
2.3. Работы подготовительного периода
Обустройство базовых стройплощадок
До начала основных горно-проходческих и строительных работ по сооружению наклонного эскалаторного тоннеля строящейся станции метро «Нижняя Масловка» выполняется комплекс подготовительных работ, включающий обустройство базовых строительных площадок с возведением на них комплекса временных зданий, сооружений и складов (все эти сооружения в основном контейнерного типа), внутриплощадочных дорог, подготовку территории для временных отвалов грунта, подводку электроэнергии, водопровода, канализации, тепла. Сжатым воздухом объект строительства обеспечивается от передвижных компрессоров. Сброс хозяйственных и фекальных вод производится в городскую канализационную сеть. Все базовые стройплощадки после окончания строительства ликвидируются и территория благоустраивается.
Сооружение котлована и эллипсной штробы
Разрабатываемый котлован с двух сторон ограничен шпунтовым ограждением. Параллельно с разработкой котлована сооружается ограждение по периметру котлована. На площадку перед эллипсной штробой укладываются плиты ПАГ, пространство между плитам заполняется бетоном В25. Затем укладывается бетон В25 в плиту толщиной 280 мм в габаритах площадки с послойным уплотнением глубинными вибраторами. В соответствии с требованиями ГОСТа 12.4.026-2001 устанавливаются знаки безопасности (предупреждающие и запрещающие), и, кроме того, сооружается сигнальное ограждение по периметру опасных зон, возникающих в ходе производства горностроительных работ.
Обеспечивается временное энергоснабжение и освещение зоны работ, производится завоз и установка необходимого инвентаря, механизмов и приспособлений.
Сооружение эллипсной штробы выполняется в следующей последовательности:
— разработка грунта вручную под днище эллипсной штробы и ее ответвлений с учетом укладки бетона и обеспечения проектного уклона в сторону шламоотстойника;
— укладка бетона в днище штробы, при этом по оси замораживающих колонок и на ответвлениях укладывается бетон класса В7,5, а на участке, ведущем к шламоотстойнику, бетон В15;
— монтируется опалубка штробы и ее ответвлений. Расположение щитов опалубки относительно осей скважин и их длина должны быть такими, чтобы обеспечить беспрепятственное бурение долотом под углом наклона α = 300;
— укладка бетона в стенки штробы, при этом по оси замораживающих колонок и на ответвлениях укладывается бетон класса В7,5, а на участке, ведущем к шламоотстойнику, бетон В15;
Сооружаются средняя и передняя нормали с поочередным выполнением следующих основных видов работ:
— разработка траншей под нормали до отметки низа песчаной подсыпки;
— устройство песчаных подсыпок и их уплотнение;
— монтаж опалубки и двутавра №10 в каждой нормали;
— контроль установки нормалей и их отметок. При необходимости производят корректировку установленных элементов;
— укладка бетона В15 до проектной отметки в каждой нормали;
— обратная засыпка местным грунтом с его уплотнением.
Перед бетонированием плиты производят контроль:
— положения центра эллипса;
— отметки верха плиты;
— расположения оси замораживающих скважин и опалубки из условия беспрепятственного бурения долотом под углом наклона α = 300.
По результатам контроля производится корректировка установленных элементов (при необходимости) и выполняется маркшейдерская исполнительная съемка.
Указания к бетонированию площадки для бурения замораживающих скважин:
— укладывать бетон класса В25 в плиту толщиной 400мм с послойным уплотнением глубинными вибраторами;
— опалубку перед установкой очистить, рабочие поверхности смазать;
— толщина укладываемого слоя бетона не должна превышать 1,25 длины рабочей части вибратора;
— подачу бетона производить бадьей при помощи автокрана;
— свежеуложенный бетон должен быть укрыт полиэтиленовой пленкой;
— распалубливание производить после набора бетоном прочности не менее 0,3 МПа и предварительного отрыва опалубки от бетона.
К площадке производства работ подводится вода (10м³/ч) и электроэнергия общей мощностью 80 кВт (из расчета работы 1-й установки Сomacchio МС-1200). Сооружается навес над складом глины и реагентов.
Бурение разведочных скважин
Для уточнения фактической границы водоупора производится бурение бурильной установкой типа Сomacchio МС-1200 разведочных скважин, часть из которых (скважины №№ Т1, Т5 и Т7) в дальнейшем будут служить в качестве термометрических.
Скважина № Т1 (наклонная, разведочная):
– бурение в интервале 0,0÷10,0 м производится с прямой промывкой долотом ∅295мм с последующей посадкой в скважину обсадной трубы ∅219мм;
– бурение в интервале 10,0÷29,6м (до входа в торцевую стену крепления котлована на 0,5м) производится долотом ∅190мм с прямой промывкой глинистым раствором с последующей посадкой обсадной трубы ∅168мм;.
