герб

ГОСТы

флаг

Руководство Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ АРХИТЕКТУРЫ
И
СТРОИТЕЛЬНЫХ НАУК

РУКОВОДСТВО
по комплексному освоению
подземного
пространства
крупных
городов

Москва - 2004

ПР Е ДИСЛОВИЕ

РУКОВОДСТВО

1 . РАЗРАБОТАНО:

Российской Академией архитектуры и строительных наук (академик РААСН, доктор техн. наук, проф. Ильичев В.А. - руководитель работы, доктор архитектуры, проф. Голубев Г.Е.; кандидаты техн. наук: Замараев А.В., Скачко А.Н., Игнатова О.И., Буданов В.Г., К оротк ов а О.Н.)

2 . ОДОБРЕНО и рекомендовано к изданию:

Ученым советом РААСН (протокол от 30. 11 .2004 г.) для использования проектными и строительными организациями России

3 . ПОДГОТОВЛЕНО к изданию:

Управлением перспективного проектирования, нормативов и координации прое кт но-изы скательски х работ Москомархитекту ры и ГУП «НИАЦ» Москомархитектуры

СОДЕРЖАНИЕ

Введение . 2

1. Основные положения . 4

2. Основные принципы развития систем подземных сооружений и их взаимосвязи в многофункциональных комплексах различного назначения . 5

2.1. Основные предпосылки и ограничения комплексного освоения подземного пространства городов . 6

2.2. Номенклатура городских подземных сооружений . 6

2.3. Градостроительные основы подземного строительства в крупных городах . 7

2.4. Многофункциональные подземные объекты и их комплексы .. 10

2.5. Подземные сооружения улично-дорожной и транспортной сети . 12

2.6. Автомобильные стоянки и гаражи . 14

3. Особенности инженерно-геологических и геоэкологических изысканий для подземных сооружений . 15

3.1. Инженерно-геологические изыскания . 15

3.2. Геоэкологические изыскания . 19

4. Подземные сооружения, возводимые открытым способом .. 22

4.1. Применение и выбор эффективных методов и технологий строительства . 22

4.1.1. Общие положения . 22

4.1.2. Современные методы ограждения глубоких котлованов . 23

4.1.3. Методы строительства способами «сверху-вниз» и «вверх-вниз» . 33

4.1.4. Применение струйной цементации (технологии « jet- grouting») в подземном строительстве . 35

4.2. Основные принципы проектирования подземных сооружений, возводимых открытым способом .. 36

5. Городские подземные сооружения мелкого заложения, возводимые закрытым способом .. 40

5.1. Горные способы работ . 41

5.2. Проходка выработок под защитой опережающей крепи . 47

5.3. Способ продавливания пешеходных и коммуникационных тоннелей небольшого диаметра . 51

5.4. Щитовые способы работ . 54

5.5. Бестраншейные способы прокладки коммуникаций . 57

5.6. Основные принципы проектирования городских подземных сооружений, возводимых закрытым способом .. 62

6. Защита от подземных вод . 65

6.1. Дренажные системы .. 65

6.2. Гидроизоляция подземных сооружений . 72

6.3. Основные принципы проектирования защиты подземных сооружений от подземных вод . 77

7. Основные принципы защиты существующей застройки при устройстве подземных сооружений . 83

8. Мониторинг при строительстве и эксплуатации подземных сооружений . 87

8.1. Геотехнический мониторинг . 87

8.2. Инженерно-геологический мониторинг . 90

8.3. Экологический мониторинг подземных вод . 91

Список использованных источников . 92

Приложение а. Оценка технического состояния зданий по внешним признакам .. 96

Приложение б. Определение дополнительных осадок зданий от влияния водопонижения или дренажа . 97

Приложение в. Методы и аппаратура, применяемые при обследовании конструкций при мониторинге . 98

Приложение г. Современные методы и средства геофизических исследований при проведении мониторинга подземных сооружений и окружающей застройки . 99

ВВЕДЕНИЕ

Рост объемов и масштабов подземного строительства в крупных городах, развивающихся как культурно-исторические и торгово-промышленные центры, наблюдается сегодня во всем мире. С в язан он с непрерывно возрастающей концентрацией населения в этих городах и непрерывным ростом численности автомобильного парка, которые порождают практически все наиболее острые современные городские проблемы - территориальные, транспортные, экологические, энергетические.

Мировая практика градостроительства свидетельствует, что одним из наиболее эффективных путей решения этих проблем является комплексное освоение подземного пространства, в котором могут размещаться сооружения различного назначения.

В последние десятилетия рост объемов и масштабов подземного строительства наблюдается и в крупных городах России. Строятся крупные подземные комплексы различного назначения, транспортные и коммуникационные тоннели, подземные стоянки и гаражи, п роизводственные и складские помещения, растет протяженность линий метрополитена.

Важнейшую роль в комплексном освоении подземного пространства городов играют архитектурно-планировочные решения подземных объектов. К настоящему времени уже в значительной степени определились общие требования к городскому подземному строительству. В частности, предпочтительной признана такая его форма, при которой наземная и подземная части городской застройки сочетаются на основе принципов их максимального горизонтального и вертикального блокирования.

Сложность и высокий уровень ответственности подземных сооружений, значительное влияние их возведения в условиях плотной городской застройки на существующие окружающие объекты выдвигает целый ряд требований, которые необходимо учитывать при планировании, прое кт ировании и строительстве этих сооружений. Основные из них сводятся к следующим.

1 ) Необходимость изучения строения и свойств грунтов на большую глубину, разработки прогнозов возможных изменений состояния окружающего грунтового массива и гидрогеологических условий, а также обследования оснований близрасположенной застройки, предопределяют значительное увеличение площади, объема и детальности инженерно-геологических изысканий по сравнению с требованиями действующих нормативных документов.

2 ) Применяемые конструктивные решения и технологии возведения подземных сооружений должны обеспечивать сохранность и нормальные условия эксплуатации окружающих наземных и подземных объектов, особенно памятников истории и архитектуры. Для решения этой задачи необходимо проводить математическое моделирование изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива , вмещающего в себя само подземное сооружение, а также основания существующих зданий, попадающих в зону влияния нового строительства.

3 ) При возведении и экс п луатации подземных сооружений первостепенное значение приобретает их защита от подземных вод, особенно при наличии помещений, где должно быть абсолютно сухо. Это требует при проектировании решать вопросы водопонижени я, дренирования грунтов и устройства гидроизоляции.

4 ) При проектировании подземных сооружений необходимо также проектировать проведение геотехнического мониторинга, способного обеспечить как контроль в про ц ессе выполнения принятых проектных реш ений, так и оперативную корректировку этих решений в случае необходимости.

К настоящему времени научными, проектными и строительными ор га низациями уже накоплен большой опыт успешной реализации даже самы х сложных проектов подземного строительства. Созданы новые прогрессивные конструктивные и технологические решения подземных объектов, в том числе для защиты окружающей застройки, разработаны методы расчета и численного моделирования поведения возводимого подземного объекта и находящихся в зоне его влияния существующих объектов, методы и средства мониторинга. Главный акцент при разработке проблемы комплексного освоения подземного пространства крупных городов приходится сегодня на поиск путей наиболее целесообразного размещения подземных объектов и наиболее рационального применения тех методов и средств их возведения, которые наработаны. Поэтому большое значение приобретает научно-техническое сопровождение городского подземного строительства, которое в последние годы стало одной из главных составляющих системы обеспечения его безопасности и надежности.

Настоящее Руководство содержит рекомендации по использованию новей ш их отечественных и зарубежных достижений в области комплексного освоения подземного пространства крупных городов. Руководство состоит из восьми разделов.

Первый раздел содержит общие положения по комплексному освоению подземного пространства.

Второй раздел посвящен градостроительным основам современного городского подземного строительства и отражает основные принципы развития систем городских подземных сооружений и их взаимосвязи в многофункциональных комплексах различного назначения.

В третьем разделе изложены особенности инженерно-геологи ч еских и геоэкологических изысканий для проектирования и строительства подземных сооружений.

В четвертом и пятом разделах рассмотрены вопросы применения и выбора эффективных методов и технологий строительства подземных соор уж ений, возводимых в открытых котлованах и закрытым способом, а также изложены основные принципы проектирования этих сооружений.

Защите подземных сооружений от подземных вод посвящен шестой раздел, а в седьмом разделе изложены основные принципы защиты существующей окружающей застройки при устройстве подземных сооружений.

В восьмом разделе рассмотрены вопросы организации геотехнического и инженерно-геологического мониторинга при строительстве и эксплуатации подземных сооружений.

Вспомогательные материалы приведены в четырех приложениях к основным разделам Руководства.

1 . Основные положения

1.1 . Настоящее Руководство распространяется на городские подземные и заглубленные (далее для краткости подземные) сооружения, возводимые открытым способом (в котлованах) и закрытым способом (подземной проходкой): подземные комплексы многоцелевого назначения, подземные гаражи и автостоянки, коммуникационные тоннели, подземные пешеходные переходы и др.

Руководство в части разделов 3 - 8 не распространяется на тоннели метрополитена и автотранспортные тоннели.

1.2 . Освоение подземного пространства городов должно осуществляться по единому градостроительному плану, увязанному с генеральным планом развития города.

1.3 . Подземные сооружения необходимо проектировать на основе применения достижений подземной архитектуры с использованием многообразных объемно-планировочных и конструктивных решений, современных строительных технологий и материалов.

1. 4 . При размещении подземных сооружений, обосновании и выборе технических решений и технологии производства работ должен применяться комплексный подход, состоящий в совместном рассмотрении трех составляющих: первая - наземная часть города со зданиями, дорогами, инженерной инфраструктурой, водной средой; вторая - подземная часть города, включающая тоннели и станции метрополитена, автотранспортные тоннели, подземные объекты любого назначения, подземные коммуникации и др.; третья - инженерно-геологическая среда. Эти три составляющие должны учитываться в процессах планирования, инвестирования, проектирования, строительства и эксплуатации объектов, размещаемых в подземном пространстве.

1.5 . Для исключения инженерно - строительного риска необходимо планировать подземное строительство в зависимости от инженерно-геологических условий территории города. В соответствии с этим должны предъявляться строгие требования к площади, глубине и объему вторжения в подземное пространство на различных участках, конструктивным решениям и технологиям производства работ.

1.6 . Инженерно-геологические изыскания для проектирования и строительства подземных сооружений должны выполняться в соответствии с действующими нормативными документами по инженерным изысканиям с учетом требований, изложенных в разделе 3 настоящего Руководства.

Особое внимание должно быть уделено прогнозу изменения начального геомеханического состояния грунтового массива и гидрогеологических условий под влиянием строительных работ по возведению подземного сооружения , а также прогнозу возможной активизации опасных геологических и инженерно-геологических процессов (карстовых, суффозионны х, оползневых и др.).

Для сложных и ответственных подземных сооружений или возводимых в сложных инженерно-геологических условиях необходимо предусматривать мониторинг отдельных компонентов геологической среды.

1.7 . Технические решения подземных сооружений должны обосновываться расчетами напряженно-деформированного состояния их конструкций и вмещающего массива грунта с примыкающими зданиями и сооружениями.

