Прогноз сдвижений и деформаций при сооружении тоннелей в дисперсных грунтах методом микротоннелирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.16, кандидат наук Журавлев, Алексей Евгеньевич

• Журавлев, Алексей Евгеньевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Журавлев, Алексей Евгеньевич

Оглавление

Введение

1 Общие сведения о деформациях

2 Исследование деформаций

2.1 Состояние вопроса

2.2 Определение параметров перехода между деформациями, полученными на различных интервалах между реперами наблюдательной станции

2.3 Связь кривизны и горизонтальных деформаций

2.4 Определение оптимального интервала между реперами профильной линии наблюдательной станции

2.5 Выводы по главе

3 Прогнозирование деформаций

3.1 Состояние вопроса

3.2 Общий подход к прогнозированию деформаций

3.3 Прогнозирование деформаций в устойчивых грунтах

3.4 Прогнозирование деформаций в неустойчивых грунтах

3.5 Выводы по главе

4 Наблюдения за деформациями

4.1 Исследование формы мульды деформаций

4.2 Исследование влияния интервала между реперами на результаты определения деформаций

4.3 Определение граничных углов и углов сдвижения

4.4 Пример обработки архивной информации для оценки оседаний при сооружении микротоннелей в неустойчивых грунтах

4.5 Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложение А Параметры проходческих щитов НеггепкпесМ

Приложение Б Общие сведения о наблюдательной станции и методике наблюдений

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогноз сдвижений и деформаций при сооружении тоннелей в дисперсных грунтах методом микротоннелирования»

Введение

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности

В передовых государствах специалисты по развитию городских территорий все чаще обращают внимание на освоение подземного пространства как на единственный способ расширения городской среды и приведения ее в соответствие с существующими запросами населения. Тенденция к организации зеленых зон в исторических центрах городов с переносом под землю транспортных коммуникаций, промышленных объектов и торговых центров прослеживается во всем цивилизованном мире. В настоящий момент в России ведется работа по созданию нормативной базы, которая позволит упорядочить и комплексно организовать освоение подземного пространства городов в будущем. Поэтому подземное строительство имеет в нашей стране хорошие перспективы, и через несколько лет потребует использования всего научного потенциала для проектирования и строительства подземных объектов. И сейчас в рамках научной деятельности следует уделять внимание современным методам и технологиям освоения городского подземного пространства.

В России, стране с тысячелетней историей, существует целый ряд крупных городов, являющихся центрами нашей многонациональной культуры, в которых находятся уникальные сооружения - памятники истории и архитектуры, представляющие несомненную ценность для всего населения Земли. И обеспечение их сохранности - это важная задача в деле городского подземного строительства, решением которой должны заниматься специалисты по сдвижениям и деформациям земной поверхности и грунтового массива вследствие влияния подземных работ. Сегодня необходимо дополнять существующие и искать новые способы и методики описания деформаций, основываясь на уже имеющемся опыте практических наблюдений.

Строительство микротоннелей - это один из инструментов создания комфортной городской среды. С момента появления микротоннелирования в России прошло более 15 лет, однако существующие в настоящее время методики расчета деформаций земной поверхности, вызванных сооружением микротоннелей, нельзя назвать проработанными в достаточной степени. В частности, в них не учитываются технологические процессы работы автоматизированных проходческих комплексов, притом, что от этих процессов непосредственно зависит величина оседаний. Основное количество работ посвящено сооружению транспортных тоннелей метрополитена, технология строительства которых принципиально отличается от микротоннелирования. Кроме того, в существующих нормативных документах отсутствует методика обработки результатов наблюдений за зданиями и сооружениями при строительстве микротоннелей, и не рассматриваются принципы сопоставления полученных деформаций их критическим и граничным значениям [8], [44], [61], [62].

Перечисленные факторы существенно осложняют работу специалистов по проектированию микротоннелей и наблюдательных станций, равно как и маркшейдеров, выполняющих наблюдения, что приводит к ограниченному использованию потенциала проходческого оборудования, и, в результате, к недостаточно рациональному и эффективному освоению подземного пространства российских городов.

Описания грунтов и методов их исследования приведены в [10], [11], [12]. Значительный вклад в изучение структуры, свойств, образования и поведения грунтов внесли работы В. Д. Ломтадзе [34], Р. Э. Дашко [20], [21], С. А. Яковлева [67], Д. Б. Малаховского [39], [40], [41], О. М. Знаменской [25], В. Г. Ауслендера [5], Р. А. Мангушева [42], [43] и др. Вопросы оценки сдвижений горных пород при ведении подземных горных работ были тщательно проработаны такими учеными как С. Г. Авершин [1], [2], [3], Д. А. Казаковский [28], Р. А. Муллер [46], С. П. Колбенков [29], А. Г. Акимов [4], М. А. Иофис [27], И. А. Турчанинов [63], В. Н. Новокшонов [47], В. Н. Гусев [15], [16], [17], [72], А. Г. Протосеня [54] и др.

Из иностранных исследователей в этой области заслуживают упоминания Ф. Мартос [77], Р. Б. Пек [81] и Г. Кратч [30]. Среди работ, посвященных изучению вопросов деформаций применительно к тоннелестроению заслуживают упоминания труды следующих ученых: В. Ф. Подаков [50], [51], [52], И. С. Бубман [6], Ю. А. Лиманов [31], [32], [33], В. Н. Гусев [13], [14], [18], [19], В. П. Хуцкий [66], М. В. Долгих [22], М. И. Горбунов-Посадов [9], Б. Е. Резник [58], Е. М. Волохов [7], Г. В. Макаревич [38], И. И. Филлипов [64], Д. В. Панфилов [48], М. Ю. Соколов [59], С. В. Мазеин [35], [36], [37]. Из иностранных ученых достойны быть отмеченными Р. Б. Пек [80], Б. Шмидт [86], Т. Кимура [73], М. П. О'Рейли [79], X. Куик [84], В. Ж. Ранкин [85], К. М. Ли [75], Ф. Пинто [82], М. Пуллер [83], Ж. Н. Франциус [69], 3. 3. Ай [68], труды Французского общества бестраншейных технологий [70], И. Лека [74], С. В. В. Нг [78], А. М. Маршалл [76].

Несмотря на большое количество исследований, посвященных изучению процессов распространения деформаций вследствие влияния подземных работ, задача разработки прогнозных методов оценки и взаимного сопоставления сдвижений и деформаций горных пород при сооружении микротоннелей на сегодняшний день не решена и поэтому является актуальной.

Цель работы

Основной целью данного исследования является разработка методики прогнозных расчётов сдвижений и деформаций, возникающих при строительстве тоннелей в дисперсных грунтах методом микротоннелирования, для оценки последствий подработки и выбора мер защиты подрабатываемых объектов.

Задачи исследований - анализ и обобщение факторов, влияющих на деформации поверхности

земли при сооружении микротоннелей, методов прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности и существующих методик наблюдений за деформациями при тоннелестроении;

- выявление закономерностей перехода между деформациями, полученными на различных интервалах;

- изучение взаимосвязи между горизонтальными деформациями и деформациями кривизны;

- исследование влияния интервала между реперами на точность определения деформаций;

- разработка инженерного метода расчёта ожидаемых сдвижений и деформаций от строительства тоннелей в дисперсных грунтах;

- разработка методики определения граничных углов и углов сдвижения с учетом необходимости перехода между деформациями, определенными на различных интервалах между реперами.

