RU2181415C1

RU2181415C1 - Method of tunnel construction

Info

Publication number: RU2181415C1
Application number: RU2001120581A
Authority: RU
Original assignee: Черняков Андрей Валерьевич; Варыгин Владимир Николаевич; Селиванов Николай Павлович; Смагин Юрий Николаевич; Черняков Владимир Глебович
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2002-04-20

Abstract

FIELD: construction engineering, particularly, methods of tunnel construction. SUBSTANCE: claimed method is applicable in construction of low-depth tunnels under acting main traffic arteries without interruption of traffic in them, under complicated mining and geological conditions n presence of watered grounds in tunnel base. Method of tunnel construction includes formation of protective screen in ground, injection consolidation of ground in internal space of supposed tunnel and tunnel lining. Novelty consists in that consolidation and working of ground are carried out by tiers with formation of leading overlaying bench and, at least, one underlying bench located under overlying bench. In this case, ground of underlying bench is consolidated in two stages. At the first stage extreme in cross-section section s are consolidated, mainly before working of ground of overlying tier, including, in one cycle with its consolidation. At the second stage, ground of middle part of underlying tier is consolidated, mainly, after working of ground of overlying their located above it. Technical result ensured by claimed invention consists in reduction of construction terms, power consumption, labor input and material consumption with simultaneous provision of reliability and safety of work involved in tunnel construction under main traffic artery, without interruption of traffic in it, under complicated mining and geological conditions with presence of loose watered grounds in tunnel base, and exclusion of development of settling of base and day surface exceeding permissible values due to jointly use of ground consolidation before its working and screen from driven hollow members supported by frames, and also use of tier-by-tier working of ground with optimal succession of work performance and combination of operations in working of ground of tiers. EFFECT: higher efficiency. 22 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения тоннеля, и может быть использовано при строительстве тоннелей мелкого заложения под действующими транспортными магистралями без перерыва движения по ним в сложных горно-геологических условиях, в том числе при наличии обводненных грунтов в основании тоннеля. The invention relates to the field of construction, and in particular to methods of erecting a tunnel, and can be used in the construction of shallow tunnels under existing transport routes without interruption in difficult mining and geological conditions, including in the presence of flooded soils at the base of the tunnel.

Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому техническому результату является способ возведения тоннеля, включающий образование в грунте защитного экрана, инъекционное закрепление грунта во внутреннем объеме будущего тоннеля и снаружи него с образованием инъекционных свай под основанием тоннеля, последующую разработку закрепленного грунта во внутреннем объеме будущего тоннеля и возведение обделки (см. МАЛИНИН А.Г. Строительство автодорожных тоннелей в Перми. Подземное пространство мира, 5, 1999, с. 23-25). The closest to the invention in essence and the technical result achieved is a method of erecting a tunnel, including the formation of a protective screen in the soil, injection fixing the soil in the internal volume of the future tunnel and outside it with the formation of injection piles under the base of the tunnel, the subsequent development of fixed soil in the internal volume of the future the tunnel and the construction of the lining (see A. MALININ. Construction of road tunnels in Perm. Underground space of the world, 5, 1999, pp. 23-25).

Однако известный способ не позволяет достаточно надежно возвести тоннель в сложных горно-геологических условиях, в том числе при наличии в основании тоннеля слабых обводненных грунтов, ввиду возможных осадок основания тоннеля в период возведения тоннеля. However, the known method does not allow reliable enough to build a tunnel in difficult geological conditions, including the presence of weak watered soils at the base of the tunnel, due to possible sediment of the tunnel base during the construction of the tunnel.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и безопасности производства работ в процессе возведения тоннеля, исключение развития значительных осадок основания и дневной поверхности при разработке грунта во внутреннем объеме тоннеля и сокращение сроков строительства, а также энергоемкости и трудо- и материалозатрат при возведении тоннеля. The objective of the present invention is to increase the reliability and safety of work during the construction of the tunnel, eliminating the development of significant sediments of the base and surface during the development of soil in the internal volume of the tunnel and reducing the construction time, as well as energy and labor and material costs in the construction of the tunnel.

Задача решается за счет того, что в способе возведения тоннеля, включающем образование в грунте защитного экрана, инъекционное закрепление грунта во внутреннем объеме будущего тоннеля и снаружи него с образованием инъекционных свай под основанием тоннеля, последующую разработку закрепленного грунта во внутреннем объеме будущего тоннеля и возведение обделки, согласно изобретению закрепление и разработку грунта производят поярусно с образованием опережающего вышележащего уступа и, по крайней мере, одного, по высоте расположенного под вышележащим, нижележащего яруса, причем грунт нижележащего яруса укрепляют в два этапа, на первом из которых производят закрепление краевых в поперечном сечении его участков преимущественно до разработки грунта вышележащего яруса, в том числе в одном цикле с его закреплением, а на втором этапе производят закрепление грунта срединной части нижележащего яруса преимущественно после разработки расположенного над ним грунта вышележащего яруса. The problem is solved due to the fact that in the method of erecting a tunnel, including the formation of a protective screen in the soil, injection fixing the soil in the internal volume of the future tunnel and outside it with the formation of injection piles under the base of the tunnel, the subsequent development of fixed soil in the internal volume of the future tunnel and the construction of lining , according to the invention, the fixing and development of the soil is carried out in tiers with the formation of a leading overlying ledge and at least one, located below the height overlying, the underlying tier, and the soil of the underlying tier is strengthened in two stages, at the first of which the marginal in the cross section of its sections is fixed mainly before the development of the soil of the overlying tier, including in one cycle with its fastening, and at the second stage, the soil is fixed the middle part of the underlying tier mainly after the development of the soil of the overlying tier located above it.

