Исследование осадок земной поверхности при сооружении метрополитена мелкого заложения а Софии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.15, кандидат технических наук Иванов, Стоян Братоев

• Иванов, Стоян Братоев
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Иванов, Стоян Братоев

ВВЕДЕНИЕ

1. КРИТШЕСКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОПРЕЩЕЛЕНИЯ ОСАДОК ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СООРУЖЕНИИ ТОННЕЛЕЙ./I.

1.1. Общие положения.

1.2. Осадки земной поверхности при проходке горных выработок.Н.

1.3. Осадки земной поверхности при сооружении тоннелей метрополитена закрытым способом.V,

1.4. Осадки прилежащей к котловану поверхности при сооружении метрополитена открытым способом.

1.5. Выводы.

2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ -НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СМЕЩЕНИЙ В МАССИВЕ ПРИ СООРУЖЕНИИ МЕТРОПОЛИТЕНОВ В СЛАБЫХ ПОРОДАХ.3.7.

2.1. Общие положения.А7.

2.2. Особенности и условия сооружения метрополитена в Софии.

2.3. Исследование смещений в массиве пород при сооружении метрополитена закрытым способом.V.

2.3.1. Смещения контура выработки при щитовой проходке перегонных тоннелей.А7.

2.3.2. Осадки земной поверхности./Р.

2.4. Исследование смещений в массиве пород при сооружении метрополитена открытым способом.

2.4.1. Смещения контура стены котлована.

2.4.2. Осадки прилежащей к котловану поверхности. А7.

2.5. Выводы.7Р.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСАДОК ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СООРУЖЕНИИ МЕТРОПОЛИТЕНА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

В СЛАБЫХ ПОРОДАХ.7А

3.1. Общие положения.11.

3.2. Моделирование процесса осадок на идеализированных, стержневых моделях.7Л

3.2.1. Методика экспериментальных исследований.^.

3.2.2. Осадки при моделировании закрытого способа производства работ.К

3.2.3. Осадки при моделировании открытого способа производства работ.\2.

3.3. Моделирование процесса осадок методом эквивалентных материалов с учетом реальных условий строительства метрополитена в Софии.

3.3.1. Методика экспериментальных исследований.^

3.3.2. Осадки при моделировании закрытого способа производства работ.

3.3.2.1. Моделирование щитовой проходки ' перегонных тоннелей. 3.3.2.2. Моделирование влияния проходки смежного тоннеля и веса зданий. на осадки поверхности.

3.3.3. Осадки прилежащей к котловану поверхности при моделировании строительства открытым способом.№

3.3.3.1. Моделирование частных случаев смещения крепления стен котлованов.^

3.3.3.2. Моделирование влияния веса зданий на осадки прилежащей к котловану поверхности.Ш

3.4. Выводы.ДО

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ОСАДОК

ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СООРУЖЕНИИ МЕТРОПОЛИТЕНА В СОФИИ из

4.1. Общие соображения.{Ч

4.2. Основные предпосылки для выбора математической модели слабых пород в процессе осадок.№

4.3. Математическое описание процесса передачи элементарных смещений частиц в однослойном массиве пород№

4.4. Математическое описание процесса передачи элементарных смещений в многослойном массиве пород.№

4.5. Осадки в однослойном и многослойном массивах пород при сооружении тоннелей закрытым способом.

4.5.1. Общее решение для осадок при произвольном очертании и изменении контура выработки

4.5.2. Решения для осадок при очертании и изменении выработки по реально существующим контурам.

4.6. Осадки прилежащей к котловану поверхности при строительстве открытым способом.{АЛ

4.6.1. Математическое описание процесса передачи элементарных смещений частиц.№

4.6.2. Общее решение для осадок при произвольном изменении контура стены котлована.

4.6.3. Решения для осадок при изменении контура стены котлована по реальным кривым.

4.7. Выводы.№

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСАДОК НА ЗДАНИЯ И ВЫБОР ОХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПРИ СООРУЖЕНИИ МЕТРОПОЛИТЕНА В СОФИИ.

5.1. Общие положения.

5.2. Дальнейшее развитие методов оценки воздействия осадок земной поверхности на здания.№

5.3. Охранные мероприятия для защиты зданий и сооружении от влияния осадок.№

5.4. Выбор мероприятий для защиты зданий и сооружений от влияния осадок.///

5.4.1. Технико-экономическое обоснование охранных мероприятий.

5.4.2. Алгоритм выбора и расчета охранных мероприятий.<$/

5.5. Выводы.да

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование осадок земной поверхности при сооружении метрополитена мелкого заложения а Софии»

В свете решений БКП, выдвинувшей в последнее время важные задачи для страны на этапе строительства развитого социалистического общества в НРБ, приобретают особое значение повышение экономической эффективности капиталовложений в народном хозяйстве и улучшение форм обслуживания населения. Большую роль в решении этих задач играет прогрессивное развитие одной из основных форм общественного обслуживания - городского пассажирского транспорта и повышение эффективности капиталовложений при строительстве транспортных сооружений. С учетом этого, используя богатый опыт сооружения метрополитенов в СССР и уделяя особое внимание вопросам применения экономичных конструкций и технологии сооружения, рассматривался вопрос строительства метрополитена в столице НРБ Софии.

София насчитывает в настоящее время свыше 1,2 млн.жителей, и тенденция к росту сохраняется. Исторически сложившийся город с его археологическими и культурными памятниками не позволяет производить капитальную реконструкцию в центральной части, чтобы увеличить пропускную способность пересекающихся здесь основных магистралей городского транспорта. Одновременно с этим постоянное увеличение личных и общественных транспортных средств ведет к значительному снижению средней скорости сообщения, которая в часы пик находится в пределах 10-15 км/ч. На основе сказанного, исходя из экономических, социальных, культурно-бытовых, экологических, психологических и рада других соображений, рассматривался выбор генеральной схемы развития метрополитена и увязки его линий с направлениями основных видов городского транспорта. Все это обусловило начало строительства в 1979 году первой очереди метрополитена длиной 8 км на наиболее напряженном участке будущей трассы, связывающей центр города с его самым большим жилым массивом - Люлиным.