Идея работы

Основная идея работы заключается в создании методики прогноза сдвижений и деформаций с учётом длины интервала их получения и технологических параметров работы микротоннельного комплекса для оценки последствий подработки зданий и сооружений в процессе строительства микротоннелей.

Научная новизна

1. Для приведения деформаций к единому интервалу между реперами с целью их корректного сопоставления получена функция взаимного перехода между деформациями на различных интервалах, приведенных к параметру ширины мульды, который выражает связь интервала со свойствами грунтов и с глубиной сооружения тоннеля.

2. При проходке микротоннелей в неустойчивых грунтах деформации поверхности зависят от скорости проходки и от режима работы гидротранспортной системы комплекса. Формула для определения

АА та!2

максимальных оседаний поверхности земли имеет вид: щ- у,——, где ДЛ -

л12тгрх

значение разности расходов в транспортной и питающей магистралях; V -скорость поступательного движения щита; р% - параметр ширины мульды. 3. Разработана методика определения граничных углов и углов сдвижения по результатам наблюдений за деформациями на основе функций перехода между деформациями на различных интервалах и функций зависимости деформаций от длин интервалов.

Теоретическая и практическая значимость Предложенные функции перехода между деформациями позволяют в процессе проектирования быстро и достоверно оценить деформации под влиянием строительства микротоннелей щитами различных диаметров, определить оптимальные критерии закладки реперов наблюдательной станции. Некоторые из них также могут использоваться персоналом строительной компании во время сооружения тоннеля для своевременного выявления критических параметров работы проходческого комплекса, которые могут оказаться причиной деформаций поверхности земли. Сформулированные критерии работы комплекса с целью достижения нулевых значений оседаний рекомендуется указывать в документах, регламентирующих работу оператора проходческого щита.

При проектировании наблюдательной станции для определения оптимального интервала между реперами, исходя из заданной точности измерений сг7*, точности определения деформаций МиКс, а также учитывая, что с увеличением длины интервала достоверность определения деформаций

, , Зл/2о-, Зл/2а„( , [баТ

уменьшается, предлагается использовать формулы: /<-— =-—, /< I——.

Ч Ме V МК

Также для быстрой оценки деформаций при рассмотрении вариантов

строительства микротоннелей различных диаметров предлагается исходить из

утверждения, что в устойчивых грунтах отношение максимальных оседаний поверхности при использовании двух щитов различных диаметров на одной глубине и в одинаковых грунтовых условиях следует принимать равным

отношению квадратов диаметров этих щитов:

Использование результатов настоящей работы будет способствовать более полному пониманию причин возникновения деформаций массива при микротоннелировании, способов их обработки и исследований в среде строителей и проектировщиков.

Методология и методы исследования Методологической и теоретической основой диссертационного исследования послужили труды зарубежных и отечественных ученых в области изучения проблем деформаций грунтового массива и поверхности земли при сооружении тоннелей различного назначения. В процессе исследования были использованы следующие методы: методы натурных исследований процесса сдвижения горных пород (закладка наблюдательной станции в горных выработках и на земной поверхности, производство наблюдений по реперам профильных линий), а также метод идеализации, метод формализации, метод наблюдения, метод сравнения, метод аналогии, метод абстрагирования, метод индукции, метод дедукции и метод математической статистики.

Положения, выносимые на защиту

1. Сравнение, сопоставление и переход от одного вида деформаций к другому рекомендуется проводить только с учетом длин интервалов их получения, используя для этого специальные формулы перехода.

2. Оптимальный интервал между реперами в наблюдательной станции следует определять, исходя из заданной точности определения деформаций и точности измерений смещений реперов.

3. При проходке микротоннелей в дисперсных грунтах на деформации поверхности земли оказывает влияние технологические параметры работы проходческого комплекса. Поэтому наблюдения за деформациями и их прогнозирование рекомендуется выполнять с использованием имеющихся показаний датчиков проходческого комплекса с информацией о движении и работе щита.

Степень достоверности и апробация результатов Примеры практического применения положений настоящей работы содержатся в разделе 4, где приведены результаты обработки и анализа наблюдений при сооружении компанией ООО «СТИС» микротоннелей в Санкт-Петербурге. Так, на основе фактических данных, установлено совпадение формы мульды деформаций с ее описанием, используемым в разделе 1; установлена зависимость длины интервала получения деформаций от точности их определения, подробно описанная в разделе 2; определены граничные углы и углы сдвижения с использованием положений раздела 2; приведены результаты обработки архивных данных о работе проходческого комплекса на основе методики, предложенной в разделе 3.

Основные положения и результаты исследований были опубликованы в виде статей в сборнике научных трудов «Методы прикладной математики в транспортных системах», 2002г. [18], в журналах «Маркшейдерский вестник» за 2013—2014г. [13], [14], [19], [24], изложены на XV международном маркшейдерском конгрессе в Аахене, Германия, 2013г., а также на Всероссийской маркшейдерской конференции, проводимой Союзом маркшейдеров России, 2014г.

Личный вклад автора - проведение, обработка и анализ натурных наблюдений деформаций при сооружении микротоннелей;

- обоснование функциональных зависимостей значений деформаций от длины интервала между реперами в профильных линиях наблюдательных станций;

- обоснование функциональных зависимостей длины интервала между реперами в профильных линиях от заданной точности определения деформаций;

- обоснование функциональной зависимости величин деформаций поверхности земли от технологических параметров работы комплекса;

- разработка методики определения граничных углов по данным натурных наблюдений с применением формул перехода между деформациями при различных интервалах.

Публикации.

Основное содержание работы отражено в 5 печатных работах, из них 4 - в журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных изданий, определяемый ВАК Министерства образования и науки РФ.

Объем и структура работы.

Диссертация изложена на 92 страницах машинописного текста, содержит 4 главы, введение, заключение, библиографический список из 86 наименований. В работе 31 рисунок и 6 таблиц.

Основное содержание работы

В Разделе 1 приводятся общеизвестные принципы и механизмы распространения деформаций, а также существующие подходы к исследованию деформаций, на которых построено настоящее исследование.

Показаны геометрические схемы распространения деформаций в устойчивых и неустойчивых грунтах; факторы, влияющие на форму и размеры мульды оседаний; параметры, с помощью которых принято описывать величину и характер сдвижений и деформаций. Также приводится классическая методика оценки смещений точек на поверхности земли; описывается ряд случаев, которые

не рассматриваются в настоящей работе. Анализируется типовой график мульды оседаний с указанием характерных точек в поперечном сечении мульды.

В Разделе 2 на основе положений раздела 1 предлагается математическое описание закономерностей распространения деформаций, а также зависимости величин деформаций от интервалов между реперами. Кроме этого, выводятся формулы перехода между значениями деформаций, определенными на различных интервалах, выявляется зависимость горизонтальных деформаций от кривизны и рассматривается уравнение перехода между этими видами деформаций. Также устанавливается взаимосвязь точности определения деформаций и длины интервала, даются рекомендации по расчету значений интервалов при проектировании наблюдательной станции с целью достижения заданной точности определения деформаций.

В Разделе 3 разбираются механизмы происхождения и распространения деформаций при сооружении микротоннелей в устойчивых и неустойчивых грунтах. Исследуется зависимость деформаций от грунтовых условий, глубины и диаметра тоннелей, геометрических параметров проходческих щитов. Выявляются основные факторы, определяющие величину максимальных оседаний. Выводится формула для отношения максимальных оседаний поверхности при использовании щитов НеггепкпесЬ1 различных диаметров.

