SU559006A1 - Способ сооружени тоннел в обводненных неустойчивых грунтах - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЯ В ОБВОДНЕННЫХ КЕУСТОЙЩШЫХ ГгеНТАХ

Изобрете1ше относитс  к (власти тоннеж - и «тростроени  и касаетс  гаособовхооружени  тоНел ,в обвоДнешсых неустойчивых грунтах.

Известный способ соор жешш в об; одненнщ неустойчивых грунтах включает создани сплошного педогрунтового массива по трассе проходки и последующую, проходку тошкл  в замороэйЕнных грунтах 1 .

Недостатками такого споссйа.  вл ютс  высока  трудоемкость работ как по созданию сшгошно-. го ледогрунтового/массива по трассе, так ипо проходке, поскольку в. последнем случае разрабатьтаемый грунт имеет высокую про-шость в даморо кеш1ом состо нии и аркдаровап замораживающими колонками; высока  материалоемкость за счет большого расхода металл}иеск К труб на замораживаю1Щ1е колонки; больша  иродолжлте.ш. ность строительства из-за низкой скорости проходк  и длительности работ по созданию сплошного ледогрунтовЪго массива; сложность,а в отде. ьных случа х и невозможность применени  при заложении в черт густой городской застройки алй под назекшымн тртнспортиь -ш - йГйстрал ми, насьшцеиными подзе сшьи инженерныьш КОР Niyffi aiiaHMJ.

Известен также способ сооружени  тсщнел  в сйводненных неустойчивых грунтах, включающий осушешю грунтового массива по трассе тоние   и последующую его проходку, при этом проходку осуществл ют с применешшм кессонных работ (2).

Такой способ позвол ет сооружать тоннель в обзодне1гных неустойчивьгх грунтах при невозможности полного ocyujeifflH грунтового массива, например когда верхн   граница водоупорного сло  залегает в пределах поперечного сечени  тониел  или расположена над тоннелем в непосредственной б)1изгч;ги от него. В этом случае выполнение проходческих работ в забое производ т с применением кессонных работ, т.е. под сжатым воздухом, давлением которого обеспечиваетс  устойчивость забо  от прорьта в тоннель оставшегос  неосушенным обводненного неустойчивого грунта.

Однако известный способ оказьшаетс  малоэффективным при соорух-сенни тоннел  в обводнениьк неустокч1шых грунтах с низкой водоотдающей способностью. В этом случае осушение грунтового киссква требует 3 тачнтельнь Хматериальных и энергетических затрат, а при определенных грунтотых услови х, например в пльшунах, оказьшаетс  и вовсе невозможным. Это привош1т к иеобхо имоогй выполиешг  кессонных работ при Польпюг. давлешвд сжатого .

Кессош ые работы, особеньо при знг1чителыюгч давлении сжатого воздуха, не обеспечивают по;иой безопасносгп проходки нз-за возможноста прорьгва снсатого воздуха через забой, характеризуютс  гшзкой прсизвоц}{тельностью труда, св занной как с больпгсй утомл емостью рабочих, наход щихс  в зоне сжатого воздуха, так и со з1гачитеш 1 ОЙ непроизво;щтел1 ЮЙ поте-рей рабочего времени на йшюзование и выиш 03овьшат1е. Кроме того, пребывание рабочего персонала под сжатым воздухом сопр жено с тювьшюнньгм травматизмом (баротравмы ) и нередко возникаюишм Г рофесср ональным заболеванием (кессонна  болезль) Услонк  труда в забое осло5кн ютс  лалитием воды в лотковой части , которую невозможно полностьО с лштъ сжатым  оздухом. Кессонные работы имеют повыше шую стег. пожарной опасности из-за повышенного содержа га  кислорода в сжатом воздухе , требуют специальных кадров кессонщиков.

Целью изобрете ш   вл етс  повыиление эффективности способа и исключени  KcccoftHbix работ .

Достигаетс  зто тем, что перед прохо/и ой тоннел  осушаемый по трассе тоннел  грунтовый массив герметизируют по всем сторо гам, затем в верхтою часть герметизированного грунтового массива подают сжатьп и откачку грутовой ВОДЬ из нижней части массива ведут при непрерьшной подаче сжатого поздуха. Осушаемьп грунтовый массив герметизирован по всем сторонам путем создани  ледогру нтовой оболочки.

На фиг. 1 показан поперечный разрез грунтового массива по трассе тоннел ; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 - то же, при на;шчии подсти.пающего водоупорного сло  rpyirra; на фиг. 4 - то же, при наличии дополнительного водоупорного сло  грунта, залегающего выше тоннел .

Способ состоит в следующем. Перед проходкой тонмел  1 осушаемый грунтовый массив 2 герметизируют по всем сторонам. Герметиза1да  может бьггь выполнена путем создани  лeдoгp)тoвoй оболочки 3. Дл  ее создани  бур т с иоверхносте земли замораж} вающие скважиньг 4 и оборудуют  х замораживающими колонками 5, через которые пропускают хлад} оситель. Достижеш1е герметичности  едогру1гговой оболочки устанавливают известными приемами, например по подн тию уровн  воды в гидрогеологических наблюдательных скважинах .