Особенности перспективного развития города обусловили, одновременно со строительством первой очереди, сооружение некоторых участков и последующих очередей.

На первом этапе, в связи с необходимостью частичной реконструкции старого жилого фонда и строительством нового и на основе экономических расчетов, предусмотрено строительство метрополитена производить в основном открытым способом, в глубоких котлованах.

Строительство второй и последующих* очередей при прохождении трассы в густозастроенной административной части города связано с сооружением некоторых участков закрытым способом.

С самого начала строительства метрополитена в Софии появились проблемы, имеющие весьма разнообразный характер и требующие безотлагательного решения. С особой актуальностью из этого многообразия выделяется вопрос, связанный с осадками земной поверхности.

Место прохождения трассы накладывает высокие требования на ограничение величин осадок, вызванных строительством метрополитена. Это особенно важно в случаях прохождения будущих линий в непосредственной близости (при открытом способе) или под находящимися вдоль линии (при закрытом способе) зданиями и сооружениями, реконструкция и'восстановительный ремонт которых нежелательны или приводят к значительному удорожанию строительства.

Применительно к конкретным условиям сооружения метрополитенов известны научные исследования, посвященные вопросам, связанным с осадками земной поверхности. К ним относятся работы прежде всего Лиманова Ю.А., а также Гениева Г.И;, Сильвестрова С.Н., Подакова В.Ф. (СССР), Йозефа Земана (ЧССР), Дитера Штроха (ФРГ) и другие. Однако для условий сооружений метрополитена в Софии, в слабых породах четвертичного возраста, эти методы не дают необходимой достоверности результатов при определении величины и характера осадок земной поверхности. Это не позволяет своевременно принимать эффективные меры по уменьшению вредного влияния осадок на наземные постройки и подземные коммуникации города.

Таким образом, возникшая необходимость заранее определять осадки земной поверхности при сооружении метрополитена в Софии для обоснования мероприятий, направленных на уменьшение влияния осадок на здания и сооружения, настоятельно потребовали проведения данных научных исследований.

Актуальность этих исследований по мере расширения работ по сооружению метрополитена все более растет, так как количество зданий и сооружений, на которые воздействуют осадки, практически пропорционально увеличивается с увеличением длины трассы.

Вопросы определения осадок земной поверхности, вызванных строительством метрополитена в Софии, обусловили тему и являются предметом настоящей диссертационной работы. Их решение рассматривается ниже в двух направлениях.

Первое и основное направление связано с разработкой метода прогнозирования осадок земной поверхности при строительстве метрополитена закрытым (перегонные тоннели) и открытым способами. Для этого решаются следующие задачи: критический анализ существующих методов расчета осадок поверхности; анализ результатов натурных исследований по изменению контуров выработок и стен котлованов с выявлением основных факторов, влияющих на эти изменения; получение характерных поперечных профилей мульд оседания на основе систематизации результатов натурных измерений осадок поверхности при строительстве софийского и других метрополитенов с аналогичными условиями, для наиболее часто встречающихся типов проходки, обделок тоннелей и креплений котлованов; разработка методики и проведение экспериментальных исследований осадок в массиве при моделировании строительства метрополитена указанными способами; обоснование и выбор математической модели слабых пород и процесса оседания; разработка, на основе дискретно-вероятностного подхода, метода прогнозирования осадок в массиве при строительстве метрополитена закрытым (перегонные тоннели) и открытым способами.

Второе направление связано с выбором охранных мероприятий, уменьшающих влияние осадок на здания и сооружения. Для этого решаются следующие задачи: дальнейшее развитие метода оценки степени воздействия осадок на здания; разработка классификации охранных мероприятий с оценкой степени уменьшения осадок земной поверхности; разработка алгоритма выбора охранных мероприятий и их технико-экономическое обоснование.

В результатах, полученных в ходе решения задач по указанным направлениям, содержится следующая научная новизна: выявлены основные факторы, влияющие на изменение контуров выработок и стен котлованов при строительстве метрополитена в слабых породах; получены характерные поперечные профили оседания поверхности для наиболее часто встречающихся типов проходки, обделок тоннелей и крепления котлованов; проведены экспериментальные исследования осадок на физических моделях и получены новые результаты, раскрывающие основные особенности процесса оседания в условиях строительства метрополитена в Софии; получены результаты экспериментальных исследований на моделях из эквивалентных материалов, раскрывающие влияние разработки смежного тоннеля и веса зданий на изменение характера осадок; обоснована математическая модель слабых пород в процессе оседания и разработан метод предварительного расчета осадок при строительстве метрополитена в Софии указанными способами; получены частные решения для расчета осадок при конкретных условиях проходки, конструкций обделок и креплений котлованов, применяемых при сооружении метрополитенов в слабых породах; усовершенствована методика оценки влияния осадок на здания и разработан алгоритм выбора и расчета экономически обоснованных охранных мероприятий.

