Эффективные технологические параметры компенсационного нагнетания в тоннелестроении

• Автор: Кравченко, Виктор Валерьевич
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО ОПЫТА ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА КОМПЕНСАЦИОННОГО НАГНЕТАНИЯ В

ТОННЕЛЕСТРОЕНИИ

1.1 Общие сведения

1.2 Область применения и технология работ при компенсациошом нагнетании.

1.3 Практический опыт применения метода компенсационного нагнетания. Электронные средства мониторинга и измерений.

Выводы. Задачи исследований.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ТОННЕ ЛЬУКРЕПЛЕНИЕМАССИВ.

2.1 Общие положения.

2.2 Разработка математической модели для расчета системы тоннельукреплениемассив

2.3 Применение программного комплекса РЬАХ для построения расчетных моделей
2.4 Планирование численного эксперимента
2.5 Исследование НДС системы тоннельукреплениемассив для первой и второй серии численных экспериментов
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНОЛОГИИ КОМПЕНСАЦИОННОГО НАГНЕТАНИЯ.
3.1 Общие положения.
3.2 Экспериментальные исследования в лабораторных условиях.
3.3 Экспериментальные исследования метода компенсационного нагнетания выполненные в натурных условиях
ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ТОННЕЛЬУКРЕПЛЕНИЕМАССИВ,С УЧЕТОМ РЕЗУЛ1ТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований .
4.2 Исследование НДС системы тоннельукреплениемассив для первой серии численных экспериментов
4.3 Исследование НДС системы тоннельукреплениемассив для второй серии численных экспериментов
4.4 Статистическая обработка результатов второй серии численных экспериментов
4.5 Основные положения методики определения эффективных параметров компенсационного нагнетания в тоннелестроении.
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ.
Приложение I. Справки о реализации и апробации результатов.
диссертационной работы
Приложение II. Зависимости, полученные в результате применения компенсационного нагнетания.
Приложение Ш. Параметры системы тоннельукреплениемассив для второй серии численных экспериментов.
Приложение IV. Тестовые численные расчеты
ВВЕДЕНИЕ
При сооружении тоннелей закрытыми способами под застроенной городской территорией одной из наиболее актуальных и сложных проблем является предотвращение недопустимых осадок грунтового массива и поверхности земли. В подобных случаях требуется проведение специальных работ, таких как крепление лба забоя, установка опережающей крепи из анкеров или нагелей, устройство экрана из труб, физикохимическое укрепление грунтового массива, усиление конструкций расположенных по трассе тоннеля зданий или их фундаментов, физикохимическое укрепление 1рунтов основания .
В последние годы в зарубежной практике тоннелестроения все более широкое применение паходит технология укрепления грунтового массива методом компенсационного нагнетания. Инъекции строительных растворов производят синхронно с процессами горнопроходческих работ на основании показаний системы подземных и наземных датчиков, чтобы не допустить развития проседания или деформирования сооружений сверх допускаемого предела.
В нашей стране технология компенсационного нагнетания в тоннелестроении впервые была применена в г. в Москве при строительстве Лефортовского тоннеля под зданием Алексеевского военного училища. В результате применения компенсационного нагнетания это здание было защищено от критических деформаций, вызванных строительством тоннеля .
Принцип компенсационного нагнетания был успешно применен НПО Космос при сооружении АлабяноБалгийского тоннеля под действующими тоннелями метрополитена в г., а также ЗАО Триадахолдинг при реконструкции здания Государственного Академического Большого театра в г.
В настоящее время существует ряд проблем по применению компенсационного нагнетания в отечественной практике тоннелестроения. Имеется ряд вопросов, касающихся назначения эффективных параметров компенсационного нагнетания шаг скважин для инъекций строительного раствора, положение этих скважин относительно вертикальной оси, объем подачи строительного
раствора в скважину компенсационного нагнетания, необходимый для поднятия сооружения.
АКТУАЛЬНОСТЬ