Рассматриваются особенности проходки тоннелей в неустойчивых грунтах, анализируются причины появления деформаций, а также даются рекомендации по повышению объективности прогнозирования деформаций с помощью полученных уравнений путем обработки накопленной архивной информации о работе проходческого комплекса.

В Разделе 4 с целью сопоставления практических измерений теоретическим изысканиям приводятся результаты камеральной обработки проведенных в рамках настоящего исследования наблюдений за деформациями поверхности земли во время сооружения трех микротоннелей в составе Главной водопроводной станции Санкт-Петербурга. Анализируются результаты наблюдений за деформациями на предмет соответствия двум моделям

распространения деформаций: модели Муллера и Пека на основе распределения Гаусса и модели Подакова на основе фактических данных, обработанных ВНИМИ.

С применением предложенных функций перехода между деформациями и зависимости деформаций от длин интервалов предлагается методика определения граничных углов и углов сдвижения, где учитывается необходимость перехода между значениями деформаций на различных интервалах. Также приводится пример обработки архивных данных щитового компьютера на основе предложенных формул раздела 2.

1 Общие сведения о деформациях

Горные породы в массиве до проведения в них выработок находятся в естественном напряженном состоянии равновесия. Нарушение естественного равновесия горных пород при сооружении тоннелей вызывает деформацию и сдвижение пород. Процесс сдвижения достигает земной поверхности, поверхность деформируется, вызывает вертикальные и горизонтальные деформации грунтов, служащих основанием наземных сооружений. На земной поверхности образуется мульда сдвижения.

В настоящей работе рассматривается поведение грунтового массива (с образованием мульды оседаний) вследствие сооружения тоннеля в дисперсных грунтах. В. Д. Ломтадзе приводит в своих трудах термин «дисперсный грунт» [34], одновременно отмечая, что такой способ классификации не учитывает многие инженерно-геологические особенности горных пород. Однако если рассматривать особенности поведения грунтов при проходке микротоннелей, то использование этого термина представляется уместным, так как он характеризует свойства грунтов в достаточной для данного исследования степени. В свою очередь, дисперсные грунты подразделяются на две группы: связные (глины) и несвязные (пески) [80]. И далее рассмотрены случаи сооружения тоннелей отдельно для каждой из этих двух групп.

В дисперсных грунтах величины сдвижений и деформаций в мульде и размеры мульды зависят от многих факторов, среди которых существенную роль играют глубина, форма, размеры, способ проходки и крепления тоннельных выработок, а также время нахождения выработки без крепления и физико-механические характеристики пород: объемный вес, модули упругости и деформации, коэффициент Пуассона, коэффициент оттаивания мерзлого грунта, коэффициент уплотнения грунта и т. п.

В городских условиях в зону влияния сдвижений и деформаций вследствие проходки тоннелей, попадают гражданские и промышленные здания и сооружения. Для оценки технического состояния этих зданий и сооружений актуальным является прогнозирование деформаций.

В дисперсных грунтах сооружение тоннелей, как правило, вызывает значительные смещения грунта, которые, в свою очередь, приводят к формированию условной зоны нарушенных пород: в устойчивых грунтах -позади забоя (рисунок 1), а в неустойчивых грунтах - перед забоем (рисунок 2) [74].

Рисунок 1 - Устойчивые грунты. Зона нарушенных пород формируется позади забоя

Рисунок 2 - Неустойчивые грунты. Зона нарушенных пород формируется перед забоем

Геометрия распространения деформаций для тоннелей в глинах и песках различна. В случае с глинами зона деформаций распространяется вверх и вперед от тоннеля, становясь значительно больше его диаметра. Зона деформаций в песках, напротив, напоминает узкую дымовую трубу, распространяясь практически вертикально от верха тоннеля до поверхности земли (рисунок 3).

и

(а) глины (б) пески

Рисунок 3 - Два варианта распространения деформаций

Основываясь на наблюдениях, выделяют две основных стадии распространения деформаций в направлении земной поверхности [74].

Первая стадия (рисунок 4) имеет место в момент отработки грунта. Под воздействием горного давления над выработкой формируется зона ослабленного грунта. Высота этой зоны, как правило, 1-1,5 диаметра тоннеля и ширина - около одного диаметра. Сбоку вдоль вертикальной линии появляются две области уплотнения. При сооружении тоннелей, для которых выполняется соотношение С/1) >2.5 воздействие на поверхность, как правило, ограничено.

Рисунок 4 - Первая стадия распространения деформаций

ВтораяГстабия (рисунок Ь) следует* за первой в том случае, если тоннель расположен достаточно близко к поверхности (С/О<2.5) и сопровождается образованием отдельного блока грунта, ограниченного двумя одиночными или множественными плоскостями сдвига, расходящимися от тоннеля к поверхности. На этой стадии величины смещений точек на поверхности сравнимы со смещениями непосредственно над тоннелем.

Рисунок 5 - Вторая стадия распространения деформаций

Оба упомянутых механизма, приводят к горизонтальным и вертикальным смещениям с образованием мульды оседаний.

Для исследования формы и размеров мульды оседаний принято рассматривать влияние трех ключевых параметров: это глубина тоннеля, г0,

отношение мощности вышележащих слоев грунта к диаметру тоннеля, С/В и объем потерянного грунта, V,. Известно, что ширина мульды уменьшается по мере увеличения Г,, уменьшения глубины г0 и уменьшения С//).

Величина и распространение оседаний зависят от гранулометрического состава вышележащих слоев грунта и их деформационных характеристик. Конечно, поведение грунта также обусловлено гидрогеологическими условиями: например, на время стабилизации грунтов влияет коэффициент пористости.

Общепринятая методика оценки смещений поверхности состоит из трех этапов:

1. Определение объема потерь грунта, вызванных его разработкой.

2. Определение доли объема потерянного грунта, достигшего поверхности земли.

3. Определение формы (ширины и глубины) мульды оседаний:

В настоящей работе при определении объема мульды оседаний делается важное допущение - что грунты несжимаемые. В то же время, существует ряд особых случаев, которые здесь не рассматриваются, когда объем мульды меньше объема потерянного грунта при проходке тоннеля. Из них можно выделить следующие:

• Наличие над тоннелем более твердого слоя грунта, чем тот, в котором расположен тоннель;

• Наличие над тоннелем слоя с расширяющимся грунтом.

В 1958 г. Р. А. Муллером в СССР [46] и Ф. Мартосом в Германии [77] была исследована форма мульды оседаний над горными выработками. Оба ученых предположили, что она может быть выражена кривой Гаусса или нормального распределения. В за основу настоящего исследования принята концепция, высказанная в 1969 г. Б. Шмидтом [86] и Р. Б. Пеком [80] на основании указанных работ, которые показали, что и над тоннелем мульда оседаний также имеет подобную форму. Позднее М. П. О'Рейли и Б. М. Нью доработали Гауссову модель, сделав предположение, что потери грунта могут быть обусловлены радиальным движением грунта в направлении оси тоннеля, и что мульда может

быть связана со свойствами грунта эмпирически посредством «параметра ширины мульды» [79]. Их заключения сопровождались анализом большого объема архивных данных. Эти предположения позволили вывести уравнения для вертикальных и горизонтальных смещений, через которые выражаются горизонтальные деформации, наклоны и кривизна (как на поверхности земли, так и в массиве). С тех пор эти уравнения стали широко применяться, особенно для оценки влияния тоннеля в процессе проектирования.

