Специальные способы строительства
СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ СТРОИТЕЛЬСТВА (а. special methods of соnstruction; н. Sonderbauverfahren, Sonderverfahren fur Bauarbeiten; ф. procedes speciaux de соnstruction, methodes speciales de соnstrukction; и. metodos especiales de соnstruccion) подземных сооружений — способы возведения подземных сооружений в неустойчивых обводнённых породах или в устойчивых пористых и трещиноватых породах с большими притоками воды, борьба с которыми при помощи открытого водоотлива экономически нецелесообразна или технически невозможна, или же в породах, не допускающих обнажения забоя в течение времени, необходимого для возведения крепи.
При применении специальных способов строительства до начала горно-строительных работ в месте возведения сооружения выполняется комплекс мероприятий, направленных на снижение водопритоков, увеличение устойчивости горных пород, обеспечение благоприятных условий для выемки породы и возведения крепи.
В зависимости от характера воздействия на массив горных пород, времени действия мероприятий, а также типа оборудования, используемого для выполнения комплекса специальных мероприятий, все специальные способы строительства могут быть разделены на группы. Первая группа основана на применении временных или постоянных ограждающих крепей без изменения физико-механических свойств вмещающих пород (забивная крепь), опускной крепи (см. Опускные сооружения), «Стены в грунте»; вторая — на временном изменении физико-механических свойств горных пород на период выполнения работ по строительству подземного сооружения (замораживание грунтов, водопонижение, проходка под сжатым воздухом); третья — на изменении физико-механических свойств на период проходки и эксплуатации подземного сооружения (тампонирование различными материалами); четвёртая — на использовании специального оборудования и физических процессов воздействия на массив горных пород (бурение, взрывное разрушение, выщелачивание подземное, размыв).
Источник
Назначение и характеристика специальных способов работ
Реферат
по дисциплине «Тоннели метрополитены»
на тему «Подземные воды и их влияние»
Выполнил: ст. гр. 4МТ-01
Отчет принял: руководитель от
тоннели и геодезия»
Список использованной литературы………………………………..………………………. 13
Введение
Наука, изучающая подземные воды, их движение, свойства и состав, называется гидрогеологией.
Наличие подземных вод при проходке тоннеля всегда осложняет производство проходческих работ. В зависимости от гидрогеологических условий приток воды в выработку может изменяться в больших пределах: от нескольких кубических метров в час до 2000-2500 м 3 /ч. Большие водопритоки требуют специальных мер по отводу воды и высокопроизводительного оборудования для ее откачки на поверхность.
В ряде случаев подземные воды изменяют свойства горных пород, Некоторые глины при увлажнении набухают и тяжело разрабатываются. Глинистые сланцы при попадании воды теряют устойчивость. Насыщенные водой пески легко отдают воду при проходке выработки, это требует их предварительного осушения. Тонкозернистые пески с примесью илистых частиц способны удерживать воду и превращаться в плывуны. Проходка в таких условиях очень сложна и требует применения специальных способов.
Подземные воды являются важным фактором, который надо учитывать при проектировании метрополитена — выборе трассы, применении тех или иных конструкций, способах гидроизоляции, составлении проекта организации строительства. При проведении инженерно-геологических изысканий определяют наличие подземных вод, их характер, химический состав, ожидаемые водо-притоки при проходке. Наличие подземных вод в слое породы определяется бурением разведочных скважин. Основными типами подземных вод являются верховодка, грунтовые безнапорные воды и напорные (артезианские) воды.
Верховодкой называют воду, находящуюся на глубине 2-3 м от поверхности земли над водоупорным слоем. В местах, где водо-упор кончается, верховодка также исчезает, стекая в нижележащие пласты водопроницаемых пород (песков, трещиноватых известняков и др.). В засушливую погоду, а также зимой верховодка обычно исчезает.
Грунтовые воды — это подземные воды, находящиеся выше первого водонепроницаемого слоя пород. Основным источником их образования являются атмосферные осадки. В скважине или в выработке уровень грунтовых вод сохраняется на той глубине, на которой они появились, так как напор в грунтовых водах отсутствует. Верхняя свободная их поверхность называется зеркалом грунтовых вод.
Более глубокие, перекрытые водоупорными пластами водоносные слои (их называют еще водоносными горизонтами) несут межпластовые (напорные) воды. При вскрытии межпластового водоносного горизонта скважиной напорные воды поднимаются в скважине и устанавливаются выше водоупорной кровли водоносного пласта.
Подземные воды, содержащие вредные примеси, которые оказывают разрушающее действие на обделку тоннеля, называют агрессивными.
