Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор методов расчёта перемещений грунтового массива при прокладке транспортных и коммуникационных тоннелей и применения защитных мероприятий для зданий и коммуникаций 13
1.1. Способы производства работ при сооружении коммуникационных тоннелей 13
1.2. Перемещения поверхности при сооружении тоннелей методом щитовой проходки 14
1.2.1. Аналитические методы 14
1.2.2. Эмпирические методы 75
1.2.3. Численные методы 19
1.3. Коэффициент перебора грунта Vi 21
1.4. Деформации оснований зданий и сооружений при строительстве тоннелей закрытым способом 22
1.5. Применение защитных мероприятий для зданий и сооружений при строительстве тоннелей 25
1.6. Выводы по главе 1 28
ГЛАВА 2. Анализ экспериментальных наблюдений и разработка метода расчёта перемещений поверхности при сооружении коммуникационных тоннелей мелкого заложения 30
2.1. Коммуникационные тоннели мелкого заложения 30
2.2. Описание объектов натурных и численных исследований строительства коммуникационных тоннелей мелкого заложения 31
2.3. Анализ экспериментальных данных при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения 51
2.3.1. Влияние глубины заложения H/D, грунтовых и гидрогеологических условий на коэффициент перебора грунта 57
2.3.2. Сравнительный анализ эмпирического метода Peck et al и модификации Clough и Schmidt. Выбор основной эмпирической модели для мелкозаглубленных коммуникационных тоннелей 55
2.4. Получение корректирующих коэффициентов к параметрам формулы Peck et al для коммуникационных тоннелей мелкого заложения 58
2.5. Формулы метода прогнозирования осадок поверхности при сооружении коммуникационных тоннелей мелкого заложения 68
2.6. Выводы по Главе 2 69
ГЛАВА 3. Оценка перемещений поверхности при сооружении коммуникационных тоннелей в инженерно-геологических условиях города Москвы 71
3.1. Типы инженерно-геологических условий в городе Москве 71
3.2. Оценка перемещений поверхности при строительстве коммуникационных тоннелей мелкого заложения 76
3.2.1. Графики перемещений поверхности при сооружении коммуникационных тоннелей мелкого заложения 76
3.2.2. Расчёт максимальных осадок поверхности для мелкозаглубленных коммуникационных тоннелей 80
3.2.3. Оценка ширины зоны влияния при строительстве коммуникационного тоннеля мелкого заложения 81
3.3. Выводы по Главе 3 84
ГЛАВА 4. Расчёт совместных деформаций зданий и оснований при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения 85
4.1. Задача о расчёте балки при заданном смещении основания 85
4.2. Здание как бесконечная балка на винклеровском упругом основании 91
4.3. Здание как полубесконечная балка на винклеровском упругом основании 103
4.4. Расчёт деформаций оснований зданий при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения 107
4.5. Выводы по Главе 4 117
ГЛАВА 5. Мероприятия по уменьшению влияния устройства тоннелей на осадки поверхности грунта, зданий и сооружений 119
5.1. Защитные мероприятия для зданий и сооружений при сооружении коммуникационных тоннелей мелкого заложения 119
5.2. Меры по модернизации технологии проходки при устройстве коммуникационных тоннелей 121
5.3. Методика определения ширины зоны защитных мероприятий для зданий 126
5.4. Выводы по Главе 5 130
Общие выводы 131
Использованная литература 134
- Деформации оснований зданий и сооружений при строительстве тоннелей закрытым способом
- Анализ экспериментальных данных при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения
- Графики перемещений поверхности при сооружении коммуникационных тоннелей мелкого заложения
- Меры по модернизации технологии проходки при устройстве коммуникационных тоннелей
Введение к работе
кандидат техн. наук, доцент Шавыкина М.В.
Возрастающие темпы освоения подземного пространства в Москве актуализируют задачу сооружения сервисных тоннелей и перекладки коммуникаций, связанную с сооружением коммуникационных тоннелей мелкого заложения щитовым способом. Условие плотной городской застройки обуславливает внимание к влиянию их строительства на существующие здания и сооружения и коммуникации. Исследование влияния на перемещения поверхности грунта и оснований зданий и сооружений при подземном строительстве, в том числе коммуникационных тоннелей, является важной задачей.
