Метро. Дипломная работа. Ормамбеков Ержан Жумагалиевич магистерская диссертация
 Скачать 5.18 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И.Сатпаева Институт геологии, нефти и горного дела имени К.Турысова Кафедра «Маркшейерское дело и геодезия» УДК 622.270 Права рукописи Ормамбеков Ержан Жумагалиевич МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ на соискание академической степени магистра Название диссертации Исследование и обеспечение устойчивости наземных и подземных сооружений метрополитена г.Алматы Направление подготовки 7М07210 - Геопространственная цифровая инженерия Научный руководитель докт.техн.наук, профессор М.Б.Нурпеисова «___» _____________ 2021г. Рецензент ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ Нормоконтроль, м.т.н. _________ Ж.М.Нукарбекова «21» июнь 2021 г Заведующий кафедрой «Маркшейерское дело и геодезия» доктор PhD, асс.профессор Э.О. Орынбасарова «22» июнь 2021 г Алматы 2021 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И.Сатпаева Институт геологии, нефти и горного дела имени К.Турысова Кафедра «Маркшейерское дело и геодезия» 7М07210 - Геопространственная цифровая инженерия УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой «Маркшейерское дело и геодезия» доктор PhD, асс.профессор Э.О. Орынбасарова «22» июнь 2021 г ЗАДАНИЕ на выполнение магистерской диссертации Ормамбекову Ержану Жумалиевичу Тема: Исследование и обеспечение устойчивости наземных и подземных сооружений метрополитена г.Алматы Утверждена приказом по университету № 330-М от «11» ноября 2019 г. Срок сдачи законченной диссертации « 15 » июня 2021 г. Исходные данные к магистерской диссертации: Перечень подлежащих разработке в магистерской диссертации вопросов: а) анализ материалов по исследованию и обеспечению устойчивости наземных зданий и подземных сооружений в зоне влияния метропорлитена; б) анализ и оценка деформаций соружений; в) анализ современных приборов и оборудования, применяемых при мониторинге за деформациями сооружений г) пути решения обеспечения устойчивости сооружений. Перечень графического материала: а) геологическая карта и тектоника р егиона; б) горно-проходческие работы ведении метополитена; в) современные приборы и оборудование; Рекомендуемая основная литература: Технический отчет о контрольных геодезическо-маркшейдерских работах на объектах: «Строительство первой очереди алматинского метрополитена». Главный маркшейдер ОАО «Алматыметрокурылыс Абдуллаев Б.А. //Алматы, 2008. -49 с 1. ВСН 160-69 Инструкция по геодезическим и маркшейдерским работам при строительстве транспортных тоннелей (составители: В.Г. Афанасьев, Б.И. Гойдышев, И.Ф. Демьянчик, В.А.и др) //Москва, 1980.-79 с. 1 АННОТАЦИЯ Магистерская диссертация посвящена процессам мониторинга деформации надземных зданий и подземных сооружений в зоне влияния метрополитена г. Алматы. Строительство первой лини расположено между рек Большая Алматинка и Малая Алматинка северного склона Заилийского Алатау Особенность строительства метрополитена в городе Алматы заключается в том, что имеет ряд сложных геотехнических факторов: 1. Сейсмическая активность в городе очень высока и достигает 9-10 баллов по шкале MSK-64. 2. Рельеф является наклонным, так как находится в районе межгорной впадины. 3. Состав грунтов является разнообразным и слабоустойчивым, галечники имеют включения валунов почти до трех метров в диаметре. 4. Глубины заложения станционных тоннелей и перегонных станций разнообразны есть районы мелкого заложения от 11 метров и глубокие составляющие 60 метров. Несмотря на такие трудные условия в настоящее время высоким темпом ведется строительство второй очереди первой ветви метрополитена. Первая часть диссертации посвящена геологии территории и технологии проведения подземных работ в метрополитене. Вторая часть посвящена геодезическому обеспечению строительства метрополитена. А также использованию современных маркшейдерско- геодезических приборов при проходке метрополитена. В третьей части – обоснована методика наблюдении за устойчивостью наземных сооружении. Надежную информацию о деформациях инженерных сооружений