Из полученных нами результатов при решении рассматриваемых в настоящей работе вопросов, связанных с осадками земной поверхности при сооружении метрополитена в Софии, на защиту выносятся следующие: результаты систематизации натурных измерений с анализом основных факторов, влияющих на смещение контура выработок и стен котлованов; полученные характерные поперечные профили мульды оседания для наиболее часто встречающихся условий проходки, обделок тоннелей и креплений котлованов; результаты экспериментальных - исследований на физических моделях (идеализированные стержневые и с применением эквивалентных материалов) по раскрытию сущности процесса осадок в массиве слабых пород при моделировании сооружения метрополитена; методика прогнозирования осадок поверхности и смещений в массиве при сооружении метрополитена в Софии открытым и закрытым способами; методика оценки влияния осадок на здания и выбор на этой основе по предлагаемому алгоритму комплекса охранных мероприятий, уменьшающих степень влияния осадок с учетом технологической, конструктивной и экономической целесообразности; рекомендации по применению методики прогнозирования осадок и выбору комплекса охранных мероприятий,

Результаты настоящих исследований, применительно к условиям сооружения метрополитена в Софии, позволяют решать следующие практические задачи: прогнозировать с требуемой для практики достоверностью величины и характер осадок поверхности, вызванных сооружением метрополитена; производить на основе надежного расчета ожидаемых осадок поверхности оценку воздействия сооружаемого метрополитена на здания и обоснованно принимать мероприятия, направленные на уменьшение этого воздействия; выбирать наиболее рациональные способы производства работ, конструкции обделок и креплений котлованов в связи с дополнительными условиями, накладываемыми ожидаемыми осадками поверхности.

Решение этих задач приводит к значительному снижению стоимости строительства метрополитена, так как затраты на ремонтно-восстановительные работы, составляющие несколько процентов от стоимости зданий, как правило, в несколько раз больше затрат на обоснованные и своевременно принятые охранные мероприятия.

Предлагаемый метод определения осадок поверхности и смещений в массиве и другие результаты работы могут быть использованы при строительстве не только Софийского, но и других метрополитенов, сооружаемых в слабых породах.

Основные положения диссертации опубликованы в научной периодической печати (3 статьи) и доложены на : 40-ой научной конференции профессорско-преподавательского состава Киевского автомобильно-дорожного института, Киев, 1984 год; 6-ой научной конференции болгарских аспирантов, обучающихся в СССР, организованной посольством НРБ в СССР и Министерством Народного Просвещения НРБ, Москва, 1983 год; 1-ой научно-технической конференции болгарских аспирантов в Ленинграде, организованной генеральным консульством НРБ в Ленинграде и Государственным Комитетом Науки и Технического прогресса НРБ, Ленинград, 1983 год, и на научных семинарах кафедры "Тоннели и метрополитены" ЛИЖТа, 1983-1984 годы.

Результаты исследований вопросов осадок, излагаемые в настоящей работе, использованы при строительстве участка в районе Народного Дворца Культуры. В дальнейшем, по мере расширения строительства, они будут использованы и на участках последующих этапов.

В диссертацию включены основные материалы, полученные автором в лаборатории моделирования тоннелей ЛИЖТа под руководством засл.деят.науки и техники РСФСР, д.т.н., профессора Ю.А.Лиманова.

I. КРИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСАДОК ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СООРЛШНИИ ТОННЕЛЕЙ

1.1. Общие положения

Вопрос установления величин и характера осадок поверхности и смещений в массиве в целом при сооружении метрополитена в слабых породах изучен недостаточно. Материалы, освещающие данный вопрос в литературе, оцень ограничены и не позволяют на их основе заранее определять ожидаемые осадки в разных инженерно-геологических условиях. Одновременно с этим имеется обширный литературный материал по вопросу оседания поверхности и деформации зданий и сооружений при проведении выработок в горной промышленности. Применительно к этому случаю накоплен богатый опыт защиты зданий и сооружений на подрабатываемых территориях.

Хотя условия и особенности проходки горных выработок и характер осадок при этом во многом отличаются от аналогичных при строительстве метрополитена, накопленный опыт с учетом реальных условий может быть в определенных границах использован для разработки методов определения осадок поверхности при сооружении тоннелей метрополитенов. Поэтому целесообразно рассмотреть его с этих позиций.

В области строительства тоннелей и метрополитенов вопросы о сдвижении в массиве и осадках поверхности начали рассматриваться сравнительно недавно в связи с расширением строительства подобных сооружений. В основном этот вопрос разрабатывался советскими учеными.

Весомым вкладом в развитие вопроса осадок и вскрытия сущности происходящих процессов при строительстве метрополитенов являются исследования профессора Ю.А.Лиманова./" / /. Его результаты позволили решить одну из актуальных задач, поставленных практикой строительства в плотных глинах.

Несмотря на то, что известны и некоторые другие решения в области предварительного расчета осадок земной поверхности применительно к строительству метрополитенов [ 2, J /, этот вопрос периодически встает перед исследователями в связи с большим разнообразием инженерно-геологических условий, непрерывным усовершенствованием технологии и технических средств проходки, конструкций обделок тоннелей и методов их сооружения. Бее это указывает на необходимость индивидуального подхода при определении осадок поверхности при строительстве метрополитенов в конкретных условиях. Этот подход заключается в том, что на основе имеющихся натурных данных в рассматриваемых или аналогичных им условиях: и теоретических разработок производится анализ применимости существующих методов. В зависимости от особенностей рассматриваемого объекта и наличия уже существующих теоретических разработок намечается к применению либо конкретный используемый метод расчета, либо возникает необходимость дальнейших исследований и разработки нового метода расчета осадок.

Такой подход принят нами при исследовании осадок земной поверхности в условиях сооружения метрополитена в г.Софии.

Для оценки степени применимости существующих способов предварительного расчета осадок или отдельных их элементов в рассматриваемых условиях представляется необходимым сделать краткий критический анализ состояния вопроса на основе опубликованных в печати исследовательских материалов.

Заключение диссертации по теме «Мосты и транспортные тоннели», Иванов, Стоян Братоев

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенные в настоящей диссертационной работе результаты исследований, связанных с вопросами осадок при строительстве метрополитена в Софии, позволяют сделать следующие основные выводы :

1. Строительство метрополитена в Софии, специфика которого предполагает ведение работ как закрытым, так и открытым способами, сопровождается значительными осадками земной поверхности, вызывающими деформации зданий и повреждения их конструкций.

Необходимость в снижении дополнительных затрат на ремонт зданий и повышении эффективности капиталовложений при строительстве данного метрополитена обусловили проведение настоящих исследований по разработке методов прогнозирования осадок земной поверхности и выбору обоснованных охранных мероприятии.