Защитный экран могут образовывать путем выполнения стартового и приемного котлованов, монтажа в стартовом котловане микрощитового комплекса, с помощью которого производят продавливание в грунте, по крайней мере, над перекрытием возводимого тоннеля из стартового котлована в приемный замкнутых или разомкнутых в поперечном сечении протяженных металлических элементов с замковыми соединениями между смежными элементами, причем на этом же этапе продавливают в грунте во внутреннем объеме тоннеля в уровне верха нижележащего яруса дополнительные полые металлические элементы, замкнутые в поперечном сечении для опирания подкрепляющих экран рам, которые устанавливают по мере поярусной разработки предварительно закрепленного грунта. A protective screen can be formed by performing the start and receiving pits, installing a micro-shield complex in the starting pit, with the help of which they punch in the ground, at least over the overlap of the tunnel being constructed, from the starting pit to the reception of long metal elements with lock or open in cross section connections between adjacent elements, and at the same stage they push through the soil in the internal volume of the tunnel at the level of the top of the underlying tier full hollow metal elements closed in cross section to support the screen reinforcing frames, which are installed as a tiered development of pre-fixed soil.

Защитный экран могут образовывать по всему периметру возводимого тоннеля в последовательности снизу вверх, при этом вначале продавливают элементы лотковой части защитного экрана с использованием стационарного упора, причем продавливающее устройство устанавливают непосредственно на дно стартового котлована с врезкой щита в грунт при продавливании первых элементов экрана через бетонную подпорную стенку, а последующих - через закрепленную сваями и металлическим листом грунтовую стенку, продавливание элементов экрана в зоне стен возводимого тоннеля производят с врезкой щита в грунт через бетонные подпорные стенки, закрепленные сваями из труб и деревянной забиркой с последующей установкой продавливающего устройства на инвентарную переставную раму, которую устанавливают на ранее продавленные и наращенные элементы защитного экрана, а продавливание элементов защитного экрана в зоне перекрытия тоннеля осуществляют с врезкой щита в грунт через грунтовую подпорную стенку, закрепленную продольными металлическими балками и деревянной забиркой, причем металлические балки используют как направляющие для щита, а устройство для продавливания устанавливают на площадке, которую возводят на ранее продавленных в зоне стен элементах экрана с их наращиванием. A protective screen can be formed around the entire perimeter of the tunnel being constructed in a sequence from the bottom up, with the elements of the chute part of the protective screen being pushed in first using a stationary stop, and the punching device is installed directly on the bottom of the launching pit with the inset of the shield into the ground when punching the first screen elements through the concrete retaining wall, and subsequent ones - through a soil wall fixed by piles and a metal sheet, forcing screen elements in the area of walls a tunnel can be inserted with a shield inset into the ground through concrete retaining walls fixed by pipe piles and wooden pick-up, followed by installation of a punching device on an inventory removable frame, which is installed on previously shrunken and extended elements of the protective screen, and the punching of the protective screen elements in the area of the tunnel overlap carried out with the inset of the shield into the ground through the soil retaining wall, fixed with longitudinal metal beams and a wooden block, and the metal ball ki are used as guides for the shield, and the punching device is installed on the site, which is erected on the screen elements previously squeezed in the wall zone with their building.

Защитный экран могут выполнять из металлических труб, преимущественно круглоцилиндрических, в том числе прокатных, и/или сварных, и/или холоднотянутых, и/или паяных по шву, и/или бесшовных, и/или спирально-шовных, а замковые соединения - в виде образующих замок, приваренных на обращенных друг к другу поверхностях смежных элементов экрана, двух протяженных элементов, один из которых выполняют С-образным в поперечном сечении, а другой - в виде заведенной в него стенки с расположенным на свободной кромке уширением шириной, превышающей ширину створа С-образного в поперечном сечении элемента. Причем после продавливания в грунте каждого элемента экрана полость элемента могут заполнять твердеющим материалом, в качестве которого могут использовать бетон или полимербетон. The protective screen can be made of metal pipes, mainly circular cylindrical, including rolled, and / or welded, and / or cold drawn, and / or brazed along the seam, and / or seamless, and / or spiral-seam, and the lock joints can in the form of a lock, welded on the surfaces of adjacent screen elements facing each other, two extended elements, one of which is made C-shaped in cross section, and the other in the form of a wall wound into it with a broadening located on the free edge exceeding the width of thief C-shaped in cross section of the element. Moreover, after pressing each element of the screen in the soil, the cavity of the element can be filled with hardening material, which can be used as concrete or polymer concrete.