1.8 . Конструктивные и технологические решения подземных сооружений, возводимых в условиях тесной городской застройки, должны обеспечивать сохранность близрасположенн ы х существующих сооружени й, для чего необходимо предусматривать:

- исследование влияния нового строительства на изменение напряженно - деформированного состояния грунтового массива и режима подземных вод;

- обследование оснований, фундаментов и конструкций окружающих сооружений;

- расчетный прогноз деформаций сооружений, попадающих в зону влияния подземного строительства;

- разработку, при необходимости, защитных мероприятий;

- организацию геотехнического мониторинга.

При проектировании подземных сооружений должны быть также предусмотрены инженерные мероприятия, обеспечивающие экологическую защиту прилегающей территории от подтопления, загрязнения подземных вод и пр.

1. 9 . Для выполнения работ по обследованию оснований и конструкций существующих сооружений, попадающих в зону влияния строительства подземного сооружения, составления расчетных прогнозов дополнительных деформаций этих сооружений и для организации геотехнического мониторинга следует привлекать специализированные организации.

1 .1 0 . При проектировании подземных сооружений следует учитывать уровень их ответственности и ответственности сооружений, на которые может оказывать влияние подземное строительство.

Если влияние проектируемого подземного сооружения распространяется на объекты более высокого уровня ответственности, то уровень ответственности проектируемого сооружения должен быть повышен до уровня ответственности этих объектов.

1.11 . Основные технические решения, принимаемые при проектировании подземных сооружений (расположение в плане и по глубине, тип и форма сечения, конструктивные решения несущих конструкций и фундаментов, способ защиты от подземных вод и др.), должны обосновываться путем сравнения технико- экономических показателей различных вариантов проектных решений с учетом затрат на строительство и эксплуатацию сооружения.

1 .12 . При возведении подземных сооружений необходимо применять передовые технологии и методы работ, обеспечивающие широкое использование современных машин и механизмов, рост производительности труда и благоприятные условия работы.

1 .13 . Внедрение передовых технических решений и новой техники в сложных условиях городского подземного строительства , не отраженных в действующих нормативных документах, может выполняться первоначально в экспериментальном порядке при соответствующем научно- техническом сопровождении, согласовании с надзорными органами и с последующей, при необходимости, корректировкой проектной документации.

1.14 . При проектировании и возведении подземных сооружений следует соблюдать требования нормативных документов по организации строительного производства, обеспечивать соблюдение правил техники безопасности, выполнение требований пожарной безопасности, охраны окружающей среды и санитарных норм.

1 .1 5 . В процессе строительства следует выполня т ь производственный контроль, предусмотренный действующими нормативными документами, соблюдать основные требования операционного контроля качества строительно-монтажных работ и проводить мониторинг существующей застройки и окружающей среды.

2 . Основные принципы развития систем подземных сооружений и их взаимосвязи в многофункциональных комплексах различного назначения

2.1 . Основные предпосылки и ограничения комплексного освоения подземного пространства городов

2 .1.1 . Освоение подземного пространства позволяет решать следующие задачи градостроительства:

- предельно компактно размещать здания и сооружения самого различного назначения в наиболее нужных для города местах, в том числе в условиях крайне стесненной застройки;

- совершенствовать транспортное обслуживание населения со значительным повышением скоростей сообщения благодаря использованию подземных рельсовых путей (электрифицированных железных дорог, метрополитена традиционного и новых модификаций, «скоростного трамвая»), а также благодаря организации на отдельных участках магистральных улиц и автомобильных дорог непрерывного движения;

- обеспечивать оптимальные условия для развития, эксплуатации и ремонта городских инженерных сетей;

- решать проблему постоянного и временного хранения непрерывно возрастающего парка легковых автомобилей и других видов транспорта;

- обеспечивать значительную экономию топливно-энергетических ресурсов.

2 .1 .2 . Городское подземное строительство способствует оздоровлению городской среды: умень ш ается загрязненность воздушного бассейна, снижаются уровни шумов и вибраций, появляется возможность увеличения площадей озелененных и обводненных территорий.

2 .1 .3 . В первую очередь целесообразно размещать под землей объекты, в которых технологические процессы полностью автоматизированы и ге рметизированы или, наоборот, просты и не требуют большого количества обслуживающего персонала.

2.1.4 . Подземные сооружения не нуждаются в каких-либо разрывах между собой и в нужных для города местах могут распространяться на большие площади. На пространственную организацию подземных сооружений почти не оказывает влияние рельеф, а благодаря созданию подземных транспортных и пешеходных путей могут быть обеспечены самые удобные условия движения с минимальной высотой перемещений по вертикали.

2.1.5 . При определении зон наиболее активного подземного строительства решающим фактором должна являться социальная и технико-экономическая целесообразность использования тех или иных участков и зон города.

2.1.6 . Проблема использования подземного пространства городов наиболее актуальна в их центральных, наиболее посещаемых районах, где преобладает капитальная опорная и исторически ценная застройка, а также в различных специализированных центрах и в общественно-транспортных комплексах. При этом подземные сооружения могут быть расположены практически повсеместно, в том числе под зданиями, улицами и площадями, а также под водой.

2.1.7 . На характер и масштабы строительства подземных сооружений и их конструктивно - планировочные решения значительное влияние оказывает совокупность конкретных природно-климатических и антропогенных факторов.

К природно-климатическим факторам относятся показатели характерного темпера ту рно-вл ажностн ого и ветрового режима местности, ос обенности рельефа, геологии и гидрогеологии, наличие акваторий и др. К антропогенным факторам относится все то, что было ранее создано в городе человеком.

2.1.8 . В крупных городах потенциально возможны значительные объемы подземного строительства. Ниже уровня поверхности земли может быть размещено до 70 % от общего объема гаражей, до 80 % складов, до 50 % архивов и хранилищ, до 30 % предприятий сферы обслуживания и других служб.

2.2 . Номенклатура городских подземных сооружений

2.2.1 . Перечень основны х видов городских объектов, потенциально пригодных для размещения ниже уровня поверхности земли, включает:

- инженерно-транспортные сооружения (автотранспортные и пешеходные тоннели; подземные участки путей рельсового транспорта - метрополитена , мини-метро, «скоростного трамвая»; автомобильные стоянки и гаражи; помещения автобусных и железнодорожных вокзалов и др.);

- предприятия торговли и общественного питания (торговые центры и залы; магазины различного профиля и киоски; вспомогательные помещения кафе, столовых, ресторанов и др.);

- административные, зрелищные и спортивные сооружения (конференц-залы, архивы, выставочные и концертные залы, кинотеатры, спортивные залы, плавательные бассейны, катки с искусственным льдом и д р.);

- предприятия коммунально-бытового обслуживания и связи (ателье ремонта, химчистки, прачечные, бани, парикмахерские, почтовые и телеграфные отделения, автоматические телефонные станции и др.);

- объекты складского хозяйства (продуктовые и промтоварные склад ы, овощехранилища, холодильники, резервуары для жидкостей и газов, склады горюче-смазочных материалов и др.);

- объекты промышленного назначения и энергетики, в которых необходима тщательная защита от пыли, вибраций, перепадов температур и других вне ш них воздействий;

- сооружения и сети инженерного оборудования (сети водопровода и канализации, электроснабжения и газоснабжения, тепловые сети, котельные, насосные станции и резервуары, общие проходные коллекторы, трансформаторные станции, газораспределительные станции и др.).

2.2.2 . Подземные сооружения и их комплексы в зависимости от назначения, связей с окружающей застройкой и архитектурно-пространственной формы могут быть подразделены следующим образом:

- монофункциональные и многофункциональные;

- расположенные отдельно и встроенные или пристроенные к зданиям и сооружениям;

- мелкого (на отметках до -15 м от уровня поверхности земли) и глубокого (ниже -15 м ) заложения.

- одноуровневые и многоуровневые.

2.3 . Градостроительные основы подземного строительства в крупных городах

2.3.1 . Комплексное использование подземного строительства необходимо осуществлять во всех функциональных зонах городов. Степень и харак т ер освоения подземного пространства той или иной территории города с леду ет диффер енцировать:

- по расположению ее в плане города, по функциональному назначению ее различных зон и ценности земли;

- по характеру застройки (плотности жилья и другой недвижимости , степени ее амортизации, а также архитектурно-художественной и культурно-исторической ценности);

- по уровню развития городского уличного и внеулично го транспорта;

- по обеспеченности предприятиями культурно-бытового обслуживания;

- по совокупности природно-климатических и инженерно-геологических условий.

2.3.2 . Планирование подземного строительства должно быть тесно связано с градостроительным планированием. При этом можно условно выделить следующие основные группы подземных объектов:

- «плоскостные» (объекты и их комплексы, распространенные на отдельные участки городских территорий);

- «линейные» (протяженные объекты и их комплексы, наприме р, магистральные сети и сооружения водоснабжения, энергоснабжения, газоснабжения, связи и др.);

- «точечные» (относительно компактные объекты и их комплексы).

2.3.3 . Основной зоной комплексного использования подземного пространства города является зона городского центра и другие, наиболее посещаемые части города.

Общие принципы горизонтального зонирования подземного пространства центра города могут быть определены следующим образом:

- в ядре центральной части города, с его высокой концентрацией дневного населения и транспорта , подземное пространство объектов массового посещения целесообразно использовать преимущественно для размещения сооружений транспортного назначения, а подземное про ст ран ст во др угих зданий и участков между ними - для технологических, складских и вспомогательных помещений, объектов культурно- бытового обс луживания и др.;

- на периферии центральной части города, в зонах концентрации пешеходных и транспортных потоков, целесообразно создание многофункциональных общественно-транспортных комплексов, включающих в себя пересадочные узлы, гаражи и стоянки легковых автомобилей, а также предприятия культурно-бытового обслуживания, предприятия торговли и общественного питания.

2.3.4 . Подземное пространство в селитебных зонах целесообразно использовать для комплексного размещения в нем автостоянок и гаражей, небольших предприятий торговли, общественного питания и коммунально-бытового обслуживания, всех видов подсобных помещений, «точечных» объектов системы инженерного оборудования, а также различных комплексов этих сооружений.

2.3.5 . Основной принцип использования подземного пространства в зонах массовой жилой застройки - это устройство подвальных (подземных) и цокольных (полуподземных) помещений под жилыми и общественными зданиями, а в необходимых случаях - и под незастроенными участками. При этом для предварительных расчетов площади подземных помещений можно принимать по 0,2 м 2 /чел. на цели торговли и бытового обслуживания и по 0 ,1 м2 /чел . на цели культурно-просветительных, зрелищных, спортивных и других организаций.

2.3.6 . Использование подземного пространства промышленных зон и ра йо нов рекомендуется для следующих производств:

- не допускающих каких-либо вибраций несущих и ограждающих констру к ци й;

- требующих наличия стабильного микроклимата;

- требующих максимальной изолированности от в н ешней среды.

Промышленные зоны рекомендуется также использовать для размещения складов, в т.ч. требующих стабильного т ем перату рно-вл ажн ос тного режима, и организации непрерывного движения потоков производственных изделий и грузов.

2 . 3.7 . Освоение подземного пространства промышленных зон может осуществлятьс я:

- отдельно для каждого объекта (с перенесением под землю автоматизированных производств, подсобных помещений и складов);

- на основе максимального блокирования или полного кооперирования отдельных объектов.

