Метро. Дипломная работа. Ормамбеков Ержан Жумагалиевич магистерская диссертация
 Скачать 5.18 Mb.
|
|
2.2 Технология проведения перегонных тоннелей Ключевым условием, гарантирующим увеличение эффективности труда в тоннельном строительстве, быстрое увеличение проходки и, в конечном итоге, снижение затрат на строительство, является глобальная механизация тоннельной работы. Имеется в виду механизация основных процессов проходки тоннеля, в которой все используемые механизмы и аппаратные устройства обусловлены единым механизированным комплексом, который сосредоточен в головном участке строящегося тоннеля. Механизированный проходческий комплекс дает возможность механизировать все основные операции (разработка грунта, загрузка грунта на транспорт, постройка обделки, первичная закачка) и по максимуму сочетать их во временном промежутке. В полной мере принцип глобальной механизации осуществляется при проходке тоннелей, где имеются механизированные щиты. В состав работ по проходке тоннеля механизированным щитовым комплексом входят разработка грунта в забое, его выдача от щита и подача на транспорт, постройка обделки, первичная и контрольная закачки за обделку, гидроизоляционные работы. В соответствии с этим в состав технологического комплекса включают механизированный щит с устройствами для выдачи грунта, укладчик обделки (или оборудование для возведения монолитно-прессованной обделки), транспортный мост с установленным на нем ленточным конвейером и бункером для грунта, технологические тележки для нагнетания и гидроизоляционных работ, раствор нагнетателей, грузоподъемные механизмы (рисунок 6). Рисунок 6 – Проходка забоя механизированной крепью ЩН-1С 24 Н а рисунке 7 приведена схема проходки забоя тоннеля механизированным щитом КТ-5,6. Рисунок 7- Проходка забоя механизированным щитом КТ-5,6 В механизированных щитовых комплексах рычажные укладчики с полным валом, кольцевые и конвейерные укладчики, внутри которых беспрепятственно выполнению монтажа обделки проходит ленточный конвейер. Выгрузка грунта осуществляется конвейерным способом, где грунт по ленте доставляется в грузовую машину. Для разгрузки элементов обделки и их подачи к укладчику используют тельфер, перемещающийся по направляющим закрепленным на нижнем поясе транспортного моста [7]. 2.3 Оборудование и технологии для строительства 2.3.1 Строительство станций новоавстрийским методом Для того, чтобы ввести в эксплуатацию станции первой линии метрополитена в положенный срок специалисты АО «Алматыметрокурылыс» использовали инновационные оснащения и новейшие строительные технологии. На территории стран СНГ впервые при строительстве станции пилонного типа «Жибек Жолы» был внедрён ново-австрийский тоннельный метод (НАТМ) . Такой же метод был применен при строительстве других четырёх станций метро. 25 В ходе проектной проработки строительства станции пилонного типа «Жибек Жолы» проводились исследования по изучению напряженно- деформационного положения обделки тоннелей станции, а также определялся характер ее взаимодействия с грунтом на разных этапах строительства действенным, проверенным и универсальным методом физического моделирования - использование равноценных материалов. Данный метод дал возможность выделить точки с наивысшими показателями сжимающих и растягивающих напряжений в обделке и принять это во внимание в момент армирования обделки (рисунок 8). Рисунок 8 - Проведение бурения труб защитного экрана оборудованием Atlas Copco Rocket Boomer 352 S Метод НАТМ позволил: соорудить ведущие несущие конструкции станций глубокого заложения в очень короткий срок в сравнении с принятыми методами строительства при минимальных осадках дневной поверхности, минимизировать риски работников и повысить их безопасность. В результате использования этого метода обороты проходки тоннелей станции, в промежутке крепления, достигнуты более чем 24 погонных метров в месяц, а при сооружении постоянной обделки - не менее 30 погонных метров в месяц. 