Заполнение полости каждого элемента защитного экрана могут выполнять с армированием, причем армирование могут выполнять каркасами, и/или отдельными стержнями, и/или сетками, и/или с включением прокатных профилей, и/или с использованием стержневых конструкций типа плоских или пространственных ферм. The filling of the cavity of each element of the protective screen can be performed with reinforcement, and the reinforcement can be performed with frames, and / or individual rods and / or nets, and / or with the inclusion of rolling profiles, and / or using rod structures such as flat or spatial trusses.

По крайней мере, часть поверхностей элементов экрана перед продавливанием могут покрывать защитным покрытием. At least some of the surfaces of the screen elements may be coated with a protective coating before being pressed.

Заполнение полостей элементов экрана могут производить путем послойной укладки материала в слабонапорном режиме с использованием самоукладывающегося материала. Filling the cavities of the screen elements can be done by layering the material in a low-pressure mode using self-stacking material.

При бетонировании элементов экрана бетонную или полимербетонную смесь могут подавать насосом с обеспечением перемещения ее под действием гравитационных сил и уклоне до 2%, причем используют высокотиксотропную самоукладывающуюся смесь с осадкой стандартного конуса не менее 18 см, причем при использовании бетонной смеси в нее могут вводить суперпластифицирующие и/или гидрофобизирующие добавки. When concreting screen elements, a concrete or polymer-concrete mixture can be pumped to ensure its movement under the influence of gravitational forces and a slope of up to 2%, moreover, a highly thixotropic self-stacking mixture with a standard cone draft of at least 18 cm is used, and when using concrete mix superplasticizing and / or hydrophobic additives.

При заполнении полостей элементов экрана твердеющим материалом при длине элемента от 20 м и более твердеющий материал могут укладывать послойно с соответствующим увеличением количества слоев и количеством патрубков для подачи твердеющего материала. When filling the cavities of the screen elements with hardening material with an element length of 20 m or more, the hardening material can be laid in layers with a corresponding increase in the number of layers and the number of nozzles for supplying the hardening material.

При заполнении полостей элементов экрана твердеющим материалом до начала подачи твердеющего материала полости элементов экрана с торцов могут перекрывать заглушками, причем, по крайней мере, со стороны подачи твердеющего материала полость элемента сообщают с атмосферой, причем в заглушке со стороны подачи твердеющего материала выполняют отверстия под патрубки для подачи твердеющего материала. Причем в заглушке на удаленном от стороны подачи твердеющего материала торце элемента экрана могут выполнять отверстия для контроля за уровнем заполнения полости твердеющим материалом, причем количество отверстий соответствует количеству патрубков, при этом эти отверстия закрывают съемными пробками. When filling the cavities of the screen elements with hardening material, before the supply of hardening material, the cavities of the screen elements from the ends can be covered with plugs, and, at least from the supply side of the hardening material, the cavity of the element is connected with the atmosphere, and holes for the nozzles are made in the plug on the supply side of the hardening material for supplying hardening material. Moreover, in the plug at the end of the screen element that is remote from the supply side of the hardening material, holes can be made to control the level of filling the cavity with hardening material, the number of holes corresponding to the number of nozzles, and these holes are closed with removable plugs.

Закрепление грунта перед его разработкой могут производить путем инъектирования закрепляющих материалов, преимущественно синтетических смол, и/или их растворов, и/или цементных растворов, и/или полимерцементных растворов. The soil can be fixed before its development by injection of fixing materials, mainly synthetic resins, and / or their solutions, and / or cement mortars, and / or polymer-cement mortars.

Инъектирование закрепляющих материалов в грунт могут производить путем пропитки, и/или в режиме гидроразрыва, и/или с использованием струйной технологии. The injection of fixing materials into the soil can be done by impregnation, and / or in the mode of hydraulic fracturing, and / or using inkjet technology.

Грунт основания, по крайней мере, стартового котлована перед монтажом микрощитового комплекса могут закреплять путем выполнения свайного основания, преимущественно из буронабивных, в том числе грунтоцементных свай, причем при возведении обделки в нее могут включать экран, подкрепляющие элементы экрана рамы и заполнение между ними. The soil of the foundation, at least of the launching pit, before the installation of the micro-shield complex can be fixed by performing a pile foundation, mainly from bored, including cement-cement piles, and during the construction of the lining it may include a screen, reinforcing elements of the frame screen and filling between them.

Рамы могут выполнять однопролетными или многопролетными, со стойками и балками, выполненными в виде закрытого, или открытого, и/или комбинированного профилей из прокатных, и/или гнутых, и/или сварных, и/или трубчатых элементов, а перекрытие, стены и лоток тоннеля могут выполнять с соотношением толщин 1: (0,7-1,2):(0,5-0,9), сваи - с диаметром, составляющим 600-1000 мм при длине 10-16 м, а элементы экрана - с диаметром 800-1400 мм. Frames can be single-span or multi-span, with racks and beams made in the form of a closed, or open, and / or combined profiles of rolled, and / or bent, and / or welded, and / or tubular elements, and overlap, walls and tray tunnels can be made with a thickness ratio of 1: (0.7-1.2) :( 0.5-0.9), piles with a diameter of 600-1000 mm with a length of 10-16 m, and screen elements with with a diameter of 800-1400 mm.