Применительно к условиям сооружения метрополитена в Софии существующие методы расчета осадок поверхности при проходке горных выработок и тоннелей метрополитенов закрытым способом не могут быть рекомендованы, поскольку они не обеспечивают необходимую достоверность получаемых результатов.

При строительстве открытым способом и, в частности, применительно к условиям сооружения софийского метрополитена отсутствуют методы определения осадок прилежащей к котловану поверхности, учитывающие специфику сооружения метрополитенов.

2. На основе результатов проведенных исследований установлено, что главной причиной осадок поверхности при строительстве метрополитена в слабых породах являются смещения контуров выработок или стен котлованов, обусловленные, как правило, особенностями технологии сооружения и конструкциями обделок тоннелей или креплений котлованов.

Установлено, что при щитовой проходке перегонных тоннелей на смещение контура выработки оказывают влияние следующие основные факторы: смещения пород в лобовой части щита вследствие их бокового давления; необходимый подъем ножевой части щита по отношению к хвостовой для обеспечения правильного его ведения по трассе; разница наружных диаметров щита и обделки; упругие деформации обделки, вызванные весом вышележащих пород. Наиболее существенное влияние на смещение контура выработки оказывает разница наружных диаметров щита и обделки.

По сравнению с проходкой тоннелей обычным щитом и применении сборной обделки использование обжимаемой в породу обделки вызывает уменьшение максимальных осадок земной поверхности на 35-40%. Применение обделок из монолитно-прессованного бетона вызывает уменьшение осадок по отношению к обычным сборным обделкам на 55-65%.

Установлено, что при строительстве метрополитена открытым способом на осадки прилежащей к котловану поверхности оказывают влияние такие основные факторы, как смещение контура стены котлована, понижение уровня грунтовых вод (при их наличии) и упругие деформации прилежащего массива, вызванные весом строительного оборудования. Основным из этих факторов являются смещения контура стены котлована. Эти смещения обусловлены упругими деформациями крепления, которые зависят от его конструкции и технологии производства работ.

3. Для условий, близких к условиям сооружения софийского метрополитена, на основе обобщения результатов натурных исследований по осадкам поверхности при строительстве закрытым способом для наиболее часто применяемых типов проходки и конструкций обделок тоннелей нами построены характерные поперечные профили мульд оседания.

На основе обобщения результатов натурных измерений в рассматриваемых условиях построены характерные поперечные профили поверхностей оседания при свайном креплении котлована с двумя рядами расстрелов и при шпунтовом креплении без расстрелов, которые дают представление о характере осадок в реальных условиях. При этом использовались некоторые результаты натурных исследовании на других метрополитенах, имеющих сходные с софийскими инженерно-геологические, конструктивные и технологические особенности.

4. Результаты натурных исследований при сооружении метрополитенов дают величины осадок лишь на земной поверхности; на их основе не удается полностью раскрыть сущность происходящих в массиве явлений в процессе его оседания. Это привело к необходимости разработать методики экспериментов и провести исследования на физических моделях.

Использование идеализированных моделей из металлических роликов позволило исследовать дискретные свойства массива слабых пород; модели на эквивалентных материалах дали возможность учесть реальные характеристики массива за счет подбора материалов моделей в соответствии с законами подобия.

5. Эксперименты на моделях показали, что осадки при сооружении метрополитена в слабых породах открытым и закрытым способами игл ею т одинаковый характер. Задачи определения осадок при этих способах производства работ можно рассматривать как частные случаи общей задачи определения осадок земной поверхности при строительстве метрополитена в слабых породах.

Применительно к закрытому способу экспериментально установлен характер осадок и зоны их распространения при щитовой проходке одиночного тоннеля. Проходка смежного тоннеля вызывает изменение характера осадок при £ < /? . При ^ ^ 2/3 величины макси мальных осадок нарастают над первым тоннелем.

Установлено, что нагрузка от веса реально существующих в рассматриваемом районе зданий вызывает увеличение осадок поверхности под ними примерно на 20$ по отношению к осадкам без учета влияния этого веса.

Для учета влияний проходки смежного тоннеля и веса зданий на изменение величины и характера осадок следует пользоваться приведенными графическими зависимостями или коэффициентами, полученными нами на моделях из эквивалентных материалов.

6. Применительно к открытому способу строительства, нами установлено на моделях, что сложное изменение контуров стен котлованов с достаточным приближением может быть рассмотрено как сумма двух элементарных смещений - поступательного и поворота относительно определенного центра.

Зоны влияния осадок на наземные сооружения в этом случае получены в пределах 0,9 Н, а зоны опасных для зданий осадок могут составлять 0,6-0,7 Н .

Установлено, что при строительстве открытым способом нагрузка от веса прилежащих к котловану здании вызывает некоторое увеличение осадок под ним. Этот рост осадок находится в пределах 15-20%. Учет влияния веса зданий и сооружений в этом случае следует производить на основе приведенных графических зависимостей или полученных для этого коэффициентов.

Результаты экспериментов прояснили характер процесса осадок и явились исходным материалом для обоснования, с достаточной степенью определенности, математической модели слабых пород в процессе оседания (идеализированные стержневые модели) и для проверки основных теоретических решений по прогнозированию осадок земной поверхности в случаях отсутствия или недостаточности натурных данных.

7. Проведенные нами теоретические исследования показали, что в качестве математической модели слабых пород и метода описания цроцесса оседания из возможных методов и моделей наиболее полно соответствуют реально происходящим процессам и структуре пород дискретная модель и вероятностный подход. На основе такой модели и указанногоп подхода нами получены общие выражения для осадок в массиве при произвольном очертании начального и конечного положений контуров выработок. Путем подстановки в общие выражения функций реальных начальных и конечных очертаний контуров получены частные решения для определения осадок в массиве при наиболее часто встречающихся типах проходки закрытым способом и конструкциях обделок. Общие решения позволяют получать аналогичным образом частные решения для определения осадок для других случаев по мере усовершенствования технологии строительства или конструкций обделки.