26 Благодаря сейсмическим тоннельным конструкциям, разработанным институтом СНГ ОАО ЦНИИС «Тоннели и метрополитены» (РФ, г. Москва), являющимся ведущим в данной сфере и внедрению передовых разработок австрийской компании Beton und Monierbau при строительстве станций тоннелей обеспечена безопасность метрополитена (рисунок 9) [8]. Рисунок 9- Самоходная станция опалубки и постоянная обделка боковых стен тоннелей 2.3.2 Применение самоходных транспортных машин В метрополитене г. Алматы строительство проводили без использования рельсовых транспортных средств. Так были использованы самоходные техники: автоматизированные самосвалы КамАЗ грузоподъемностью 12 тонн, малогабаритные самосвалы PAUS и погрузочно- доставочные машины ПД-2, ЛК-1 (рисунок 10) при работах, связанные с вывозом грунта, доставкой материалов. Рисунок 10- Транспортная машины PAUS и автосамосвал ТСШб Доставляли и укладывали бетон бетоно-транспортными машинами на базе ТСШ-4б (рисунок 11). 27 Рисунок 11 - Бетоно-транспортная машина на базе ТСШ-4б Высокопроизводительный тоннеле - проходческий комплекс с конвейерным транспортированием грунта, ново - австрийский тоннельный метод при строительстве станционных комплексов позволили в значительной мере укоротить время сооружения первой очереди алматинского метрополитена (рисунок 12). Рисунок 12- Высокоточная ж/б обделка тоннеля Несмотря на сложные условия проходки, в настоящее время высоким темпом ведется строительство второй очереди первой ветви метрополитена. Это - станция «Сайран», расположенная между улицей Тлендиева и уллицей Брусиловского и станция «Москва» - между улицей Утеген Батыра и проспектом Алтынсарина. Сегодня на станциях «Москва» и «Сайран» ведется работа по возведению основных конструкций станций. 28 По расчетам, в 2016 году пассажиропоток должен был увеличиться в три раза - с 22-25 тысяч до 60-70 тысяч. После ввода двух новых станций пассажиропоток увеличится на 20 %. Это немного, но две новые станции метро Алматы были запущены в эксплуатацию 18 апреля 2015 года. Отметим, станция "Сайран" является следующей после "Алатау" и затем идет станция "Москва [9]. 2.4 Технология строительства эскалаторных тоннелей и станций Сооружение эскалаторных комплексов. Эскалаторный комплекс предназначен для связи станции метрополитена глубокого заложения с поверхностью земли. В состав эскалаторного комплекса (рисунок 13) входят: эскалаторный тоннель 2, натяжная камера 1, наземный 3 или подземный 7 вестибюли, в нижней части которых находится машинное помещение 4 эскалаторов. Подземный вестибюль устраивают в том случае, когда выход на поверхность предусмотрен через под уличный переход. Рисунок 13- Эскалатор станции Алатау При глубоком заложении станции, когда осуществить ее связь с поверхностью земли одним маршем эскалаторов невозможно, устраивают два марша эскалаторов, которые сопрягаются в единый комплекс через промежуточный подземный вестибюль. Работы по сооружению эскалаторных комплексов относятся к наиболее сложным и ответственным, что в первую очередь связано с необходимостью их выполнения вблизи зданий и сооружений городской застройки.. К особенностям сооружения эскалаторных комплексов относится наклонное (под 30° к горизонту) расположение эскалаторного тоннеля большого диаметра (10,5 м). Эскалаторный тоннель пересекает все слои грунта, в том числе, как правило, неустойчивые обводненные. 29 Длина проходки по каждому слою в 2 раза больше, чем толщина слоя. Вторая особенность сооружения эскалаторных комплексов обусловлена необходимостью выполнения всех работ по проходке эскалаторного тоннеля и возведению наземного или подземного вестибюля на одной строительной площадке. При сооружении эскалаторных комплексов применяют две схемы организации работ: последовательную и параллельную. По первой схеме вначале проходят эскалаторный тоннель, натяжную камеру, устраивают сопряжение между ними, а затем сооружают машинное помещение и вестибюль. При такой схеме упрощается ведение подготовительных и основных проходческих работ, исключаются взаимные помехи их выполнения и загромождение строительной площадки материалами и оборудованием. Но в этом случае разрыв между окончанием проходки эскалаторного тоннеля и натяжной камеры и началом работ по сооружению машинного по- мещения может доходить до двух лет и более, что задерживает пуск станции, а следовательно, и всей линии метрополитена в эксплуатацию. По второй схеме работы по сооружению эскалаторного тоннеля, машинного помещения и вестибюля совмещают, что позволяет на 35—40 % сократить срок строительства всего эскалаторного комплекса. Все пустоты за обделкой заполняют бетоном или цементно-песчаным раствором. Для закрепления и точной фиксации в пространстве первых постоянных