Актуальность темы исследований обусловлена проблемой обеспечения сохранности окружающей застройки, в том числе коммуникаций, в стесненных городских условиях при сооружении коммуникационных тоннелей мелкого заложения, вопросы влияния которого на деформации поверхности грунта и сооружения мало изучены и требуют дополнительных исследований. Выбор темы данной работы продиктован поставленными строителями и проектировщиками города Москвы задачами по решению этой проблемы, в том числе перед АНО АНТЦ РААСН.
Основная идея работы заключается в определении и минимизировании влияния сооружения коммуникационных тоннелей мелкого заложения на существующую застройку. В связи с этим было необходимо провести исследования влияния на величины перемещений поверхности грунта и зданий строительства коммуникационных тоннелей мелкого заложения, разработать методы для их оценки и прогноза и разработать рекомендации по снижению осадок зданий окружающей застройки.
Проведенные автором исследования направлены на реализацию этой идеи.
Цель работы: установить закономерности деформирования грунтового массива при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения, разработать метод прогноза деформаций зданий и сооружений и на этой основе дать рекомендации по обеспечению их сохранности.
Основными задачами работы являются:
исследование возможности применения существующих эмпирических зависимостей, разработанных для глубоких транспортных тоннелей большого диаметра, к прогнозированию влияния строительства коммуникационных тоннелей мелкого заложения на осадки поверхности;
адаптация существующих эмпирических зависимостей для прогнозирования деформаций поверхности при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения методом щитовой проходки;
установление экспериментально-аналитических зависимостей для прогнозирования осадок существующих зданий при проходке коммуникационных тоннелей мелкого заложения;
определение зоны влияния строительства коммуникационных тоннелей мелкого заложения на существующие здания;
разработка рекомендаций по снижению осадок существующих строений при прокладке под ними или рядом коммуникационных тоннелей мелкого заложения.
Научная новизна.
1. Впервые установлены закономерности для перемещений поверхности грунтового массива при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения.
2. Исследовано влияние инженерно-геологических условий и глубины проходки на величину зоны влияния строительства коммуникационных тоннелей мелкого заложения.
3. Решена задача о балке на упругом основании при заданном смещении линии опор, описывающем вертикальные перемещения дневной поверхности грунта, вызванные строительством коммуникационных тоннелей мелкого заложения щитовым способом.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
разработан метод прогноза перемещений поверхности путём применения корректирующих коэффициентов к существующим эмпирическим методам прогноза для глубоких транспортных тоннелей большого диаметра;
составлены графики деформации поверхности при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения для семи типов инженерно-геологических условий города Москвы;
установлены значения ширины зоны, где необходимо вести геотехнический мониторинг при строительстве коммуникационных тоннелей мелкого заложения;
разработан экспериментально-аналитический метод прогноза деформаций зданий в зоне влияния коммуникационных тоннелей мелкого заложения;
составлены таблицы для инженерных расчетов осадок зданий при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения.
Результаты работы внедрены:
при проектировании и строительстве московских объектов, в том числе при сооружении коллектора дождевой канализации вдоль улицы Грузинский вал;
на базе проведённых исследований составлены Рекомендации «Оценка влияния проходки коллекторов на осадки окружающих зданий и подземных сооружений» (работы выполнялись в АНО АНТЦ РААСН по заказу ОАО «Мосинжпроект»).
Методологической базой исследований является анализ взаимодействия системы «здание-основание-коммуникационный тоннель» путем проведения экспериментальных (натурных и численных) исследований, а также аналитического решения задачи о деформациях основания здания при прокладке коммуникационного тоннеля мелкого заложения, с использованием моделей современной механики грунтов и строительной механики, методов интегральных исчислений.
