CC BY
34
---------------------------------------- © И.В. Баклашов, Т.О. Дудченко,
А.А. Скворцов, 2011
УДК 69.035
И.В. Баклашов, Т. О. Дудченко, А.А. Скворцов
АНАЛИЗ АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ ВОДОНЕСУЩЕГО ТРУБОПРОВОДА ПРИ ЕГО ПОДРАБОТКЕ С УЧЕТОМ ПОНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД
Выполнена оценка влияния понижения уровня грунтовых вод на трубопровод при подработке его тоннелем.
Ключевые слова: тоннель, деформации, грунтовый массив, мульда сдвижения, подработка, уровень грунтовых вод.
Строительство транспортных тоннелей, и подземных коллекторов в г. Москве по различным причинам может приводить к деформациям вышележащего грунтового массива и оказывать негативное влияние, как на здания и сооружения, находящиеся на поверхности, так и на подземные инженерные коммуникации [1, 2]. Наиболее уязвимыми при подработке являются водоне-сущие коммуникации, такие как водосток, канализация и водопровод в связи с особенностями их конструкции и уровнем износа.
В большинстве случаев при подземном строительстве в г. Москве работы ведутся в обводненных грунтах со сложным геологическим строением ниже уровня грунтовых вод. Поэтому при проектировании подземных объектов следует уделять особое внимание гидрогеологическим условиям строительства, так как вода оказывает существенное влияние на физикомеханические свойства грунтов.
В данной работе на примере повреждения водонесущего трубопровода рассмотрено влияние понижения уровня грунтовых вод на оседание вышележащих слоев грунта, вмещающих трубопровод.
Существующий железобетонный самотечный трубопровод Д=800 мм, проложенный в щитовом тоннеле из железобетонных блоков Д=1500 мм подрабатывается двумя тоннелями диаметром 2500 мм в проходке, сооружаемыми по технологии микротоннелирования и проходящим на расстоянии 2 м друг от друга. Трасса тоннелей пересекает трубопровод под прямым углом, как это показано на расчетной схеме, приведенной на рис. 1, и максимально приближается к границе раздела геологических элементов: песок мелкий обводненный и юрская глина, являющаяся водоупором.
При проходке на данном участке рабочим органом ТПМК был выбран перекрывающий слой водоупорного грунта, и часть грунтовой воды ушла в зону забоя, что привело к образованию де-прессионной воронки в водовмещающем слое мелкого песка. Для количественного определения степени влияния водопонижения на оседание подрабатываемого трубопровода была смоделирована геомеханическая ситуация с учетом и без учета водопонижения. Подрабатываемый трубопровод состоит из железобетонных секций (колец) длинной 1 м и жестко заделан в стенку смотрового колодца,
РиС 3. Оёёдание-Трубопровода от подработки строящимися тоннелями (max 4,6 мм) возраста Тоннели диаметром 2500 мм
-30.00 -25.00 -20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00
Рис. ГГ. Г”
J ++ ++ \ ++ ++ ++ ++ ++ ++Л+ ++++++++++++++++++++++++++ + 4. Распределение смещений в грунтовом массиве iffffffffffff ff ff 4+ 44 44
Рис. 2. Распределение смещений в грунтовом массиве
находящегося на расстоянии 11 м от оси трассы строящихся тоннелей. Для упрощения компьютерной модели и анализа результатов моделирования вертикальные и горизонтальные смещения колодца были приняты равными нулю.
На первой стадии моделирования рассчитывались оседания грунтового массива и существующего трубопровода от подработки его двумя строящимися
тоннелями. Результаты моделирования приведены на рис. 2 и рис. 3.
Максимальное оседание трубопровода от подработки его двумя тоннелями составило 4,6 мм при заполнении строительного зазора на 70 % , без учета влияния понижения уровня грунтовых вод.
Рис. 5. Оседание трубопровода от подработки строящимися тоннелями (max 5,8 мм)
На второй стадии моделирования в расчетной схеме (рис. 1) было учтено влияние водопонижения на деформации грунтового массива. Для приблизительной оценки параметров депрес-сионной воронки были приняты положения о том, что на данном участке (максимально приближенном к кровле водоупора) с учетом скорости проходки работы велись на протяжении нескольких часов, за это время в зону забоя ушло небольшое количество грунтовых вод и максимальная глубина депрессионной воронки составила 1 м (рис. 1). С учетом коэффициента фильтрации мелкого песка (Кф = 1 м/сутки) радиус депрессионной воронки будет равен около 50 м из расчета, что средний уклон депрессион-
нои воронки в мелких песках составляет 0,02 [3]. Результаты моделирования приведены на рис. 4 и рис. 5.
Таким образом, максимальное оседание трубопровода от подработки его двумя тоннелями с учетом влияния во-допонижения и образования депресси-онной воронки составило 5,8 мм. Из приведенных выше результатов моделирования видно, что разница в максимальных смещениях трубопровода составила 1,2 мм, т.е. 26 % от первоначального значения. Следовательно, даже небольшое понижение уровня грунтовых вод оказывает существенное влияние на величину деформаций грунтового массива и водонесущего трубопровода, что увеличивает вероятность аварийной ситуации.
1. Инструкция по наблюдениям за сдвижениями земной поверхности и расположенными на ней объектами при строительстве в Москве подземных сооружений, М.: ИПКОН РАН, 1997.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. СНиП 2.01.09-91. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах.
3. Пособие по проектированию земляного полотна и водоотлива железных и автомобильных дорог промыш-
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------
Баклашов Игорь Владимирович - профессор, доктор технических наук,
Московский государственный горный университет, [email protected] Дудченко Тимур Олегович - аспирант, Московский государственный горный университет. Скворцов Алексей Александрович - студент, Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, [email protected]