Полученные уравнения имеют вид:

■с*

2р1 О)

с х т "0 (2)

у=4ъгрх% (3)

где

Чх - вертикальные смещения; 4 - горизонтальные смещения; V - объем мульды оседаний; г/0 - максимальные оседания;

х - горизонтальное расстояние от оси тоннеля до точки мульды оседаний; 20 - вертикальное расстояние от оси тоннеля до поверхности мульды оседаний; рх - параметр ширины мульды.

Типовой график оседаний в поперечном сечении мульды, построенный по формуле (1), изображен на рисунке 6.

Параметр рх определяет местоположение характерных точек мульды сдвижения. Согласно рисунку 6 максимальный наклон мульда имеет в точке перегиба, которая находится на расстоянии рх от оси тоннеля.

В [79] приведён анализ большого количества наблюдений при сооружении тоннеля. В результате было показано, что расстояние от оси тоннеля до точки перегиба мульды рх зависит от вертикального расстояния между земной

поверхностью и осью тоннеля г0. На рисунке 7 представлен график зависимости параметра ширины мульды от глубины тоннеля, сделанный М. П. О'Рейли на основе эмпирических данных. Из рисунка понятно, что с натурными данными хорошо согласуется линейная зависимость.

расстояние от оси тоннеля

Максимальная кривизна (выпуклость)

= 0.446 /;0 / р1

Максимальные горизонтальные деформации (растяжение)

" - = 0,446Т/о/2

Максимальный наклон

^ = 0,606 щ/рх дх

Максимальное горизонтальное смещение 4Х = 0,606—/?0

Максимальная кривизна (вогнутость)

Максимальные горизонтальные деформации (сжатие)

_ Уо

дх 2

Ось тоннеля

Рисунок 6 - Мульда оседаний

Для линейной зависимости, изображенной на рисунке 7, было получено следующее соотношение:

Р*=В-2,о, (4)

где В - коэффициент, зависящий от свойств грунта.

Также было установлено, что для большинства задач проектирования значения В могут быть близки к 0,5 в глинах и лежать в диапазоне от 0,25 до 0,45 для тоннелей в песках и гравии [79].

Рисунок 7 - Значения параметра ширины мульды в зависимости от глубины тоннеля в глинах

Также нужно отметить, что в 1969 г. Р. Б. Пек вывел соотношение между параметром ширины мульды, глубиной тоннеля и его диаметром в зависимости от грунтовых условий (рисунок 8) [80].

0 0,5 1 1,5 2 2,5

0 2 4

^ б N О

8

10

Водоносные пески

От мягкой к жесткой глине

Рисунок 8 - Соотношение между параметром ширины мульды и глубиной тоннеля

для различных грунтовых условий

2 Исследование деформаций

В настоящей главе на основе описания процесса деформаций уравнением нормального распределения Гаусса, предложенного сначала Р. А. Муллером [46] в СССР, а за границей - Ф. Мартосом [77] и Р. Б. Пеком [80], предлагается математическое описание закономерностей распространения деформаций и зависимости величин деформаций от интервалов между реперами. Также выводятся формулы перехода между значениями деформаций, определенными на различных интервалах, выявляется зависимость горизонтальных деформаций от кривизны и предлагается уравнение перехода между этими видами деформаций. Кроме этого, проводится анализ точности определения деформаций в зависимости от длины интервала, даются рекомендации по расчету значений интервалов при проектировании наблюдений с целью достижения заданной точности определения деформаций.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Журавлев, Алексей Евгеньевич, 2015 год

Список литературы

1. Авершин, С. Г. Горные работы под сооружениями и водоемами / С. Г. Авершин. - М.: Углетехиздат, 1954. - 324 с.

2. Авершин, С. Г. Расчет деформаций массива горных пород под влиянием подземных разработок / С. Г. Авершин. - Л.: Тр. ВНИМИ, - 1960. - 87 с.

3. Авершин, С. Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках / С. Г. Авершин. -М.: Углетехиздат, 1951. -245 с.

4. Акимов, А. Г. Современные методы расчета сдвижений и деформаций земной поверхности и способы охраны зданий и сооружений. Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ / А. Г. Акимов, М. В. Короткое. - Л.: Сб. науч. тр. №76, 1970. - С. 296 - 307.

5. Ауслендер, В. Г. Новое в геологии Санкт-Петербурга / В. Г. Ауслендер, А. С. Яновский, Л. Г. Кабаков, Э. С. Плешивцева // Минерал. - 2002. - № 1. - С. 51 -58.

6. Бубман, И. С. Геодезическо-маркшейдерское обеспечение мониторинга за наземными зданиями и сооружениями при проходке тоннелей / И. С. Бубман // Труды Международной научно-практической конференции «Тоннельное строительство России и стран СНГ в начале века: Опыт и перспективы». -2002.-С. 503-506.

7. Волохов, Е. М. Прогноз сдвижений и деформаций массива горных пород и земной поверхности при сооружении городских тоннелей глубокого заложения : автореф. дис. ... канд. тех. наук / Волохов Евгений Михайлович. - Спб., 2004. - 360 с.

8. ВСН 160-69 инструкция по геодезическим и маркшейдерским работам при строительстве транспортных тоннелей. - М.: Минтрансстрой, 1970. - 464 с.

9. Горбунов-Посадов, М. И. Основания, фундаменты и подземные сооружения / М. И. Горбунов-Посадов, В. А. Ильичев, В. И. Кругов и др.; под общ. ред. Е. А. Сорочана и Ю. Г. Трофименкова. - М.: Стройиздат, 1985. - 480 с.

10. ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. - М.: Стандартинформ, 2011. -77 с.

11. ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений. -М.: Издательство стандартов, 1986.-26 с.

12. ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация. - М.: Стандартинформ, 1996. - 41 с.

13. Гусев В. Н. Вывод переходной функции на основе теоретической взаимосвязи между деформациями кривизны, полученными при различных интервалах / В. Н. Гусев, А. Е. Журавлев // Маркшейдерский вестник. - 2014. -№ 5. - С. 56-59.

14. Гусев, В. Н. Определение параметров перехода от кривизны, получаемой из натурных наблюдений при различных интервалах между реперами, к истинной кривизне / В. Н. Гусев, А. Е. Журавлев // Маркшейдерский вестник. -2013. -№ 5. -С. 32-36.

15. Гусев, В. Н. Оценка и прогноз техногенного воздействия горных разработок на геологическую среду / В. Н. Гусев, Р. А. Такранов, В. В. Зверевич, С. П. Павлов, А. Н. Шеремет, А. С. Зарукин, Е. М. Волохов // Записки Горного института. Маркшейдерское дело и геодезия. Т. 146. - 2001. - 64 с.

16. Гусев, В. Н. Оценка степени нарушенности подрабатываемой толщи техногенными водопроводящими трещинами по данным геомеханического мониторинга в горных выработках Яковлевского рудника / В. Н. Гусев, Д. А. Илюхин, А. Е. Журавлев // Записки Горного института. - 2013. - Том 204. -С. 74-81.

17. Гусев, В. Н. Сдвижение и деформации горных пород: учебное пособие / В. Н. Гусев, Е. М. Волохов. - Спб: СПГГИ (ТУ), 2008. - 83 с.