Для решения сформулированных задач использованы методы линейной теории упругости, строительной механики и интегральных исчислений.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется применением основных положений и моделей классической механики грунтов, высокоточных измерительно-регистрирующих приборов, использованием лицензированных компьютерных программ, сопоставлением теоретических исследований с данными натурных экспериментов.
Апробация работы.
Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались:
на 17-м международном конгрессе по геотехнике в Александрии в 2009 г.;
на научно-практической конференция "Актуальные вопросы инженерной геологии, механики грунтов и фундаментостроения" в СПбГАСУ в Санкт-Петербурге в 2010 г.;
на научно-практической конференции «Неделя науки-2010. Наука МИИТа - транспорту» в 2010 году;
на 20-й Европейской конференции молодых геотехников в Брно в 2010 г.
На защиту выносятся
совокупность научных положений, на базе которых разработана методика прогнозирования деформаций поверхности грунта и зданий при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения и назначения защитных мероприятий для зданий при проходке под ними коммуникационных тоннелей мелкого заложения, включающая в себя:
метод прогноза деформаций поверхности при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения;
экспериментально-аналитический метод расчёта осадок зданий при сооружении коммуникационных тоннелей мелкого заложения;
расчет зоны влияния, то есть зоны, где необходимо вести геотехнический мониторинг при сооружении коммуникационных тоннелей мелкого заложения;
рекомендации по снижению осадок для зданий при прокладке под ними коммуникационных тоннелей мелкого заложения.
Публикации.
По материалам выполненных исследований опубликовано 5 работ, из них 3 в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ для кандидатских диссертаций.
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов - общим объемом 184 стр. печатного текста, включая 105 рисунков, 40 таблиц, список литературы из 102 наименований и четырех приложений.
Деформации оснований зданий и сооружений при строительстве тоннелей закрытым способом
Исследованиями влияния проходки тоннелей численными методами в разное время занимались R.B. Peck (1969) [1], P.B.Attewell, J. Yeatesa and A.R. Selby (1986) [7], R.J. Mair, R.N. Tailor and A.Bracegirdle (1993) [8], D.I. Harris, Mair R.J., Love J.P., Tailor R.N. and Henderson Т.О. (1994) [12], Fotieva N.N., Bulychev N.S. and A.S.Sammal (1996) [13], D.M.Potts and T.I.Addenbrooke (1997) [14], H.J.Burd, G.T.Houlsby, C.E.Augarde and G.Liu (2000) [15], D. Dias, R.Kastner (2002) [16], Harris D.I. (2002) [17], H. Netzel 92005 [23], CMoormann and R.Katzenbach (2001) [19], Melis, R.Ortiz, A. (2001) [20], Burghinoly, W.Lacarbonara, Soccodato, F M, Vestroni, F, Viggiani, G (2005) [25], Ю.И.Яровой (1999) [21], Ilyichev V.A., Kolybin I.V., Razvodovsky D.E. (2001) [18], В.В.Речицкий (2005) [24], Fang, Y.S., Lin, S.J.& Lin, J.S. (1993) [9], Н.С.Никифорова (2008) [73], Д.А.Внуков (2010) [89], В.В.Чеботаев (1994) [102], Л.А.Строкова (2009) [57], В.М.Ауэрбах (1994) [102], Исаев О.Н., Боков И.А., Шарафутдинов Р.Ф. (2010) [94], Пушилин А.Н. , Шейнин, В.И. (2006) [32], В.В.Савицкий, А.Б.Фадеев, П.Юркевич и многие другие авторы. Для более точных прогнозных расчетов деформаций земной поверхности при строительстве тоннелей, в том числе коммуникационных, в основном, применяют численные методы расчета, например, метод конечных элементов (МКЭ) или метод конечных разностей (МКР). В качестве основного инструмента служат программные комплексы, основанные на их использовании. Численными методами производятся расчеты деформаций грунтового массива в случае неоднородности геолого-литологического строения толщи при значительной разнице деформационных и прочностных характеристик слагающих ее элементов, для учета в расчете поэтапной последовательности производства работ по проходке коллектора (строительство отдельных звеньев, устройство временной крепи и обделки, обжимаемой с помощью домкратов в случае нарушения устойчивости контура выработки). В последние годы появилось несколько программных комплексов, позволяющих оценить напряженно-деформированное состояние массива при проходке тоннеля. Одним из основных программных комплексов, используемым при прогнозировании параметров мульды проседания земной поверхности в нашей стране, является программный комплекс «Plaxis» [58].