По крайней мере, при разработке грунта первых заходок могут производить мониторинг нагрузок, воспринимаемых элементами рам, обеспечивающих временное крепление при разработке грунта во внутреннем объеме тоннеля, маркшейдерские наблюдения за деформациями грунта и высокоточное нивелирование положения элементов экрана в крайних и средних точках каждой рамы на всех этапах разработки грунта, по данным мониторинга уточняют расчетные параметры грунта и элементов рам, после чего повторяют расчетное моделирование процесса разработки грунта и при получении удовлетворительных результатов уточненные расчетные параметры принимают для дальнейшего производства работ. At least, during the development of the ground, the first calls can monitor the loads perceived by the frame elements providing temporary fastening during the development of the soil in the internal volume of the tunnel, surveying observations of soil deformations and high-precision leveling of the position of the screen elements at the extreme and middle points of each frame at all stages soil development, according to monitoring, refine the design parameters of the soil and frame elements, and then repeat the calculation modeling of the soil development process and upon receipt of satisfactory results, the adjusted design parameters are taken for further work.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в сокращении сроков строительства, энергоемкости, трудо- и материалозатрат при одновременном обеспечении надежности и безопасности производства работ по возведению тоннеля под транспортной магистралью без перерыва движения по ней в сложных горно-геологических условиях, в том числе и при наличии слабых обводненных грунтов в основания тоннеля, а также исключение развития осадок основания и дневной поверхности до значений, превышающих допустимые величины, за счет совместного использования закрепления грунта перед его разработкой и экрана из продавливаемых в грунте полых элементов, подкрепленного рамами, а также использования поярусной разработки грунта с оптимальной последовательностью производства работ и совмещением операций при разработке грунта ярусов. The technical result provided by the invention is to reduce construction time, energy consumption, labor and material costs while ensuring the reliability and safety of the construction of the tunnel under the transport highway without interruption in it in difficult geological conditions, including in the presence of weak waterlogged soils at the base of the tunnel, as well as the exclusion of the development of sediments of the base and day surface to values exceeding the permissible values, due to the joint Using secure ground in front of his development and the screen is pressed from the ground in the hollow elements, supported by the frames, as well as the use of tiered excavation work with an optimal sequence of production and combining operations in the development of levels of soil.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображен схематично продольный разрез грунтового массива в зоне расположения тоннеля;
на фиг.2 - поперечный разрез тоннеля с защитным экраном и свайным основанием;
на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг.1, стадия закрепления грунта верхнего яруса;
на фиг.4 - разрез по Б-Б на фиг.1, стадия закрепления грунта нижнего яруса;
на фиг.5 - узел В на фиг.2;
на фиг.6 - фрагмент экрана и подкрепляющих его рам в верхнем ярусе, поперечный разрез;
на фиг.7 - вид по Д-Д на фиг.6;
на фиг.8 - узел опирания промежуточной стойки рамы на дополнительные элементы, поперечный разрез;
на фиг.9 - вид по Е-Е на фиг.8;
на фиг.10 - узел Г на фиг.2;
на фиг.11 - вид по Ж-Ж на фиг.10.The invention is illustrated by drawings, where
figure 1 shows a schematic longitudinal section of a soil mass in the area of the tunnel;
figure 2 is a transverse section of a tunnel with a protective screen and pile base;
in FIG. 3 - section along aa in figure 1, the stage of fixing the soil of the upper tier;
figure 4 is a section along BB in figure 1, the stage of fixing the soil of the lower tier;
figure 5 - node In figure 2;
Fig.6 is a fragment of the screen and its supporting frames in the upper tier, a cross section;
Fig.7 is a view along DD in Fig.6;
on Fig - node supporting the intermediate rack of the frame on additional elements, a cross section;
Fig.9 is a view along EE in Fig.8;
figure 10 - node G in figure 2;
figure 11 is a view along FJ in figure 10.

Способ возведения тоннеля 1 включает образование в грунте защитного экрана 2, инъекционное закрепление грунта во внутреннем объеме 3 будущего тоннеля 1 и снаружи него с образованием инъекционных свай 4 под основанием 5 тоннеля 1, последующую разработку закрепленного грунта во внутреннем объеме 3 будущего тоннеля 1 и возведение обделки 6. Закрепление и разработку грунта производят поярусно 7, 8 с образованием опережающего вышележащего уступа и, по крайней мере, одного, по высоте расположенного под вышележащим 7, нижележащего яруса 8, причем грунт нижележащего яруса 8 укрепляют в два этапа, на первом из которых производят закрепление краевых 9 в поперечном сечении его участков преимущественно до разработки грунта вышележащего яруса 7, в том числе в одном цикле с его закреплением, а на втором этапе производят закрепление грунта срединной части 10 нижележащего яруса 8 преимущественно после разработки расположенного над ним грунта вышележащего яруса 7. The method of erecting the tunnel 1 includes forming a protective screen 2 in the soil, injecting the soil in the internal volume 3 of the future tunnel 1 and outside it with the formation of injection piles 4 under the base 5 of the tunnel 1, the subsequent development of the fixed soil in the internal volume 3 of the future tunnel 1 and building the lining 6. The fastening and development of the soil is done in tiers 7, 8 with the formation of a leading overlying ledge and at least one, located in height below the overlying 7, underlying tier 8, and the soil t of the underlying tier 8 is strengthened in two stages, on the first of which the edge 9 is fixed in the cross section of its sections mainly before the development of the soil of the overlying tier 7, including in one cycle with its fastening, and at the second stage, the middle part 10 is fixed the underlying tier 8 mainly after the development of the soil of the overlying tier 7 located above it.