Прогнозирование осадок земной поверхности для реальных условии строительства следует производить на основе приведенных частных решений с использованием выражений для полученных экспериментальным путем коэффициентов, характеризующих структуру и распределительную особенность массива пород. д. Полученное нами выражение для эквивалентного слоя /?пэ , учитывающего влияние нижних слоев на распределение осадок в верхнем слое через его границы, позволяет определять осадки в многослойном по глубине массиве, состоящем из слоев с отличающимися характеристиками. Расчет осадок в многослойном массиве слабых пород для всего многообразия условий сооружения метрополитена следует производить по предлагаемым решениям с учетом влияния характеристик всех слоев массива, расположенных между выработкой и рассматриваемым слоем.

9. Применительно к открытому способу производства работ нами получено общее выражение для осадок прилежащего к котловану массива при произвольных начальном и конечном положениях контура стены. На его основе даны частные решения для наиболее часто встречаемых в реальных условиях статических схем и типах креплений, которые позволяют с достаточной для практики точностью прогнозировать осадки прилежащей к котловану поверхности в этих случаях.

При необходимости аналогичным образом могут быть получены решения для всего многообразия условий сооружения метрополитена открытым способом.

Расчет осадок прилежащего к котловану массива при строительстве метрополитена открытым способом следует производить на основе указанных зависимостей. Для их практического применения используются полученные нами экспериментальным путем коэффициенты, характеризующие структуру и распределительную способность массива пород.

Сопоставление расчетов осадок поверхности при строительстве метрополитена в слабых породах открытым и закрытым способами, выполненных по методике автора, дает хорошее соответствие с натурными и экспериментальными результатами.

10. Существующие нормативные требования, регламентирующие неравномерности осадок зданий, не учитывают реальный характер оседания их основания, вызванного строительством метрополитена. Поэтому они не позволяют производить с необходимой точностью оценку возможных повреждений зданий, попадающих в зону влияния осадок.

Оценка повреждений зданий, вызванных строительством метрополитена, может быть произведена на основе величины показателя общих деформаций, в основе определения которого лежит учет характера кривых оседания оснований зданий. В зависимости от этого показателя могут быть определены, в первом приближении, ожидаемые повреждения кирпичных зданий и зданий из сборных элементов.

Для конкретной оценки повреждений зданий следует определять характер и максимальные размеры трещин по предлагаемой методике, учитывающей специфику оседания их оснований при строительстве метрополитена.

II. Нами рассмотрены и классифицированы охранные мероприятия, направленные на уменьшение влияния осадок, вызванных строительством метрополитена, на конструкции близко расположенных зданий.

Предложен алгоритм, по которому рекомендуется производить выбор и расчет охранных мероприятий с учетом технологической, конструктивной и экономической целесообразности. При этом необходимо учитывать достижения практики проведения аналогичных мероприятий и рассматривать те мероприятия из приведенной классификации, которые дают наибольший эффект по снижению осадок поверхности с минимальными затратами.

В заключение следует сказать, что результаты проведенных исследований позволяют комплексно подходить к вопросу осадок земной поверхности при сооружении метрополитена в Софии . Представленные решения включают в себя расчет ожидаемых осадок, оценку их влияния на здания и выбор конкретных охранных мероприятий, направленных на уменьшение в необходимых пределах или устранение влияния осадок на здания.

Результаты исследований, изложенные в настоящей диссертационной работе, использовались и предполагается использовать в дальнейшем при решении следующих задач:

- прогнозирование величин и характера осадок поверхности и всего массива слабых пород, вызываемых строительством софийского метрополитена;

- оценка возможных повреждений зданий и обоснованный выбор охранных мероприятий, направленных на уменьшение влияния осадок на их конструкции;

- выбор наиболее рациональных способов проходки, конструкций обделок и креплении котлованов на основе технологической, конструктивной и экономической целесообразности, связанной с дополнительными требованиями по снижению величины осадок, вызываемых строительством метрополитена в Софии.

Дальнейшее развитие рассмотренных в настоящей работе направлений нами предполагается производить при решении следующих задач:

- применении вероятностного подхода для оценки напряженно-деформированного состояния массива слабых пород в процессе оседания;

- развитии методики прогнозирования осадок земной поверхности при строительстве метрополитена с целью расширения диапазона пород, к которым она может быть применена;

- развитии методики обоснования и выбора комплекса охранных мероприятий в зависимости от требуемой степени снижения величины осадок и их воздействия на здания и сооружения при строительстве метрополитена.

Выполненные нами исследования и предполагаемая дальнейшая работа в этом направлении помогают решать одну из актуальных народнохозяйственных задач НРБ, связанную с повышением экономической эффективности капиталовложений в строительстве и, в частности, при сооружении метрополитена в Софии.

Перевод с болгарского

ДИРЕКЦИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА НАРОДНОГО ДВОРЦА КУЛЬТУРЫ им. Л.ЖВКОВОЙ

София - пл. БОЛГАРИЯ СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ

Дирекция строительства НАРОДНОГО ДВОЩА КУЛЬТУРЫ им. ЛЮДЩЛЫ ЖВКОВОЙ ведет,одновременно со строительством Дворца, оформления площади "Болгария" и примыкающего к ней пространства, к которому относится сооружение двух станций метрополитена и перегонных тоннелей (между станциями), относящихся ко второму этапу строительства Софийского метрополитена; автодорожных и трамвайных тоннелей, городских коллекторов и других. В начале строительства некоторых из указанных сооружений наблюдались значительные оседания земной поверхности, требующие углубленные исследования.