можно получить прямыми геодезическими наблюдениями на местах. По мере возрастания точности и оперативности геодезических измерений расширяется круг проблем, в решение которых существенный вклад может внести современная геодезия. Одной из таких проблем является мониторинг сооружений с использованием приборов нового поколения. Приведены результаты обработки наблюдений за реперами, заложенных на фундаментах и стенах зданий. АНДАТПА Ұсынылып отырылған магистрлік диссертация Алматы метроқұрылыс аймағындағы ғимараттардың деформациясы және оларды бақылаулы жайлы баяндалған. Метрополитен құрылысының бірінші кезеңі Іле Алатауының солтүстік жағында Ұлкен және Кіші Алматы өзендерінің аралығындағы аймақта орналасқан. Алматы қаласы метрополитенінің құрлысының өте күрделі геологиялық-техникалық қиын жағдайда жүргізілуде, олар: 1.Аймақтың жоғары сейсмикалықтығы (MSK шкаласы бойынша 9-10 балл). 2. Жер бедері еңкіс тау бөктері аймағы. 3. Аймақ әртүрлі грунттардан тұзілген, оның ішінде орнықтылығы әлсіз, диаметрлері 3 метрге дейін жететін қойтастары бар ірі малтастар бар. 4. Тоннелдің айналмалары мен бекеттерінің әр тереңдікте (11 метрден 60 метр тереңдікке дейін) орналасуы. Осындай қиындықтарға қарамастан, қазір метрополитенттің бірінші желісінің екінші кезеңі жоғары қарқынмен жүргізіліп жатыр. Метрополитенді апатсыз пайдалану үшін, соның аймағындағы жер беті деформациясының дамуының үздіксіз және жоғары дәлдікті геодезиялық бақылаулары жүргізілуі қажет. Жер бетінің және онда орналасқан инженеғрлік құрылыстардың деформациялануы туралы мәліметі тек қана заманауи аспаптарды қолданып мониторинг жүргізу арқылы алуға болады. Осы күнгі геодезия ғылымы мен өндірісін, геодезиялық өлшеулердің дәлдігін жоғарылататын және аз уақыт ішінде орындауға мүмкіндік беретін, электрондық және автоматтандырылған аспаптарсыз еслестету өте қиын. Зерттеу барысында геодезиялық заманауи аспаптар және жаңа бағдарламалар пайдаланылды. ANNOTATION The master's thesis is devoted to the processes of deformation monitoring of above-ground buildings and underground structures in the zone of influence of the Almaty metro. The construction area of the first stage of the subway is located on the northern slope of the Zailiisky Alatau within the cone of the Bolshaya and Malaya Almatinka rivers. The uniqueness of the subway of Almaty is determined by a complex of particularly complex geotechnical factors: 1. High seismicity of the territory of 9-10 points on the MSK scale. 2. Piedmont zone with a sloping relief, is an intermountain depression. 3. Soils are diverse, weakly stable, pebble-like with inclusions of boulders up to three meters in diameter. 4. Different depths of driving and station tunnels from 11m shallow to 60m deep. Despite such difficult conditions, nowadays the second stage of the first subway branch is being built at a high rate. The first part of the dissertation is devoted to territory geology and technology of underground works in subway. The second part is devoted to the geodesic and mine surveying support of the metro construction. As well as the use of modern surveying and geodesic instruments for metro tunneling. In the third part - the methodology of observing the stability of surface structures is substantiated. Reliable information about the deformations of engineering structures can be obtained by direct geodetic observations in the field. As the accuracy and operability of geodetic measurements are increasing, the range of problems to which modern geodesy can make a significant contribution is expanding. One of such problems is the monitoring of structures with the use of new generation instruments. The results of processing of observations of reference points laid on foundations and walls of buildings are given. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………. 9 1 Геологическое строение района строительства метрополитена в городе Алматы……………………………………………………… 12 1.1 Геологическая часть.......................................................................... 12 1.1.1 Географическая характеристика района…………………………. 