2.3.8 . В коммунально - складских зонах города в подземном пространстве целесообразно размещать различного рода хранилища, депо метрополитена, трамвайные депо, троллейбусные и автобусные парки, гаражи грузовых и специальных автомоби лей.

При этом следует учитывать возможность размещения объектов складского хозяйства в отработанных горных выработках шахт и карьеров по добыче известняков, гипса, песчаников, соли и др.

2.3.9 . В подземном пространстве зон прибытия и отправления внешнего транспорта рекомендуется размещение вокзало в , пересадочных узлов различной степени сложности, гаражей и стоянок легковых автомобилей и др.

2.3.10 . Подземное пространство зон отдыха целесообразно использовать для размещения тоннельных участков транспортной сети города , стоянок легковых автомобилей, небольших предприятий сферы обслуживания и др.

2.3. 11 . Необходимая степень использования подземного пространства каждой конкретной зоны или участка определяется на основе комплексного анализа территории с учетом:

- распределения на территории дневного населения и транспорта;

- расчетных показателей системы обслуживания, как населения са м ого города, так и тяготеющих к нему пригородов;

- характера сложившейся застройки, ее этажности, степени аморти за ции, а также ее исторической и художественной ценности.

- характера проектируемой наземной застройки, а также природно- к лиматических условий.

2.3.12 . Помимо общих принципов горизонтал ь ного зонирования подземного пространства городов, важен учет наиболее общих принципов его вертикального зонирования. К их числу относятся следующие:

- максимальное приближение основных уровней пешеходного движения к уровню поверхности земли (расположение их на отметках от - 4,00 до -6,00 м; в этих же отметках целесообразно размещение объектов «попутного» обслуживания, в том числе автостоянок кратковременного хранения и остановочных пунктов массового транспорта);

- размещение ниже указанных выше отметок (на отметках от -6,00 до - 15 ,00 м) автотранспортных тоннелей и станций метро мелкого заложения; в этих же отметках целесообразно размещение различных подсобных помещений и крупных складских объектов, а также гаражей, предназначенных для постоянного хранения автомобилей и других транспортных средств;

- размещение на отметках от -15,00 до -40,00 м и ниже автотранспортных тоннелей и станций метрополитена глубокого заложения, а также крупных складов, резервуаров, морозильников, холодильников и других объектов без значительного количества посетителей и обслуживающего персонала.

2. 3.13 . Разработка основных направлений комплексного использования п одземного пространства городов должна осуществляться на всех основны х стадиях градостроительного проектирования:

- при составлении или корректировке Генерального плана развития города;

- при разработке проектов детальной планировки и застройки города;

- при разработке проекта застройки.

2.3 .1 4 . На стадии Генерального плана должна разрабатываться «Схема использования подземного пространства» с определением технических коридоров, зон и участков для всех видов основных подземных сооружений транспорта: метрополитена , тоннельных участков железных дорог и «скоростного трамвая», автотранспортных тоннелей мелкого и глубокого заложения, тоннелей перспективных видов пассажирского транспорта.

В этой схеме должны быть указаны размещение и пространственная организация наиболее важных для города общественно-транспортных комплексов и пересадочных узлов, а также участков и зон, предназначенных для размещения подземных стоянок и гаражей, значительных групп городских инженерных сетей, складских и подсобных сооружений.

2.3.15 . На стадии разработки проекта детальной планировки и застройки города должны определяться габариты соответствующих объектов и их комплексов, осуществляться взаимосогласованное размещение объектов традиционно наземного и подземного строительства , определяться стадийность освоения отдельных участков. При этом в дополнение к обычным проектным материалам может разрабатываться «Проект комплексного освоения подземного пространства», являющийся основой для проектирования отдельных сооружений и их комплексов.

2.3.16 . Для достижения наибольшего суммарного (социального, градостроительного и экономического) эффекта от подземного строительства необходимо согласовывать развитие подземных сооружений и их комплексов в масштабах всего города путем работки «Схем комплексного использования подземного пространства». Для оценки эффективности различных вариантов комплексного использования городского подземного пространства необходимо проводить многовариантное проектирование с использованием многокритериальных оценок альтернативных решений, которые должны учитывать:

- характер существующей и проектируемой застройки;

- архитектурно-стилевые характеристики зданий;

- особенности конструктивных схем проектируемых подземных сооружений и технологии производства работ по их реализации;

- строительные и эксплуатационные затраты и их соотношение.

2.4 . Многофункциональные подземные объекты и их комплексы

2.4. 1 . Подземными комплексами называются группы объектов, объединенных пространственно в одно целое и имеющих общую инфраструктуру. Различают монофункциональные и многофункциональные комплексы. Монофункциональные комплексы объединяют в себе функционально связанные объекты. Основой для формирования многофункциональных комплексов, в состав которых входят функционально не связанные между собой объекты, является технико-экономическая целесообразность их увязки.

2.4.2 . Специфика каждого интегрируемого в существующую застройку нового подземного объекта, как правило, не отделима от учета его места в городе и от его реального окружения. Необходимость создания многофункциональных подземных комплексов чаще возникает в центральных районах больших городов, которые являются наиболее плотно застроенными и наиболее посещаемыми. Примерами таких комплексов в г. Москве являются ТРК «Охотный ряд» на Манежной площади» (рис. 2.1 ) и м ногофункциональный наземно-подземны й комплекс «Москва-Сити» ( рис. 2.2 ).

ПРО ДОЛ ЬНЫЙ РАЗРЕЗ

ПОПЕРЕЧНЫЕ РАЗРЕЗЫ

У ЗДАНИЯ МАНЕЖ

ПО БОЛЬШОМУ КУПОЛУ

У Гост и ницы « Москва»

Рис. 2 .1 . Торгово-рекреац ионны й подземный комплекс «Охотный ряд» на Манежной площади в г. Москве. Продольный и поперечные разрезы

Рис. 2.2 . Многофункциональный назе мн о-подзем ны й комплекс «Москва-Сити»

2.4.3 . Многофункциональные подземные комплексы, в клю чающие, наряду с предприятиями сферы обслуживания, подземные пешеходные и транспортные коммуникации, в том числе железнодорожные станции и станции метро, подземные участки скоростных автомагистралей, подземны е гаражи, автостоянки и др., перспективны также при создании окраинны х центров культурно-бытового обслуживания населения, как самого города, так и тяготеющих к нему пригородов.

2.4.4 . В районах вокзалов целесообразно создание многофункциональных комплексов с устройством просторной подземной пешеходной зоны, связывающей перроны вокзала со станциями метрополитена, большими универсальными магазинами, остановочными пунктами наземного общественного транспорта, подземными автостоянками. При этом рекомендуется совмещение пешеходных тоннелей, подземных подходных коридоров железнодорожных вокзалов и подземных вестибюлей станций метро, которые часто располагаются на одних и тех же отметках.

2.4.5 . Автотранспортные тоннели во многих случаях также целесообразно возводить как элементы более сложных многофункциональных комплексов, включающих в себя станции метро мелкого заложения, подземные участки железных дорог, другие транспортные и иного назначения сооружения.

2.4.6 . В крупных общественных наземно-подземн ы х центрах вблизи узловых станций метро целесообразно под объединяющей их площадью проектировать многофункциональные комплексы, объединяющие магазины, рестораны, административные помещения различных фирм, а также автостоянки большой вместимости и гаражи.

2.4.7 . Здания наземно-подземных общественных центров целесообразно проектировать с несколькими подземными уровнями. Нижний под земный уровень могут занимать трассы и станции метрополитена, отдел ьные участки железных дорог и скоростных автомагистралей. Верхний уро вен ь может представлять собой систему взаимосвязанных входов в мет ро, входов в вокзалы и пешеходных переходов, непосредственно связанных со зданиями и сооружениями наземной застройки, а также подземн ыми автостоянками и гаражами.

2.4.8 . В современных общественно-транспортных подземных комплексах целесообразно использовать принцип взаимосвязанного и многоя р усного размещения объектов на участках ограниченных размеров. Плоские кровли таких комплексов можно использовать для создания фрагментов зеленой наземной зоны.

2.4.9 . В многоуровневых подземных общественных комплексах целесообразно создание заглубленных «открытых дворов» , на которые могут быть ориентированы витрины, входы в магазины и рестораны, а также входы в многочисленные служебные помещения.

2.4.10 . В сложившихся районах крупных городов как при новом высотном строительстве, так и при реконструкции практически всегда целесообразны многоуровневые подземные коммунальные службы, размещаемые в контуре здания, а при необходимости и под дворовыми участками.

2.4. 11 . При строительстве многоуровневых подземных комплексов в условиях сложившейся плотной застройки, исторический облик района строительства, как правило, должен быть сохранен.

2.5 . Подземные сооружения улично-дорожной и транспортной сети

2.5.1 . Подземное строительство сооружений улично - дорожной и т ранспортной сети позволяет организовать скоростное движение автотран спорта и одновременно повысить безопасность движения пешеходов. Отсутствие задержек автомобильного транспорта перед светофорами и в «пробках» снижает затраты времени на передвижение по городу, способствует снижению уровней транспортных шумов, а также уровней загрязненности воздушного бассейна выхлопными газами автомобилей.

2.5.2 . Основным средством организации скоростного движения наземного транспорта является устройство транспортных и пешеходных тоннелей мелкого заложения , а также автотранспортных тоннелей глубокого заложения.

2.5.3 . Общие принципы проектирования автотранспортных тоннелей в городах сводятся к следующему:

- выбору автомобильных трасс, на которых целесообразно устройство тоннелей;

- обеспечению полного разделения в тоннелях встречного движения;

- исключению слияния в тоннелях второстепенных потоков с главными потоками транспорта.

2.5 . 4 . Строительство автотранспортных тоннелей целесообразно на отдельных участках наиболее загруженных магистральных улиц и дорог , как средство повышения их пропускной способности.

2.5.5 . Д л я обеспечения сохранности исторической застройки города строительство автотранспортного тоннеля часто оказывается единственно возможным решением.

2.5.6 . В городских условиях могут быть использованы автотранспортные тоннели для двухстороннего и одностороннего движения. Тоннели второго типа позволяют «развести» встречные потоки транспорта, а также целесообразны при необходимости обхода фундаментов капи тальных сооружений и монументов или при необходимости устройства съ ездов между тоннелями.

2.5.7 . Различные типы транспортных тоннелей могут быть составн ы ми элементами развитых в плане многоярусных транспортных пересе чений и узлов. При этом использование двухъярусных и многоярусных тран спортн ых тоннелей, на каждом уровне которых движение является односторонним, повышает безопасность движения.

Городские тоннели специальных типов могут быть использованы для п реодоления водных преград.

2.5.8 . Автотранспортные тон н ели могут входить в состав более сложных комплексов, включающих станции метро мелкого заложения, железнодорожные пути и другие транспортные сооружения.

2.5.9 . Во многих случаях рациональными оказываются решения, в которых автотранспортные тоннели и эстакады, связанные между собой системами съездов, являются элементами единого дорожно-транспортного комплекса .