После создани  герметичной ледогрунтовой оболочки 3 вокруг осушаемого грунтового массива 2 р верхшою его часть подают по скважине 6 сжатый воздух, и откачку грунтовой воды из нижней части ocyinaeMoro гру1 тового массива 2 ведут через скважину 7 при непрерывной подаче сжатого воздуха по сква сине 6. Скважину 7 обсаживают колонной труб 8, в нижней части которой устраивают фильтр 9 и оборудуют глубинным погружнь№5

-1

насосом 0 с фильтром 11 и наггорным трубопроводом 12. Дл  Н1.гдотвраще}ш  выхода сжатого возпух  через фильтр 9, который может произсйти, когда сш1жаемый уровень грунтовой воды 13 дойдет до верха фильтра 9, верх скважины герметизируют пос едством уплотне{ш  14, Огкачку воды глубинным погружным насосом 10 ведут до тех jiop, нока с Г1 жаемый уровень грунтовой воды 13 н Jiocniiiier в районе скважинь 7 верха фильтра 11. В згом слуие сжатый воздух попадет в глубинный погружной насос 10 и его р)абот  автоматически прекратитс . Когда депрессиоина  воронка вокруг скважины приблизитс  к горизонтальной плоскости , откачку воды возсд5новл ют. Далее иикл работы глубинного погружюго насоса 10 повтор етс  до тех пор, пока уровень грунтовой воды в осушаемом массиве 2 не достиг 1ет конечного уровн  15.

Лч  нол)1-;е1В1л более устойчивого режима работь грунтового югрзжного насоса 10 в конечной фазе откачки воды, учитьша  сравнительно малое количество воды в осушаемом массиве 2, подле жицей откач е, производательность глубинного погружного насоса 10 долулна быть равна пропускной способности фильтра 9 или бьгть несколько Акньще ее. При сравнительно малой глубине заложеш1  тоннел  и достатопюй несущей способносто ледогрунтовой оболочки 3 удаление воды из осушаемого грунтового гугассива 2 наиболее целесообразно вести через скваЖ1-п{у 7 самоизливом (без погружного насоса), использу  дл  этого избыточное давление сжатого воздуха, подаваемого в верхнюю часть ocjouaeMoro грунтового массива 2. Зто давление должп10 быть больше макси|(1ального гланометрического напора столба воды от сниженного уровн  до поверхности земли. При удале1ши вода самоизливом, при определешюм режиме, зеркало водл в грзнтовом массиве будет выражено поверхностью близкой к горизонтальной плоскости (вместо депрессионной воронки при откачке насосом ), котора , снизившись до верха фильтра 9 трубы 8, пропустит в нее сжатый воздух и останетс  в стабильном положении, отмеча  этим окончание удалег-ш  воды из массива.

Положение сршжземого уровн  воды 13 в осушае .мом грунтовом массиве 2, в том числе конечньш уровень 5, устанавливают по уровню воды в кoнтpoльF oй скважине (не показана) о Герметиза1ЩЯ водонасьшденного массива упрощаетс  при наличии в чем водоупорных слоев 16 и 7.

Варианты выполнени  прюдлагаемого способа проходки в обво/цгенных неустойчивых грунтах при различных положе}и х водоупорных слоев показань па фиг. 3 и 4. Скважину 6 дп  подаш сжатого воздуха бур т в осушаемом грунтовом массиве 2. Скважины 7 располагаютс  при этом в местах самых кизких отметок верха водоупорного CJтo  16, подсталаюшего осушаемьш грунтовый массив 2. HocJK ocyuiemiH грунтового массива 2 давление сжатого воздуха в нем онижаетс  до

атмосферного, после чего вьтолн ют проходку тоннел  1.

Герметичность оболочки 3 поддерживают до проходки тошюл  1 на всем прот жении участка. Работы по проходке тоннел  после осуURHHH грунтсвого массива 2 ведут в услови х нормального атмосферного давлени , что обеспечивает большие скорости по сравнению с существующими споссйами. Таким образом, предлагаемый способ

позвол ет ИСКЛНЗЧИТЬ из практики проходки тон влей кессотаю работы и сплошное замораживание , что дает возможность значительно С1шзить стоимость и трудоемкость раоот при строительстве транспортных тоннелей, тоннелей метрополитенов и других подземных сооружений.

Способ прин т к применению на переходных участках трассы с глубокого на мелкое заложение на стро щихс  Рижском и Калининском радаусах Московского метрополитена. Способ будет прилвн тьс  также иа других лини х метрополитенов Москвы и других городов.

Общий экономический эффект от применени  этого шособа только на Рижском и Калининском радиусах Московского метрополитена по предварительным подсчетам составит не менее 2 мпн.руб.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ сооружени  тоннел  в обводненных неустойчивых ,включающий осушение грунтового массива по трассе тоннел  и последующую его прюходку, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности способа и исключени  кессошйк работ, перед проходкой тоннел  осущаемый по трассе тоннел  грунтовый массив герметизируют по всем стсфонам, затем в верхнюю часть герметизированното грунтового массива подают сжатый воздух и откачку грунтовой воды из нижней части массива ведут при непрерывной подаче сжатого воздуха.
2. 2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что осушаемьп гру(гговый массив гер иетизируют по всем сторонам путем создани  тедогрунтшой оболочки .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Трупак НоГ, .Замораживание грунтов в подземном строительстве. М„ Недра, 1974, с. 187, рис. 78.

   2.Власов С Л .Применение кессонного способа в комбинации с искусственным водопонижением при сооружении то}шелей в г. Баку. Шахтное строительство, 1968, № 3-1 Фиг. 1