Защитный экран 2 образуют путем выполнения стартового и приемного котлованов (на чертежах не показано), монтажа в стартовом котловане микрощитового комплекса, с помощью которого производят продавливание в грунте, по крайней мере, над перекрытием 11 возводимого тоннеля 1 из стартового котлована в приемный (на чертежах не показано) замкнутых 12 или (на чертежах не показано) разомкнутых в поперечном сечении протяженных металлических элементов с замковыми соединениями 13 между смежными элементами 12. Причем на этом же этапе продавливают в грунте во внутреннем объеме 3 тоннеля 1 в уровне верха нижележащего яруса 8 дополнительные полые металлические элементы 14, замкнутые в поперечном сечении для опирания подкрепляющих экран 2 рам 15, которые устанавливают по мере поярусной разработки предварительно закрепленного грунта. A protective shield 2 is formed by performing the start and receiving pits (not shown in the drawings), installing a micro-shield complex in the starting pit, with the help of which they are pressed in the ground, at least over the overlap 11 of the constructed tunnel 1 from the starting pit into the receiving pit (in the drawings not shown) closed 12 or (not shown in the drawings) open in cross section extended metal elements with locking connections 13 between adjacent elements 12. Moreover, at the same stage they are pressed in the ground in the internal volume of 3 tunnels 1, at the level of the top of the underlying tier 8, additional hollow metal elements 14 are closed in cross section to support the frames 2 supporting the screen 2, which are installed as the soil is tiled with pre-fixed soil.

Защитный экран 2 образуют по всему периметру возводимого тоннеля 1 в последовательности снизу вверх, при этом вначале продавливают элементы 12 лотковой части 16 защитного экрана 2 с использованием стационарного упора (на чертежах не показано). Причем продавливающее устройство (на чертежах не показано) устанавливают непосредственно на дно стартового котлована (на чертежах не показано) с врезкой щита (на чертежах не показано) в грунт при продавливании первых элементов 12 экрана 2 через бетонную подпорную стенку (на чертежах не показано), а последующих - через закрепленную сваями (на чертежах не показано) и металлическим листом (на чертежах не показано) грунтовую стенку (на чертежах не показано), продавливание элементов 12 экрана 2 в зоне стен 17 возводимого тоннеля 1 производят с врезкой щита (не показано) в грунт через бетонные подпорные стенки (не показано), закрепленные сваями (не показано) из труб и деревянной забиркой (не показано) с последующей установкой продавливающего устройства (на чертежах не показано) на инвентарную переставную раму (не показано), которую устанавливают на ранее продавленные и наращенные элементы 12 защитного экрана 2. А продавливание элементов 12 защитного экрана 2 в зоне перекрытия 11 тоннеля 1 осуществляют с врезкой щита (не показано) в грунт через грунтовую подпорную стенку (не показано), закрепленную продольными металлическими балками (не показано) и деревянной забиркой (на чертежах не показано), причем металлические балки (не показано) используют как направляющие для щита (на чертежах не показано), а устройство для продавливания (не показано) устанавливают на площадке, которую возводят на ранее продавленных в зоне стен 17 элементах 12 экрана 2 с их наращиванием. The protective screen 2 is formed around the entire perimeter of the constructed tunnel 1 in the sequence from the bottom up, with the elements 12 of the chute part 16 of the protective screen 2 being pushed first using a stationary stop (not shown in the drawings). Moreover, the punching device (not shown in the drawings) is installed directly on the bottom of the launching pit (not shown in the drawings) with an inset of the shield (not shown in the drawings) into the ground when the first elements 12 of screen 2 are pushed through a concrete retaining wall (not shown in the drawings), and subsequent ones - through a ground wall (not shown) fixed by piles (not shown in the drawings) and a metal sheet (not shown in the drawings), the elements 12 of the screen 2 are pressed through in the area of the walls 17 of the constructed tunnel 1 with an insert shield (not shown) into the ground through concrete retaining walls (not shown), secured by piles (not shown) of pipes and a wooden block (not shown), followed by installation of a punching device (not shown in the drawings) on an inventory moving frame (not shown) which is installed on previously shrunken and extended elements 12 of the protective screen 2. And the punching of the elements 12 of the protective screen 2 in the overlap zone 11 of the tunnel 1 is carried out with an inset of a shield (not shown) into the ground through an earth retaining wall (not shown), fixed by longitudinal metal beams (not shown) and a wooden fence (not shown in the drawings), and metal beams (not shown) used as guides for the shield (not shown in the drawings), and a punching device (not shown) is installed on the site, which erected on previously sold in the area of the walls 17 elements 12 of the screen 2 with their building.