18. Гусев, В. Н. Учёт длины интервала измерений при получении деформаций кривизны / В. Н. Гусев, А. Е. Журавлев // Методы прикладной математики в

транспортных системах: Сборник научных трудов. - 2002. - Выпуск 6. - С. 61-62.

19. Гусев, В.Н. Приведение деформаций, полученных при различных интервалах измерения, к заданному интервалу через переходную функцию / В.Н. Гусев, А.Е. Журавлев // Маркшейдерский вестник. - 2014. - № 1. - С. 36 - 38.

20. Дашко, Р. Э. Механика горных пород: Учебник для вузов / Р. Э. Дашко. — М.: Недра, 1987.-264 с.

21. Дашко, Р. Э. Особенности инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга / Р. Э. Дашко, О. Ю. Александрова, П. В. Котюков, А. В. Шидловская // Развитие городов и геотехническое строительство. - 2011. - № 1.-С. 1-47.

22. Долгих, М. В. Сдвижение земной поверхности при строительстве объектов метрополитена : дис. ... канд. тех. наук : 25.00.16 / Долгих Михаил Владимирович. - СПб, 1999. - 168 с.

23. Дополнение Пособия к МГСН 2.07-01 Основания, фундаменты и подземные сооружения. Обследования и мониторинг при строительстве и реконструкции зданий и подземных сооружений. - М.: Недра, 2003. - 38 с.

24. Журавлев, А. Е. Определение оптимального интервала между реперами профильных линий, закладываемых для контроля сдвижений и деформаций земной поверхности при строительстве тоннелей / А.Е. Журавлёв, В.Н. Гусев // Маркшейдерский вестник. - 2013. - № 6. - С. 60 - 63.

25. Знаменская, О. М. Развитие бассейнов восточной части Финского залива в поздне- и послеледниковое время / О. М. Знаменская, Е. А. Черемисинова // Балтика. Том 5. - 1974. - С. 95 - 104.

26. Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной поверхности при подземной разработке рудных месторождений. — М.: Недра, 1988.- 112 с.

27. Иофис, М. А. Инженерная геомеханика при подземных разработках / М. А. Иофис, А. И. Шмелев. - М.: Недра, 1985. - 248 с.

28. Казаковский, Д. А. Сдвижение земной поверхности под влиянием горных разработок / Д. А. Казаковский. - М.: Углетехиздат, 1953. - 227 с.

29. Колбенков, С. П. Аналитическое выражение типовых кривых сдвижения поверхности / С. П. Колбенков // Труды ВНИМИ. - 1961. - №43. - С. 46 - 49.

30. Кратч, Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений / Г. Кратч. - М.: Недра, 1974. - 494 с.

31. Лиманов, Ю. А. Осадки земной поверхности при сооружении городских тоннелей / Ю. А. Лиманов, А. П. Ледяев, И. В. Платонов // Транспортное строительство. - 1980. - №5. - С. 44 - 45.

32. Лиманов, Ю. А. Осадки земной поверхности при сооружении тоннелей в кембрийских глинах / Ю. А. Лиманов. - Л.: ЛИИЖТ, 1957. - 239 с.

33. Лиманов, Ю. А. Осадки земной поверхности при сооружении тоннелей в четвертичных отложениях / Ю. А. Лиманов, Е. И. Артюков // Транспортное строительство. - 1972. - №2. - С. 45 - 47.

34. Ломтадзе, В. Д. Инженерная геология. Инженерная петрология / В. Д. Ломтадзе. - Л.: Недра, 1984. - 511 с.

35. Мазеин, С. В. Влияние нагрузок от щита на вертикальную деформацию здания на поверхности вдоль трассы тоннеля / С. В. Мазеин, А. С. Вознесенский // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2007. -№11.-С. 155-164.

36. Мазеин, С. В. Влияние текущих параметров щитовой проходки на осадку поверхности / С. В. Мазеин, А. М. Павленко // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2007. - №5. - С. 133 - 138.

37. Мазеин, С. В. Прогноз стадийности подвижек грунта в продольной мульде поверхности над тоннелем по контролируемым параметрам щитовой проходки / С. В. Мазеин // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. - №3. - С. 288 - 293.

38. Макаревич, Г. В. Щиты с грунто- и гидропригрузом. Преимущества и недостатки работы с ТПМК с различными пригрузами забоя / Г. В. Макаревич // Метро и тоннели. - 2004. - №1. - С. 22 - 25.

39. Малаховский, Д. Б. Геоморфологические и геологические наблюдения в долине р. Ловать / Д. Б. Малаховский // Известия Русского Географического общества. Том 133. - 2001. - Выпуск 2. - С. 32 - 38.

40. Малаховский, Д. Б. Ледниковые отторженцы и гляциодислокации северо-запада Русской равнины / Д. Б. Малаховский, Э. Ю. Саммет // Материалы гляциологических исследований. Хроника, обсуждения. - 1982. -№ 44. - С. 121 - 128.

41. Малаховский, Д. Б. О генезисе и возрасте переуглублений на севере Европы / Д. Б. Малаховский, Б. Г. Федоров // Возраст и генезис переуглублений на шельфах и история речных долин. - М.: Наука, 1984. - С. 134 - 140.

42. Мангушев, Р. А. Геотехника Санкт-Петербурга / Р. А. Мангушев, А. И. Осокин. - М.: АСВ, 2010. - 264 с.

43. Мангушев, Р. А. Механика грунтов / Р. А. Мангушев, В. Д. Карлов, И. И. Сахаров. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2009. - 264 с.

44. МГСН 2.07-01 Основания, фундаменты и подземные сооружения. - М.: Недра, 2003.-41 с.

45. МРДС 02-08 Пособие по научно-техническому сопровождению и мониторингу строящихся зданий и сооружений, в том числе большепролетных, высотных и уникальных. - М.: Недра, 2008. - 34 с.

46. Муллер, Р. А. Влияние горных выработок на деформацию земной поверхности / Р. А. Муллер. - М.: Углетехиздат, 1958. - 77 с.

47. Новокшонов, В. Н. Характер изменения горизонтальных деформаций земной поверхности на различных интервалах измерения / В. Н. Новокшенов, К. А. Степанов, В. К. Чумак. - Л.: Межвузовский сборник научных трудов. Ленинградский горный институт, 1989. - С. 37 - 38.

48. Панфилов, Д. В. Методика прогнозирования деформаций земной поверхности при сооружении транспортных тоннелей на основе пространственного моделирования : автореф. дисс. ... канд. тех. наук. - М., 2005. -148 с.

49. ПБ 07-269-98 Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. - М.: Горное дело, 2011. - 296 с.

50. Подаков, В. Ф. Пособие по проектированию мероприятий для защиты эксплуатируемых зданий и сооружений от влияния горнопроходческих работ при строительстве метрополитена / В. Ф. Подаков, Ю. Ф. Соловьев, В. М. Капустин, Р. А. Муллер, Е. А. Овсянко, С. Е. Шагалов. - Ленинград: Ленинградское отделение стройиздата, 1973. - 72 с.

51. Подаков, В. Ф. Исследование деформаций земной поверхности на трассе Московско-Петроградского направления / В. Ф. Подаков. - Л.: Метрострой, 1963.-№3-4.-С. 15-16.

52. Подаков, В. Ф. О мерах предупреждений возможных деформаций городских зданий при строительстве метрополитена в Ленинграде / В. Ф. Подаков. - Л.: Труды ВНИМИ. - Сб. №61. - 1966. - С. 10 - 12.

