Способ сооружения тоннеля в обводненных неустойчивых грунтах

 

- е(ОЛ КСАККЕ

ИЗОБРЕТЕ йЯ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 04.03.76 (21) 2331345/03 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл. Е01 6 4/00

Гвсудврвтвенньй нвмнтет

6вввтв Ианнетрвв ЫЛ нв делам нзввретеннй н втнньпнй (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.05,77. Бюллетень № 19 (53) УДК 624.191.6:624.138 (088.8} (45) Дата опубликования описания 29.09.77

Е. А. Василенко, 10. А. Кошелев, В.А. Алихашкин, Г}. А. Васюков, Н. Е. Василенко, A. А. Абросов, Г. H. Сазонов, Г, В. Молодцов п. В.В. Сидорцев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Госуларсгвенный ордена Трудового Красного Эиамеин проектно — изыскательский ниспггуг "ЬЬтр огии ротр а не" (54} СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЯ В ОБВОДНЕННЫХ

НЕУСТОЙЧИВИХ ГРУНТАХ

Изобретение относится к области тоннеле — н метростраения и касается способов сооружения тоннеля, в обводненных неустойчивых грунтах.

Известный способ сооружения тоннеля в обфодненн и неустойчивых грунтах включает создание сплошного ледсгрунтавого массива по трассе проходки и после1гуюшую проходку тоннеля в заморожиптых грунтах (1f.

Недостатками такого способа являются высокая трудоемкость работ как ио созданию сплошного ледогрунтового массива по трассе, так и по проходке, поскольку в последнем случае разраR T bIBRG MbN грунт HMc CT в ысо кута заморожетпгом состоятпи и армирован замораживающими колонкаъпт; высокая материалоемкость за счет большого расхода метатпптческих труб на замораживающие колонки; большая продолжительность строитети ства из-за низкой скорости проходки и длительности раоот по саздатпио сплошного ледогрунтавого массива; сложность, а в отделънъгх случаях и невозможность применения при заложении тоннеля в черте .г устой городской эас-ройки или под наземт&тмн трачсиортт%тьпт мапютр чями, васьпценнымп потреьшьтт-.и иикенерныьи комм)%пткатптяьти.

Известен также способ сооружения тоннеля в обвоциентьгх неустойцивых грунтах, вклю авщий осушение грунтового массива по трассе тоннеля н последующую его проходку, при этом проходку осуществляют с применением кессонных работ (2) .

Такой способ позволяет сооружать тоннель в обводнетных неустойчивых грунтах ири невозможности полного осушения грунтового массива, например, когда верхняя граница вадоупорного слоя залегает в пределах поперечного сечения тоннеля нлн расположена над таннелем в непосредственной близости от него. В этом случае выполнение праходческих работ в забое производят с применением кессонных рабат, т.е. под сжатым воздухам, давлением которого обесиеивается устой ивость забоя от прорыва в тоннель оставшегося неосушенным обводненного нечстоичив ого грунта.

Однако известныи способ оказывается малоэффективным при сооружении тоннеля в обводненных неустойчивых грунтах с низкой водоотдающей способностью. В этом случае осушение грунтового массива требует значительных материальныхи энергетических затрат, а при anðåäåëåííûõ грунтовых условиях, например в плывунах, оказывается ы ° вовсе невозмо кньты. Это приводит к необходимоо.

559 .)(И

TH Выполне(пы кессонных работ (ри бслынс-i !Тавленни сжатсгс Воз(туха, 12ессснз(ые p360Tbr, осоосННо пр11:иьзчительнсм давлении сжаf of 0 Воздуха, (re Обеспе21t(BÇIBT !!0JrlroH

ОЕЗОПЯС НОС Т11 ПРОХОДКИ ИЗ- ЗЯ В ОЗМС)(Н()С Тэ! !! PÎt) bti13 сжатого воздуха через забой, характеризуются низкой производительностью трупа, свлза!Н(011 как с большей утомляемостыа ряб)счих, няхолян(ихся В зоне сжатого воздуха, так и сс значительной непроизводительной потерей рабочего време(в(на

