Введение к работе
Актуальность работы. В современном мире рост и развитие крупных городов неразрывно связаны с активным освоением подземного пространства, включающего в себя такие сложные и ответственные сооружения, как линии метрополитена, кабельные и канализационные коллекторы, автодорожные тоннели и т.д. Строительство подобных сооружений, как правило, ведется с применением механизированных тоннелепроходческих комплексов (далее ТГТМК), одной из особенностей применения которых является образование в процессе проходки закрепного пространства, которое должно быть в кратчайший срок заполнено тампонажным раствором для предотвращения осадок дневной поверхности. Согласно исследованиям, проведенным рядом авторов, некачественный тампонаж закрепного пространства может явиться причиной существенных осадок дневной поверхности (до 70% от суммарного их числа, возникающих в результате проходки).
В настоящее время более чем в 90% случаев строительство тоннелей щитовым способом ведется с применением однокомпонентной технологии тампонажа закрепного пространства, которая не предусматривает возможности управления параметрами тампонажного раствора. Более сложная двухкомпо-нентная технология позволяет управлять лишь некоторыми параметрами тампонажного раствора, однако способы управления наиболее важными из них (время гелеобразования и время потери пластичности) к настоящему моменту не найдены. Невозможность управления параметрами технологии тампонажа закрепного пространства зачастую приводит к увеличению сроков строительства по причине частого выхода из строя тампонажного оборудования, что влечет за собой перерасход материала, замедление темпов строительства и, как следствие, увеличение стоимостных затрат.
В связи с этим обоснование параметров и разработка технологии двух-компонентного тампонажа закрепного пространства при щитовой проходке являются актуальной научной задачей.
Целью диссертации является обоснование и разработка технологии двухкомпонентного тампонажа закрепного пространства, что в совокупности обеспечивает увеличение темпов строительства и уменьшение стоимости там-понажных работ по сравнению с однокомпонентной технологией.
Идея работы заключается в замене неуправляемой однокомпонентной технологии тампонажа закрепного пространства на управляемую двухкомпо-нентную, основанную на оперативном регулировании пропорции подачи тампонажного раствора и ускорителя схватывания.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Установлено, что изменение скорости проходки щитового комплекса находится в обратно пропорциональной зависимости от времени потери пластичности, которое при смешивании тампонажного раствора с ускорителем схватывания в пропорциях соответственно от 30:1 до 2:1 находится в обратно пропорциональной зависимости от количества ускорителя схватывания; при этом с уменьшением текущей скорости проходки количество ускорителя схватывания требуется уменьшать, а при увеличении скорости - увеличивать; в случае остановки щитового комплекса поддержание давления за обделкой осуществляется нагнетанием тампонажного раствора без ускорителя схватывания.
-
Вязкость двухкомпонентного тампонажного раствора при смешивании его с ускорителем схватывания находится в прямой кубической зависимости от времени, отсчет которого начинается с момента смешивания тампонажного раствора с ускорителем схватывания и заканчивается в момент образования тампонажного камня из гелеобразного материала.
-
Установлено, что регулирование вязкости и сроков схватывания двухкомпонентного тампонажного раствора позволяет обеспечивать непрерывную технологию нагнетания, увеличивая скорость проходки в 1,3 раза по сравнению с применяемой однокомпонентной технологией.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
значительным объемом экспериментальных исследований (более 300 экспериментов по управлению свойствами двухкомпонентного тампонажного раствора);
использованием сертифицированного лабораторного оборудования и стандартизированных экспериментальных методов исследования свойств двухкомпонентного тампонажного раствора и тампонажного камня;
качественной согласованностью теоретических положений распределения давления нагнетаемого за обделку двухкомпонентного тампонажного раствора с собственными экспериментальными данными и данными других исследователей;
- положительным результатом внедрения разработанного двухкомпо
нентного тампонажного раствора в сочетании с предложенной технологией его
нагнетания за обделку при строительстве второго эскалаторного тоннеля стан
ции метро «Марьина роща» Московского метрополитена;
- наличием патента Российской Федерации на изобретение (№2476675).
Научная новизна работы заключается в учете влияния физических
свойств применяемого двухкомпонентного тампонажного раствора на параметры технологии его нагнетания, а также в установлении способов управления данными свойствами.
Научное значение работы состоит в определении закономерностей изменения физических свойств двухкомпонентного тампонажного раствора в зависимости от задаваемых параметров технологии нагнетания.
Практическое значение работы состоит:
в разработке способа сооружения подземной выработки при щитовой проходке тоннеля (патент на изобретение №2476675);
разработке «Технологического регламента на приготовление и контроль качества тампонажного раствора для нагнетания за обделку эскалаторного тон-
неля станции «Марьина роща» при его проходке ТПМК RME430SE фирмы Lovat»;
- снижении более чем в 4 раза стоимости выполнения тампонажных работ по сравнению с однокомпонентной технологией.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований внедрены при разработке технологического регламента на приготовление и контроль качества тампонажного раствора для нагнетания за обделку эскалаторного тоннеля станции «Марьина роща» Московского метрополитена при его проходке ТПМК RME430SE фирмы Lovat. Положительный эффект от применения предложенной автором технологии подтверждается двусторонними актами между ЗАО «Триада-Холдинг» и ЗАО «Управление механизации Мосмет-ростроя».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на международной конференции «Российский опыт и развитие инновационных технологий при строительстве тоннельных объектов в г. Сочи» (Сочи, 2011), на 4 международной конференции «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений» (Екатеринбург, 2013), на научных семинарах кафедры «Строительство подземных сооружений и шахт» МГГУ (2010-2013 гг.).
Публикации. Основные выводы и результаты диссертации отражены в 6 публикациях автора, в т.ч. 1 патенте на изобретение и 4 статьях, опубликованных в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 182 наименований, 3 приложений, 77 рисунков и 56 таблиц.