53. Пособие к МГСН 2.07-01 Основания, фундаменты и подземные сооружения. Обследование и мониторинг при строительстве и реконструкции зданий и подземных сооружений. - М.: Недра, 2003. - 23 с.

54. Протосеня, А. Г. Механика подземных сооружений. Пространственные модели и мониторинг / А. Г. Протосеня, Ю. Н. Огородников, П. А. Деменков, М. А. Карасев, М. О. Лебедев, Д. А. Потемкин, Е. Г. Козин. - СПб: СПГГУ, 2011.-355 с.

55. РД 07-166-97 Инструкция по наблюдениям за сдвижениями земной поверхности и расположенными на ней объектами при строительстве в Москве подземных сооружений. - М.: ГУП "НТЦ "Промышленная безопасность", 2002. - 52 с.

56. РД 07-226-98 Инструкция по производству геодезическо-маркшейдерских работ при строительстве коммунальных тоннелей и инженерных коммуникаций подземным способом. -М.: Недра, 1998.-28 с.

57. Инструкция по производству маркшейдерских работ. - СПб.: ЦОТПБСП, 2003.-111 с.

58. Резник, Б. Е. Непрерывные геодезические измерения деформаций строительных конструкций эксплуатируемых сооружений / Б. Е. Резник // Геопрофи. - 2008. - №4. - С. 4 - 10.

59. Соколов, M. Ю. Механизация тоннелепроходческих работ. Часть I. Проходческие щиты: Учебное пособие / М. Ю. Соколов, А. Н. Коньков, Я. В. Мельник, А. Б. Голубых. - СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2005.-44 с.

60. СП 21.13330.2012 Свод правил. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.01.09-91. - М.: ФАУ «ФСЦ», 2012. - 78 с.

61. СП 22.13330.2011 Свод правил. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. - М.: Стандартинформ, 2011.- 147 с.

62. ТСН 50-302-2004 Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге. - СПб, 2004. - 76 с.

63. Турчанинов, И. А. Основы механики горных пород / И. А. Турчанинов, М. А. Иофис, Э. В. Каспарьян. - Л.: Недра, 1989. - 488 с.

64. Филлипов, И. И. Тоннели, сооружаемые щитовым и специальными способами. Учебное пособие / И. И. Филлипов. - М., 2004. - 211 с.

65. Хлебников, А. В. Основы теории погрешности маркшейдерских измерений / А. В. Хлебников. - Л.: ЛГИ, 1979. - 61 с.

66. Хуцкий, В. П. Сдвижение земной поверхности при строительстве пересадочных узлов метрополитена в условиях Санкт-Петербурга : дис. ... канд. тех. наук : 05.23.11 / Хуцкий Виктор Павлович. - СПб, 2003. - 132 с.

67. Яковлев, С. А. Наносы и рельеф города Ленинграда и его окрестностей / С. А. Яковлев. - Ленинград: 2-я типография Транспечати НКПС имени тов. Лоханкова, 1925. - 266 с.

68. Aye, Z. Z. Ground Movement Prédiction and Building Damage Risk-Assessment for the Deep Excavations and Tunneling Works in Bangkok Subsoil / Z. Z. Aye, D.

Karki, C. Schulz // International Symposium on Underground Excavation and Tunnelling. - 2006. - P. 281 - 297.

69. Franzius, J. N. Behaviour of buildings due to tunnel induced subsidence : thesis ... Doctor of Philosophy / Franzius Jan Niklas. - London, 2003. - 360 p.

70. French Society for Trenchless Technology. Microtunneling and Horizontal Drilling. Recommendations / FSTT. - London: ISTE, 2006. - 340 p.

71. Ghilani, Ch. D. Adjustment Computations. Spatial Data Analysis / Ch. D. Ghilani.

- N. J.: John Wiley & sons, 2010. - 645 p.

72. Gusev, V. N. Assessment of water conducting fracture zones height by determining the boundary horizontal deformation for geological conditions of the Yakovlevski mine / V. N. Gusev, D. A. Iliukhin, A. E. Zhuravlev // Proceedings XV International ISM Congress 2013. - 2013. - P. 600 - 610.

73. Kimura, T. Centrifugal testing of model tunnels in soft clay / T. Kimura, R. J. Mair // Proc. 10th Int. Conf. Soil Mech. and Found. Eng. - 1981. - P. 319 - 322.

74. Leca, E. Settlements induced by tunneling in Soft Ground / E. Leca // Tunnelling and Underground Space Technology. - 2006. - P. 119 - 149.

75. Lee, K. M. Subsidence owing to tunnelling. I. Estimating the gap parameter / K. M. Lee, R. K. Rowe, K. Y. Lo // Can. Geotech. J. Vol. 29. - 1992. - P. 929 - 940.

76. Marshall, A. M. Tunnels in sands: the effect of size, depth and volume loss on greenfield displacements / A. M. Marshall, R. Farrell, A. Klar, R. Mair // Ge'otechnique 62. - 2012. - No. 5. - P. 385 - 399.

77. Martos, F. Concerning an approximate equation of the subsidence trough and its time factors / F. Martos // International Strata Control Congress, Leipzig. - 1958-P. 191 -205.

78. Ng, C. W. W. Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground / C. W. W. Ng, H. W. Huang, G. B. Liu. - London: Taylor & Francis Group, 2008.

- 888 p.

79. O'Reilly, M. P. Settlements above tunnels in the United Kingdom - their magnitude and prediction / M. P. O'Reilly, B. M. New // Tunnelling 82. The Institution of Mining and Metallurgy. - 1982. - P. 55 - 64.

80. Peck, R. B. Deep excavations and tunneling in soft ground / R. B. Peck // Proc. of the 7th int. Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. - 1969. -P. 225 - 290.

81. Peck, R. B. Foundation Engineering / R. B. Peck, W. E. Hanson, T. H. Thornburn. - 2nd Edition. - N. Y.: John Wiley & Sons, 1974. - 530 p.

82. Pinto, F. Ground Movements due to Shallow Tunnels in Soft Ground: 1. Analytical Solutions / F. Pinto, A. J. Whittle // Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina. - 2002. - 42 p.

83. Puller, M. Deep Excavations: a practical manual / M. Puller. - London: Thomas Telford, 2003. - 563 p.

84. Quick, H. Tunnelling and Deep Excavation in Soft Ground [web] / H. Quick, J. Michael, V. Schóttner, R. Katzenbach, U. Arslan // 1998. - 68 p.

85. Rankin, W. J. Ground movements resulting from urban tunneling: predictions and effects / W. J. Rankin // Engineering geology of underground movements. - 1988. -P. 79-92.

86. Schmidt, B. Settlements and ground movements associated with tunneling in soils / B. Schmidt // Ph.D. Thesis, University of Illinois, Urbana.- 1969. - 180 p.