В работе Исаева О.Н. и др. (2010) [94] указывается на важность выбора многовариантных и неоднозначно выбираемых параметров, к которым относятся: модель грунта, размеры расчётной области, дискретность расчётной сетки. На основании расчётов в работе приводятся следующие выводы. По сравнению с упругопластической моделью Кулона-Мора, упругая модель грунта даёт более низкие значения вертикальных перемещений, а упрочняющаяся - более высокие. Вертикальные перемещения песка очень слабо зависят от ширины расчётного поля (при увеличении ширины в шесть раз, они меняются не более, чем на 7%), для суглинка зависимость не является монотонной (при увеличении расчётной области в три раза, перемещения уменьшаются на 20..40%, при дальнейшем увеличении расчётной области ещё в два раза, перемещения увеличиваются в 1,8..2,1 раза). Глубина расчётного поля сравнительно мало влияет на прогнозные значения деформаций грунта для песка, для суглинка влияние сильнее. Также отмечается, что с увеличением дискретности сетки вертикальные перемещения грунта увеличиваются, причём для суглинка больше, чем для песка. При переходе от крупной сетки к мелкой максимальные перемещения песка увеличились на 20%, а суглинка -на 60..90%.
Моделирование оседания поверхности в результате щитовой проходки при строительстве линии метрополитена приводит в своей статье Строкова Л.А. [57]. Моделирование процессов экскавации грунта и возведения обделки выполнялось по двум методикам: Р-метод ф: 0,4; 0,5; 0,6; и 0,7) и volume loss (VL: 0,2; 0,4 и 0,6%) [58]. Автор делает вывод, что различие между способами определения осевшего грунта по обоим методам незначительно.
Численные расчётные осадки поверхности при строительстве тоннелей метро и транспортных тоннелей приведены в статьях ряда авторов (Kastner (2002) [96]).
На важность определения коэффициента перебора грунта указывалось в дискуссии секции 2 при работе 5-ой международной конференции «Геотехнические аспекты подземного строительства в мягких грунтах» в Нидерландах в 2005 г. [74]. По мнению Karlsrud [74] коэффициент перебора грунта можно определять только на основе данных натурных наблюдений за деформациями поверхности при проходке тоннеля. При этом дискуссионерами подчёркивалось, что данных натурных наблюдений весьма мало. Shirlaw [74] отмечает, что максимальный коэффициент потерь грунта, известный из практики для слабых грунтов составляет 2%. При применении закрепления грунтового массива возможно достижение значения коэффициента перебора, равного 1%.
Объем потерь грунта VL (коэффициент перебора грунта) определяется как отношение площади оседания поверхности Vs к площади поперечного сечения тоннеля Ft.
Анализ экспериментальных данных при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения
Защитные мероприятия для зданий и коммуникаций в зоне влияния строительства коммуникационных тоннелей мелкого заложения являются аналогичными применяемым мероприятиям при проходке глубоких транспортных тоннелей.