2.5.10 . Для повышения скорости движения по городу автотранспортные тоннели и другие дорожно-транспортные сооружения должны представлять собой единую целостную систему. При этом автотранспортные тоннели глубокого заложения при высокой , по сравнению с метро, стоимости их строительства и относительно небольшой, по сравнению с ним, пропускной способности в массовом порядке строиться не могут.

2.5. 11 . Для организации непрерывного транспортного движения и повышения безопасности движения пешеходов необходимо создание систем подземных переходов.

2.5.12 . Общая протяженность отдельных подземных переходов определяется шириной проезжих частей улиц и дорог, а также условиями размещения лестниц, пандусов и других элементов этих сооружений. Для сокращения строительной длины переходов их обычно трассируют перпенд ику лярно продольной оси пересекаемой улицы или проезда. В отдельных случаях может возникать необходимость трассирования подземных переходов под острым углом к оси улицы или в устройстве переходов сложных кон фигураций.

2.5.13 . В зависимости от пространственно-планировочной организа ц ии подземные пешеходные переходы могут быть решены с использованием следующих схем:

- линейные («коридорные»), однопролетн ы е и многопролетные;

- развитые в плане Т-, У-, Н- , Х- и О-образны е;

- «зальные», в том числе многопролетные;

- комбинированных типов.

2.5 .1 4 . Тоннельные пешеходные переходы, как правило, должны совмещаться с остановочными пунктами общественного уличного транспорта , среднее расстояние между остановками которого в городских условиях не должно превышать 300 - 400 м (в отдельных случаях - 500 м).

Подземные переходы рекомендуется также совмещать с системой автостоянок и гаражей большой вместимости, а также с другими объектами массового тяготения.

2.5 .15 . В зонах железнодорожных вокзалов рационально совмещение пешеходных тоннелей с подземными подходными коридорами железнодорожных вокзалов и подземными вестибюлями станций метро, которые часто располагаются примерно в одних и тех же узловых пунктах города и приблизительно на одних и тех же отметках. Развитые в плане подземные переходы могут включать в себя различные объекты сферы обслуживания (киоски и магазины штучных товаров, театральные кассы, справочные бюро, блоки телефонов-автоматов и др.).

2.5.16 . Для городских железнодорожных станций часто вместо надземных пешеходных мостов целесообразны подземные переходы, обеспечивающие меньшую высоту вынужденных подъемов и спусков.

2.5 .17 . По мере роста и развития городов, может оказаться целе сооб разным переход от строительства систем отдельных пешеходных тоннелей к созданию взаимосвязанных пешеходных улиц и зон, т.е. целых подзем ны х пешеходных пространств.

2.6 . Автомобильные стоянки и гаражи

2.6 .1 . Размещение мест хранения личных легковых автомобилей необходимо обеспечивать в зоне их пешеходной доступности (по существ ующи м нормативам, в пределах до 500 м).

2.6.2 . В зонах высотной застройки должны строиться подземные гаражи, непосредственно связанные подземными переходами и лифтами с жилыми зданиями и общественными центрами. При этом организация хранения автомобилей должна быть тесно связана с характером и этажнос т ью застройки.

2.6.3 . Для районов новой комплексной жилой застройки перспективны встроенные гаражи, размещаемые в цокольных и подземных этажах многоэтажных домов (особенно в зданиях, поднятых на колоннах), а также полуподземные и подземные гаражи под дворовыми участками, площадями, скверами и бульварами. Этажность таких сооружений может колебаться в широких пределах, а вместимость - от нескольких сотен до нескольких тысяч автомобилей.

2.6.4 . В условиях новой малоэт а жной жилой застройки гаражи, в том числе подземные, должны быть предусмотрены только в общественных центрах. Постоянное же хранение основной массы автомобилей в этих условиях должно быть обеспечено системой открытых автостоянок, максимально приближенных к домам владельцев автомобилей.

2. 6.5 . Подземные многоуровневые гаражи и стоянки, несмотря на более высокую стоимость их строительства, по сравнению с наземными много эт ажными гаражами, имеют ряд преимуществ, главным из которых является возможность их устройства в тех местах, где вообще недопустимо какое-либо наземное строительство (например, в районах площадей, бульваров , у лиц, сквер ов и др .).

2.6.6 . Многоярусные подземные гаражи-стоянки, сооружаемые под улицами и имеющие по торцам две шахты со спиральными рампами для въезда и выезда автомобилей, могут иметь малую ширину, ограниченную шириной проезжей части улицы, под которой они сооружены.

2.6.7 . При анализе различных вариантов организации постоянного и временного подземного хранения легковых автомобилей в переуплотненных городских и районных центрах должны выполняться:

- определение (на основе расчетного уровня автомобилизации) необходимых размеров соответствующих участков;

- выбор способа организации хранения автомобилей: в одном или нескольких уровнях, в виде отдельно расположенных или встроенных (пристроенных) сооружений;

- контроль удаленности мест хранения с использованием критериев «не ближе», чем это допустимо по санитарным нормам, и «не дальше» от гаража до обслуживаемого им здания или дома владельца автомобиля, чем это также определено нормами (для гаражей второй показатель не должен превышать 500 м, а для автостоянок временного хранения 15 0 - 200 м).

3 . Особенности инженерно-геологических и геоэкологических изысканий для подземных сооружений

3.1 . Инженерно-геологические изыскания

3.1. 1 . Инженерно-геологические изыскания для проектирования и с троительства подземных сооружений должны обеспечить комплексное изучение инженерно-геологических условий площадки строительства, а т акже получение данных для разработки в случае необходимости защитных мероприятий, обеспечивающих сохранность окружающей застройки.

3.1.2 . Инженерно-геологические изыскания должны выполняться в соответствии с требованиями СНиП 11-02-96 и СП 11-105-97 (ч. I - IV ) и учетом положений настоящего раздела.

При назначении состава и объема инженерно-геологическ и х изысканий необходимо учитывать уровень ответственности сооружений и сложность инженерно-геологических условий.

3 .1 .3 . Для подземных сооружений I уровня ответственности, а в сложных инженерно - геологических условиях, как правило, и II уровня ответственности для составления технического задания и программы изысканий рекомендуется привлекать специализированные организации по геотехнике. Программу изысканий необходимо подвергать геотехнической экспертизе.

3 .1 .4 . В состав инженерно-геологических изысканий должны входить:

- сбор, изучение и обобщение архивных материалов изысканий;

- исследование геологического строения площадки;

- выяв л ение ги дрогеологического режима, химического состава подземных в од и фильтрационных характеристик грунтов;

- полевые исследования физико-механических свойств грунтов;

- лабораторные исследования физико - механических свойств г рунто в;

- геофизические исследования;

- исследование опасных геологических и инженерно-геологических процессов и оценка степени инженерно-геологического риска социальных и экономических потерь, обусловленных их развитием;

- обследование грунтов оснований существующих зданий и сооружений;

- сос т авление прогноза изменений инженерно-геологических и гидрог еологи ческих условий в связи со строительством;

- камеральная обработка материалов и составление технического отчета (заключения) по результатам изысканий.

В необходимых случаях в соответствии с техза д анием и программой изысканий могут выполняться опытные работы, стационарные наблюдения, а также мониторинг отдельных компонентов геологической среды (см. разд. 8).

3.1.5 . При инженерно-геологических изысканиях для проектирования подземных сооружений в зависимости от их назначения, ур о вня ответственности, конструктивных особенностей и глубины расположения необходимо выявлять и изучать:

- тектонические структуры, разрывные и складчатые нарушения;

- древние эрозионные долины;

- глубину зал е гания скальных грунтов;

- наличие в толще дисперсных грунтов прослоев трещиноватых скальных грунтов;

- ожидаемые водопритоки в котлованы и подземные выработки, величины напора в горизонтах подземных вод, наличие и толщину водоу по ров и их устойчивость против прорыва напорных вод;

- наличие и распространение специфических грунтов и грунтов, склонных к проявлению плывунных, ти к сот ропных и суффозионны х св ойств и виброползучести;

- нал ичие и местоположение других подземных сооружений: линий метро, тоннелей, инженерных коммуникаций, а также старых подвалов, колодцев, подземных выработок, буровых скважин и пр.;

- динамические воздействия от существующих сооружений.

3.1.6 . Для эффективного решения задач подземного строительства необходимо инженерно-геологическое, геотехническое, а также экологическое районирование городских территорий.

Необходимо создание и ведение единой геоинформационной системы геологической среды городов в пределах фактических глубин зон взаимодействия ее с подземными и наземными сооружениями, а также составление соответствующего комплекта карт инженерно-геологического, геоэкологического и геотехнического районирования территории городов с учетом зон различной техногенной нагрузки, вида , плотности и давности застройки, зон актуального и потенциального геологического, геотехнического и геоэкологического рисков.

3.1.7 . При проведении горных работ для строительства локальных подземных сооружений в котлованах с использованием постоянных ограждающих конструкций («стена в грунте», шпунт, сваи разного вида и пр.) дополнительные скважины должны быть размещены по контуру сооружения с шагом не более 20 м.

Инженерно-геологическое строение площадки должно быть изу ч ено на глубину не менее 1, 5 Hc + 5 м, где Hc - глубина заложения подошвы огра жд аю щей конструкции, но не менее 10 м от подошвы ог раждающей ко нст рукци и. На указанную глубину должно быть пройдено не менее 30 % скважин , но не менее трех скважин.

3.1.8 . При проектировании локальных подземных сооружений в котлованах без применения ограждающих конструкций глубина скважин должна быть не менее 1, 5 H к + 5 м, где H к - глубина котлована от планировочной отметки.

3.1.9 . При строительстве подземного сооружения на свайных фундаментах или комбинированном свайно- пл итном фундаменте глубина инженерно-геологических выработок должна быть не менее чем на 5 м больше проектируемой глубины заложения нижних концов свай при рядовом их расположении и нагрузках на куст свай до 3 МН и на 10 м больше - при нагрузках на куст более 3 МН и свайных полях размером до 10 ´ 10 м. При свайных полях размером более 10 ´ 10 м и применении комбинированных сва й но-плитны х фундаментов глубина выработок должна превышать предполагаемое заглубление свай не менее чем на ширину свайного поля или плиты, но не менее чем на 15 м .

3 .1.1 0 . При строительстве зданий повышенной этажности и высотных с подземной частью на плитном фундаменте при нагрузках р на плиту от 400 до 600 кП а глубина бурения ниже глубины ее заложения должна составлять не менее:

- при ширине плиты В = 10 м - (1 ,3 - 1, 6)В для квадратной плиты и (1 ,6 - 1 ,8)В - для прямоугольной с соотношением сторон η = 2;

- п ри ширине плиты В = 20 м - ( 1,0 - 1,2)В для квадратной плиты и (1,2 - 1,4)В - для прямоугольной с соотношением сторон η = 2;

- при ширине плиты В = 30 м - (0,9 - 1,05)В для квадратной плиты и (1 ,0 - 1,25)В - для прямоугольной с соотношением сторон η = 2 .

Для промежуточных значений В , р и η глубина бурения назначается по интерполяции.

3.1. 11 . При наличии ниже указанных в пп. 3.1.9 и 3.1.10 глубин слоев специфических грунтов (рыхлых песков, слабых глинистых, органо-минеральных и органических грунтов и др.) глубина выработок опр еделяетс я с у четом необходимости их проходки и установления глубины залегания подстилающих грунтов и определения их характеристик.