12 1.1.2 Геологическое строение района....................................................... 14 1.1.3 Гидрогеология района ...................................................................... 16 1.1.4 Инженерно-геологические изыскания при проектировании и строительстве метрополитена ......................................................... 17 1.1.4.1 Сбор и обработка материалов исследований и изысканий прошлых лет………………………………………………………. 18 1.1.4.2 Рекогносцировка, обследование, аэро и пешие маршрутные наблюдения…………………………………………………………. Выводы по 1- разделу……………………………………………….. 18 20 2 Горная часть ...................................................................................... 21 2.1 Инженерно-геологическое районирование трассы метрополитена .................................................................................... 21 2.2 Технология проведения перегонных тоннелей ............................... 23 2.3 Оборудование и технологии для строительства ............................. 24 2.3.1 Строительство станций новоавстрийским методом…………….... 24 2.3.2 Применение самоходных транспортных машин………………….. 26 2.4 Технология строительства эскалаторных тоннелей и станций…... 28 2.5 Технология строительства станции с опережающей крепью……. Выводы по 2-разделу……………………………………………….. 30 31 3 Маркшейдерско-гоедезический мониторинг зданий и сооружений 32 3.1 Виды деформации и методы ведения мониторинга......................... 32 3.1.1 Современныве приборы, применяемые при мониторинге 33 3.1.2 Создание съемочного обоснования.................................................. 36 3.2 Результаты ведения мониторинрга................................................... 39 3.3 Меры защиты зданий и сооружений................................................ Выводы по 3- разделу......................................................................... 53 54 ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................... 55 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................... 56 ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ В настоящей диссертации использованы ссылки на следующие нормативные документы и сокращении: - СНиП – строительные нормы и правила; - СНиП РК 1.03-26-2004 «Геодезические работы в строительстве» - ГОСТ 24846–81 ГРУНТЫ. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений. - СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». - СНи П РК 5.04-18-2002 «Металлические конструкции» - СНиП РК 5.01-01-2002 «Основания зданий и сооружений» - СН РК 1.04.04-2002 Обследование и оценка технического состояния зданий и сооружений / Астана, 2003. мониторинг состояния несущих конструкций – отслеживание изменения пространственного положения несущих конструкций здания, сооружения. надежность – свойство (способность) здания, а также его несущих и ограждающих конструкций выполнять заданные функции в период строительства и эксплуатации. несущие конструкции – строительные конструкции, воспринимающие нагрузки и воздействия и обеспечивающие прочность, жесткость и устойчивость здания. КазНИИСиА – Казахский научно-исследовательский институт строительства и архитектуры; КазНИТУ - Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева СКО - Средне квадратическая ошибка; Leica TCR 1201 – электронный тахеометр. Leica NA730 – оптический нивелир. Leica GPS 1230 GG – переносной GPS приемник (ровер) 9 ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы диссертации. Диссертационная работа посвящена исследованию устойчивости наземных зданий и подземных сооружений в зоне влияния метрополитена с оценкой их технического состояния. Строительство метрополитена было начато 7 сентября 1988 года. Запуск первой ветки состоялся 1 декабря 2011 года. Первая ветка метрополитена в г.