Вопросы, являющиеся предметом диссертационной работы инж. ИВАНОВА Стояна Братоева, очного аспиранта ЛИИЖТ - Ленинград, относятся к задачам, связанным с осадками земной поверхности при сооружении метрополитена в Софии. Имея ввиду актуальность этих исследований, Дирекция строительства НАРОДНОГО ДВОРЦА КУЛЬТУРЫ приняла к внедрению и внедряет результаты, полученные инж. Братоевым.

Фактическое применение исследований инж. Братоева позволяет решение следуадих задач:

Определение ожидаемых осадок земной поверхности; Оценка степени влияния осадок на подрабатываемые сооружения; Обоснованный выбор конструкций креплений и необходимых охранных мероприятий для попадающих в зоне влияния осадок сооружений.

В связи с поэтапным сооружением примыкающего к Дворцу пространства, в настоящий момент невозможно указать окончательную цифру экономического эффекта от внедрений результатов исследований инж. Братоева. В дальнейшем, по мере расширения строительства метрополитена и указанных сооружений в условиях Софии, эти результаты будут предоставлены и другим организациям, занятым их сооружением.

ДИРЕКТОР

ДИРЕКЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА НДК им.Л.ЖИВКОВОЙ: /■п тт, /инж. Н. Ко лев/

-г/о

ДИРЖДИл ЗА ИЭГЮДАНВ Ш

НАРОДИЩ ДВОРЕЦ НА КУЛТУРАТЛ

ВДША .ИЗКОВА" Садия плацад ЗБЛГАРШ

К >*

СПРАВКА ЗА ВН2ДРЯБАНЕ

Дйрекцията за язгракдаие на НАРОД НИН ДВОРЕЦ НА КУЛТУРАТА "ЛЮДМИЛА :йВКОВАп зоди едновременно сю строитэлазгвзта на Двореца одаркЯването на ппащад "Вышарня" и акаднато пространстве кт коего са сгкася йзгранданетз на дзе ветростанции и т;унелт// у часик между тях/зт втзрия -этап на Со^кйскака метра, пттен и трамвае н тунвлИ, град-СШ1 калектори и други» В началам на аэгражданвм на някоа от те^и GS : р^еиия се наблюдаваха значителни сляганйя на зшлната по верхнеее, пз:'СнВ£Ц1: задтлЗс1ши праучзане.

Втдрасите , канта се явяват предмет на дисертационната работа наиня'.' Стоян Братаев Иванов , редавен аспирант в ЛШПТ-Лзниитрад* се отнесят до реааванета на зададите свЕрвани стс сляганията на земната ловтрхност при йзграждаяето на Метрата в София. Ката се ииа з дредзид-актуалността не тззи ияяладванмя Диракцията за изгракданата на НАРОД Ш?. ДВОРЕЦ на КУЛТУРАТА upне за вяедряване и внедрява пслучените jt ива. Братцев резуяяати. актаческста при латана па нэследванията на ин: ,5ратоев пизво-лява решазакето на следните задачи:

Определяне на ачакваните сляганиа на зеыката гпв5рхкас*;

Оценка стелен та на влияние на ё лягания та на подкапаванитв ст aряжения;

Обосновано избирана на нааегрукцйите на украляванняге и необ-X a дм ын те за;нт ни i¿. р о rrpi я тп я з а но падащи те я зо на та на вагв я ни е на сля-ганйям cïJpi ;енпя.

Втз врезка с но степени., т.J 1:3 гранда не на о ко листа пространства в настоящая шзмзнт не ьс:/е да бтде указана окончашелна цифра на iîkgho-инческия еден® от внедряването на резултатнте от Нзследванията наиня, Вратазв.

По-шататвк при разшйрявакз на стран те лет во тс на wie трот j и на указакнте сгаргаения на теритсрията на София тезм резултатп ще бтдат предо ста зеки й на други организации заети с нзгр8:::давато им.

ДИРЕКТОР на ДИРЕКЦИЯ ЗА ИЗГРА йа НДК "ЛлДкЩ,

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Иванов, Стоян Братоев, 1984 год

1. Лиманов Ю.А. Метрополитены. М., "Транспорт", 1971, 356 с.

2. Морозов Ю.А. Образование мульд оседания на поверхности при сооружении тоннелей. "Транспортное строительство", ЩО, 1968.

3. Гениев P.A. Практический метод определения перемещений земной поверхности и напряженного состояния грунтов, вызванных подземными выработками."Строит.мех.и расчет сооруж.", ЖЗ, 1977.

4. Авершин С.Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках. М., Углетехиздат, 1947, 244 с.

5. Муллер P.A. Расчет сдвижения горных пород под влиянием подземных выработок при горизонтальном и пологом залегании пластов. Труды ВНИМИ, Сб.21, Углетехиздат, 1957.

6. Кандауров И.И. Механика зернистых сред и ее применение в строительстве. М.-Л., Стройиздат, 1966, 319 с.

7. Литвинишин Е. Перемещения сыпучих сред как стохастический процесс. Бюллетень Польской академии наук, т.З, вып.4, 1955.

8. Куликов В.В. Выпуск руды. М., "Недра", 1980, 303 с.

9. Кратч Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений. М., "Недра", 1978, 463 с.

10. Муллер P.A. Теоретические методы расчета сдвижении и деформаций земной поверхности, вызванных подземными горными выработками. М., ЦНИЭИуголь, 1977, 26 с.

11. Черный Г.И. и др. Методы защиты зданий и сооружений на подрабатываемых территориях. К., "Будивильник", 1965, 183 с.

12. Симкин В., Чирьев А,, Аксаментов В. Деформации земной поверхности при строительстве метрополитена мелкого заложения. "Метрострой", Ш, 1981.

13. Лиманов Ю.А. Осадки земной поверхности при сооружении тоннелей в кембрийских глинах. Л., ЛИМТ, 1957, 233 с.