Основными методами защиты существующих зданий, попадающих в зону влияния строительства мелкозаглубленного коммуникационного тоннеля, являются: усиление оснований и фундаментов, а также верхних конструкций зданий; устройство отсечного экрана (разделительной стенки); нагнетание в ограниченный объем грунта твердеющего раствора — компенсационное нагнетание; закрепление грунтового массива, в котором проходит щит. В качестве методов усиления оснований и фундаментов применяют следующие: увеличение опорной площади существующих ленточных и столбчатых фундаментов; устройство дополнительных фундаментов, подведение плитного фундамента; пересадку фундаментов на сваи различных видов и способов погружения и изготовления; закрепление грунтов основания (цементацией, химическим способом, например, силикатизацией). Наиболее эффективными и безопасными являются методы усиления оснований и фундаментов с помощью свай вдавливаемых, бурозавинчивающихся, буронабивных и грунтоцементных (изготавливаемых по струйной технологии — «jet-grouting), то есть технологии, не создающие динамических воздействий. Эффективной мерой, направленной на уменьшение влияния строительства коммуникационного тоннеля мелкого заложения, является устройство отсечного экрана (разделительной стенки). Жесткость и глубина отсечного экрана определяется расчетом и должны обеспечить ограничение горизонтальных смещений грунта в основании существующего здания. В качестве отсечного экрана могут быть использованы: «стена в грунте»; шпунтовый ряд; стенка из свай различных видов и способов погружения. Компенсационное нагнетание при использовании его для защиты окружающей застройки производится под горизонтальный слой глины, чтобы предотвратить сверхнормативные осадки существующих зданий в процессе строительства коммуникационного тоннеля мелкого заложения. В качестве твердеющего раствора используют цементный раствор с добавками и заполнителем. Нагнетание раствора производится с помощью погруженных в грунт из шахт специальных инъекторов методом многократной инъекции небольших объемов раствора. Процесс нагнетания должен сопровождаться мониторингом поведения поверхности грунта и защищаемого сооружения. К защитным мероприятиям для зданий и сооружений при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения относятся также закрепление грунтового массива, в котором проходит щит. Однако, в инженерно-геологических условиях, представленных пылеватыми водонасыщенными песками, химическое закрепление грунта над тоннелем не всегда даёт положительный результат (примером является коллектор вдоль улицы Грузинский вал). Усиление фундаментов сваями тоже не всегда представляется возможным. В этих случаях возможно применение мер по модернизации технологии проходки (разработкой специального технологического регламента). Таким образом, на основе анализа работы тоннелепроходческого комплекса и с учётом её специфики в дополнение к перечисленным известным методам представлен ещё один. Метод был применён в условиях проходки коммуникационного тоннеля мелкого заложения вдоль улицы Грузинский вал в Москве. 5.2. Меры по модернизации технологии проходки при устройстве коммуникационных тоннелей Анализ работы тоннелепроходческого комплекса Lovat RME 163 SE series 23300 при проходке коллектора вдоль улицы Грузинский вал в Москве показал, что основными причинами осадок при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения после проходки хвостовой части является то, что диаметр тоннелепроходческого комплекса превышает диаметр готового тоннеля с обделкой в виде тюбингов, что обуславливает проникновение грунта, нередко насыщенного водой в пространство, образованное из-за описанных технологических особенностей сооружения коммуникационных тоннелей. Кроме того, тампонажная смесь может расслаиваться в воде на составляющие, что приводит к схлопыванию грунта к тоннельной обделке на тех участках, где отсутствует в необходимом компенсирующем технологические особенности проходки объёме цементно-песчаная смесь. Упомянутые особенности могут вероятно служить причинами повышенных значений осадок после проходки коммуникационного тоннеля. К основным методам для уменьшения влияния этого явления относятся: 1) использование цементно-песчаной смеси, нагнетаемой в заобделочное пространство, обладающей свойствами, позволяющими ей некоторое время не расслаиваться в воде; 2) нагнетание тампонажной смеси в наиболее близко отстоящее от хвоста щитового комплекса кольцо обделки при устройстве крепи коммуникационного тоннеля (однако кольцо обделки должно быть выбрано с тем условием, чтобы нагнетаемая смесь не мешала технологическим элементам проходки); 3) увеличение густоты цементного раствора, если это представляется возможным, с целью ограждения от повреждения щеток хвостового уплотнения тоннелепроходческого комплекса; 4) равенство объемов закачиваемой бетонной смеси и освободившегося вследствие продвижения щита пространства; 5) непрерывный по мере продвижения тоннелепроходческого комплекса процесс закачивания смеси. При прокладке коммуникационного тоннеля дождевой канализации вдоль улицы Грузинский вал в Москве здание, находящееся над трассой проходки тоннеля, имело значительные осадки - до 80 мм (рис.5.1). Для уменьшения влияния проходки на окружающую застройку акад.РААСН В.А.Ильичёвым при участии соискателя были предложены меры по модернизации технологии производства работ.