– бурение в интервале 29,6÷54,9м производится долотом ∅151мм с прямой промывкой глинистым раствором.
Скважины №№ Т5 и Т7 (наклонные, разведочные):
– бурение в интервале 0,0÷10,0м производится с прямой промывкой долотом ∅295мм с последующей посадкой обсадной трубы ∅219мм;
– бурение в интервале 10,0÷54,9м производится долотом ∅190мм с прямой промывкой глинистым раствором.
Отбор керна с глубины 54,9м производится короткими рейсами до заглубления в водоупор (J3ox) путём бурения колонковым способом ∅151мм
После определения необходимой глубины в скважину опускают термометрические колонки ∅114мм.
Далее в соответствии с требованиями «Инструкции по производству маркшейдерских работ (РД 07-603-03)» производятся замеры искривления скважин методом инклинометрии совместно с маркшейдерскими измерениями.
По результатам бурения разведочных скважин и замеров отклонений составляется исполнительная документация:
– геологическую колонку;
– маркшейдерские чертежи (проекция на вертикальную плоскость, сборное сечение в плоскости, нормальной к плоскости наклонного эскалаторного тоннеля).
В случае несоответствия фактического положения водоупора проектному комиссионно с проектной организацией принимается решение о глубине замораживающих и термометрических скважин, а также о глубине бурения, количестве и конструкции гидронаблюдательных скважин.
2.4. Расчёт нагрузок на крепь проектируемого наклонного тоннеля
Нагрузки от горного давления на обделку
С позиции расчета строительных конструкций по предельным состояниям крепь наклонного тоннеля следует рассчитывать по двум группам предельных состояний по СНиП II-21-75 “Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования” и СНиП II-8.3-72 “Стальные конструкции. Нормы проектирования”.
Первая группа предельных состояний определяется несущей способностью, прочностью или выносливостью и может быть реализована при хрупком разрушении или потере устойчивости. Этому предельному состоянию должны удовлетворять все конструкции крепей наклонного тоннеля.
Вторая группа предельных состояний определяется чрезмерным развитием деформаций и трещин. Этому предельному состоянию должны удовлетворять конструкции, в которых величина перемещений или раскрытия трещин может ограничить возможность их эксплуатации.
Расчет обделки эскалаторного тоннеля метрополитена будем вести на наиболее неблагоприятное сочетание неравномерных нагрузок по контуру. Неравномерность нагрузок по контуру наклонного тоннеля вызвана неравнокомпонентностью поля напряжений в массиве горных пород, а также дополнительными нагрузками от близрасположенных зданий, сооружений, механизмов, оборудования.
Наиболее неблагоприятными нагрузками по условию прочности и деформируемости обделки являются нормальные к контуру и касательные к контуру нагрузки вида:
(2.1)
(2.2)
где — полярный угол, отсчитываемый от точки приложения максимальных нагрузок .
Соотношения между максимальными и минимальными нагрузками по контуру ствола характеризуются коэффициентом неравномерности равным:
(2.3)
Значения коэффициента неравномерности при обычном способе проходки ствола составляют:
— на протяженных участках не выше 20 м — ;
— вблизи сопряжений до 20 м и при наличии геологических нарушений — ;
— на участках примыкающих к дневной поверхности — .
Максимальные касательные напряжения на контакте системы “порода-обделка” определяются по формуле:
(2.4)
где — коэффициент, зависящий от деформативных свойств системы «порода-обделка» и отношения наружного радиуса обделки к его внутреннему радиусу .
Параметр можно определить по формуле :
, (2.5)
Участки наклонного тоннеля в слабых грунтах
Нагрузка от горного давления на обделку наклонного тоннеля в слабых грунтах или выветренных коренных породах определяется с использованием методов предельного равновесия без учета коэффициента сцепления породы, что идет в запас прочности.
Расчетная максимальная нагрузка на обделку тоннеля определяется по формуле:
, (2.6)
где — коэффициент перегрузки, принимаемый равным ;
— коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки за счет близости рассматриваемого участка к сопряжению с горизонтальной выработкой.
Нормативная нагрузка от горного давления в выветренных породах определяется по формуле:
, (2.7)
где — глубина заложения рассматриваемого участка наклонного тоннеля;
; (2.8)
— нормативное значение угла внутреннего трения грунта.