Тз(л!Озование и Выцц(юзов! !Ванне. Кроме того, пребы. ванне рабочего персонала под с)рты!"1 Воздухом сопряжено с повышенным тр)авматизмсм (баротравмы) и нередко Воэникаюцв(м профессиональным 3360JIBB3íèåì (" кессонная болезнь" )- Условия т1)уда В забое осложняются НÇJttr tt(e(!r вод!я В лстксВОЙ ЧЯСТИ ТО(ГНЕЛЯ, KOTOPQIO НЕВОЗМОЖНО ЛОЛНССТЫО отжать сжатым воздухом. Кессс(!Ные работы имеют

ПОВЫЦ(Е(П(У10 СТЕПЕНЬ ПОЖЯРНОй ОПЯСНОСТИ ИЗ 33 ПО. выиеннсгб содержа(п1я кислорода в сжатом Воздухе, требуют специальных кадров кессонщиков.

Пелью изобретения является повышение эффективности способа и исключения кессонных работ.

УЛостигается это тем, что перед проходкой TOH. неля осушаемый flo трассе тоннеля грунтовый массив герметизируют по всем сторонам, затем в верхнюю часть герметиэирсванного грунтово-о массива подают сжатьп(воздух и откачку грунтовой! воды Н3 нижней части М3ссНВ3 ведут при непрерывной подаче сжатого поэдуха. Осушаемый грунтовый массив мо)кет быть герметиэировян Ito всем сторонам путем создания ледсгру)(товой оболочки.

На фиг. 1 показа(! поперечный разрез грунтового массива по трассе тоннеля, на фиг. 2 — то же, в плане; на фиг. 3 — то же. при I!as!H IHH подстила(ощего водоупорного слоя гру(гта, на фпг. 4 — то же, при наличии дополнительного водоупорногс слоя грунта, зялегаю(цегс выше тоннеля.

Способ состоит в следующем. Перед проходкой тоннеля 1 осушаемый грунтовый массив 2 герметизируют по всем сторонам. Герметизация может

6btTb выполнена путем создания ледогрунтовсй оболочки 3. Для се создания бурят с поверхпсст(1 земли замораживающие скважины 4 и оборудуют их замораха(ваютцими колонками 5, через которые пропускают хладноситель. ДТ>стижекие герметичности ледогруктовой оболочки устанавливают известными приемами, например по поднятию уровня воды в гидрогеологических наблюдательных скважи нях.

После создания герметичной ледогрунтовой сболс2пси 3 вокруг осушаемого грунтового массива 2 р верхшсю его часть подают по скважине б сжатый воздух и откачку грунтовой воды иэ ниж. ней части ссушаемо(о грунтового массива 2 Ведут крез скважину 7 при непрерывной исцаче сжатого воздуха по скважине б, Сква)кину 7 обсажинают колонной труб 8, в нижней части которой ус гранвают фильтр 9 и оборудуют глубинным псгруж!(ым

1 насосом 1О с фильтром 11 и напорным трубопровоJioM 12. Дчя предотвращения выхода сжатого возпуха через филыр 9, который может произойти, когда си(жаем(п(уровень грунтовой воды 13 дойдет до верха фильтра 9, верх скважины герметизиру!От пссре((ствсм уплотнения 14, Откачку Воды глубинным ногружным насосом 10 ведут до тех !

to!), ftoK3 снняraet rt;ttr poBCHb t pvHTDBOA Bottbl 13 не доспи!гнет в районе скважины 7 верха фильтра!!. В э10м слу ьзе сжягый воздух попадет в глубинный псгружной насос 10 и его работа автоматически !

ipeKp3THTcB. Когда лепрессионняя воронка вокруг

CKD3)tot!It 7 IrpH6J(H 3HTCR K PopH3OHT3J(bHOH II!1OCKOCти, откачку воды Возобновляют. Далее цикл ра )оты

1 ) глубиннсгс псгружного насоса 10 повторяется до тех пор, иска уровен(грунтовой воды в осушаемом массиве 2 не дссти(»(ет конечногo уровня 15. ,!ия получения 6о»ее устойчивого режима работы грунтового псгружнсго насоса 10 в конечной фазе откачки воды, учитывая сравнительно малое количество воды в осушаемом массиве 2, подле>ю(ц(ей откачке, производительность глубинного погружного насоса 10 должна быть равна пропускной способности фильтря 9 или быть несколько меньше ее. При сравнительно мачсй глубине заложе1гия тоннеля и дсстатоп(ой несущей способнсстт! ледогруHToBQH оболочки 3 удаление воды из осушаемого грунтового массива 2 наиболее целесообразно вести через скважину 7 самоизливом (беэ погружнсго насоса), используя для этого избыточное давление сжатого воздуха, подаваемого в

