Научная статья на тему 'Строительство ствола шахты главного коллектора в сложных инженерно-геологических условиях'

Строительство ствола шахты главного коллектора в сложных инженерно-геологических условиях Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
554
56
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СТВОЛ / КРЕПЬ / СТРОИТЕЛЬСТВО / СВАИ / ГРУНТ / SHAFT / LINING / CONSTRUCTION / PILES / SOIL

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Попов М. Г.

Рассмотрено строительство ствола большого диаметра. Описана технология сооружения постоянной крепи. Приведены основные характеристики ствола и проходческого оборудования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CONSTRUCTION OF THE MAIN SEWER SHAFT AT THE COMPLEX GEOTECHNICAL CONDITIONS

Construction of a large diameter shaft is considered. The technology of permanent support construction is described. The main parameters of the shaft and excavation equipment are given.

Текст научной работы на тему «Строительство ствола шахты главного коллектора в сложных инженерно-геологических условиях»

M.D. Molev, V.A. Merkulova

CHOICING TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF FIRST UNDERGROUND WORKINGS WITH A HELP OF GEOPHYSICAL DATA

Science and practical foundations of the underground geophysical methods using for geomechanic state estimation of coal-containing massif are stated. Data of technical and economic effectiveness of the geophysical complex proposed are given.

Key words: parameters, technology, first underground workings, geophysical data.

Получено 12.11.12

УДК 622.831

М.Г. Попов, канд. техн. наук, ассист. [email protected] (Россия, Санкт-Петербург, Горный университет)

СТРОИТЕЛЬСТВО СТВОЛА ШАХТЫ ГЛАВНОГО КОЛЛЕКТОРА В СЛОЖНЫХ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Рассмотрено строительство ствола большого диаметра. Описана технология сооружения постоянной крепи. Приведены основные характеристики ствола и проходческого оборудования.

Ключевые слова: ствол, крепь, строительство, сваи, грунт.

Через шахтные стволы при сооружении тоннельных коллекторов и метрополитенов осуществляется разворот основных подземных работ. Поэтому, несмотря на небольшую долю в общем объеме работ, быстрое и успешное проведение ствола шахты сокращает общие сроки строительства.

При строительстве подземных сооружений в условиях Санкт-Петербурга возникает множество проблем, связанных с наличием сложных водонсыщенных грунтов и плотной застройки. Это подчеркивает актуальность разработки новых и совершенствования существующих технологий строительства стволов шахт коллекторов.

Рассмотрени современный опыт строительства ствола шахты УРС-422, являющегося частью продолжения главного коллектора канализации северной части Санкт-Петербурга.

Шахта № УРС-422 диаметром 23/20 м и глубиной 91,9 м расположена на территории городской застройки в Северной части Санкт-Петербурга на Выборгской набережной между Гренадерской улицей и Крапивным переулком. Она предназначена для регулирования стоков продолжения главного коллектора Северной части города в зоне дюкера. К стволу примыкают микротоннель от шахты №414Б/4 на глубине 32,55 м до лотка и штольня от шахты №422/2 на глубине 90,0 м до лотка.

В геологическом строении территории принимают участие осадочные отложения четвертичного и дочетвертичного возрастов, залегающие на кристаллическом фундаменте. Общая мощность осадочных образований составляет в данном районе немногим более 200 м. Рельеф фундамента в пределах прохождения трассы спокойный, его отметки изменяются в пределах -206...-220 м. Выше кровли «кембрия» расположены неустойчивые водонасыщенные грунты четвертичного периода.

Из-за этих пересечений, а также из-за пересечения с тоннелями метрополитена в условиях общего понижения кровли верхнепротерозойских глин на значительной части верхового участка коллектора (тоннеля) не представлялось возможным построить самотечный коллектор с помощью традиционной технологии. В этой (верховой) его части зона строительства попадала в грунтовые условия, где требовались особые методы проходки и которые не исключали деформации существующих на поверхности земли зданий и сооружений и не обеспечивали надежность сооружения при эксплуатации.

Сооружение шахты диаметром 23/20 м глубиной 91,9 м с двухслойной обделкой из монолитного железобетона предусматривается выполнять с ограждением из буросекущих свай диаметром 1,5 м до глубины 36 м. Диаметр окружности по центрам свай составляет 24,5 м. В шахте предусматривается возведение второго слоя железобетонной обделки. Все монолитные бетонные и железобетонные элементы выполняются из бетона на основе сульфатостойкого портландцемента.

Горизонт грунтовых вод залегает первым от поверхности и включает безнапорные воды верхних частей разреза.

Водовмещающие породы - пески тонкие, пылеватые, реже мелкие, супеси, а также техногенные грунты, представленные строительным мусором и переотложенными грунтами. Мощность водовмещающих пород от 10 до 30 м. Подстилающим водоупором служат моренные отложения, которые представлены в основном супесями и могут рассматриваться лишь в качестве относительного водоупора. Ледниково-озерные ленточные отложения, представленные глинами и суглинками, являются местным водоупором.