Назначение и характеристика специальных способов работ
Проходка тоннелей и разработка котлованов часто осложняются при наличии воды в разрабатываемых грунтах. В скальных грунтах, известняках, песчаниках, гранитах и других устойчивых грунтах воду отводят от забоя по дренажным канавам или откачивают с помощью насосов. Для обеспечения беспрепятственного отвода воды в таких условиях проходку стремятся вести на подъем. Однако бывают случаи, когда большие притоки воды, особенно напорной, сильно затрудняют и замедляют разработку грунта. Большие трудности проявляются при проходке стволов или наклонных тоннелей, где отвод воды от забоя по уклону невозможен, а устройство зумпфов (колодцев) для откачки воды насосами затруднено.
При насыщении водой илистых, песчаных, песчано-глинистых грунтов забой становится неустойчивым, происходит вынос водоносного грунта из-под крепления забоя в выработку. Насыщенный водой грунт как бы «плывет» из забоя и закрепить его бывает очень трудно, а иногда невозможно.
Для преодоления участков со сложными гидрогеологическими условиями необходимо обеспечить стабилизацию грунта в забое или исключить попадание воды в подземную выработку или котлован, т. е. создать такие условия, при которых проходку выработки или разработку котлована можно было бы вести обычными способами: щитовым, сплошного забоя, уступным, поярусной разработкой котлованов и др. Применение специальных способов на период производства работ по возведению постоянной крепи выработки позволяет изменить физико-механические свойства грунтов, в которых проходят тоннель, повысить их прочность и устойчивость, устранить приток воды (частично или полностью).
К числу таких специальных способов относятся следующие.
Искусственное замораживание грунтов. При этом способе воду из грунта не удаляют, а замораживают ее вместе с грунтом с помощью специальных устройств — замораживающих колонок. В результате замораживания при постепенном отборе тепла от грунта создается ледогрунтовый массив, имеющий большую механическую прочность и полностью водонепроницаемый.
Искусственное замораживание применяют при проходке выработок, возведению тоннельной обделки и ее гидроизоляции. После окончания этих работ происходит оттаивание грунтов и восстановление их естественного состояния с последующей передачей горного и гидростатического давления на возведенную постоянную обделку.
Водопонижение. Этот способ состоит в осушении грунтов, в которых строится тоннель, или снятии напора в водоносных грунтах путем откачки воды из них через специально устраиваемые для этих целей водопонижающие скважины, в которых устанавливают водооткачивающие средства. Эффективность способа зависит от того, насколько быстро грунт может отдавать воду. Степень водоотдачи грунта характеризуется коэффициентом фильтрации, представляющим собой среднюю скорость движения воды по скелету грунта под действием собственного веса, выраженную в метрах в сутки. Например, крупнозернистый песок имеет коэффициент фильтрации 15-25 м/сут, мелкозернистый-1-5 м/сут, илистые грунты — 0,1-0,3 м/сут. Наилучшего осушения можно добиться в песчаных грунтах, имеющих наибольший коэффициент фильтрации.
Закрепление грунтов. Этот способ основан на нагнетании в грунт специальных растворов, которые, проникая в поры грунта, придают ему прочность и водонепроницаемость. Для закрепления грунтов применяют различные способы: цементацию (нагнетание цементного раствора), глинизацию (нагнетание тампонажного глинистого раствора с различными добавками), химическое закрепление — силикатизацию (двухрастворная — последовательное нагнетание раствора жидкого стекла, а затем раствора хлористого кальция, однорастворная — нагнетание гелеобразующей смеси, приготовленной непосредственно перед нагнетанием путем смешивания раствора жидкого стекла и кислотных отвердителей), смолизацию — нагнетание растворов смол с отвердителями.
К специальным способам закрепления грунтов относятся также битумизация и термическое закрепление, но эти методы применимы, при небольших объемах грунтов, подлежащих закреплению, поэтому в метростроении они не применяются.
Способ закрепления грунтов выбирают при составлении проекта на основании данных инженерно-геологических изысканий, характеристик грунтов и технико-экономического анализа (см. таблицу).
Кессонный способ. Сущность этого способа заключается в том, что в огражденное замкнутое пространство, называемое рабочей зоной, где выполняются работы по возведению сооружения, нагнетают сжатый воздух, который отжимает воду из грунта, что позволяет разрабатывать грунт и устанавливать временное и постоянное крепление в практически сухом забое. При этом давление сжатого воздуха в нижней части рабочей зоны для полного отжатия воды должно быть равно или несколько меньше гидростатического напора воды.
Совмещенные специальные способы работ. Эти способы основаны на применении в конкретных условиях строительства одновременно двух специальных способов, которые в определенной последовательности или параллельно создают технологию, позволяющую вести строительство в сложных гидрогеологических условиях.