Защитный экран 2 выполняют из металлических труб, преимущественно круглоцилиндрических, в том числе прокатных, и/или сварных, и/или холоднотянутых, и/или паяных по шву, и/или бесшовных, и/или спирально-шовных. А замковые соединения 13 выполняют в виде образующих замок, приваренных на обращенных друг к другу поверхностях смежных элементов 12 экрана 2, двух протяженных элементов 18, 19, один из которых 18 выполняют С-образным в поперечном сечении, а другой 19 - в виде заведенной в него стенки с расположенным на свободной кромке уширением 20 шириной, превышающей ширину створа С-образного в поперечном сечении элемента. The protective screen 2 is made of metal pipes, mainly circular cylindrical, including rolled, and / or welded, and / or cold drawn, and / or brazed along the seam, and / or seamless, and / or spiral-seam. And the locking connections 13 are made in the form of forming a lock, welded on facing each other surfaces of adjacent elements 12 of the screen 2, two extended elements 18, 19, one of which 18 is made C-shaped in cross section, and the other 19 - in the form wound in walls with a broadening 20 located on the free edge that is wider than the width of the C-shaped alignment in the cross section of the element.

После продавливания в грунте каждого элемента 12 экрана 2 полость 22 элемента 12 заполняют твердеющим материалом, в качестве которого могут использовать бетон или полимербетон. After punching in the soil of each element 12 of the screen 2, the cavity 22 of the element 12 is filled with hardening material, which can be used concrete or polymer concrete.

Заполнение полости 21 каждого элемента 12 защитного экрана 2 выполняют с армированием (не показано). The filling of the cavity 21 of each element 12 of the protective screen 2 is performed with reinforcement (not shown).

Армирование выполняют каркасами, и/или отдельными стержнями, и/или сетками, и/или с включением прокатных профилей, и/или с использованием стержневых конструкций типа плоских или пространственных ферм (не показано). Reinforcement is performed by frames, and / or individual rods, and / or nets, and / or with the inclusion of rolling profiles, and / or using rod structures such as flat or spatial trusses (not shown).

По крайней мере, часть поверхностей элементов 12 экрана 2 перед продавливанием покрывают защитным покрытием (не показано). At least a portion of the surfaces of the elements 12 of the screen 2 are coated with a protective coating (not shown) before being pressed.

Заполнение полостей 21 элементов 12 экрана 2 производят путем послойной укладки материала в слабонапорном режиме с использованием самоукладывающегося материала. The filling of the cavities 21 of the elements 12 of the screen 2 is carried out by layer-by-layer laying of the material in a low-pressure mode using self-laying material.

При бетонировании элементов 12 экрана 2 бетонную или полимербетонную смесь подают насосом (не показано) с обеспечением перемещения ее под действием гравитационных сил и уклоне до 2%, причем используют высокотиксотропную самоукладывающуюся смесь с осадкой стандартного конуса не менее 18 см. When concreting the elements 12 of the screen 2, a concrete or polymer concrete mixture is pumped (not shown) to ensure its movement under the influence of gravitational forces and a slope of up to 2%, and a highly thixotropic self-stacking mixture with a standard cone draft of at least 18 cm is used.

При использовании бетонной смеси в нее вводят суперпластифицирующие и/или гидрофобизирующие добавки. When using a concrete mixture, superplasticizing and / or hydrophobizing additives are introduced into it.

При заполнении полостей 21 элементов 12 экрана 2 твердеющим материалом при длине элемента от 20 м и более твердеющий материал укладывают послойно с соответствующим увеличением количества слоев и количеством патрубков для подачи твердеющего материала (не показано). When filling the cavities 21 of the elements 12 of the screen 2 with hardening material with an element length of 20 m or more, the hardening material is laid in layers with a corresponding increase in the number of layers and the number of nozzles for supplying hardening material (not shown).

При заполнении полостей 21 элементов 12 экрана 2 твердеющим материалом до начала подачи твердеющего материала полости 21 элементов 12 экрана 2 с торцов перекрывают заглушками (не показано), причем, по крайней мере, со стороны подачи твердеющего материала полость 21 элемента 12 сообщают с атмосферой, причем в заглушке со стороны подачи твердеющего материала выполняют отверстия (не показано) под патрубки для подачи твердеющего материала (на чертежах не показано). When filling the cavities 21 of the elements 12 of the screen 2 with hardening material before starting the supply of hardening material, the cavities 21 of the elements 12 of the screen 2 are closed from the ends with plugs (not shown), and at least from the supply side of the hardening material, the cavity 21 of the element 12 is connected with the atmosphere, moreover in the plug on the supply side of the hardening material, holes (not shown) are made under the nozzles for supplying hardening material (not shown in the drawings).

В заглушке (не показано) на удаленном от стороны подачи твердеющего материала торце элемента 12 экрана 2 выполняют отверстия (не показано) для контроля за уровнем заполнения полости твердеющим материалом, причем количество отверстий (не показано) соответствует количеству патрубков (не показано), при этом эти отверстия закрывают съемными пробками (на чертежах не показано). In the plug (not shown) at the end of the element 12 of the screen 2, remote from the supply side of the hardening material, holes (not shown) are made to control the level of filling the cavity with hardening material, and the number of holes (not shown) corresponds to the number of nozzles (not shown), while these holes are closed with removable plugs (not shown in the drawings).