Алматы расположена на наклонной равнине конуса выноса между рек Малая Алматинка, Большая Алматинка и Весновка. Уклон на поверхности составляет на север 5 – 7 градусов, на запад 2 – 3 градуса. Первая очередь строительства метрополитена велась с севера на юг от проспекта Райымбек по улице Назарбаева и с востока на запад по проспекту Абая до проспекта Гагарина. Без ветки в депо длина этой линии составила 8,3 км. Данная ветка включает в себя 7 станций: станция Райымбек - батыра, станция Жибек - Жолы, станция Алмалы, станция Абай, станция Байконур, станция Тулпар и станция Алатау. В близи железнодорожной станции Алматы II, в районе станции метро Райымбек располагается электро-депо. Особенность строительства метрополитена в городе Алматы в том, что имеет ряд сложных геотехнических факторов, которые представляют из себя: 1. Сейсмичная активность в городе очень высока и достигает 9-10 баллов по шкале MSK-64. 2. Рельеф является наклонным, так как находится в районе межгорной впадины. 3. Состав грунтов является разнообразным и слабоустойчивым, галечники имеют включения валунов почти до трех метров в диаметре. 4. Глубины заложения станционных тоннелей и перегонных станций разнообразны есть районы мелкого заложения от 11 метров и глубокие составляющие 60 метров. Несмотря на такие трудные условия в настоящее время высоким темпом ведется строительство второй очереди первой ветви метрополитена. Надежную информацию о деформациях инженерных сооружений можно получить прямыми геодезическими наблюдениями на местах. По мере возрастания точности и оперативности геодезических измерений расширяется круг проблем, в решение которых существенный вклад может внести современная геодезия. Одной из таких проблем является мониторинг сооружений с использованием приборов нового поколения. Приведены результаты обработки наблюдений за реперами, заложенных на фундаментах и стенах зданий. Так как Алматы расположен в сейсмически опасной зоне, было необходимо провести постоянный геодезический мониторинга наземных и подземных зданий и сооружений. 10 Целью работы является исследование устойчивости наземных зданий и подземных сооружений в зоне влияния строительства метрополитена с оценкой их технического состояния для обеспечения надежности, безопасности при строительстве и эксплуатации. Идея работы состоит в разработке методов высокоточных геодезических измерений с использованием современного оборудования для проведения комплексного мониторинга зданий и сооружений Задачи исследований: 1) анализ существующих методик производства геодезического мониторинга как подземных, так и надземных зданий, и сооружений; 2) проведение маркшейдерско-геодезического мониторинга с использованием комбинированных методов таких планово-высотный метод, метод тригонометрического нивелирования и методом технического нивелирования. 3) внедрение результатов исследований в производство и в учебный процесс. Объектом исследований являются станции: «Алатау», «Сайран» и «Москва» метрополитена г.Алматы. Методы исследований. Для решения перечисленных задач, использован комплексный метод исследований, включающий анализ литературных источников, геодезических методов наблюдений, современных приборов и технологий по ведению геомеханического мониторинга, оценки точности методов геодезических измерений. Защищаемые научные положения: 1. Ведение комплексного мониторинга с использованием современных геодезических приборов обеспечивает повышение точности, надежности измерений и производительности труда при мониторинге деформаций зданий и инженерных сооружений. 2. Набрызгбетонный и химический растворы упрочняют трещиноватые горные породы при проходке туннелей с податливым сводом метрополитена. Научная новизна. 1. В результате проведенного геодезического мониторинга получены параметры деформации сооружений и графики сдвижения земной поверхности. 2. Для обеспечения устойчивости некоторых участков подземных сооружений наряду с набрызгбетонным раствором использование химического закрепления горных пород. Научное значение работы заключается в совершенствовании геодезических методов ведения мониторинга состояния инженерных сооружений с использованием современных приборов и оценки точности геодезических измерений. 