Верхню!О часть ссушаемого грунтсвсгс массива 2, 3io давление OOJlmHO 6bITb 60JIbIJJP. M3KcHI43JtbHOI с) манометрического напора столба воды от сниженного уровня до поверхности земли. При удалении воды самоизливом, при спределе(п!Ом режиме, зерк)чс воды в грунзсвсм массиве будет выражено поверхностно близкой к горизонтальной плоскости (Вместо депрессио!гной Воронки при откачке насо,!(! сом), которая, с!В(зивц(ись до верха филыра 9 трубы 8, пропустит в нее сжатый Всздух и останется в стабильном положении, отмечая этз!м окончание

yJI3Jterпя воды из массива.

Положение снижяемсго уровня воды 13 в осушаемом грунтовом массиве 2, в том числе конечный урсвень 15, устанавливают по уровню воды в контрольной скважине (не показана), Герметизация Водонасыщеннсго массива упрощается при наличии в )(ем водоупор! (ы: слоев 1б и 17, Варианты выполнения предлагаемого способа

НрСХОдКИ тСНПЕЧя В СбвсдлЕННЬ(Х НЕуСтОйЧИВЫХ грунтах при различных положениях водоупорных слоев показаны ня фиг. 3 и 4. Скважину б для

JI0J3 ((1 сжатого воздуха бурят В осушаемсм грунтовом массиве 2. CKB3>bTIHbt 7 располагаются при этом в местах самых низких отметок верха водсутгорного слоя 1б, подспьлаюшего осушаемый грунтовый массив 2. После осушения грунтового массива 2 давление сжатого воздуха в нем снижается до

5 атмосферного, после чего выполняют проходку тоннели 1.

Герметичность оболочки 3 поддерживают до окончания проходки тоннеля на всем протяжении участка, Работы по проходке тоннеля 1 после осушения грунтового массива 2 ведут в условиях нормального атмосферного давления, что обеспечивает большие скорости по сравнению с существующими способами. Таким образом, предлагаемый способ позволяет исключить из практики проходки тоннелей кессонные работы и сплошное замораживание, что дает воэможность значительно снизить стоимость и трудоемкость раьот при строительстве транспортных тоннелей, тоннелей метрополитенов и других подземных сооружений.

Способ принят к применению на переходных участках трассы с глубокого на мелкое заложение на строящихся Рижском и Калининском радиусах

Московского метрополитена. Способ будет применяться также на других линиях метрополитенов

Москвы и друтих городов.

Общий экономический эффект от применения этого способа только на Рйжском и Калининском радиусах Московского метрополитена по предварительным подсчетам составит не менее

2 млн.руб.

559006

Формула изобретения

1. Способ сооружения тоннеля в обводиенных неустойчивых грунтах, включающий осушение грунтового массива по трассе тоннеля и последующую его проходку, отлич а ющ яйся тем, что, с целью повышения эффективности способа и исключения кессошых работ, перед проходкой тоннеля осушаемый по трассе тоннеля грунтовый массив герметизируют по всем сторонам, затем в верхнюю часть герметизированного грунтового массива подают сжатый воздух и откапсу грунтовой воды иэ нижней части массива ведут при непрерыв. ной подаче сжатого воздуха.

2. Способ по и. 1, о тли ча ю щи и с я тем,что осушаеььш грунтовый массив герметизируют по всем сторонам путем создания ледогрунтовой обо. лочки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Трупак Н.Г..Замораживание грунтов в подземном строительстве. М„".Недра", !974, с. !87, рис. 78.

2. Власов СЯ..Применение кессонного способа в комбинации с искусственным водопонижением при сооружении тоннелей в r. Баку. "Шахтное сттеительство", 1968, Р 3.

f2

У

Ф

° "Я Я

Фиг. 8

3 ццущщ,< g>alps 7Bp83R Йодля снов

Й349

Фыллал ПНй Патент", г. Ужгород, уп. Проектнм, 4