3.1.12 . Размещение инженерно-геологических выработок по трассе линейных подземных сооружений должно быть неравномерным и отвечать задаче выявления особенностей подземной геологической среды. Они с гущ аютс я на участках сочленения различных форм рельефа, сложного г еологического строения, развития геологических процессов.

3.1. 13 . Для проектирования и строительства подзем н ых переходов, с ооружаемых открытым способом, рекомендуется располагать скважины на расстоянии до 30 м, а при сложном геологическом разрезе оно должно быть сокращено до 1 0 - 15 м.

Глубина проходки скважин должна приниматься в соответствии с рекомендациями пп. 3.1.7 - 3.1.8.

3 .1.1 4 . Для проектирования коллекторов различного назначения расстояние между скважинами по трассе рекомендуется принимать до 50 м, а на участках пересечения трассой различных геоморфологических элементов, в сложных инженерно-геологических условиях, а также при строительстве в условиях существующей застройки сокращать до 20 м.

В сложных инженерно-геологических условиях рекомендуется трассу линейных сооружений дополнять поперечниками. Расстояние между поперечниками и между скважинами на поперечнике должно быть не более 50 м.

Гл у бина скважин для коллекторов, сооружаемых закрытым способом, должна быть не менее Н0 + 2 D , где Н 0 - глубина заложения низа обде лки , D - диаметр или поперечный размер обделки.

3.1.15 . Для уточнения инженерно-геологического строения, особенно при стро ит ельст ве ли нейных подземных сооружений, следует, как правило, преду смат ривать статическое зондирование грунтов, размещая точки зондиров ани я около буровых скважин и между ними.

3 .1 .16 . Для определения модуля деформации грунтов необходи мо предусматривать полевые испытания штампами в количестве не менее трех или прессиомет рами в количестве не менее шести для каждого выде ленного инженерно-геологического элемента.

Лабораторные исследования должны в первом приближении моделировать работу грунта в условиях изменяющегося напряженно-деформированного состояния при устройстве подземного сооружения. В частности, испытания грунта в компрессионных приборах и приборах трехосного сжатия необходимо проводить в диапазоне действующих в основании сооружения напряжений и предусматривать реконсол ид аци ю образцов грунта.

3 .1.17 . При проектировании подземных сооружений I и, как правило, I I уровня ответственности по специальному заданию проектной организации дополнительно полевыми и лабораторными методами могут быть определены следующие физико-механические характеристики дисперсных и скальных грунтов:

- модуль деформации Е для первичной ветви компрессии ( Ес 1 ), для ветви декомпрессии ( Ed ) и ветви вторичной компрессии ( Ec 2 ); декомпрессию и вторичную (повторную) компрессию образцов следует выполнять для тех же диапазонов напряжений, что и первичную компрессию;

- коэффициент поперечной деформации v ;

- параме т ры ползучести глинистых грунтов δ crp и δi , crp ( СНиП 2.02.02-85* );

- прочностные характеристики: угол внутреннего трения φ и удельное сцепление c , определяемые для условий, соответствующих всем этапам строительства и эксплуатации подземного и заглубленного соору жен ия;

- коэффициент морозного пучения К h , удельные нормальные и касательные силы морозного пучения σh и τh ;

- коэффициент фильт рации k грунтов;

- коэффициент крепости f (по Протодьяконову) и кл ассификационные характе ристики массивов скальных пород ( СНиП 2.02.02-85*): модуль т ре щиноватости Mj , показатель качества породы R Q D , коэффициент вы вет ре лости Kw .

Значения модулей деформации по результатам лабораторных испытаний следует корректировать на основе результатов полевых испытаний г рунтов штампами или прессиомет рами.

При обосновании могут определяться по специальному заданию проектной организации другие классификационные и физико-механические (например, реологические) характеристики грунтов.

3 .1.18 . При необходимости по специальной программе в ходе инженерно-геологических изысканий с привлечением специализированных геотехнических организаций следует выполнять измерения напряжений в массивах горных пород и грунтов; опытные полевые работы по водопонижению, закреплению и заморозке грунтов, устройству буровых свай и захваток «стены в грунте» и другие исследования.

При необходимости следует также проводить мониторинг отдельных компонентов геологической среды (см. 3.3).

3 .1. 19 . Гидрогеологические исследования следует выполнять с целью изучен и я режима подземных вод. Должны быть исследованы: характер водоносных горизонтов; уровни, направление и скорость движения подземных вод; обводненность; ожидаемые водопритоки в котлованы; величины напоров; наличие и толщина водоупоро в и их устойчивость против прорыва напо рны х вод; химический состав подземных вод и их агрессивность по отнош ению к материалу сооружения; гидростатическое давление на конст рукции сооружения; фильтрационные свойства грунтов. Должны быть получены исходные данные для проектирования дренажных и противофил ьт рационны х систем и водопонижения.

3 .1 .20 . Для сложных подземных сооружений, строительство которых сопровождается устройством проти вофильт рац ионны х завес и дренажных систем, коэффициент фильтрации грунтов необходимо определять пол евыми методами.

3 .1 .21 . При проектировании подземных сооружений, перекрываю щих частично или полностью естественные фильтрационные потоки в грунтовом или скальном массиве, а также изменяющих условия и пути фильтрации подземных вод, следует выполнять прогноз изменений гидрогеологического режима площадки строительства, в частности прогноз возможности образования барражного эффекта и подтопления окружающей территории.

Гидрогеологическое прогнозирование осуществляется на основе геофильтрационных моделей с использованием данных, полученных при анализе и обработке материалов инженерно-геологических изысканий, а также фондовых материалов.

3.1.22 . В комплексе с прямыми полевыми и лабораторными исследованиями грунтов должны проводиться , как правило, геофизические исследования, которые позволяют установить:

- л ито логическое строение массива грунтов с выделением основных инженерно-геологических и структурных элементов;

- степень однородности массива грунта по исследуемым свойствам;

- наличие в инженерно-геологическом разрезе слоев и структур, обладающих пониженной плотностью (насыпных грунтов, илов, сапропелей , заторфованны х грунтов и торфов и др.);

- наличие в массиве грунта погребен ны х объектов и пустот;

- наличие закарстованн ы х участков и зон повышенной т рещиноватости в карсту ющ ихся породах;

- наличие древних эрозионных долин;

- положение уровня и режим подземных вод, наличие в одоупоров ;

- физико-механические свойства грунтов.

3.1.23 . При проведении геофизических исследований целесообразно комплексирование отдельны х методов (вследствие их различной разрешающей способности по отношению к физическим свойствам грунтов) с целью повышения достоверности результатов и с целью получения более полной информации об участке работ.

3. 1. 24 . При подземном строительстве с помощью геофизических ме т одов, помимо задач общего плана, могут быть решены следующие задачи:

- детальное изучение грунтов по трассе подземного сооружения (тоннеля, коллектора и т.д.) с определением участков слабых и трещиноватых грунтов при помощи наземных и с к важинны х методов;

- определение мест водопр ит оков и разгрузки подземных вод;

- определение зоны влияния устройства подземного сооружения на вмещающие грунты и близрасположенн ы е здания.

При подземном строительстве целесообразно использовать следующие методы: детальную сейсморазведку, высокочастотную электроразведку (в вариантах метода скользящей точки, синхронного зондирования и профилирования), метод становления поля, радиолокационный широкополосный метод, детальную г равиразведку . Эти методы необходимо сочетать с геофизическим исследованием скважин, пробуриваемых по трассе с небольш им интервалом между ними с выполнением тех или иных межскваж инны х просвечиваний.

3.1.25 . Для установления наличия карста и оценки степени карстовой опасности следует, как правило, предусматривать проведение г еофизических исследований для определения глубины залегания карсту ющихся пород, оценки условий залегания, толщины и состава покрывающих их грунтов, и зучения режима подземных вод. Методы геофизики позволяют выявить карстовые полости, которые не всегда могут быть обнаружены бурением, и определить их конфигурацию и размеры, а также степень закарстов ан ности . Для указанных целей следует применять следующие геофизические методы: сейсморазведку, вертикальное электрическое зонди рован ие, дип ольное индукционное профилирование, гравиметрический метод.

3. 1 .26 . Геофизические методы рекомендуется применять для мониторинга изменения компонентов геологической среды на участках, представ ляющи х опасность в геологическом и инженерно-геологическом от ношении (зоны развития карстовых и суффозионны х явлений, оползневые процессы, подтопление, зоны развития неустойчивых грунтов и т.д.). Мониторинг целесообразно осуществлять при помощи геофизических методов, обеспечивающих необходимую точность определения изменения свойств грунтов или геологических границ. К ним, прежде всего, относятся скв аж инны е методы (радиоизотопные методы измерения плотности и влажности, акустические методы прозвучивани я, радиоволновые методы межск важинн ого просвечивания).

3 .1 .27 . В процессе инженерно-геологических изысканий на участках проявления опасных геологических и инженерно-геологических процессов необходимо устанавливать площадь их проявления и глубину интенсивного развития, приуроченность к определенным геоморфологическим элементам и л ито логи ческим видам грунтов, условия, причины, формы и динамику образования, развития и активизации.

Горные выработки необходимо проходить не менее чем на 3 - 5 м ниже зоны активного развития опасных процессов - поверхностей скольжения оползневых тел, предполагаемой глубины карстообразован и я и т.д.

Технический отчет по изысканиям должен включать раздел «Опасные геологические процессы», содержащий их детальную характеристику , прогноз р азв ития при строительстве и эксплуатации подземного соо руж ения и оценку геологических рисков.

3.2 . Геоэкологические изыскания

3.2.1 . Геоэкологические изыскания при строительстве подземных сооруж ени й проводятся в соответствии с требованиями СП 11-102-97 и настоя щ его раздела Руководства для оценки современного состояния и прогноза возможных изменений природной среды с целью предотвращения, ми нимизации или ликвидации вредных и нежелательных экологических и связанных с ними других последствий и сохранения оптимальных условий жизни населения.

3.2.2 . Задачи инженерно-геоэкологических изысканий определяются в зависимости от стадии пр о ект но-и зы скат ельски х работ, особенностей природной обстановки и характера существующих и планируемых воздействий.

3.2.3 . Материалы инженерно-геоэкологических изысканий должны включать:

- оценку существующего экологического состояния компонентов природной среды на площадке строительства и прилегающих территориях ;

- прогноз изменения экологического состояния природной среды при строительстве и эксплуатации объекта;

- оценку экологического риска при реализации строительства;

- рекомендации по мероприятиям, направленным на п редотвращ ение, минимизацию или ликвидацию вредных и нежелательных эколог ических и связанных с ними других последствий и сохранение оптимальных ус ловий жизни населения ;

- программу локального геоэкологического мониторинга.

3.2.4 . Геоэкологические исследования должны выполняться организа ц иями, имеющими лицензию на право проведения инж енерно-экологических изысканий для строительства.

Для выполнения работ , связанных со специфическими видами фи зи ческих, химических и биологических анализов, прогнозированием, разработкой системы геоэкологического мониторинга, следует привлекать специ ализированные организации.