колец обделки эскалаторного тоннеля в их пределах сооружают временный железобетонный оголовок, который затем включают в единую железобетонную конструкцию вестибюля. Первое постоянное кольцо обделки эскалаторного тоннеля фиксируют к железобетонному оголовку посредством стальных диафрагм, заанкеренных в конструкцию оголовка. И другое решение, когда первые два кольца обделки эскалаторного тоннеля закрепляют в бетонном кольце анкерами, поставленными через отверстия в оболочке тюбингов. Первое кольцо связывают с временными полукольцами болтами. В зависимости от грунтов в основании наклонного котлована временные кольца укладывают непосредственно на грунтовое основание наклонного котлована с последующим заполнением пустот за полукольцами бетоном или цементно- песчаным раствором, либо на бетонную подушку с постановкой стальных анкеров через отверстия в оболочке тюбингов. При параллельной схеме организации работ наклонный котлован под временные полукольца раскрывают со дна котлована под плиту машинного помещения с установкой минимального числа полуколец, достаточного для монтажа эректора. Закрепление первых колец эскалаторного тоннеля выполняют аналогично описанному выше. Натяжную камеру сооружают независимо от эскалаторного тоннеля через станционный ствол шахты. 30 Возможен вариант организации работ, при которой проходку нижнего эскалаторного тоннеля ведут через верхний эскалаторный тоннель, устраивая в промежуточном вестибюле перегрузочный узел. Подготовительные работы. Подготовительные работы выполняют в два этапа. В состав работ первого этапа входят отвод и освоение строительной площадки, бурение скважин и их оборудование колонками. Котлованы под машинное помещение имеют значительную глубину, особенно при подземном расположении вестибюля, и в большинстве случаев залегают в слабых грунтах ниже уровня грунтовых вод. Учитывая близкое расположение зданий городской застройки, котлованы раскрывают с вертикальными стенами, которые закрепляют свайным ограждением. Если ширина кольца обделки равна 1м разработку грунта в забое осуществляют заходками на одиночное кольцо, однако если ширина кольца обделки составляет 0,75м разработку осуществляют заходками на одиночное или парные кольца (количество кольца зависит от постоянства и стабильности грунта в забое). Способ разработки зависит от крепости грунта. Разработку грунта начинают выполнять в верхнем участке забоя с выдвижных площадок эректора. Если разработка идет нормально, то грунт сбрасывается на отдельную погрузочную площадку, которая подвешена к дну эректора. Платформа представляет собой сборную раму из швеллеров, покрытую стальным листом и имеющую в середине люк, под которым устанавливают опущенный в забой скип. Скатившийся по наклонной плоскости забоя разрабатываемый грунт при частичной подправке его лопатками попадает через люк в скип [10]. 2.5 Технология строительства станции с опережающей крепью Строительство станции начинают с сооружения опор свода, в предварительно пройденных перегонных тоннелях. Перед бетонированием каждой заходки устанавливаются арматурные сетки и закладные элементы в стене бедующей опоры.Вслед за бетонированием опор свода и набором бетоном необходимой прочности, укладывается балластный слой и монтируется рельсовый путь для проходческого полка и опалубки. Строительство станции ведется в два уступа под защитой экрана, выполненного по технологии «струйная цементация» из секущихся колонн. Устройство защитного экрана ведут непосредственно из калотты, при этом грунтоцементные колонны выполняют за проектным сечением обделки, под наклоном в 8 0 относительно оси станции. Экран создается из отдельных секций, перекрывающих друг друга на 3м (рис. 14). Далее под прикрытием экрана проходят калотту при помощи тоннельного экскаватора, который только разрушает породу, погрузка ведется погрузо-доставочной машиной в шахтные самосвалы, передвигающиеся по опорным тоннелям. 31 Рисунок 14 – Схема технологии строительства станции с опережающей крепью Параллельно с креплением сводовой части и с отставанием от ее забоя на 30м ведется отработка штроссы с применением того же оборудования, что и при проходке калотты. Параллельно с разработкой штроссы производится возведение жесткого монолитного основания обратного свода. Далее производятся работы по возведению платформы, монтаж путей, отделочные и другие работы [11]. Выводы по 2- разделу Благодаря передовым технологиям проходки тоннелей и применению современного оборудования удалось провести горные работы по строительству подземной части первой ветки метрополитена максимально быстро и в сжатые сроки. А также были соблюдены меры по дальнейшей безопасной эксплуатации данных горных выработок. 