Наблюдающееся в последние десятилетия увеличение тоннельного строительства в условиях плотной городской застройки обусловливает необходимость дальнейшего совершенствования технических средств и методов защиты от недопустимых осадок зданий и сооружений, встречающихся по трассе тоннелей, сооружаемых закрытым способом. Большой вклад для решения этого вопроса в нашей стране внесли Авершин С . Г., Богомолова О. В., Власов С. Н., Воробьев Л. А., Гарбер В. А., Голубев В. Г., Демеппсо Е. А., Дорман ИЛ. Иофис М. А., Ильичев В. А., Конюхов Д. С., Лиманов Ю. А., Маковский Л. В., Меркин В. Е., Муллер В. Ф., Петрухин В. П., Смирнова Г. О., Чеботаев В. В., Шилин , Щекудов Е. В., Яровой Ю. И. и др. За рубежом этот вопрос решался в работах i , Н. Т. . Р. i, . Среди методов защиты зданий и сооружений от деформаций, вызванных строительством тоннелей, особое значение имеет укрепление грунтового массива методом компенсационного нагнетания. Компенсационное нагнетание это сравнительно новый метод, заключающийся в проведении специальных строительных работ по минимизации осадок грунтового массива и поверхности земли, вызванных строительством тоннелей мелкого заложения . При строительстве тоннелей закрытыми способами нарушения грунтового массива охватывают некоторую область над подземной выработкой и, в зависимости от глубины ее заложения, могут достигать поверхности земли. В этом случае неизбежны осадки поверхности земли, фундаментов зданий, подземных коммуникаций и других важных объектов над строящимся тоннелем, что, в свою очередь, влечет за собой возникновение в них деформаций, выражающихся в образовании и развитии. Эти работы могут выполняться как непосредственно из тоннеля, так и с поверхности земли. К числу первых относятся такие работы, как крепление лба забоя, проходка опережающей штольни, установка опережающей крепи из анкеров или нагелей, устройство защитного экрана из труб, физикохимическое укрепление фунтового массива . Специальные работы по минимизации осадок фунтового массива могут проводиться и с поверхности земли с применением таких способов, как усиление конструкций вышерасположенных зданий или их фундаментов или же физикохимическое укрепление фунтов основания под зданием. Компенсационное нагнетание относится к специальным работам, выполняемым с поверхности. Принципиальная схема компенсационного нагнетания приведена на рис. Рис. Сущность этого метода заключается в том, что развитие осадок предотвращается путем нагнетания строительных растворов в определенный горизонт грунтового массива между тоннельной выработкой и защищаемым сооружением. Подавая в грунт под давлением стабилизирующий состав, создают строительный подъем фунтового массива, компенсируя, таким образом, потери фунта при проходке тоннеля , , , , . Нагнетание начинается, как только возникают подвижки фунта с приближением забоя, и продолжается по мере необходимости в течение всего процесса их развития на основании мониторинга и оперативного анализа показаний всей системы подземных и наземных датчиков. Своевременное принятие решений по вопросам того, куда, когда и каким образом производить нагнетание сфоительного раствора возможно только при наличии оперативной обратнойсвязи, дающей представление о реакции фунтового массива и защищаемых сооружений на процессы тоннелепроходческих и инъекционных работ. По этой причине в практику все шире внедряются электронные средства мониторинга и измерений в режиме реального времени , ,. Для оценки эффективности рассматриваемой технологии в диссертации были проведены техникоэкономические расчеты по сравнению компенсационного нагнетания с другими специальными методами укрепления и стабилизации фунтового массива химическое закрепление, замораживание, цементация. При этом, на основе данных отечественного и зарубежного опыта, учитывались стоимость материалов, производство работ, фудозафаты, эксплуатация оборудования и др. В результате было выявлено, что применение компенсационного нагнетания требует меньших зафат по сравнению с химическим закреплением на , замораживанием на , цементацией на . При этом, когда идет речь о памятниках архитектуры, к которым предъявляются особые фебования по сохранности, компенсационное нагнетание является единственно возможным решением, позволяя достичь их равномерного поднятия и избежать возникновения крена.