Диссертация (1173128), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В зависимости от ее деформаций подрабатываемые территории подразделяют на четыре группы (таблица 5.3). Таблица 5.3. Группы подрабатываемых территорий в зависимости от деформации поверхности земли С учетом степени риска повреждения дорожного покрытия и железнодорожного полотна разработаны рекомендации по прогнозированию деформаций поверхности земли и меры по их ограничению при продавливании тоннелей. Чтобы определить риск, связанный с продавливанием тоннеля, необходимо выполнить следующие действия: - определить максимальную деформацию поверхности земли 5,„согласно уравнению (4.2) и сравнить ее со стандартом.
Величина 5„„, не должна быть более соответствующих критерию 2 в таблице 5.2; - определить параметры мульды деформаций по формулам (4.3) — (4.7) и сравнить их со стандартом для определения влияния строительства тоннеля на дорожные покрытия автомобильных и полотна железных дорог. По результатам сравнения параметры мульды деформаций должны соответствовать критериям, указанным в таблице 5.3. Если в результате расчетов будет определено, что продавливание тоннеля связано с высоким риском или является критическим, для снижения риска рекомендуются следующие меры. В результате проведенных исследований (см. гл. 4) максимальные вертикальные деформации поверхности земли существенно зависят от сцепления с и модуля деформации Е» грунта, с увеличенным которых максимальные деформации поверхности земли уменьшаются.
Поэтому целью предлагаемых мер является увеличение сцепления с и модуля деформации Ео грунта. Это достигается посредством искусственного замораживания или химического закрепления грунтов до начала или во время продавливания тоннеля. Указанные меры также способствуют предотвращению разрушения грунта во время строительства или после его завершения. При проходке подземных выработок закрытым способом эффективным является горизонтальное замораживание грунтов, при котором замораживающие скважины располагают под небольшим углом к оси выработки (рисунок 5.8) или параллельно ей (рисунок 5.9). Скважины забуривают, продавливают домкратными установками или вибропогружателями на длину до 30-40 м и более 143 из «забойного» котлована, шахтного ствола, вспомогательных выработок или из камер, специально сооружаемых по длине подземной выработки. Рисунок 5.8.
Схема горизонтального замораживания, при котором замораживающие скважины располагают под небольшим углом к оси тоннеля; 1— тоннель; 2 — замораживающие скважины; 3 — ледогрунтовая завеса — ! Рисунок 5.9. Схема прямоточного горизонтального замораживания: 1 — ствол; 2— замораживающая установка; 3 — замораживающие колонки; 4 — отводящий трубопровод; 5 — питающий трубопровод; 6 — тоннель В последние годы стали применять прямоточный способ горизонтального замораживания с соединением соседних колонок между собой (см.
рисунок 5.9). При этом образуется замкнутая циркуляционная сеть, что приводит к снижению теплопотерь, позволяет увеличить длину участка замораживания и отказаться от питающих труб. Химическое закрепление грунтов используют для создания сплошной завесы по трассе продавливаемого тоннеля путем забуривания иньекционных скважин, через которые в грунт нагнетают химические реактивы. При этом представляется возможным избежать деформаций поверхности земли и предотвратить повреждения расположенных поблизости зданий и сооружений, а также подземных коммуникаций. Схема расположения скважин под инъекторы аналогична тому, как это принято при искусственном замораживании грунтов [33, 361.
Одним из решений для укрепления слабых грунтов при продавливании тоннелей в стесненных городских условиях является метод струйной цементации (Уе1 — ОгоШ[п8) [821. Этот метод заключается в высокоскоростном закачивании цементного раствора в грунт через предварительно установленные бурильные трубы. Нагнетание раствора с различными скоростями в зависимости от используемой технологии (одиночная, двойная или тройная струя) разрабатывает и закрепляет грунт на расстоянии, которое зависит от плотности грунта.
Цементный раствор смешивается с грунтом, образуя колонну (сваю) из стабилизированного грунта. Диаметр колонны варьируется в диапазоне 0,3 — 1,2 м в зависимости от используемой технологии и свойства грунта. [33, 36, 821. Рисунок 5.10. Схемы струйной цементации: а — объемная; б — плоская; 1— скважина для опускания струйного монитора; 2 — грунтовый массив; 3— укрепленная грунтоцементная область Существует две основные схемы струйной цементации, которые классифицируются по расположению в пространстве: для сооружения плоских и для создания объемных противофильтрационных завес (рисунок 5.10). Технология струйной цементации нашла широкое применение в мировой сроительной практике и, в частности, в области тоннелестроения.
Она применяется в строительстве тоннелей в России, Италии, Португалии, США, Японии и во многих других странах мира. В современной практике тоннелестроения широкое распространение получили трубчатые экраны как временная опережающая крепь по контуру сооружаемого тоннеля. Для этого задавливают в грунт или проталкивают в буровые скважины отдельные звенья (по 2-5 м) стальных, железобетонных или асбоцементные труб 685 ...
2500 мм и длиной 30-40 м и более, соединенные сваркой, хомутами на резьбе, бандажами и т.п. В ходе задавливания труб и после его окончания из полости труб извлекают грунт и заполняют их монолитным железобетоном или сборными элементами. В результате в зоне перекрытия, а в отдельных случаях — и вдоль стен прокладываемого сооружения формируется плоский или сводчатый экран, создающий защиту зоны разработки грунтового ядра и возведения несущих конструкций (рисунок 5.11). Трубчатый экран может выступать не только временной крепыш, но и быть включен в качестве составной части в несущую конструкцию подземного сооружения [33, 361.