Глубина залегания максимального уровня грунтовых вод составляет 1-3 м. Грунтовые воды оцениваются как агрессивные по отношению к бетону, железобетону и свинцовым оболочкам кабеля, к алюминиевым конструкциям.

Строительство ствола шахты №УРС-422 выполняется в 4 этапа. На первом этапе сооружают ограждение ствола буросекущими сваями на глубину 36 м (рис. 1).

На втором этапе сооружают ствол на глубину 10 м. Грунт в забое разрабатывают экскаватором Hyundai R 210 L-7 LONG REACH,

перемещающимся по бровке котлована, и миниэкскаватором Bobcat X 442, находящимся внутри котлована (рис. 2).

Грунт транспортируют до отвала автосамосвалами. По мере разработки заходки монтируют по периметру шахты инвентарную опалубку и бетонируют обделку. Доставка бетона на площадку осуществляется автобетоносмесителями, подача до места бетонирования - бетононасосом БН-1 по бетоноводам. С шагом 6,0 м в обделке ствола устраивают армированные пояса высотой 0,5 м с привязкой арматуры к каркасам буросекущих свай. Спуск и подъем людей в котлован от лестничного отделения до отметки - 6,6 м осуществляется по приставным лестницам.

Рис. 1. Первый этап строительства: план буросекущих свай

Разработка слоев производится следующим образом: сначала разрабатывается средняя часть с оставлением бермы и планировкой поверхности к зумпфу, затем в шахматном порядке разрабатываются и бетонируются боковые заходки; далее разрабатывается грунт оставшейся средней части, разрабатываются и бетонируются боковые заходки.

На третьем этапе сооружают ствол шахты до глубины 34,2 м (рис. 3).

Проходку ствола шахты ведут заходками по 2 м с разработкой забоя по секторам. Одновременно с разработкой грунта монтируют в секторах инвентарную опалубку и бетонируют участки обделки. С шагом 6 м по высоте устраивают армированные пояса высотой 0,5 м. Монтаж-демонтаж опалубки выполняют башенным краном КБ-573 и лебедками, установленными на бровке котлована и в забое.

Экскаватор Hyundai

Опорноя ромо из I N70

Рис. 2. Второй этап строительства: разработка грунта до отметки - 6,6 м

Буросекущиеся сбои

>С^БАШЕННЫЙ КРАН КБ-573 '

Рис. 3. Третий этап строительства: разработка грунта до отметки -30,87м

На четвертом этапе сооружают ствол шахты до проектной глубины 91,9 м. При разработке первой заходки устраивают опорный армированный пояс h=1,5 м с установкой в него вертикальных элементов арматуры для нижележащих заходок железобетонной обделки.

Далее проходка шахты ведется заходками по 2 м с разработкой грунта экскаватором Hyundai R 210 LC-7 и с погрузкой его мини -экскаватором Bobcat X 442 в бадьи. По периметру ствола оставляют бермы, их затем разрабатывают в шахматном порядке. По мере проходки ствола устраивают монолитные железобетонные опорные башмаки высотой по 1,5 м с шагом 4,5 ...8,5 м.

Проходка ведется с применением двух бадьевых подъемов. Лестнично-бадьевые секции монтируют с отставанием от забоя около 5,0 м.

При достижении забоем проектной отметки - 88,5 м устраивается монолитное бетонное днище толщиной 2,0 м.

Монтаж-демонтаж опалубки производится лебедками, установленными в забое, подача арматуры и материалов - башенным краном КБ- 573.

После окончания проходки ствола производится технологическое оснащение шахты: возведение монолитной железобетонной обделки толщиной 0,7 м с внутренним диаметром 20 м, устройство перекрытий, лифтовых подъемников, насосов, трубопроводов и другого оборудования, необходимого для работы узла опорожнения. Над верхним перекрытием шахты сооружают павильон со служебными помещениями.

При строительстве крупных объектов, таких, как ствол шахты УРС-422, в сложных инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга необходимо проводить наблюдения за состоянием зданий и сооружений, которые находятся в зоне влияния подземных работ.

Применение современных технологий строительства вертикальных шахтных стволов и специальных способов строительства позволяет на сегодняшний день решать сложнейшие задачи в области освоения подземного пространства мегаполисов.

M.G. Popov

CONSTRUCTION OF THE MAIN SEWER SHAFT AT THE COMPLEX GEOTECHNICAL CONDITIONS

Construction of a large diameter shaft is considered. The technology of permanent support construction is described. The main parameters of the shaft and excavation equipment are given.

Key words: shaft, lining, construction, piles, soil.

Получено 12.11.12

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.