3.2.5 . В состав геоэкологических изысканий в общем случае входят:

- сбор, изучение, обобщение и анализ опубликованных и фондовых материалов о состоянии компонентов природной среды на данной пло щ ад ке и прилегающих территориях;

- исследования химического загрязнения грунтов;

- р ад иационно-экологические исследования;

- газогеохимические исследования;

- исследование и оценка физических воздействий;

- стационарные наблюдения (геоэкологический мониторинг);

- прогноз изменения состояния компонентов природной среды при строительстве и эксплуатации подземного объекта;

- камеральная обработка материалов и составление технического отчета (заключения) по результатам изысканий.

Назначение и необходимость отдельных видов работ и исследований устанавливаются в программе геоэкологических изысканий в зависимости от вида и уровня ответственности проектируемых подземных сооружений, особенностей природно-техно г енной обстановки, степени экологической изученности территории и стадии проект но-изы скательских работ.

3.2.6 . Геоэкологические исследования могут выполняться как самостоятельно в составе геоэкологических изысканий, так и в комплексе с и следованиями в составе инженерно-геологических изысканий.

3.2.7 . При строительстве подземных сооружений наиболее важным из ук азанны х видов исследований (п. 3.2.5 ) являются эколого-гидр ог ео логи ческие исследования.

Э колого-ги дрог еологи ческие исследования должны включать в себя экологи чески й мониторинг подземных вод и гидрогеологическое прогн озиров ани е и выполняться для решения следующих задач:

- оценки существующей на момент строительства ситуации с подтоп лением территории, загрязнением подземных вод;

- прогноза изменения гидрогеологических условий в период строительства сооружения (оценки: в о доприт оков в строительный котлован, в лияния строительного дренажа, загрязнения пород зоны аэрации и подземных вод и т.д.);

- прогноза изменения гидрогеологических условий в период эксплуатации сооружения (оценки: возможности барражно го эффекта, влияния пристенного и пластового дренажей, возможности подтопления территории и загрязнения подземных и поверхностных вод в результате возможных утечек из коммуникаций и т.д.).

3.2.8 . При выполнении эколо го -гид рогеологи чески х исследований самостоятельно в составе инженерно-геоэкологических изысканий и при отсутствии данных гидрогеологических исследований следует устанавливать: наличие водоносных горизонтов, которые могут испытывать негативное влияние в процессе строительства и эксплуатации объекта и подлежат защите от загрязнения и истощения; области питания подземных вод (в случае, если они находятся в зоне возможного негативного влияния п роектируемого объекта) и области разгрузки подземных вод, на характеристиках которы х может отразиться проектируемое строительство; условия залегания, распространения и естественную или сложившуюся ко времени строительства в городских условиях защищенность горизонтов подземных вод (в особ енности, первого от поверхности); состав, фильтрационные и сорбционны е свойства грунтов зоны аэрации и водовмещающ их п ород и их пространственную изменчивость; наличие верховодки; глубину залег ания первого от поверхности регионального водоупора и локальных слабоп рони цаемых разделяющих слоев; закономерности движения г рунтовых вод, основные закономерности режима грунтовых вод, наличие и характер гидравлической взаимосвязи между горизонтами и с поверхностными водами ; наличие условий для формирования под влиянием хозяйственной деятельности новых водоносных горизонтов и верховодки; температуру и химический состав грунтовых вод, их загрязненность вредными компонентами; возможность проникновения в подземные воды по транзиту загрязнений из поверхностных вод; влияние изменений в подземных водах на охраняемые территории и рекреационные ресурсы города; возможность, характер и степень влияния техногенных факторов на изменение гидрогеологических условий.

3.2.9 . Материалы эколого- гид рог ео логи чески х исследований для обоснования проектной документации должны включать:

- оценку гидрогеологических условий до начала строительства;

- уточнение границ зоны воздействия проектируемого подземного объекта на подземные воды;

- прогноз возможных изменений гидрогеологических условий в зоне влияния проектируемого объекта при его строительстве и эксплуатации;

- рекомендации по организации мероприятий по защите подземных вод от загрязнения и истощения;

- уточненную программу мониторинга подземных вод, а также анализ и интерпретацию результатов первых циклов наблюдений, если они были начаты на п редпроектн ой стадии (см. раздел 8).

3.2.10 . Гидрогеоэкологическое прогнозирование осуществляется на основе геофильтрационных и геомиграционных моделей. Размеры моделируемой о бл асти геофильтрации и геомиграции не должны ограничиваться строительной площадкой и должны определяться размером области возможног о влияния объекта на изменение уровней и загрязнение подземных и поверхн ост ны х вод. В область влияния должны быть включены располагающиеся по соседству со строительной площадкой водоохранные зоны рек, зеленые насаждения, парки, пруды, жилые массивы, площадки отдыха и другие природные и социал ьные объекты.

3.2.11 . При выборе положения нижней границы области влияния в г идрогеологическом разрезе необходимо учитывать сложность геологического строения и гидрогеологических условий территории, глубину и размеры подземного сооружения.

3.2.12 . Для разработки моделей используют данные, полученные в результате анализа и обработки материало в инженерно-геологических и геоэкологических изысканий, а также фондовые материалы.

3.2. 13 . По материалам геоэкологических исследований должен быть составлен отчет (заключение).

4 . Подземные сооружения, возводимые открытым способом

4.1 . Применение и выбор эффективных методов и технологий строительства

4.1.1 . Общие положения

4.1.1.1 . Технические решения по технологии строительства подзе м ны х сооружений открытым способом должны быть комплексными и включать технологии крепления котлована, разработки грунта в нем и устро йст ва конструкций сооружения, инженерные мероприятия по защите котлована и подземного сооружения от подземных вод, инженерные мероприятия по обеспечению сохранности близрасположенной существующей застройки, а также обеспечивать выполнение экологических требований по охране окружающей среды.

4.1.1.2 . Обоснование этих технических решений должно обеспечиваться проектными расчетами напряженно-деформированного состояни я ограждающих конструкций и вмещающего массива грунтов вместе с примыкающими к котловану зданиями и сооружениями, гидрогеологического режима подземных вод и фильтрационного п ритока в котлован.

4 .1.1 .3 . На выбор технологии возводимого открытым способом подземного сооружения решающее значение оказывают следующие факторы:

- габариты подземного сооружения в плане и по глубине;

- месторасположение подземного сооружения (строительство на свободной территории или в условиях тесной существующей застройки);

- инженерно-геологические и гидрогеологические условия участка строительства;

- необходимость соблюдения экологических требований по охра не окружающей среды;

- экономические соображения;

- во зможности ст роительной организации.

4.1.1.4 . При проектировании подземных сооружений в районах существующей застройки следует выполнять геотехнический прогноз в л ияния строительств а на изменение напряженно-деформированного состояния грунтового массива и деформации существующих зданий и сооружений.

4.1.1.5 . Выбранная технология возведения подземного сооружения должна обеспечивать непревышение допустимых дополнительных деформаций эксплуатируемых зданий, попадающих в зону влияния нового строительст ва, с учетом их технического состояния (см. приложение А ). Также технология должна учитывать наличие линий метрополитена и насыщенность подземного пространства существующими коммуникациями.

4.1.1.6 . При проектировании подземных сооружений, перекрывающих частично или полностью естественные фильтрационные потоки в грунтовом массиве, а также изменяющих условия и пути фильтрации подземных вод, следует выполнять прогноз изменений гидрогеологического режима площадки строительства.

4.1 .1 .7 . В процессе строительства и в начальный период эксплуатации подземных сооружений следует выполнять натурные наблюдения (мониторинг) на строительной площадке для оценки надежности системы «сооружение-основание», своевременного выявления дефектов конструкций, предотвращения аварийных ситуаций, а также для оценки правильности результатов прогноза, принятых методов расчета и проектных решений. С остав, объем и методы мониторинга должны назначаться в зависимости о т уровня ответственности подземных сооружений, их конст рукт ивных особенностей, ге ол огически х и гидрогеологических условий площ адки, способ а возведения, плотности окружающей существующей застройки, требований эксплуатации и в соответствии с результатами г еот ехн ического пр огно за ( см. р аздел 8 ).

4.1.2 . Современные методы ограждения глубоких котлованов

4.1.2 .1 . Конструкция и технология устройства огражден и я при строительстве подземного сооружения открытым способом должны удовлетво рять следующим основным требованиям:

- обеспечивать устойчивость стен котлована в процессе и после полной разработки грунта;

- воспринимать нагрузку от сооружения, если ограждение входит в состав конструкции подземного сооружения;

- обеспечивать водонепроницаемость, если невозможно ил и экономически нецелесообразно водопони жение;

- должна быть предусмотрена многократная оборачиваемость элеме н тов крепи, если ограждение является временным;

- крепление не должно загромождать котлован, мешать выемке и обратной засыпке грунта и монтажу основных конструкций;

- обеспечивать сокращение материалоемкости, трудоемкости и сроков строительства ;

- обеспечивать сохранность эксплуатируемы х наземных и подземных объектов, попадающих в зону влияния строящегося подземного сооружения;

- обеспечивать соблюдение экологических требований (соблюдение допустимых норм по шуму, вибрации, защите окружающей среды).

Классификация современных методов крепления котлована пр и строительстве подземного сооружения открытым способом приведена на схеме.

Схема

Классификация крепле н ия котлован ов

Огражден и е по способу «стена в грунте»

4.1.2.2 . Способ «стена в грунте» является одним из наиболее про г рес сивны х и универсальных для устройства подземных сооружений, возводимых в открытых котлованах.

По назначению различают три типа стен: несущие, ограждающие и пр оти вофильт раци онны е; по материалам - монолитные, сборные и сборно- монолитные.

Технология строительства состоит из пяти основных т ехн ологи ческих этапов:

- разработка траншеи под защитой глинистого раствора;

- установка арматурного каркаса;

- заполнение траншеи монолитным или сборным железобето н ом;

- разработка грунта в ядре сооружения с замонол и чиванием стыков и устройством распорных конструкций;

- устройство днища внутренних конструкций.

4.1.2.3 . Способ «стена в грунте» позволяет осуществлять строитель ст во :

- в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений;

- при значительной глубине сооружения (до 50 м ) ;

- при больших размерах в плане и сложной форме сооружения;

- при высоком уровне подземных вод.

По грунтовым условиям «стена в грунте» может применяться в лю б ых дисперсных грунтах за исключением:

- текучих глинистых грунтов, ил ов и плывунов;

- при наличии подземных вод с большими скоростями фильтраци и.

4.1.2.4 . При наличии грунтов, содержащих твердые включения природного или техногенного происхождения (крупные валуны, обломки бетонных конструкций, каменной кладки и др.) при проходке траншеи необходимо ис пользовать технику, оснащенную фрезерным оборудованием, например, фирм « Касагр анд е» , «Бау эр» , TONE Boring .

Исполь зов ание грейферного оборудования, которым крупные включения извлека ются, может привести к деформированию стенки траншеи, падению уровня ти ксот ропного раствора и деформациям окружающего м ассива и бли зр асположенны х зданий.

Пр и наличии трещиноватых скальных грунтов или прослоев из них и закарстованных пород, когда ти ксот ропный раствор может вытекать в гру нт, необходимо применять опережающий тампонаж этих прослоев цем ентн о- глинисты ми растворами.