Графики перемещений поверхности при сооружении коммуникационных тоннелей мелкого заложения
В процессе исследований было установлено, что проходка коммуникационных тоннелей мелкого заложения отличается от глубоких тоннелей по воздействию на перемещения поверхности, и расчётные формулы, основанные на данных по глубоким транспортным тоннелям, должны быть скорректированы при использовании их для тоннелей мелкого заложения небольшого диаметра на основе экспериментальных данных.
На основе данных натурных и численных исследований определены осадки поверхности грунта. Был проведён их анализ как в отношении коэффициента перебора грунта VL, так и в отношении описания формулы для осадок поверхности при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения как зависимости от следующих параметров: расстояния по поверхности грунта от оси тоннеля, диаметра тоннеля D и глубины заложения Н.
Значения коэффициента перебора грунта по экспериментальным данным варьируются в пределах от 1,8 до 5,8% для коммуникационных тоннелей мелкого заложения, что в целом больше, чем для заглубленных тоннелей и связано со спецификой строительства. Из-за небольшой глубины и даже при малых сечениях распределение природного давления по высоте забоя должно существенно меняться при расстоянии от поверхности (2- 3)-Z) (D - диаметр тоннеля). Поэтому создаваемое по высоте забоя эффективное противодавление может быть недостаточным внизу забоя для предотвращения вывала грунта и избыточным вверху забоя, что может повлечь за собой нежелательный прорыв газообразной составляющей вместе с грунтом на поверхность.
Установлены зависимости коэффициента перебора грунта VL от относительной глубины заложения коммуникационного тоннеля мелкого заложения H/D и уровня подземных вод. 5. На основе экспериментальных данных с помощью аппроксимации методом наименьших квадратов получены значения корректирующих коэффициентов к формуле осадки поверхности, основанной на данных о глубоких транспортных тоннелях большого диаметра. 6. Составлена совокупность графиков осадок поверхности, горизонтальных перемещений, неравномерности осадок и кривизны для семи типов инженерно-геологических условий, характерных для города Москвы, для которых вычислены ориентировочные значения максимальных осадок поверхности (от 5 от 120 мм) и значения ширины зоны влияния в зависимости от глубины продольной оси тоннеля z0 (от 1,2 z0 до 2,5 z0). 7. На основе полученных формулы и графиков перемещений поверхности предложена методика определения ширины зоны влияния строительства коммуникационных тоннелей мелкого заложения на окружающую застройку, то есть зоны, где необходимо вести геотехнический мониторинг. 8. Полученная формула для перемещений поверхности при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения была использована в качестве исходных данных к расчёту деформаций зданий поперечного расположения в плане относительно трассы коммуникационного тоннеля. 9. На базе установленных зависимостей осадки поверхности получены формулы осадки здания протяжённой длины над коммуникационным тонне лем мелкого заложения и здания, расположенного на некотором расстоянии по поверхности от шелыги коммуникационного тоннеля на основе решения задачи о прогибе балки бесконечной и полубесконечной длины. 10. Полученные формулы для осадок поверхности и зданий могут быть применимы в следующих границах относительной глубины заложения коммуникационных тоннелей: H/D = 1- -2,5. 11. Поскольку для вычисления деформаций зданий получены аналитические формулы их же можно использовать и для глубоких транспортных тоннелей, но с коэффициентами формулы Peck R.B. осадок поверхности. 12. В дополнение к известным методам снижения воздействия от строительства коммуникационных тоннелей мелкого заложения были предложены меры по усовершенствованию технологии проходки тоннелей малыми щита 132 ми, что привело к существенному (до 7 раз) снижению осадок окружающей застройки при проходке коммуникационного тоннеля мелкого заложения. 13. На базе проведённых исследований составлены Рекомендации «Оценка влияния проходки коллекторов на осадки окружающих зданий и подземных сооружений» (работы выполнялись в АНО АНТЦ РААСН по заказу ОАО «Мосинжпроект»). 14. Приведённые комплексные исследования являются вкладом в решение проблем, связанных с обеспечением сохранности зданий и сооружений, исторической застройки, при освоении подземного пространства в части сооружения коммуникационных тоннелей мелкого заложения в Москве.