14. О/TER STROH, GERD C//AMBOS5E. Messungen and seéz-unysi/rjQc/?e/? £егп ri/opeârorie& ¿m PranÀ-farter Z0/7. ôtrass ÔrôcA-e- ¿¿/оле£, /Уг2

15. Vos? Г. S2£EA/y, ¿7££r/£ac/>e/?<sc/?tis/?ye/? ¿ег/т?eé с/7 ¿o6as60/7j&?se/7 japo/Sà'c/e/? Sese/a/oesë. VûJ Zetz!scArS/é far crte gesamte, /¿>69, /Vf 22

16. JûS£F ZE/УАА/. Potées y povrcAové /?rivisita y Se a /?r01^02 a /r?etra. ¿/oz e/?yrc^e Star ¿y /¿>80; A/? S

17. Молодцов Г.В., Соловьев В.Н. Осадки поверхности при проходке тоннелей мелкого заложения."Транспортное строительство", Ш, 1962.

18. Эткин С. На строительстве тоннелей Японии. Совмещение искусственного замораживания с химическим закреплением грунта. "Метрострой", F7, 1969.

19. Цытович H.A. Механика грунтов. M., "Высшая школа", 1979, 368 с.

20. Балушев Б.Е., Стефанов Г.С., Дингозов Г.А. и др. Земна механика. "Техника", София, 1975, 517 с.

21. Далматов Б.И. Неравномерные осадки зданий. JE., ЛИСИ, 1976, 37 с.

22. Устройство фундаментов и подземных сооружений вблизи существующих зданий. Материалы к краткосрочному семинару. Л., ЛДНТП, 1976, 84 е., под ред. Далматова Б.И.

23. Усовершенствованный метод расчета осадок зданий в Латвийской ССР. Лат.НИИНТИ, М4/2/ 81, Сетия I8A-I4, 1981.

24. Воробьев М., Штучкин В. Рациональный способ крепления котлованов. "Метрострой", Ж, 1974.

25. Подаков В.Ф. О мерах предупреждения возможных деформаций городских зданий при строительстве метрополитена в Ленинграде. Труды ВНИМИ, Сб.II, Л., 1966.

26. Гениев Г.А., Лейтес B.C. Вопросы механики неупругих тел. М., Стройиздат, 1981, 161 с.

27. Либерман Ю.М. Давление на крепь капитальных выработок. М.,"Недра", 1969, 119 с.

28. Троицкий К., Мазичкин В. Сборные ж.б.обделки в выпучих обводненных грунтах. "Метрострой", Ж, 1978.

29. Нахимович И. Из опыта проходки в лессовидных грунтах. "Метрострой", №8, 1979.

30. Устименко А. Безосадочная проходка тоннелей мелкого заложения. "Метрострой", Wl, 1978.

31. Айвазов Ю.Н., Кривошлык А.И. 0 влиянии продвижения забоя на перемещения контура круговой протяженной выработки. Труды ЛИИЖТ "Тоннели и метррполитены", 1982.

32. Кондгорин Ю. Давление грунта на головную часть щита при откосном креплении забоя. "Метрострой", Ш, 1974.

33. Самойлов В., Левитин Ю. и др. Механизированная щитовая проходка в песках. "Метрострой", Ш, I97&.

34. Волков В.П. Тоннели и метрополитены. М., Транспорт, 1975, 538 с.

35. Степанов П.В., Безродный К., Антонов 0. Тоннели в четвертичных отложениях. "Метрострой", №6, 1981.

36. Га/ао S//J/VAÜA, //¿rastii 0//S//JA/A. A/o$eSex/ter/me/zts а/?

37. Gг оилс/ St/г face <Seti£e/r?e/?i Лссот/?а/?у//7у £xcava<i/on

38. Quarte/Sy yPe/yorts tfa/fway 7ecA/7ico£.A>. J./v? 2,2/. /-9S&. To ¿t/o.

39. Васюков П., Демешко E. и др. Технология сооружения тоннелей в неустойчивых песчаных грунтах с обжатой обделкой. "Метро-строй", Ж, 1974.

40. Э.Рубинчик. Механизированные комплексы на перегонах "Нахимовский проспект" "Севастопольская". "Метрострой", №4, 1982.

41. Демешко Е. Натурные измерения грунтового массива. "Метрострой", №3, 1973.

42. Прокудин А., Плотников Ю. Минск: из опыта организации комплексного строительства. "Метрострой", №7, 1980.

43. Сооружение перегонного тоннеля метрополитена с монолитно-прессованной обделкой комплексом ТЩБ-7. Технологическая карта, "ШТИТРАНССТРОЙ", 1980, 9 с.

44. Гринев A.A., Дорман И.Я., Афендиков Л.С. Исследование вопросов технологии возведения и статической работы тоннельных обделок из монолитно-прессованного бетона. М., Транспорт, 1971, 145 с.

45. Черный Г.И. Устойчивость подрабатываемых бортов карьеров. М., "Недра", 1980, 216 с.

46. Хоружий А., Пономарев В. и др. "Стена в грунте" на строительстве Минского метрополитена. "Метрострой", №5, 1982.

47. Временная инструкция по устройству фундаментов около существующих зданий. ВСН 401-01-1-77. Изд.Исполкома Ленгорсовета, 1977.

48. Указания по проектированию городских и пешеходных тоннелей. СН 296-64. М., Стройиздат, 1965, 32 с.

49. Сазонов Г. Оседание поверхности под влиянием дренирования водоносных горизонтов. "Метрострой", ЖЗ, 1968.

50. Торопов A.A., Зеге О.Н. и др. Химическое закрепление грунтов при строительстве Московского метрополитена. Экспресс-информация. "Оргтрансстрой", 1975, 14 с.

51. Зеге 0., Буш В., Ерин Л. Из опыта химического закрепления грунтов."Метрострой", Ж, 1974.

52. Р жаницын Б.А. Применение химических способов закрепления грунтов. Тезисы доклада на конференции "Проектирование и строительство коммунальных тоннелей", ВДНХ СССР, НИИ сонований и подземных сооружений Госстроя СССР, 1971, 6 с.