Закрепление грунта перед его разработкой производят путем инъектирования закрепляющих материалов, преимущественно синтетических смол, и/или их растворов, и/или цементных растворов, и/или полимерцементных растворов. The soil is fixed before its development by injection of fixing materials, mainly synthetic resins, and / or their solutions, and / or cement mortars, and / or polymer-cement mortars.

Инъектирование закрепляющих материалов в грунт производят путем пропитки, и/или в режиме гидроразрыва, и/или с использованием струйной технологии. The fixing materials are injected into the soil by impregnation, and / or in hydraulic fracturing mode, and / or using inkjet technology.

Грунт снования, по крайней мере, стартового котлована (не показано) перед монтажом микрощитового комплекса (не показано) закрепляют путем выполнения свайного основания (не показано), преимущественно из буронабивных, в том числе грунтоцементных свай (на чертежах не показано). The ground of the foundation, at least of the starting pit (not shown) before the installation of the micro-panel complex (not shown), is fixed by making a pile foundation (not shown), mainly from bored, including cement-cement piles (not shown in the drawings).

При возведении обделки 6 в нее включают экран 2, подкрепляющие элементы 12 экрана 2 рамы 15 и заполнение между ними. When erecting the lining 6, it includes a screen 2, reinforcing elements 12 of the screen 2 of the frame 15 and the filling between them.

Рамы 15 выполняют однопролетными или многопролетными, со стойками 23 и балками 24, выполненными в виде закрытого, или открытого, и/или комбинированного профилей из прокатных, и/или гнутых, и/или сварных, и/или трубчатых элементов. Frames 15 are single-span or multi-span, with struts 23 and beams 24, made in the form of a closed, or open, and / or combined profiles of rolled, and / or bent, and / or welded, and / or tubular elements.

Перекрытие 11, стены 17 и лоток 22 тоннеля 1 выполняют с соотношением толщин 1:(0,7-1,2):(0,5-0,9), сваи 4 - с диаметром, составляющим 600-1000 мм при длине 10-16 м, а элементы 12 экрана 2 - с диаметром 800-1400 мм. The overlap 11, the walls 17 and the tray 22 of the tunnel 1 is performed with a ratio of thicknesses 1: (0.7-1.2) :( 0.5-0.9), piles 4 with a diameter of 600-1000 mm with a length of 10 -16 m, and the elements 12 of the screen 2 - with a diameter of 800-1400 mm.

По крайней мере, при разработке грунта первых заходок производят мониторинг нагрузок, воспринимаемых элементами 23, 24 рам 15, обеспечивающих временное крепление при разработке грунта во внутреннем объеме 3 тоннеля 1, маркшейдерские наблюдения за деформациями грунта и высокоточное нивелирование положения элементов 12 экрана 2 в крайних и средних точках каждой рамы 15 на всех этапах разработки грунта, по данным мониторинга уточняют расчетные параметры грунта и элементов 23, 24 рам 15, после чего повторяют расчетное моделирование процесса разработки грунта и при получении удовлетворительных результатов уточненные расчетные параметры принимают для дальнейшего производства работ. At least, during the development of the ground of the first approaches, the loads perceived by the elements 23, 24 of the frame 15 are monitored, providing temporary fastening during the development of the soil in the internal volume of 3 tunnels 1, surveying observations of soil deformations and high-precision leveling of the position of the elements 12 of screen 2 at the extreme and the midpoints of each frame 15 at all stages of soil development, according to monitoring data, specify the design parameters of the soil and elements 23, 24 frames 15, and then repeat the design simulation of the process ki soil and upon receipt of satisfactory results specified design parameters to take further production operations.

Claims

1. A method of erecting a tunnel, including the formation of a protective screen in the soil, injection fixing the soil in the internal volume of the future tunnel and outside it with the formation of injection piles under the base of the tunnel, the subsequent development of fixed soil in the internal volume of the future tunnel and the construction of the lining, characterized in that the fixing and the development of soil is carried out in tiers with the formation of a leading overlying ledge and at least one, located in height below the overlying, underlying tier, The soil of the underlying tier is strengthened in two stages, at the first of which the marginal in the cross section of its sections are fixed mainly before the development of the soil of the overlying tier, including in one cycle with its fastening, and at the second stage, the soil of the middle part of the underlying tier is fixed after the development of the overlying ground located above it.

2. The method according to p. 1, characterized in that the protective screen is formed by performing the start and receiving pits, installing a micro-shield complex in the starting pit, with the help of which they punch in the ground, at least over the overlap of the tunnel being constructed from the starting pit to the receiving closed or open in cross section extended metal elements with locking joints between adjacent elements, moreover, at the same stage, they push through the soil in the internal volume of the tunnel at the top level elezhaschego tier further hollow metal elements, enclosed in cross-section for supporting the screen reinforcing frames, which establish at least a pre-fixed tiered design soil.