Нормативная дополнительная нагрузка на обделку наклонного тоннеля, вызванная весом наземных зданий, сооружений или оборудования учитывается, если нагружающий объект отстоит от проектируемой трассы наклонного тоннеля не дальше чем на ( ). При этом обязательно определение участка устья наклонного тоннеля (при ). По проекту наземные здания отстоят от трассы наклонного тоннеля на расстоянии превышающем , поэтому принимаем =0. Тогда проведем расчеты:
Таким образом, максимально возможная в конкретных данных горно-геологических условиях расчетная нагрузка от горного давления на обделку наклонного тоннеля в слабых грунтах или выветренных коренных породах вполне допустима.
Проверка несущей способности тюбинговой обделки
Расчет тюбинговой обделки наклонных стволов метрополитена будем производить как для двухслойного состава кольца, наружным слоем которого является оболочка из спинок тюбингов, внутренним — кольцевые ребра жесткости.
Проверку несущей способности тюбинговой обделки будем производить из условия, при котором максимальные напряжения растяжения и сжатия в ребре и спинке не превышали расчетных сопротивлений материала обделки:
где — расчетное сопротивление материала обделки (железобетона или чугуна) принимаемое по СНиП II-21-75 “Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования” или СНиП II-8.3-72 “Стальные конструкции. Нормы проектирования”.
Несущая способность тюбинговой обделки с расчетными характеристиками материала и обеспечена, если выполняются условия:
для ребра (сечение Б-Б):
(2.9)
для спинки (сечение В-В):
(2.10)
где знак “+” относится к характеристикам на сжатие, а “–” –– к расчетным характеристикам на растяжение; чугунных тюбингов удовлетворяет нашим условиям. Таким образом, устойчивость крепи строящегося наклонного эскалаторного тоннеля обеспечена.
2.5. Технология проходки наклонного тоннеля
Проходка наклонного тоннеля производится под защитой лёдогрунтового ограждения (технология заморозки грунтов представлена в спецчасти данного дипломного проекта). Работы по проходке подземных выработок могут быть начаты только после подписания акта комиссией, составленной из представителей исполнителя работы по замораживанию, проектной организации, генподрядчика и заказчика. При этом до начала работ должен быть организован контроль за объемом паров хладагента в составе воздуха подземных выработок и вентиляционных выбросах. При просачивании воды через контур замороженных пород работы, за исключением ремонтных, должны быть остановлены до выполнения дополнительного замораживания или разработки проекта, обеспечивающего безопасное ведение работ.
Проходческий забой строящегося наклонного эскалаторного тоннеля разрабатывается отбойными молотками тремя уступами сверху вниз с заходками на одно кольцо обделки. Таким образом, шаг проходческого цикла равен 0,75м (ширина кольца обделки). Плоскость забоя постоянно должна быть параллельна плоскости колец обделки. Разработку породы в пределах замораживания необходимо начинать с верхнего уступа с выдвижных платформ тюбингоукладчика ТНУ-4. Разрыхленная и отбитая порода грузится самотёком и частично вручную в съемный скип емкостью 1,0м3, размещенный на специальной транспортной тележке. Тележка по мере загрузки скипа выдаётся на поверхность тяговым тросом подъемной лебедки с гидроподачей усилием 5,0т. Рабочий на приемной (нулевой) площадке, управляющий техническими устройствами по разгрузке скипа, обеспечивается двусторонней связью с машинистом подъемной лебедки и с проходческим забоем.
По мере разработки породы в забое тоннеля проходчики производят затяжку кровли досками толщиной 40-50 мм, заведенными за лонгарины ∅250 мм и лба забоя досками толщиной 40-50 мм. Доски крепления лба забоя следует заводить всплошную за стальные трубы ∅159÷219мм. После окончания разработки породы и крепления забоя производится передвижка тюбингоукладчика ТНУ-4. Кронштейны, по которым передвигается тюбингоукладчик ТНУ-4, снимаются установленной на нём же лебедкой. Разработку грунта в замороженной зоне следует осуществлять с соблюдением мер предосторожности, исключающих повреждение отклонившихся в пределы сечения тоннеля замораживающих колонок и выпуск рассола. При обнаружении таких колонок их следует отключать от распределителя и коллектора, рассол выпускать и выступающую внутрь выработки колонку отрезать. По мере разработки породы термометрические и гидронаблюдательные колонки срезаются. Откачка воды в призабойной зоне производится насосами ГНОМ 25×20 и К-100×85. Монтаж тюбингов производится тюбингоукладчиком ТНУ-4. При монтаже обделки вне зоны замороженных грунтов устанавливаются полные болтовые комплекты, а в зоне замороженных грунтов –– временные болты с плоскими стальными шайбами с заменой их на полные болтовые комплекты при выполнении гидроизоляционных работ.