11 Практическая значимость работы состоит во внедрении усовершенствованных методов ведения геомониторинга в производство и в учебный процесс Satbayev University при ведении занятии по дисциплинам: «Геомеханика», «Наблюдение за деформациями инженерных сооружений», «Геотехнический мониторинг». Публикация работы. Основное содержание диссертации отраджено в 2- х опубликованных работах, из них 1 - в трудах международноой научно- практической корнференции «Сатпаевские чтения-2020» и 1 - в Горном журнале Казахстана. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов и заключения, содержит 68 страниц, 40 рисунков, 6 таблиц и списка 17 использованных источников. 12 1 Геологическое строение района строительства метрополитена в городе Алматы 1.1 Геологическая часть 1.1.1 Географическая характеристика района Алматы, это город, расположенный на юго-востоке Республики Казахстан в самом центре Евразийского континента, географические координаты которого: 43° N (северной широты) и 77° E (восточной долготы), на северном хребте Тянь-Шаньских гор Заилийского Алатау. Как и все горные системы, Тянь-Шаньские горы имеют широтное простирание. Северный Тянь- Шань имеет гребни хребтов свыше 4000 метров значительного протяжения, которые приходятся на территорию Заилийского Алатау, наивысшая точка составляет 4975 метров (пик Талгар). Вершины хребтов снежные и обледенелые, чередуются глубокими ущельями и впадинами. Городские улицы простираются в основном на север и достигают высоты в 500 метров над уровнем моря, где климат заметно жарче и почвы во основном степные и даже полупустынные. На юге же ближе к горам жилые массивы, расположенные в Каменском Плато и близ Медео, достигают отметки в 1800 метров над уровнем моря, здесь же климат намного прохладнее, где сказывается непосредственная близость ледников особенно в вечернее время. Животный и растительный мир близ города Алматы очень разнообразен, здесь обитают разнообразные звери и птицы, многие из которых являются редкими и занесены в Красную книгу Казахстана. Поэтому здесь организован Иле-Алатауский национальный парк, что является территорией заказников и заповедников (рисунок 1). Рисунок 1- Южная столица Казахстана 13 В предгорных районах свыше 8000 га выделены для выращивания разнообразных садовых культур такие как, разнообразные яблоневые сады, где также выращивают знаменитый Апорт, табак и виноградники, а также ягодники. Так же здесь же в предгорных районах, в поймах горных рек разводят радужную форель и организовывают места отдыха, что на сегодняшний день является очень популярным так как здесь можно подышать наисвежайшим горным воздухом, а также отдохнуть от городской суеты. Обзорная карта района ведения метрополитена приведена на рисунке 2. Рисунок 2- Обзорная карта г.Алматы Климат г.Алматы резко континентальный с большим перепадом суточных и годовых температур воздуха, а также из-за смен геоморфологических критериев и гипсометрического положения отдельных участков образовались зоны со своим микроклиматом. Данное отличие особенно проявляется между южной равнинной зоной и северной горной местностью. Средняя температура воздуха за год 8,7ºС, наиболее холодным является январь месяц со средней температурой воздуха – 7,9ºС, самым теплым – июль со средней температурой воздуха +23ºС. Абсолютный минимум в январе месяце -38ºС, абсолютный максимум зарегистрирован в июле +42ºС. Продолжительность периода, с отрицательной температурой воздуха, составляет 124 суток. Амплитуда колебаний суточной температуры воздуха составляет 23,5ºС. 14 Количество осадков за год – 629 мм, из них в виде дождя 541мм. Снежный покров устойчиво образуется в декабре и разрушается в марте. Средняя толщина снежного покрова достигает до 30см. Нормативная глубина промерзания крупнообломочных грунтов до 126 см, связных грунтов – 86см, вечномерзлых грунтов нет. В ветровом отношении г.Алматы относится к спокойным, с преобладающими ветрами юго-западного направления с максимальными скоростями от 1,9м/сек – зимой, до 28м/сек – летом. Ветра на территории г Алматы очень разнообразны. В предгорной зоне они чаще юго-восточные и южные, а в равнинных дуют чаще юго-западные ветра. В горах ветра так же разнообразны по времени суток, если днем они дуют с равнинной части вдоль ущелий с севера на юг, то вечером они дуют с преобладающе с гор, с юга на север. |