3. The method according to any one of paragraphs. 1 and 2, characterized in that the protective screen is formed around the entire perimeter of the constructed tunnel in a sequence from the bottom up, with the elements of the tray part of the protective screen being pushed first using a stationary stop, and the punching device is installed directly on the bottom of the launching pit with a shield inset in the ground punching the first elements of the screen through a concrete retaining wall, and the subsequent ones through a soil wall fixed by piles and metal sheet, punching the elements of the screen the walls of the constructed tunnel are made with a shield inset into the ground through concrete retaining walls, fixed with pipe piles and a wooden block, followed by installation of a punching device on an inventory interchangeable frame, which is installed on previously shrunken and extended elements of the protective screen, and the punching of the protective screen elements in the zone the overlap of the tunnel is carried out with an inset of the shield into the ground through the soil retaining wall, fixed with longitudinal metal beams and a wooden block, and thallic beams are used as guides for the shield, and the punching device is installed on the site, which is erected on the screen elements previously squeezed in the wall zone with their building.

4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the protective shield is made of metal pipes, mainly circular cylindrical, including rolled, and / or welded, and / or cold drawn, and / or brazed along the seam, and / or seamless, and / or spiral suture, and lock joints - in the form of forming a lock, welded on facing each other surfaces of adjacent screen elements, two extended elements, one of which is made C-shaped in cross section, and the other - in the form of wound into it with a wall located on the free edge widening wide, pre exceeding the width of the C-shaped section in the cross section of the element.

5. The method according to any one of paragraphs. 2-4, characterized in that after punching in the soil of each element of the screen, the cavity of the element is filled with hardening material.

6. The method according to p. 5, characterized in that the cavity of each element of the screen is filled with concrete or polymer concrete.

7. The method according to any one of paragraphs. 5 and 6, characterized in that the filling of the cavity of each element of the protective screen is performed with reinforcement.

8. The method according to p. 7, characterized in that the reinforcement is performed by frames, and / or individual rods, and / or nets, and / or with the inclusion of rolling profiles, and / or using rod structures such as flat or spatial trusses.

9. The method according to any one of paragraphs. 2-8, characterized in that at least part of the surface of the screen elements before punching is covered with a protective coating.

10. The method according to any one of paragraphs. 5-9, characterized in that the filling of the cavities of the screen elements is performed by layer-by-layer laying of the material in a low-pressure mode using a self-stacking material.

11. The method according to any one of paragraphs. 6-10, characterized in that when concreting screen elements, a concrete or polymer concrete mixture is pumped to ensure its movement under the influence of gravitational forces and a slope of up to 2%, and a highly thixotropic self-stacking mixture with a standard cone draft of at least 18 cm is used.

12. The method according to p. 11, characterized in that when using a concrete mixture, superplasticizing and / or hydrophobizing additives are introduced into it.

13. The method according to any one of paragraphs. 5-12, characterized in that when filling the cavities of the screen elements with hardening material with an element length of 20 m or more, the hardening material is laid in layers with a corresponding increase in the number of layers and the number of nozzles for supplying hardening material.

14. The method according to any one of paragraphs. 5-13, characterized in that when filling the cavities of the elements of the screen with hardening material before the filing of the hardening material, the cavities of the elements of the screen from the ends are covered with plugs, and at least from the supply side of the hardening material, the cavity of the element is communicated with the atmosphere, and in the plug from the side hardening material supply openings for nozzles for supplying hardening material.

15. The method according to p. 14, characterized in that in the plug on the end of the hardening material end face of the screen element, holes are made to control the level of filling the cavity with hardening material, the number of holes corresponding to the number of nozzles, and these holes are closed with removable plugs.

16. The method according to any one of paragraphs. 1-15, characterized in that the fixing of the soil before its development is carried out by injection of fixing materials, mainly synthetic resins, and / or their solutions, and / or cement mortars, and / or polymer-cement mortars.

17. The method according to p. 16, characterized in that the injection of fixing materials into the soil is carried out by impregnation, and / or in the mode of hydraulic fracturing, and / or using inkjet technology.

18. The method according to any one of paragraphs. 2-17, characterized in that the soil of the base, at least of the starting pit, before the installation of the micro-shield complex is fixed by making a pile foundation, mainly from bored, including cement-cement piles.

19. The method according to any one of paragraphs. 1-19, characterized in that during the construction of the lining it includes a screen, the reinforcing elements of the frame screen and the filling between them.

20. The method according to any one of paragraphs. 3-20, characterized in that the frames are single-span or multi-span, with uprights and beams made in the form of a closed, or open, and / or combined profiles of rolled and / or bent and / or welded and / or tubular elements .

21. The method according to any one of paragraphs. 4-21, characterized in that the overlap, walls and the tunnel tray are performed with a ratio of thicknesses 1: (0.7-1.2): (0.5-0.9), piles with a diameter of 600-1000 mm with a length of 10-16 m, and screen elements with a diameter of 800-1400 mm.

22. The method according to any one of paragraphs. 2-22, characterized in that, at least during the development of the ground of the first openings, they monitor the loads perceived by the frame elements providing temporary fastening during the development of the soil in the internal volume of the tunnel, surveying observations of soil deformations and highly accurate leveling of the position of the screen elements in the extreme and midpoints of each frame at all stages of soil development, according to monitoring data, specify the design parameters of the soil and frame elements, and then repeat the calculation modeling of the process soil development and upon receipt of satisfactory results, the adjusted design parameters are accepted for further work.