Для обеспечения надёжной герметичности строящегося наклонного эскалаторного тоннеля крайне важна качественная закачка тампонажного раствора за обделку тоннеля. В зоне замороженных грунтов применяются растворы для нагнетания с добавками, предотвращающими замерзание и ускоряющие схватывание. При этом контрольное нагнетание за обделку и установка пробок с гидроизоляционными шайбами в отверстия для нагнетания в зоне замороженных грунтов должны заканчиваться до их оттаивания. Дальнейшая проходка и монтаж тюбингов осуществляется аналогично до нижней границы замораживания грунтов (отм. +126,27м). Нагнетание за тюбинговую обделку наклонного хода производится в два этапа: первичное и контрольное. Первичное нагнетание выполняется вслед за возведением обделки за каждое последнее смонтированное кольцо. Раствор подается по растворопроводу от растворного узла. Нагнетание за обделку должно производиться при температуре в тоннеле не ниже +5°С. Раствор на выходе из инъектора должен иметь не менее +20°С и отвечать требованиям «Правил безопасности при строительстве подземных сооружений (ПБ 03-428-02)» и ВСН 132-90. Работы по первичному нагнетанию ведутся с тюбингоукладчика ТНУ-4. Бетоновод крепится к тюбингам с шагом не более 5м, каждый став не менее чем в двух местах (тоже и для контрольного нагнетания). Зазоры в торце обделки со стороны забоя должны быть заполнены уплотняющим материалом, а швы тщательно законопачены. Процесс нагнетания раствора должен осуществляться непрерывно до полного заполнения пустот. Нагнетание производится снизу вверх по кольцу во все отверстия в стенках тюбингов попеременно по обе стороны вертикальной оси обделки тоннеля. Нагнетание производится до тех пор, пока нагнетаемый раствор не начнет течь из отверстий, расположенных выше, затем инъекторы переставляются в следующие по направлению к своду отверстия, и нагнетание продолжается вплоть до замковой части свода. Отверстия, в которых нагнетание уже произведено после снятия инъекторов незамедлительно закрываются полиэтиленовыми или деревянными пробками. Извлекать пробки из отверстий допускается только после схватывания раствора. При перерыве нагнетания более 1,5 часов необходимо производить промывку растворомешалок и растворонасосов, а также очистку растворопроводов. Контрольное нагнетание выполняется до перебалчивания и чеканки швов. Контрольное нагнетание производится снизу вверх отдельными захватками по всему периметру до тех пор, пока не прекратится поглощение раствора при предельном давлении, измеренном в устье скважин. Максимальное допустимое давление нагнетания должно составлять не более 1,0 МПа. После окончания работ гидроизоляция скважин производится в следующем порядке: очистка от раствора на глубину не менее 50мм, продувка и промывка водой, чеканка уплотняющим составом или установка полиэтиленовой пробки.
При ведении работ по нагнетанию растворов за тоннельную обделку необходимо вести постоянный контроль качества на всех этапах работ в строгом соответствии с требований главы 7 ВСН-132-92. Ведение подземных работ без утвержденного паспорта крепления или с его нарушениями ЗАПРЕЩАЕТСЯ. Рабочие и лица технического надзора участка должны быть ознакомлены до начала работ с паспортом крепления выработок под роспись. Крепь выработки должна быть расклинена, пустоты между крепью и породой должны быть забучены. ЗАПРЕЩАЕТСЯ забучивать пустоты деревом или другим сгораемым материалом.
На сопряжении наклонного эскалаторного тоннеля и натяжной камеры, разработка породы ведется отбойными молотками заходками на одно кольцо обделки (0,75 м). Также по мере разработки породы ведется демонтаж торцевой стены натяжной камеры. Уборка породы, монтаж тюбингов и первичное нагнетание производятся по аналогии с предыдущими этапами проходки наклонного тоннеля. Дальнейшее сооружение сопряжения наклонного эскалаторного тоннеля и натяжной камеры ведется аналогично.
Выводы
1. Иженерно-геологические условия участка строительства отнесены к IIIей (сложной) категории сложности, проходка наклонного эскалаторного тоннеля производится под защитой ледогрунтового ограждения.
2. Применение механизированного щитового комплекса «Lovat», способного вести проходку в сложных гидрогеологических условиях с пригрузкой забоя, нецелесообразно ввиду весьма небольшой протяжённости наклонного эскалаторного тоннеля.
3.. Таким образом, проведенные расчёты устойчивости крепи строящегося наклонного эскалаторного тоннеля показали, что крепь из чугунных тюбингов удовлетворяет всем повышенным требованиям из-за достаточно сложных инженерно-геологических условий на отдельных участках его трассы.