53. Коновалов A.A., Роман Л.Т., Готман М.А. Определение осадок грунтовых оснований по естественной пористости грунт&"фснова-ния и фундаменты", №2, 1975.

54. Лобанов И.З. Формулы и графики для расчета осадок земляных сооружений профильного типа. "Основания и фундаменты", 1Ь2, 1974.

55. Малоян Э., Морозов В., Лернер В. Новые способы крепления котлованов. "Метрострой", ЖЕ, 1974 и Ш, 1975.

56. Кандауров И.И. Мелрехбсиати и o'ucrpе/??му сс/слг>ел*£/je/wo/77Q s+exQ/svro. /~^{pc/u/^crr //а £¿/4С Ccpbcj? cSts/ns* Ж? /у.

57. Кузнецов Г.Н. и др. Моделирование проявления горногодавления. Л., "Недра", 1968, 271 с.

58. БДландюк Г.Г. Влияние подземных выработок на развитие мульды оседания. Транспортное строительство, №6, 1978.

59. Гуров Б. Перегонные тоннели под опорами путепровода. "Метрострой", №2, 1981.

60. Подземные сооружения, возводимые способом "Стена в грунте", под ред. Зубкова В.М. М., "Недра", 1977, 200 с.

61. Расчет напряженного состояния и осадок оснований с применением цифровых вычислительных машин. Под ред.Кандаурова И.И., Л., Стройиздат, 1969, 191 с.

62. Бочаров В., Янчевский К. Совершенствование технологии проходки тоннелей мелкого заложения. "Метрострой", № 5 , 1976 .

63. Кабанов Н. Вопросы проектирования и строительства метро. "Метрострой", М, 1969.

64. Сооружение тоннеля механизированным комплексом КТ-1-5,6 со сборной железобетонной обделкой, обжимаемой в грунт. Технологическая карта. "ОРГТРАНССТРОЙ", 1979, 15 с.

65. Часовитин П.А. Справочник строителя транспортных тоннелей. М., Транспорт, 1965, 762 с.

66. Демешко Е.А., Кошелев Ю.А. и др. Сооружение тоннелей метрополитена в неустойчивых грунтах с обжимаемой в породу обделкой.

67. Траншюртное строительство", №6, 1974.

68. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. М., "Наука", т.1, 1975, 832 е., т.П, 1978, 606 с.

69. Клорикьянц В.Х., Ходаш В.А. Горнопроходческие вдты и комплексы. М., "Недра", 1977, 320 с.

70. Корякин Б.В., Петров Г.Ф., Третьякова Г.С. Деформации контура тоннельных выработок по результатам натурных измерений. Межвузовский сборник научных трудов, НИЖТ, 1982.

71. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление, т.1 и П, М., "Наука", 1972, 452 е., 579 с.

72. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Пер. с англ. , М., "Наука", 1970, 720 с.

73. Малоян Э., Васгоков П. Анкерное крепление стен котлованов. "Метрострой", 1974.

74. Клейн Г.К. Расчет подпорных стен. М., "Высшая школа", 1964, 196 с.

75. Дорман Я.А. Специальные способы работ при строительстве метрополитенов. М., "Транспорт", 1981, 300 с.

76. Малоян Э.А., Богомолов Г.М., Торгалов В.В. Крепление ограждающих конструкций котлованов предварительно напряженными анкерами. Экспресс-информация, М., "Оргтрансстрой", 1978.

77. Меркин В., Дмитриев М. и др. Влияние технологии строительства на осадки поверхности. "Метрострой", Ш, 1973.

78. Нупрунов Г., Эткин Г. Закрепление песков растворами смол. "Метрострой", М, 1968.

79. Власов С.Н. Строительство тоннелей мелкого заложенияпод домами. Техническая информация, М., "Оргтрансстрой", 1968,11с.

80. Лейбман Я.Д. Опыт применения химического закрепления грунтов при сооружении машинного помещения второго наклонного хода станции "Невский проспект" Ленинградского метрополитена. Техническая информация, М., "Оргтрансстрой", 1967, 16 с.

81. Указания по проектированию мероприятий для защиты эксплуатируемых зданий и сооружений от влияния горно-проходческих работ при сооружении метрополитена в Ленинграде. Л., Исполком Ленгорсовета, 1968.

82. Земисев В.И. Расчет деформаций горного массива. М., "Недра", 1973, 445 с.

83. Муллер P.A., Клещев П.Е. и др. Исследование мер защиты зданий от вредного влияния горных работ. М., ЦНИЭИуголь, 1973,49с.

84. Указания по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях. СН 289-64. М., ГОССТРОЙ СССР, 1965.

85. Муллер P.A. Методические указания по проектированию мер защиты и эксплуатации зданий и сооружений в районах крутопадающих пластов. Л., ВНИМИ, 1973, 200 с.

86. Далматов Б.И. Проектирование и устройство фундаментов и подземных сооружений вблизи существующих зданий. Л., ЛДНТП, 1976, 32 с.

87. Основания зданий и сооружений . СНиП П-15-74. М., Госстрой СССР, 1975, 64 с.

88. Подаков В.Ф. Опыт увеличения жесткости существующего здания, расположенного в зоне влияния мульды оседания при строительстве станции метрополитена. Сб.трудов ЛИИЖТа, вып.181, 1963.

89. Беляев В.Ф., Пястолов A.B. Механические и физико-химические способы укрепления горных пород. М., "Недра", 1967, 115 с.

90. Инструкция по силикатизации грунтов. М., Госстройиздат, i960, 54 с.

91. Дорман И.Я. Искусственное замораживание грунтов при строительстве метрополитенов. М., Транспорт, 1971, 271 с.

92. Метрополитены. Нормы проектирования. СНиП П-40-80. М., Стройиздат, 1981, 63 с.