Введение к работе
Инженерные коммуникации различного назначения являются жизнеобеспечивающими системами современного городского хозяйства. Водонесущие коммуникации (канализация, водопровод, водосток) по уровню ответственности занимают одно из первых мест. В настоящее время около половины водонесущих коммуникаций г. Москвы практически исчерпали нормативный срок службы. В соответствии с Постановлением Правительства Москвы «О развитии систем водоснабжения и канализации города Москвы до 2020 года» необходимо перекладывать и ремонтировать ежегодно около 300 км водопроводных и не менее 150 км канализационных сетей.
На фоне активно развивающегося подземного строительства в г.Москве эксплуатационное состояние водонесущих коммуникаций осложняется еще в большей степени. В последние годы были зафиксированы неоднократные случаи аварийных ситуаций на водопроводных и канализационных сетях, которые расположены в грунтовом массиве выше строящихся коллекторных тоннелей или вблизи глубоких котлованов, т.е. расположены в подрабатываемых грунтовых массивах. По классификации новой редакции СНиП 2.01.09-2010 «Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах» отдельные участки территории г. Москвы, охваченные подземным строительством, вполне могут быть отнесены к подрабатываемым территориям.
На сегодняшний день достаточно хорошо разработана нормативная база по прогнозированию сдвижений земной поверхности и проектированию мероприятий по охране подрабатываемых зданий и сооружений в горнодобывающих регионах. Аналогичная нормативная база для подрабатываемых городских территорий только начинает формироваться. Что касается обеспечения сохранности подземных городских водонесущих коммуникаций в подрабатываемых грунтовых массивах, эта проблема возникла только в последние годы в связи с масштабным городским наземным и подземным строительством и остается практически неисследованной.
В 2008 г. опубликован СТО 3655 4501-008-2007 «Обеспечение сохранности подземных водонесущих коммуникаций при строительстве (реконструкции) подземных и заглубленных объектов», разработанный в НИИОСП. Судя по содержанию СТО, впервые предлагается системный подход к обеспечению сохранности подземных водонесущих коммуникаций в зоне влияния нового строительства. Вместе с тем в СТО отсутствует алгоритм расчетов по прогнозу деформаций грунтового массива и водонесущих коммуникаций, которым могли бы воспользоваться проектировщики, строители и эксплуатационники без привлечения специализированных организаций.
Для организаций, эксплуатирующих трубопроводы в условиях интенсивно развивающегося городского подземного строительства, необходима научно обоснованная методика прогнозирования деформаций и выбора мер защиты подрабатываемых водонесущих коммуникаций, доступная инженерным работникам в их повседневной практической деятельности, что определяет актуальность диссертационных исследований.
Цель диссертации – обоснование мер защиты подрабатываемых трубопроводов в условиях городского подземного строительства для оперативного управления их эксплуатационным состоянием.
Основная идея – для обоснования мер защиты трубопроводов от подработки разработана методика прогнозирования их эксплуатационного состояния, построенная на численном моделировании различных геомеханических ситуаций в подрабатываемых грунтовых массивах и анализе предельных деформаций трубопроводов.
Основные научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:
-
Установлено, что в условиях подработки трубопровода котлованом основными влияющим факторами являются: жесткость конструкции ограждения, размеры котлована, расстояние от трубопровода до котлована и глубина заложения трубопровода; выполнены количественные оценки влияния этих факторов.
-
Установлено, что в условиях подземной подработки трубопровода основными влияющими факторами являются: величины строительного зазора в подрабатывающем проходческом комплексе, глубина подработки и положение подрабатывающей выработки в плане относительно смотровых колодцев по трассе трубопровода; выполнены количественные оценки влияния этих факторов.
-
Определены расчетные выражения, описывающие деформированное состояние подрабатываемого трубопровода в зависимости от геомеханических условий подработки, позволяющие определить максимальные внутренние усилия и кривизну трубопровода, необходимые для выбора мероприятий по его защите от подработки.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
корректностью использования методов численного моделирования геомеханических ситуаций в грунтовом массиве;
представительным объемом моделирования различных геомеханических ситуаций подработки трубопроводов;
положительными результатами использования разработанной методики прогнозирования и выбора мероприятий по защите подрабатываемых трубопроводов канализации на объектах МГУП «Мосводоканал».
Научное значение диссертации заключается:
в дальнейшем развитии существующих представлений о геомеханических процессах в подрабатываемых грунтовых массивах, включающих трубопроводы;
в разработке методических подходов по исследованию напряженно-деформируемого состояния подземных трубопроводов.
Практическое значение работы состоит в разработке методики прогнозирования деформаций и выбора мероприятий по защите подрабатываемых трубопроводов канализации, обеспечивающих их безопасную эксплуатацию в условиях городского подземного строительства.
Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная методика прогнозирования деформаций и выбора мероприятий по защите подрабатываемых трубопроводов канализации была реализована на объектах МГУП «Мосводоканал».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва,2012г.) и научных семинарах кафедр ФГПиП и СПСиШ МГГУ (2011-2012гг.)
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в четырех работах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 28 рисунков, 32 таблицы, список использованной литературы из 89 наименований.
