Обоснование возможности и целесообразности применения опережающей бетонной крепи при сооружении станций метрополитена в Санкт-Петербурге

• Автор: Филонов, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ МИРОВОГО ОПЫТА ПРИМЕНЕНИЯ ОПЕРЕЖАЮЩЕЙ КРЕПИ И ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ В УСЛОВИЯХ САНКТПЕТЕРБУРГА.
1.1. Анализ зарубежного и отечественного опыта использования опережающих бетонных крепей при строительстве тоннелей
1.2. Особенности инженерно геологических условий СанктПетербурга и условия заложения станций метрополитена. Обоснование необходимости применения опережающих крепей
1.3. История развития конструктивных решений колонных станций метрополитена г. Ленинграда СанктПетербурга.
1.4. Конструктивнопланировочное решение и инженерногеологические условия заложения станции Адмиралтейская.
2. ИССЛЕДОВАНИЕ НА МОДЕЛЯХ ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОПЕРЕЖАЮЩЕЙ КРЕПИ.

2.1. Обоснование метода моделирования. Постановка задачи исследований .

2.2. Построение модели и порядок проведения эксперимента

2.3 Анализ результатов экспериментальных исследований.

3. РАСЧЕТНОТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОПЕРЕЖАЮЩЕЙ КРЕПИ. РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ МАТЕРИАЛА ОПЕРЕЖАЮЩЕЙ КРЕПИ
3.1. Определение рациональных технологических параметров опережающей крепи.
3.2. Расчет опережающей крепи методом Метрогипротранса
3.3. Разработка составов мелкозернистых бетонов для опережающей крепи
3.4. Оценка несущей способности временной крепи в объемной постановке задачи
3.4.1. Выбор и обоснование расчетной схемы.
3.4.2. Результаты расчетов.
4. ТЕХНОЛОГИЯ СООРУЖЕНИЯ СТАНЦИИ АДМИРАЛТЕЙСКАЯ С ОПЕРЕЖАЮЩЕЙ ВРЕМЕННОЙ КРЕПЬЮ.
4.1. Сооружение боковых станционных тоннелей и монтаж колоннопрогонного комплекса.
4.2. Сооружение среднего зала станции с применением временной опережающей крепи
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСАДОК ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СООРУЖЕНИИ СТАНЦИИ АДМИРАЛТЕЙСКАЯ.
5.1. Основные положения теории осадок.
5.2. Сравнение осадок при сооружении колонных станций с использованием традиционной и новой технологии
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Однако опережающая бетонная крепь, суть которой заключается в прорезании опережающей щели в грунтовом массиве над сводом будущей выработки и последующем заполнением ее бетоном специального состава, под защитой которой проводят проходческие работы и возведение постоянной обделки, стала использоваться сравнительно недавно. Впервые метод применили при проходке перегонного тоннеля метрополитена на линии Мари-Ла-Валле в Париже [1-4]. По контуру забоя устраивали опережающую щель толщиной - см и глубиной 3 м, заполняемую бетонной смесью. Выполненные при этом исследования показали, что метод проходки с опережающей бетонной крепью имеет много общего с новоавстрийским способом строительства тоннелей (НАТМ). Анализ результатов измерений, осуществленных во время проходки с опережающим бетонным креплением калотты тоннелей метрополитена в Париже, показал, что опережающая крепь работает в основном на сжатие благодаря хорошему сцеплению с грунтом и возникновению вследствие этого значительных сил трения по ее наружной поверхности. Вследствие этого опережающая крепь работает как оболочка. Таким образом, взаимодействие системы “крепь - грунтовый массив” при опережающем бетонном креплении аналогично НАТМ. Основное различие между двумя методами заключается во времени устройства крепи. При НАТМ оболочку из набрызг - бетона (временную крепь) возводят с отставанием не более 1-2 м от фронта забоя после производства около % всего объема проходческих работ, требуемых для разработки грунта на величину заходки. Кроме этого, выработка остается довольно длительное время на временной крени, представляющей собой, в зависимости от свойств грунтов, либо набрызгбетонное покрытие, либо комбинированное - из набрызгбетона, арок и анкеров. Длина участка тоннеля, пройденного на временной крепи может составлять . При опережающем бетонном креплении оболочку возводят с опережением забоя на 2. Разработка грунта сечения тоннеля и устройство постоянной обделки происходит под защитой готовой оболочки. Сама оболочка сооружается в узкой щелевой прорези с минимальным отставанием от процесса резания щели, что практически исключает подвижки массива и возникновение концентраций напряжений на контуре щелевой прорези. В качестве подтверждения можно привести результаты сравнения развития осадок поверхности земли во времени (рис. НАТМ (железнодорожный тоннель в Г'ри-ньи пролетом 8, м) и способом опережающего бетонного крепления (тоннель метрополитена в Фонтемей-су-Буа в Париже пролетом ,4 м). Оба тоннеля сооружали в мергелях примерно на одинаковой глубине (порядка - м) способом нижнего уступа. Как видно из приведенных графиков, осадки поверхности земли во втором случае были более чем в 3 раза меньше и не превышали мм. Таким образом, несмотря на то, что метод НАТМ характеризуется величинами осадок, гораздо меньшими, чем при проходке с традиционными деревянными крепями, их величины существенно превышают величины осадок, полученные при применении опережающей бетонной крепи. Во Франции также рассматривалась возможность проходки с применением опережающей крепи в несвязанных грунтах. После нарезки щели, в нее помещали трубы для производства химического закрепления грунта следующей заходки с целью укрепления зоны опережающей крепи (рис. Нагнетание в следующую секцию происходило сразу же после бетонирования щели и продолжалось вплоть до разработки грунта этой секции. В настоящее время одним из наиболее интересных опытов применения опережающей крепи с целью уменьшения осадок является применение ее в Италии при строительстве двухпутных тоннелей железнодорожной линии ВСМ Рим - Неаполь. Главными ограничениями в выборе инженерного решения являлась незначительная глубина заложения (< м) и присутствие исторически значимых сооружений над тоннелями. Грунты были представлены слоистыми туфами с низким коэффициентом сцепления и очень малой несущей способностью. Для того чтобы гарантировать минимальные осадки дневной поверхности и устойчивость лба забоя была предложена арочная временная опережающая крепь, выполненная из нагнетаемого мелкозернистого бетона. Рис. I. Осадки поверхности земли при проходке в мергелях. Рис. Проходка тоннеля с бетонной опережающей крепью и химическим закреплением грунта.