4.1.2.5 . При устройстве «стен ы в грунте» жесткие требования должны предъявляться к глинистому раствору, приготовление которого, как правило, должно осуществляться с использованием бентонитового глинопоро шка. Плотность раствора должна составлять при приготовлении его с использованием бентонитового глиноп орошка 1,03 - 1,10 г/см3, а из глин других видов - 1,10 - 1 ,25 г/см3.

При разработке траншей в неустойчивых грунтах (водонас ы щенны е пески, глинистые грунты текучей консистенции) с напорными водами необходимо использовать глинистые растворы повышенной плотности, для чего допускается применять барит, магнетит и другие утяжелители раствора, но не более 7 % массы глины.

Для снижения водоотдачи и потерь глинистого раствора в него можно добавлять жидкое стекло (силикат натрия) в пределах 2 - 6 % массы глины.

4.1.2.6 . При устройстве монолитных стен в грунте методом вер тикально пе ре мещающейся трубы (ВПТ) необходимо применять более совершенную технологию бетонирования с использованием вибрирования. Если бетон литых смесей, укладываемый без вибрирования, должен иметь осадку кону са 18 - 20 см, то при бетонировании полужесткими смесями с применением вибраторов осадка конуса должна быть не более 8 см, а подвижнос ть бетонной смеси сохраняться на период транспортировки и укладк и - не менее 40 мин.

При закреплении глубинных вибраторов на нижней части бетонолитной трубы при применении жестких смесей с осадкой конуса 3 - 6 см значительно повышается однородность бетона, а его средняя пр о чность на 35 - 40 % выше, чем при укладке литых смесей.

При регулировании процесса подачи бетона путем включения и выкл ючения вибратора достигается повышенная плотность, прочность и водонепроницаемость стены. Вместо литых бетонов с высоким содержанием цемента (до 500 - 600 кг /м3) можно использовать малоподвижные смеси с осадкой конуса 3 - 4 см. Экономия цемента по сравнению с литыми смесями составляет 15 0 - 200 кг/м3. Метод применим и при температуре до -30° С.

4 .1 .2.7 . Для повышения индустриальности ведения работ и качества стен рекомендуется применять сборный или сборно-монолитный вариант. Сборная или сборно-монолитная «стена в грунте» позволяет увеличить скорость возведения конструкции и снизить ее трудоемкость, а также снизить расход бетона.

Применение для ограждения котлованов технологии «стена в грунте» в виде сборной или сборно-монолитной конструкции позволяет получить:

- гарантированную марку бетона стен по прочности и водонепроницаемости;

- гарантированную геометрию и чистую поверхность стен;

- снижение расхода бетона на 15 - 20 % ;

- возможность установки в заводских условиях закладных деталей и сальников для подводки коммуникаций;

- исключение необходимости регулярной поставки расчетного количества товарного бетона в нормативные сроки;

- увеличени е скорост и возведения конст рукции на 15 - 20 % ;

- сниж ени е т рудоемкос ти работ;

- возможность передачи нагрузки на стену сразу после ее возведения.

4.1.2.8 . В кач естве к онструкций с бор ной «ст ены в грунте» хорошо зарекомендовали себя шпу нтовые панели ПШ С-50, р азработанные ОАО «ЦНИИС» (Москва). Панели шириной 1, 5 м , толщиной 0,5 м и длиной, равной глубине траншеи, соединяются друг с другом посре дством пазового замка.

Друг а я конструкция «стены в гр унте» с листовой ар матур ой состоит из сборных железобетонных стеновых блоков, у станавливаемых в заполне нную глинистым раствором тр аншею с опр едел енными интервалами и м онолит ных уч астков между ними из бетона или цементного р аствора (рис. 4.1).

Рис. 4 .1 . Принципиальная схема сборно-монолитной «стены в грунте»:

1 - стеново й блок; 2 - лист овая арматура; 3 - бетонное заполнение; 4 - от мет ка верха блок а; 5 - от мет ка дна котлована; 6 - от метка низа стены; 7 - конту р траншеи

Стеновые блоки поперечного сечения 600 ´ 600 мм, д л иной до 25 м и массой 15 - 20 т имеют полуцилиндрические боковые поверхности, снабженны е со стороны подземного сооружения листовой арматурой толщиной 6 - 10 мм, которая может служить гидроизоляцией. Блоки изг от авлива ютс я в заводских условиях из тяжелого бетона класса В22, 5 - В30, м арки по водонепроницаемости W 4 - W 6. Конструкция сборно-монолитной стены толщиной 600 мм может быть использована при глубине «стены в г рунте» до 28 м в различных инженерно-геологических условиях. При этом на нее могут быть переданы вертикальные нагрузки до 15 00 кН/ м и изги бающие моменты до 10 00 кН м/ м.

4 .1 .2.9 . Технологические приемы, применяемые для омонол и чив ания (тампонажа) стыков при устройстве «стен в грунте», должны обеспечивать достаточную прочность и водонепроницаемость стыков.

Опыт строительства показывает, что более рационально увелич ить ширину стыка (и расстояние между панелями) с обычных 20 мм до 200 - 300 мм и перейти на тампонаж его бетонным раствором с классом не ниже В25. Применение этой рекомендации полностью исключает фильтрацию подземных вод и позволяет отказаться от заварки стыков металлическими накладками.

Эффективно технологическое решение стыков из монолитного и сборного железобетона вибронабивным способом. Оборудование для омоноличивания бетонной смесью стыков ограждающих конструкций под глинистым раствором включает: инвентарную трубу, вибратор (например, В-401) , приемный бункер с площадкой для обслуживания вибратора и заполнения бункера бетонной смесью. Применение этой технологии обеспе чивает высокое качество работ по прочности стыка (40 - 50 МП а) и в одоне проницаемости (на контакте с бетоном испытан ы на 2 ат м.).

Технология устройства «стены в грунте» отдельными захватками (опережающими и с оединительными) предусматривает установку арматурных каркасов и бетонирование в опережающих захватках и последующую разработку соединительных захваток со срезкой бетона толщиной 0,15 м с торцевы х кромок опережающих захваток с последующей уст ановкой каркасов и бетонированием. Такая технология обеспечивает монолитность «стены в грунте» и отсутствие холодных и грязевых швов в стыках.

Д ля надежного уплотнения проблемных стыков между панелями траншейны х стен, как показал опыт строительства, успешно может быть применена технология струйной цементации « jet - grouting ». При этом цементационные работы могут выполняться как снаружи ограждающих котлован стен, так и изнутри котлована до е г о разработки. С этой целью в зависимости от прогнозируемой величины раскрытия стыков с глубиной могут быть применены неармируемые или армируемые металлическими трубами г рунт оцемент ны е колонны диаметром 60 или 80 см.

4.1.2.10 . Для разработки грунтового ядра внутри подземного сооружения, возводимого способом «стена в грунте», рекомендуется применять технологию, которая предусматривает разработку вначале центральной части грунтового массива внутри сооружения на глубину одного яруса с сохранением по периферии неразработанных участков. Такой прием облегчает работу ограждающей конструкции. Затем монтируются распорные конструкции и разрабатывается оставшаяся часть грунта. На следующей з аходке цикл повторяется.

Но вы м и прогрессивным является также способ разработки грунта в котловане через перекрытия в многоуровневых подземных сооружениях. В этом случае дополнительная крепь ограждающих стен не применяется.

Огражде н ие из бур она би вн ых свай

4 .1 .2.11 . Ограждение из буронабивных свай относится к малодеформирующи мся видам крепления и его целесообразно применять в случае больших нагрузок на бровке котлована, а также на сами сваи при использовании их в качестве несущего элемента строящегося сооружения.

В качестве ограждения котлованов из буронабивных свай применяют три группы свайных стен: с прерывистым расположением свай, с касательным их сопряжением и секущиеся сваи (рис. 4.2).

Рис. 4.2 . Типы ограждений котлована из буронабивных свай

а и б - сваи , установленные с определенным шагом и затяжкой; в - бурокас аю щиеся сваи; г - буросекущ иеся сваи: 1 - опережающая свая, 2 - пересекающая свая, 3 - затяжка

Стены с прерывистым расположением свай устраиваются в сухих связных г рунтах, способных держать вертикальный откос 1 - 2 м. Промежу ток между сваями для предотвращения местных вывалов защищается за тяжками из досок, тонких железобетонных плит, гофрированных стальных листов или бетон ной затяжкой. Расстояние между осями а свай должно находиться в пределах D + 50 мм < а £ 3 D , где D - диаметр скважины.

Стены с касательным сопряжением свай используются в несвязных грунтах, чт о бы избежать осыпания грунта между сваями при раскрытии котлована, а следовательно и осадок поверхности.

Стены из буросе ку щихся свай сооружают, когда дно котлована ниже подземных вод. На первом этапе изготавливаются через одну сваи без армировани я, на вто ром - между ними устраиваются сваи таким образом, что бы бетон соседних свай частично подрезался. Сваи второго этапа арми руются. Благодаря полученному сцеплению образуется сплошная прочная стена с повышенной водонепроницаемостью. Врезка в бетон соседних свай составляет 80 - 15 0 мм в зависимости от диаметра свай, который составляет от 600 до 1300 мм.

4.1.2.12 . К преимуществам ограждений из бур о набивны х свай следует отнести:

- возможность использования в качестве основания прочных грунтов, за л ег ающи х на большой глубине;

- возможность устройства свай разной длины, опирающихся на необходимой отметке при резко пересеченном рельефе кровли прочных грунтов, принятых за основание свай;

- возможность устройства ограждений стен котлованов , когда уровень подземных вод залегает выше уровня дна котлована;

- возможность передачи на одну сваю большого диапазона нагрузок (1000 - 10 000 кН) ;

- воз можность устройства свай большого диаметра (по сравнению с забивными сваями), что значительно улучшает работу свай на г оризонтальную нагрузку;

- повышение надежности сооружений за счет уменьшения общих и неравно ме рны х о садок;

- исключение подвижки и деформации грунтового массива и ра сположенны х поблизости зданий за счет повышенной жесткости свай;

- возможность устройства свай без армирования в нижней ее части, где отсутствует передача моментов и горизонтальных сил;

- отсутствие существенных вибраций и сотрясений в процессе произ водст ва работ;

- сокращение потребности в механизмах и транспорте.

4.1.2.13 . В зависимости от грунтовых условий применяют след ующ ие способы бурения скважин для устройства буронабивны х свай:

- грейферный способ - в песчаных, крупнообломочных, скальных и глинистых грунтах;

- способ бурения желонкой - в водонасыщ енны х пы леваты х песках, текучих супесях и илах;

- вращательный (роторный) способ - в глинистых грунтах от мягк о пластичной до твердой консистенции, песках средней крупности и круп ны х.

Для предотвращения обрушения стенок скважин при бурении пр и меняют инвентарные обсадные трубы или избыточное давление воды или глинистого раствора. Применение обсадных труб является наиболее эффективной мерой обеспечения качества изготовления свай в неустойчивых обводненных грунтах.

4 .1 .2.14 . Устройство буронабивных свай предъявляет жесткие требования к технологическому процессу производства работ. Особенно э то важно при устройстве буросеку щихся свай. Изготовление таких свай требует обеспечения непрерывности процесса производства работ, т.к. устройство секущихся армированных свай должно быть произведено в отно сительно строго регламентированный период (1,5 - 2 суток), начиная с момента выполнения бетонных неармированных свай.