Источник
Назначение и характеристика специальных способов работ
Проходка тоннелей и разработка котлованов часто осложняются при наличии воды в разрабатываемых грунтах. В скальных грунтах, известняках, песчаниках, гранитах и других устойчивых грунтах воду отводят от забоя по дренажным канавам или откачивают с помощью насосов. Для обеспечения беспрепятственного отвода воды в таких условиях проходку стремятся вести на подъем. Однако бывают случаи, когда большие притоки воды, особенно напорной, сильно затрудняют и замедляют разработку грунта. Большие трудности проявляются при проходке стволов или наклонных тоннелей, где отвод воды от забоя по уклону невозможен, а устройство зумпфов (колодцев) для откачки воды насосами затруднено.
При насыщении водой илистых, песчаных, песчано-глинистых грунтов забой становится неустойчивым, происходит вынос водоносного грунта из-под крепления забоя в выработку. Насыщенный водой грунт как бы «плывет» из забоя и закрепить его бывает очень трудно, а иногда невозможно.
Для преодоления участков со сложными гидрогеологическими условиями необходимо обеспечить стабилизацию грунта в забое или исключить попадание воды в подземную выработку или котлован, т. е. создать такие условия, при которых проходку выработки или разработку котлована можно было бы вести обычными способами: щитовым, сплошного забоя, уступным, поярусной разработкой котлованов и др. Применение специальных способов на период производства работ по возведению постоянной крепи выработки позволяет изменить физико-механические свойства грунтов, в которых проходят тоннель, повысить их прочность и устойчивость, устранить приток воды (частично или полностью).
К числу таких специальных способов относятся следующие.
Искусственное замораживание грунтов. При этом способе воду из грунта не удаляют, а замораживают ее вместе с грунтом с помощью специальных устройств — замораживающих колонок. В результате замораживания при постепенном отборе тепла от грунта создается ледогрунтовый массив, имеющий большую механическую прочность и полностью водонепроницаемый.
Искусственное замораживание применяют при проходке выработок, возведению тоннельной обделки и ее гидроизоляции. После окончания этих работ происходит оттаивание грунтов и восстановление их естественного состояния с последующей передачей горного и гидростатического давления на возведенную постоянную обделку.
Водопонижение. Этот способ состоит в осушении грунтов, в которых строится тоннель, или снятии напора в водоносных грунтах путем откачки воды из них через специально устраиваемые для этих целей водопонижающие скважины, в которых устанавливают водооткачивающие средства. Эффективность способа зависит от того, насколько быстро грунт может отдавать воду. Степень водоотдачи грунта характеризуется коэффициентом фильтрации, представляющим собой среднюю скорость движения воды по скелету грунта под действием собственного веса, выраженную в метрах в сутки. Например, крупнозернистый песок имеет коэффициент фильтрации 15-25 м/сут, мелкозернистый-1-5 м/сут, илистые грунты — 0,1-0,3 м/сут. Наилучшего осушения можно добиться в песчаных грунтах, имеющих наибольший коэффициент фильтрации.
Закрепление грунтов. Этот способ основан на нагнетании в грунт специальных растворов, которые, проникая в поры грунта, придают ему прочность и водонепроницаемость. Для закрепления грунтов применяют различные способы: цементацию (нагнетание цементного раствора), глинизацию (нагнетание тампонажного глинистого раствора с различными добавками), химическое закрепление — силикатизацию (двухрастворная — последовательное нагнетание раствора жидкого стекла, а затем раствора хлористого кальция, однорастворная — нагнетание гелеобразующей смеси, приготовленной непосредственно перед нагнетанием путем смешивания раствора жидкого стекла и кислотных отвердителей), смолизацию — нагнетание растворов смол с отвердителями.
К специальным способам закрепления грунтов относятся также битумизация и термическое закрепление, но эти методы применимы, при небольших объемах грунтов, подлежащих закреплению, поэтому в метростроении они не применяются.
Способ закрепления грунтов выбирают при составлении проекта на основании данных инженерно-геологических изысканий, характеристик грунтов и технико-экономического анализа (см. таблицу).
Кессонный способ. Сущность этого способа заключается в том, что в огражденное замкнутое пространство, называемое рабочей зоной, где выполняются работы по возведению сооружения, нагнетают сжатый воздух, который отжимает воду из грунта, что позволяет разрабатывать грунт и устанавливать временное и постоянное крепление в практически сухом забое. При этом давление сжатого воздуха в нижней части рабочей зоны для полного отжатия воды должно быть равно или несколько меньше гидростатического напора воды.
Совмещенные специальные способы работ. Эти способы основаны на применении в конкретных условиях строительства одновременно двух специальных способов, которые в определенной последовательности или параллельно создают технологию, позволяющую вести строительство в сложных гидрогеологических условиях.
Источник