32 3 Маркшейдерско-гоедезическй мониторинг зданий и сооружений 3.1 Виды деформации и методы ведения мониторинга В настоящее время города и тем более мегаполисы переживают так называемый «строительный бум». Ведется интенсивное освоение территории наземного и подземного пространства- проходка метрополитена. При этом в связи с увеличением стоимости земельных участков наблюдается тенденция строительства высотных сооружений. В этих условиях возникает необходимость наблюдения деформационных процессов данных объектов, учитывая, что они наиболее чувствительны к изменениям состояния окружающей среды. В данной работе проанализированы как классические методы геодезических наблюдений, так и современные приборы, и технологии, применяемые для определения количественных характеристик деформаций инженерных сооружений. Предложена усовершенствованная методика проведения геодезических работ и использования в них современных средств измерений, и она позволяет получить свдения о строительном объекте с высокой степенью точности. Из анализа проведенных геодезических наблюдений при строительстве инженерных сооружений на всей территории СНГ установлено, что объекты такого же рода в южном регионе имеют свои отличия от центральных и северных регионов. Это связано с тем, что некоторые города Средней Азии и Казахстана находятся в сейсмической зоне, в горных районах и на тектонических активных участках земной коры, особенно г. Алматы. Учитывая, условия в сейсмически опасных зонах при строительстве и эксплуатации крупных зданий и сооружений требуется особый подход к методам геодезических наблюдений за деформациями оснований и фундаментов таких важных объектов. Деформация зданий и сооружений – сложный процесс, зависящий от множества факторов. Сюда, помимо конструктивных особенностей, относят влияние природных условий (прочность и состав грунтов, интенсивность солнца, ветра и т.п.) и деятельности человека. В конечном итоге термин деформация следует понимать как изменение форм / формы объекта наблюдения. Сооружения в целом и их отдельные элементы испытывают различного вида деформации вследствие разных причин (рисунок 15). Обычно в геодезической практике деформацию рассматривают как изменение исходной позиции объекта в отношении его начального вида. В нормативном документе [4] указываются вертикальные и горизонтальные перемещения. К вертикальным относят - подъемы, просадки, осадки; к горизонтальным – крены. 33 Рисунок 15- Причины деформаций сооружений Решение задач геодезического мониторинга высотных объектов осуществляется различными методами и в то же время основным нормативным документом, регламентирующим работы по выявлению деформационных процессов зданий и сооружений, с 2013 г. является обновлённый ГОСТ [1]. В целом стандарт сохранил многие положения предшественника 1981 г., не исключая при этом возможность применения современных геодезических методов, связанных с использованием современных электронных тахеометров, спутниковой навигации, а также ряда инструментальных методов. 3.1.1 Современныве приборы, применяемые при мониторинге Геодезический мониторинг устойчивости наземных зданий и подземных сооружений в зоне влияния строительства метрополитена для разработки мер по обеспечению безопасного его использования. Мониторинг подразумевает систематическое выполнение измерений на контрольные точки, расположенные внутри или в непосредственной близости от активных зон для определения имеющихся деформаций. Часто возникает необходимость проведения немедленного анализа измеренных данных и принятия решения, особенно, когда превышены предельно допустимые значения смещений. 