> i > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > >

U> о о о 15 to S о £ О to О О 5 to Ul О О > ГО to to О О s О ю о о о 5 to О 8 > о to о о о £ 00 о о »м* 00 о о Й 00 о о й 00 о о > О 00 о о £ Cs О о > а »MM Cs о о > О Cs о о a CS О о Й s; о о Й CS о о > И Ul о О Ul о о Й Ul о о X О j- о о Ч О О О Й 4» 8 X о to О О Ч О to о о Й to о о X О О о о X О 00 о о X О 00 о о X О о о X О Cs О о X О Ui о 3 О •u о о X О u> о о X О to Ul о X О - Модификация

1 3625 3125 3025 3025 2725 2425 2425 2425 2150 1 2150 2150 2150 2150 1970 1970 1970 1970 1970 1970 1810 1810 1810 1740 | 1740 »мМ о 1505 1505 1505 1 Г 1295 1110 SO Ul 00 Ul -4 00 о Cs Cs UI Ui Cs Ui 4* О u> Cs 00 to Наружный диаметр щита, мм

3600 3100 3000 3000 1 2700 | 2400 2400 2400 2120 2120 2120 2120 2120 1940 1940 1940 1940 1940 1940 1780 1780 1780 1720 | 1720 1720 1490 1490 1490 |1280 1090 SO Cs О 00 Cs о -4 Cs О CS Ul о Ui Ui о 4* О о U) Cs о U) Наружный диаметр тоннеля, мм

** У) о Ui О к-* Ui О о! о 8 о о >—' о о о о о о «■Ml 8 км* о о о о о о о о 8 Cs О о о CS О о о s g Cs О Cs о Cs О Cs О Cs О Cs О Cs О Cs О Ul о Ul о u> о to Ul to Ui Ui Н-1 Ul Им* О 4* Выдвижение циллнндров управления, мм

К) (л S» Ui to U> W Ul to Ul to Ul to Ul to Ui u> о U) о U1 о U) о U) о w о U) о Ui о и» о U) о и> о u> о Ul о u> о to о to о to о Ui Ul Ui Ul К> о Ul Ui to о Ul Ui о 00 Ul СР,(2)-(3), мм

3300 2850 2700 2750 2450 2200 1 2200 2200 1960 1960 1960 1960 1960 1770 1770 1770 1770 j 1770 1770 1640 1640 1640 1560 1560 1560 1345 1345 1345 | 1140 1 SO 4* Ul 00 Ul о 00 о Cs 00 о Ul -4 Ui 4* -4 Ui U) Ul о UJ о Ui CS Диаметр делительной окружности, мм

in Ui U> Ul Cs Ul Ul 4* ■u Ul 4- Ui ■u Ul Ul Ui Ul и-* Ul Ui Ul Cs Ui Cs W 4- и> U) 4* Ui Cs U) -4 u> -j u> -о и> 00 и> 00 и> оо 4» Ui 4* Ul 4» Ui Ul Ui Ul u> Cs о u> 00 u> 4- U) Ul to 4» U) u> u> -4 Максимальный угол отклонения, (4)/(6), мм/м

3450 3450 3300 3300 2400 2350 2200 1213 2200 2100 2100 i 2100 I 1075 2100 1950 2100 1950 1950 SO 00 Ul 1900 1900 1700 1875 1875 1700 1875 1875 j 1600 | 1500 ' £ Ui о 1200 1250 1050 1075 ' -4 to Ui to Ul о о 00 Длина поворотной части, мм

** (Л -J 00 tO 00 Ul 00 о SO 00 о -j о о Ul Ul t—• to им о -J о -4 107 Ul Ul SO о -j CS Cs Cs Cs Ul Cs --4 О ^4 О Cs to Ю -4 to Cs Ui 2 00 4* ~4 SO -4 •О -4 to 4* 00 u> SO 4* -J to UJ u> to u> so со, (7)*(8), мм

о о Ul 0,07 о о 0,07 0,05 0,05 о о 0,08 0,03 0,04 0,04 0,06 о о Ul 0,06 о о Ul 0,07 0,06 0,05 0,05 0,06 0,05 0,07 0,05 0,06 0,07 0,05 0,05 о о Cs 0,07 0,09 0,09 0,07 О о со О О so о о 0,10 lO о о о (вр +со)/с1

ч

SO

о»

tJ

в £»

Я •о

S

о %

о

Э

So

■о

Я "О

о

X

о to X

Л)

о

3 *

в

ас

л

3

7?

3

о

о

3"

я

сэ ■о ы

5»

«

Н

•а 2 a •а

о *

о ts j: re r>

5 о©

м к

Ч

о о

3*

ч

п>

з

7Г

3

о

о

3"

о о

о ■ч ■t

о

3

?Г

3

Г9

Г>

ЕГ

Приложение Б Общие сведения о наблюдательной станции и методике наблюдений

Введение

В рамках мониторинга за деформациями земной поверхности при сооружении водозаборных тоннелей Главной водопроводной станции Санкт-Петербурга, в период с февраля по сентябрь 2012 года был выполнен следующий комплекс работ:

• Рекогносцировка мест закладки профильных линий.

• Закладка наблюдательной станции.

• Проведение нулевых измерений деформационных реперов.

• Проведение 17 циклов определения отметок деформационных реперов и камеральной обработки данных.

Работы по мониторингу проводились в соответствии со следующими документами:

1. ГОСТ 24846-81. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений. М., 1981.

2. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. М., 2011;

3. СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах. М., 1992.

4. РД 07-226-98 Инструкция по производству геодезическо-маркшейдерских работ при строительстве коммунальных тоннелей и инженерных коммуникаций подземным способом. М., 1998.

5. ГКИНП (ГНТА)-ОЗ-010-03. Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов. М., 1999.

6. Пособие к МГСН 2.07-01с дополнением. М., 2001.

7. РД 07-166-97. Инструкция по наблюдениям за сдвижениями земной поверхности и расположенными на ней... М., 1997.

8. ТСН 50-302-2004. Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге. СПб., 2004.

9. ТСН 50-302-2003 "Защита от коррозии бетонных и железобетонных конструкций транспортных сооружений", Москва;

10.СП 13-102-2003 " Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений";

11.СП 52-101-2003"Бетонные и железобетонные конструкции";

12.СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты";

13.СП 12-136-2002 "Безопасность труда в строительстве";

14.СНиП 12-03-2001 "Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования";

15.СНиП 12-03-2002 "Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство";

16.МДК 3-02.2001" Правила технической эксплуатации систем и сооружений коммунального водоснабжения и канализации";

17.ПОТ Р М-025-2002 "Правила по охране труда при эксплуатации коммунального водопроводно - канализационного хозяйства";

18.ФЗ №116- ФЗ от 21ю07.97г. "О промышленной безопасности опасных производственных работ";

19.СанПиН 2.2.3.1384-03 "Гигиенические требования к организации строительного производства и строительных работ";

20.ПБ-10-382-00 "Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов";

21.ППБ 01-03 "Правила пожарной безопасности";

22.ГОСТ 12.3.006-75 Система стандартов безопасности труда "Эксплуатация водопроводных и канализационных сооружений и сетей. Общие требования безопасности".

Краткая характеристика условий и сложности строительства

Территория строительства располагается в центральной части г. Санкт-Петербурга в Центральном районе на территории Главной водопроводной станции (ГВС) и расположена в пределах Приневской низины с абсолютными отметками поверхности земли от 2.7м до 3.5м. Гидрографическая сеть района относится к бассейну Балтийского моря.

В геолого-литологическом строении участка в пределах глубины бурения (60,0 м) принимают участие четвертичные отложения различного генезиса (техногенные отложения t IV, озерно-морские отложения l,mIV, озерно-ледниковые отложения lglll, ледниковые отложения Лужской стадии оледенения gill, межморенные озерно-ледниковые lg II-III и водно-ледниковые f,lgII-III отложения.