А ( А, Рисунок 5.11. Схема продавливания секций тоннеля под защитой экрана из труб: 1 — экран из труб; 2 — опорная стена; 3 — домкратная установка; 4 — тоннель; 5— транспортеры-перегружатели; 6 — забойный котлован; 7 — приемный котлован 146 При создании тоннеля длиной до 30-40 м задавливание труб осуществляют с одной стороны, а в случае большей длины — с обеих сторон (из пары «забойных» котлованов). Чаще всего задавливаемые трубы располагают в 1 или в 2 ряда параллельно оси тоннеля (рисунок 5.12, а).
Если же сооружаемый тоннель располагается поблизости от существующего здания (его фундамента) или другого подземного сооружения, может возникнуть необходимость в создании экрана из поперечно задавливаемых труб, опирающихся на предварительно устроенные в траншеях стены и являющихся составной частью перекрытия. В устойчивых грунтах трубы задавливают с зазорами около 15-50 см, которые в дальнейшем заполняют цементным раствором или бетонной смесью, а в неустойчивых грунтах — вплотную, с соединением их замковыми устройствами шпунтового типа (рисунок 5.12, 6). Рисунок 5.12.
Схема расположения (а) и объединения (б) труб экрана: 1 — тоннель; 2 — трубы; 3 — замковые устройства Рисунок 5.13. Примеры расположения экранов из труб над строящимся тоннелем 147 С целью оценки эффективности применения защитных экранов из труб при продавливании тоннелей в диссертации выполнено сравнение максимальной деформации поверхности земли в случае отсутствия и наличия защитного экрана. Геометрическая модель секции тоннеля, продавливаемого под защитой экрана из труб, представлена на рисунке 5 14.
[61] Рисунок 5.14. Геометрическая модель для определение деформации поверхности земли при применении защитных экранов из труб: а — геометрическая модель; б— объединение труб защитного экрана; в — вариант замкового устройства на стальных трубах; 1 — тоннель; 2 — трубы; 3 — замковые устройства; 4— монолитный бетон; Н и  — соответственно высота и ширина модели; Нт и Вт— соответственно высота и ширина тоннеля; Н~ — глубина заложения тоннеля; Н~— расстояние от низа лотка до нижнего края модели Математическая конечно-элементная модель с использованием защитных экранов из труб представлена на рисунке 5.15.
При этом принято, что глубина заложения тоннеля (Н~), строительный зазор (а) между наружной поверхностью обделки тоннеля и внутренней поверхностью обделки ножевой части, модуль деформации (Еа) и угол внутреннего трения грунта (д) не изменяются. Во всех трех случаях расчета Н~ — — 5 м, а = 20 мм, Ео = 20 мПа, у = 34 град. Другие исходные данные и результаты трех серий расчета при применении защитных 148 экранов из труб представлены в таблице 1. Расчет данной математической модели выполнен в программном комплексе «РЬАХ18 ЗР— Т1ЛММЕЬ» 1611.
„,~ ~ ,'фМ~"' Т1)убы эк1зана, Тоннель Рисунок 5.15. Пространственная математическая модель в программном комплексе «РЬАХ18 З — Т1Л~ПЧЕЬ» Результаты трех серий расчета: 2, 3 и 16 (см. таблицу 4.3) при применении защитных экранов из труб представлены в таблице 5.4. Таблице 5.4. Величины варьируемых параметров и результаты расчета Серия 18 Серия 2 Серия 3 показатель Размер тоннеля (В, х Н,), м 8.0 х 3.0 3.6 х 3.0 5.0 х 3.0 Коэффициент сцепления грунта (с), кПа Усилие продавливания (М), кН 15 20 20 1861*Ь+2159 921*Ь+895 1243*Ь+1293 Б„.„без применения защитных экранов из труб, мм 70.429 102.378 154.94 Я „с применением защитных экранов из труб, мм 23.534 25.479 44,832 Отклонение, % 66,3 75,11 71,06 где: Вг, Нг — ширина и высота тоннеля, м; Ь вЂ” длина участка продавливания, м 149 Сравнение результатов расчета модели, в которой применены защитные экраны из труб, с результатами расчета модели без экранов из труб показывает, что Максимальные вертикальные деформации поверхности земли во всех трех случаях уменьшаются более чем на 65;4.
Это свидетельствует об эффективности данного метода и указывает на то, что продавливание тоннеля под защитой экрана из труб минимизирует и во многих случаях исключает деформации поверхности земли, что особенно важно при пресечении автомобильных и железных дорог, где действуют строгие требования к деформациям дорожного покрытия и железнодорожного полотна.
Выводы по главе 1. При строительстве тоннелей методом продавливания степень риска повреждений дорожного покрытия автомобильных и полотна железных дорог определяется максимальными деформациями поверхности земли 5„„, и параметрами мульды деформаций (~, ~'„, „к,„Я;„). Существуют четыре степени риска дорожных покрытий и железнодорожных полотен, причем для 2-, 3- и 4-й степеней требуются защитные меры. 2. Сравнение полученных формул для определения 5, ~; ~'„,„,, й,„, и Р„„„со стандартом, когда степень риска дорожного покрытия более 2, показывает, что требуется принятие защитных мер, в том числе конструктивно-технологических.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