Меры по модернизации технологии проходки при устройстве коммуникационных тоннелей
Анализ работы тоннелепроходческого комплекса Lovat RME 163 SE series 23300 при проходке коллектора вдоль улицы Грузинский вал в Москве показал, что основными причинами осадок при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения после проходки хвостовой части является то, что диаметр тоннелепроходческого комплекса превышает диаметр готового тоннеля с обделкой в виде тюбингов, что обуславливает проникновение грунта, нередко насыщенного водой в пространство, образованное из-за описанных технологических особенностей сооружения коммуникационных тоннелей. Кроме того, тампонажная смесь может расслаиваться в воде на составляющие, что приводит к схлопыванию грунта к тоннельной обделке на тех участках, где отсутствует в необходимом компенсирующем технологические особенности проходки объёме цементно-песчаная смесь. Упомянутые особенности могут вероятно служить причинами повышенных значений осадок после проходки коммуникационного тоннеля.
К основным методам для уменьшения влияния этого явления относятся: 1) использование цементно-песчаной смеси, нагнетаемой в заобделочное пространство, обладающей свойствами, позволяющими ей некоторое время не расслаиваться в воде; 2) нагнетание тампонажной смеси в наиболее близко отстоящее от хвоста щитового комплекса кольцо обделки при устройстве крепи коммуникационного тоннеля (однако кольцо обделки должно быть выбрано с тем условием, чтобы нагнетаемая смесь не мешала технологическим элементам проходки); 3) увеличение густоты цементного раствора, если это представляется возможным, с целью ограждения от повреждения щеток хвостового уплотнения тоннелепроходческого комплекса; 4) равенство объемов закачиваемой бетонной смеси и освободившегося вследствие продвижения щита пространства; 5) непрерывный по мере продвижения тоннелепроходческого комплекса процесс закачивания смеси. При прокладке коммуникационного тоннеля дождевой канализации вдоль улицы Грузинский вал в Москве здание, находящееся над трассой проходки тоннеля, имело значительные осадки - до 80 мм (рис.5.1). Для уменьшения влияния проходки на окружающую застройку акад.РААСН В.А.Ильичёвым при участии соискателя были предложены меры по модернизации технологии производства работ. Был предложен новый состав цементно-песчаной смеси для закачивания в заобделочное пространство, обладающую свойством не расслаиваться при попадании в воду при закачивании смеси в условиях водонасыщенного грунта и при устройстве крепи коммуникационного тоннеля. После модернизации состава цементно-песчаной смеси и вследствие этого закачивание в заобделочное пространство было рекомендовано производить не в пятое кольцо после юбки тоннелепроходческого комплекса, а в третье. Это позволило сократить время и дистанцию между юбкой тоннелепроходческого комплекса и тампонируемым кольцом обделки при разработке грунтового массива и уменьшить влияние проходки на осадки грунтового массива. Также были предложены меры по усовершенствованию тоннелепроходческого комплекса системой труб в хвостовой части для тампонирования, что обеспечивало бы равномерное попадание цементно песчаного раствора в заобделочное пространство. Этот способ производства работ предполагает значительно меньшее влияние на осадку поверхности грунта при проходке коллектора щитовым способом. Последнее предложение реализовать не удалось ввиду отсутствия возможностей для проведения технологических модернизаций механизма тоннелепроходческого комплекса в условиях проходки на Грузинском валу.
Похожие диссертации на Особенности деформирования грунтового массива и сооружений при строительстве мелкозаглубленных коммуникационных тоннелей в городских условиях