На отметках сооружения тоннелей залегают породы в основном озерно-морского (Im IV) и озерно-ледникового (lg III) генезиса (ИГЭ За, Зв и Зг), представленные песками мелкими темно-серого цвета, водонасыщенными, средней плотности (ИГЭ-За) песками средними темно-коричневого цвета, водонасыщенными, средней плотности (ИГЭ-Зв) и песками гравелистыми темно-коричневого цвета, водонасыщенными, средней плотности (ИГЭ-Зг).

Надморенный водоносный комплекс развит повсеместно, приурочен к супесчаным, песчаным, песчано-гравийным прослоям (линзам) и слоям в толще техногенных, озерно-морских и озерно-ледниковых отложений. Нижним водоупором являются грунты лужской морены. Зеркало грунтовых вод на момент бурения зафиксировано на абсолютных отметках: 2,3 м - 3,2 м. По архивным данным уровень грунтовых вод так же варьирует на глубинах от 2,5 м до 5,0 м.

Инженерно-геологическая колонка грунта вблизи стартового котлована представлена на рисунке Б. 1.

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Скьажина N3-143 Абс.отметка устья 3.64 м

Глуьина залегания слоя, м

от до

- 2 г

О Щ -

. О CR

О О

ш о ^

<Г 1= о

/1итологииеск. разоез

х О =f

S Q СО

ifl о о

7) l£) q.

Наименование грунта

Группа гранта

to )v

-to IV

1SL_

Насыпной грунт г>есон пелкии. корииневыи. со строительным мусором, кирпичной кроыкои, щеенем 10'/.. плиткои керамической 55£. метол, ормотурои___

Насыпной грунт суглинок серый, перелопаченный с поивои, кирпичной крошкой 5 У., метал проволокой 2'/.. пластииныи, с гл. 3,5м до конца интервала древесная цепа 80Х, в сеоом суглинке

Пески пылеватые. серые, с прослоями супеси носыщенные водой- средней плотности.

©

О

ML

ML

©

©

Пески соеднеи крупности, серые, насыщенные водой, средней плотности.

Пески мелкие, светло-серые, насыщенные водой средней плотности.

Пески средней крупности, серые, насыщенные водой, средней плотности.

Пески гравелистые. светло-серые, с прослоями крупного песка, насыщенные водой, средней плотности

Пески пылеватые. светло-серые, насыщенные водой плотные

Слпеси пылеватые серые, с прослоями песка пылеьатого. с гравием и галькой 5Х. пластичные. по Св - тугопластииные

Супеси оиень пылеватые (алевритовые), серые, пластичные, по Св - политееедые

ш

Супеси пылеватые, серые, с и галькой пластичные, по Св - полутвердые.

ш

ш

Рисунок Б. 1 - Геологические условия проходки

Общие сведения об объекте строительства

На объекте выполнено сооружение подземной части насосной станции 1-го подъема для размещения трех отсеков мокрого отделения и сооружение трех ниток водоводов сырой воды из р. Нева. Подземная часть насосной станции связана водоводами сырой воды с водозаборными оголовками, расположенными в акватории Невы. Прокладка водоводов сырой воды осуществлена методом микротоннелирования под незастроенной территорией Смольной набережной с выходом в акваторию Невы на расстояние 130 м от берега. Наружный диаметр тоннеля: 1940 мм, внутренний: 1500 мм. Общая длина одной нитки тоннеля 235 м.

Для проходки тоннелей были построены три стартовые камеры в подземной части насосной станции 1-го подъема. Они сооружались во временном ограждении, состоящем из металлического шпунта Ларсен IV и ледогрунтового контура. Габаритные размеры камер: 7,6м х 7,1м. В точке выхода тоннелепроходческого комплекса была установлена опорная конструкция под оголовок, состоящая из четырех стальных свай диаметром 820 мм.

В качестве основного горнопроходческого оборудования применялся тоннелепроходческий механизированный комплекс (ТПМК) марки 1600

изготовленный фирмой Неггепкпес1й Ав (Германия). Железобетонные трубы изготавливались ЗАО «Метробетон».

Выход тоннелепроходческого комплекса осуществлялся в акватории р. Нева в заданном месте свайного основания оголовка. В момент выхода щит находился в грунте не менее чем на 1/3 своего диаметра. За 10 метров до выхода подача воды в забой была прекращена, и по достижении защитовой трубой проектного положения проходка была остановлена. Затем был проведен осмотр ТПМК и оценка положения защитовой трубы в плане. После этого движение щита было продолжено под наблюдением водолазов. По завершении проходки в тоннеле были демонтированы инженерные коммуникации, и щит был проверен на герметичность. Для отделения щита от трубного става на защитовой трубе были смонтированы гидродомкраты, и во второй от щита трубе установлена герметичная перемычка. В первых пяти трубах для усиления соединений также

были установлены межтрубные планки крепления. Со стороны стартовой камеры пространство между ТПМК и герметичной перемычкой было заполнено водой, таким образом, давление воды в тоннеле сравнялось с давлением воды в Неве.

Затем для определения состояния оборудования и его готовности к подъему на поверхность было выполнено водолазное обследование. Водолазы гидромонитором освободили щит от грунта и провели комплекс работ по отсоединению щита от трубы коллектора. Кроме этого они установили штатные рымы и закрепили стропы. Подготовленный к подъему щит с помощью крана был поднят над грунтом на высоту 0,3-0,5 м., осмотрен водолазами и наконец поднят на поверхность, установлен на грузовой понтон и отбуксирован к месту выгрузки на берег.

Наблюдения за деформациями

В ходе организации работ по мониторингу на объекте наблюдения установлены деформационные осадочные реперы. Общий вид места проведения мониторинга представлен на рисунке Б.2.

Рисунок Б.2 - Смольная набережная в месте проходки тоннелей

Глубина заложения тоннелей в месте наблюдения за деформациями составила 22,0 м.

Деформационные реперы расположены вдоль профильных линий (1-1, 2-2, 3-3) с интервалом 1-3 метра и представляют собой закрепленные пункты на бордюрном камне. Линия 1-1 попадает на сваи (глубина: 16 м), являющиеся конструктивным элементом набережной. Линия 2-2 находится в непосредственной близости от свай и от стены в грунте (глубина: 29 м), выполненной в рамках проекта по сооружению Орловского тоннеля. Вблизи линии 3-3 подземные сооружения не обнаружены. Схема расположения профильных линий деформационных реперов представлена на рисунке Б.З.

Смольная

тротуарная

Рисунок Б.З - Микротоннели и профильные линии для наблюдения за оседаниями.

Наблюдения за оседаниями проводились тригонометрическим нивелированием высокоточным тахеометром Leica TCRA 1201 с наведением на отражатель. При приближении щита к профильным линиям и при прохождении под ними оседания измерялись ежедневно. Затем, в зависимости от скорости деформаций, периодичность измерений уменьшалась. Наблюдения заканчивались при достижении условной стабилизации деформаций, когда оседания не превышали 1 мм за 2-3 недели.

При камеральной обработке были получены отметки деформационных реперов, из которых затем вычислены значения вертикальных деформаций, наклона и кривизны.

Фактические погрешности измерений не превышали допустимые для измерений второго класса точности методом тригонометрического нивелирования (ГОСТ 24846-81): допустимая погрешность измерения расстояний - 7 мм, допустимая погрешность измерения вертикальных углов - 2,5".