34 Геодезический мониторинг наземных и подземных сооружений метрополитена города Алматы проводился на участках: станция «Алатау», Станция «Сайран» и станция «Москва». Целью мониторинга является описание работ по длительному наблюдению (мониторингу) близлежащих на 80 метров зданий, сооружений и коммуникаций при строительстве и эксплуатации метрополитена в городе Алматы. Участок проведения работ находиться в центре города Алматы, вдоль проспекта Абая, от улицы Жарокова до проспекта Алтынсарина. Работы начались в июле 2017 года. Продолжительность работы 3 года, до 31 декабря 2020 года. Административная принадлежность района работ – г. Алматы. Состав оборудования: Leica TCR 1201 – электронный тахеометр. Точность1” – 1 ед. Leica NA730 – оптический нивелир – 1 ед. Leica GPS 1230 GG – переносной GPS приемник (ровер) – 1 ед. Leica GPS 1230 GG – не подвижный GPS приемник (база) – 1 ед. Чтобы провести исследования по обеспечению устойчивости наземных и подземных сооружений был проведен мониторинг деформации наземной поверхности, так как нарушения подземной части метрополитена обязательно отразится на поверхности в виде оседания грунта, что приведет к нарушению устойчивости и оседанию наземных зданий и сооружений. Мониторинг деформаций проводят с целью оценки перспектив состояния конструкции. При этом учитывают надежность, долговечность и безопасность ее эксплуатации. Вместе с тем, систематическое проведение мониторинга и прогнозирование позволяют рационально планировать различные ремонтно-восстановительные работы. С точки зрения горных изысканий и геодезических задач прогнозирование дает возможность рассчитать как точность, так периодичность наблюдений за деформациями. Прогнозирование осадок на стадии проектирования осуществляется методами строительной механики и механики грунтов, которые из-за трудности получения расчетных характеристик, разнообразных свойств грунтов и целой гаммы внешних факторов, приводят к значительным расхождениям с практическими данными. Только с помощью непосредственных геодезических наблюдений можно успешно решить задачу прогноза, поскольку геодезический метод позволяет вести натурное наблюдение за осадками земной поверхности. Суть прогнозирования состоит в том, чтобы определить математическую модель, которая в большей степени отражает процесс осадки данной конструкции. Данная задача представляется сложной, так как осадки конструкций является результатом множественных воздействий, при этом является многофакторным явлением и относится к динамичным процессам, которые изменяются со временем и с выбранной системой координат. Расчетная модель осадки может быть представлена следующим функционалом (1): 35 , e ) ( F ) z ( F ) t ( x Ф Ф 2 1 (1) где x (t) - влияние основных факторов на процесс осадки; F 1 (z) - влияние контролируемых параметров, которые можно измерить, но не изменить; F 2 ( ) - влияние неконтролируемых параметров, возмущающее действие которых имеет временный характер и не известна их интенсивно сть; e - влияние ошибок измерений осадок. Геодезический мониторинг устойчивости наземных зданий и подземных сооружений в зоне влияния строительства метрополитена для разработки мер по обеспечению безопасного его использования. Административная принадлежность района работ – г. Алматы. Состав оборудования: Leica TCR 1201 – электронный тахеометр. Точность1” – 1 ед. Leica NA730 – оптический нивелир – 1 ед. Leica GPS 1230 GG – переносной GPS приемник (ровер) – 1 ед. Leica GPS 1230 GG – не подвижный GPS приемник (база) – 1 ед. Для анализа точности измерений, выполненных спутниковыми приемниками Leica GPS 1230 GG представлен на рисунке 16, были проведены измерения электронным тахеометром Leica TSR 1201 представлен на рис. 17. Рис. 16 - GNSS приемник Leica 1230 GG; рис.17- LEICA TCR 1201 36 Сравнительный анализ выполненных измерений показал, что точность спутниковых измерений практически совпадает с точностью измерений электронным тахеометром. Надежную информацию о деформации, кренах и смещениях инженерных сооружений можно получить прямыми геодезическими мониторинговыми 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 земной поверхности с использованием приборов нового поколения. Контрольные точки заложены вдоль улицы на фундаментах зданий и сооружений. Проведены наблюдения за состоянием ряда уникальных сооружений в г. Алматы. Геодезические наблюдения проводились электронными тахеометрами фирмы Leica TCR 1201, TCR 06. Обработка спутниковых наблюдений в г. Алматы выполнялась по стандартной программе SKI (фирмы «Leica» Швейцария), а также применялись GPS- приемники, в результате получены плановые координаты всех пунктов сети в системе координат Almaty MSK и высотные отметки реперов новой ветки метро. |