4.1.2.15 . Во избежание возможного излишнего отбора и разу пл отн ения грунта за счет его текучего состояния и выдавливания внутрь обсадных труб при проходк е скважин, что может вызвать деформации оснований близко расположенны х эксплуатируемых зданий, следует обеспечивать опережающую обсадку трубами забоя скважины (сохранение пробок), а при нео бходимости дополнительно осуществлять приг рузку забоя глинистым раст вором или водой.

4.1.2.1 6 . Бур о набивны е сваи изготавливаются по одной технологи ческой схеме: вначале бурят скважину, устанавливают арматуру, затем ск важину заполняют бетонной смесью. Более совершенной и рациональной т ехнологией являетс я технология, когда через отверстия в полом шнеке скважина заполняется бетоном в процессе бурения, а каркас погружается в литой бетон при помощи виброзад авл ивани я.

4.1.2.17 . При бурении скважин для устройства буронаб ив ны х свай под защитой глинистого раствора требуется бентонитовая глина. Бентонитовый раствор может быть заменен специальным полимерным раствором, изготовленным с использованием сертифицированных загустителей на основе полиак рил амид а с обязательным соблюдением условия обеспечения вязкости раствора в пределах 35 - 80 сек/ литр по вискозиметру Марша (меньшее значение для глинистых грунтов, большее для песков).

4.1. 2.18 . Сравнение экономических показателей методов ограждения кот л ован ов по казывает, что производительность работ по устройству стен из буро секущ ихся свай примерно в 5 раз ниже производительности по у стройству траншейных стен в грунте. Однако, в тех случаях, когда «стена в грунте» по каким-либо причинам невыполнима, прежде всего из-за опасности упу ска глинистого раствора, стена из буросекущи хся свай остается надежным видом ограждения котлованов.

О г раждение из бурозав и нчи вающи хся и вдавливаемых свай

4 .1 .2.1 9 . Область применения металлических бур о зав ин чивающихся свай по грунтовым условиям - песчаные и глинистые грунты от плотных до текучих.

В глинистых грунтах применяют завинчивание труб диа м етром до 325 мм, в песках - до 500 мм при их длине - до 20 м. При этом возможна стыковка труб во время их погружения сваркой по аналогии с составными сваями.

4.1.2.20 . В зависимости от конкретных гидрогеологических у с ловий и требований к конструкции ограждения трубы могут быть оснащены заг лу шками с рыхлителем как глухими, так и теряемыми, которые п озволяют осуществить дополнительное рыхление плотного грунта, ускорить проц есс завинчивания и не допустить попадания грунта и грунтовых вод в полость трубы, что важно при необходимости заполнения внутреннего прост ран ства трубы бетоном. При завинчивании трубы грунт частично уплотняется.

Бур о завинчиваю щая ся труба может быть использована и для уст ройства буронаб ивны х свай, в том числе в неустойчивых обводненных грун тах. В этом случае в завинченную трубу с теряемым наконечником вставляется металлический каркас и подается литой бетон. Затем, пока бетон не схватился, труба выкручивается.

Работы по завинчиванию труб выполняются буровой установкой СО-2, навешиваемой на копер на базе кранов и экскаваторов ти па «Д рагляйн» . Сменная производительность одной установки в зависи мости от грунтовых условий, длины и диаметра труб составляет 8 - 12 труб в смену.

4.1.2.21 . При завинчивании труб отсутствуют удары и вибрация, а также нарушение и ослабление окружающего грунта, поэтому данная технология позволяет в ест и работы в непосредственной близости от существующих з даний и соор ужений.

К онст рукцию ограждения в виде буро завинчивающ ихся свай с забирко й нельзя рекомендовать при устройстве котлованов в слабых и водонасыщенны х г рунтах в непосредственной близости от существующих сооружений. В этих слу чаях для ограждения котлованов успешно прим ен яется конструкци я из двух рядов свай, причем сваи внутреннего ряда, обращенные к котловану, являются несущими, а наружные - тампонирующими ил и замыкающими. В качестве тампонирующих хорошо зарекомендовали себя так называемые бурот рамбованны е сваи (рис. 4.3 и 4.4).

Рис . 4.3 . П лан ограждения котлована конст рукций из 2-х рядов с вай

1 - несу щие м еталлические с ваи; 2 - тамп они рующие буротр амбованные сваи

Рис. 4.4 . Конструкция стены подземного сооружения из 2-х рядов сва й

1 - несущие металлические сваи; 2 - та м пон ирующие буротрамбованные; 3 - облицовочная ж/ б рубашка

4.1.2.22 . Стоимость 1 м 2 ограждающей стенки из б у розавинчивающи хся свай на 20 - 30 % ниже стоимости устройства стенки, выполн енной способом «стена в грунте» при примерно одинаковых параметрах конструкции. Стоимость 1 м2 ограждающей стенки, вы полненной способом бу ровст авны х труб с бурением скважин с применением бентонитового раствора, со стоимостью всех сопутствующих работ примерно на 30 % выше стоимости погружения буро завинчивающи хся свай.

4. 1. 2.23 . Область применения метода вдавливания свай - пес чаные и глинистые грунты. При этом в плотных и прочных грунтах вдавливание может быть облегчено устройством лидерны х скважин. Грунт в процессе погружения сваи уплотняется, а его строительные свойства улучшаются.

4.1.2.24 . Вдавливание свай (шпунта) статической нагрузкой полность ю исключает динамические нагрузки на основание, поэтому ог ражде ние котлованов из вдавливаемых свай является наиболее безопасным методом в условиях тесной городской застройки, исключающим возникнове ние дополнительных недопустимых деформаций близрасположенны х со оружений.

4.1.2.25 . Метод вдавливания свай характеризуется высокой производительностью и технологичностью.

Помимо вдавливания железобетонных свай технология вдавливани я позволяет:

- устраивать т рубобетонны е сваи (металлическая труба, заполненная бетоном);

- производить устройство набивных железобетонных свай путем вдавливания и последующего извлечения стальных труб с оставляемым нижним концом.

Огра ж дение из буроинъекционных свай

4.1.2.26 . Бу роинъ екц ионны е сваи в ряде случаев могут быть использованы в кач естве под пор ной стенки в грунте с целью ограждения глу бокого котлована в стесненных ус ловиях городской застройки.

Для увел и чения жесткости стенки в связи с большой гибкостью буроинъекционны х свай может быть рекомендовано:

- д вухрядное р асположение свай;

- допол н ительное закрепление грунта вокруг свай путем инъекти рования твердеющего раствора;

- устройство анкеров;

- объединение голов свай железобетонной плитой.

4.1.2.27 . Толщина и несущая способность буро ин ъекц ионны х свай может быть повышена в два и более раз с помощью разрядно-импу льсной технологии (РИТ), основанной на использовании энергии электрических разрядов в грунте и в бетонных смесях.

Устройство буроинъекционных свай РИТ по разрядно-импульсной технологии производится не менее чем 5 - 7 электрическими разрядами с шагом соответственно 200 - 300 мм по ее длине и не менее чем 15 разрядами в забое скважины при энергии каждого разряда 30 - 40 кД ж. Для этого в скважину после запол нения ее мелкозернистой бетонной смесью опускается специальный разрядник. В процессе погружения разрядника на его электроды периодически подается высокое напряжение, обеспечивающее возн икн овение электрического разряда требуемой мощности, что вызывает уплотнение гру нта в стенка х скважины и в ее забое.

Рас ход инъекционного раствора при устройстве свай РИТ должен соо тветствовать установленному в проекте.

Шпунтовые и балочные ограждения

4.1.2.28 . Стальные шпунтовые ограждения в определенных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях и при глубине котлована до 7 - 8 м по технико-экономическим показателям могут оказатьс я эффективнее других способов ограждения котлованов.

Применение этого вида ограждающих элементов, погружаемых , как правило, забивкой, может регламентироваться состоянием близрасполо женных эксплуатируемых сооружений. Кроме того, шпунтовая стена относится к гибким видам крепления, поэтому ее целесообразно использовать при отсутствии вблизи бровки котлована значительных нагрузок.

4.1.2.29 . Область применения шпунтовых ограждений по грунтовым условиям - пески и глинистые грунты, в том числе водонас ы щенны е, не содержащие крупных включений. Для облегчения погружения оправдал себя способ подмыва. Для обеспечения водонепроницаемости концы шпунтовых балок своими плоскостями соединяются в так называемые «замки», служащие также направляющими при погружении шпунта.

4 .1 .2.30 . Погружение шпунтовых элементов в грунт осуществляется обычно тремя способами: ударным, вибрационным и вдавливанием. Выбор способа погружения определяется: грунтовыми условиями, наличием вблизи котлована эксплуатируемых зданий и сооружений, массой и длиной погружаемых элементов, а также наличием необходимого оборудования. Шпунт, так же, как и балочное ограждение, чаще всего предусматривается извлекаемым из грунта, для чего используются механизмы, аналогичные применяемым для погружения.

4.1.2. 31 . Перспективным методом погружения шпунта и балок, который расширяет область применения этого вида ограждения, особенно в условиях тесной городской застройки, является их вдавливание в грунт, а также вибропогружение с повышенной частотой вибрирования (до 2000 кол/мин).

4.1.2.32 . Погружение шпунтовых элементов пакетами на полную глубину увеличивает производительность работ и повышает качество ограждения. К таким конструкциям относятся сварные шпунтовые элементы - пан ели (ПШ С), разработанные ОАО «ЦНИИ С» (г. Москва). Применяютс я панели расчетной шириной 100 и 150 см и длиной до 36 м. Сортамент п анелей ПШС, содержащий 57 типоразмеров, позволяет конструиров ать стены с моментом сопротивления от 18 00 до 1110 0 см3 /м.

Замок для соединения панелей решен в сварном варианте, не требующем прокатки специального фасонного элемента. Тип замка - «одинарная» или «двойная» обойма.

Для панелей ПШС характерна малая удельная металлоемкость. Она на 20 % меньше, чем у равнонесущей стены из шпунта Ларсен-5 из стали того же класса.

Количество замков на единицу длины стены из панелей ПШС в 2 - 3 раза меньше, чем у обычных шп унти н шириной 400 - 600 мм, что обеспечивает их меньшую водопроницаемость.

Способы крепления ограждающих конструкций

4.1.2.33 . Для обеспечения устойчивости ограждающей конструкции при глубине котлована более 4 - 6 м необходимо применять ее крепление распорными или анкерными конструкциями.

К преимуществам распорных систем перед анкерными следует отне с ти следующие: их устройство проще, дешевле и не требует специальной т ехнологии и специального оборудования, они могут многократно использов аться. Поэтому там, где это возможно, предпочтение следует отдавать расп орны м системам.

Х орошо зарекомендовали себя наклонные распорки с упором на фрагмент днища котлована или на специально выполненную свайную опо ру .

4.1.2.34 . Применение анкерного крепления ограждающих к онст рук ций котлованов взамен распорных систем во многих случаях дает ряд технико-экономических преимуществ, важнейшими из которых являются:

- нет ограничений по ширине котлована;

- расширяется фронт разработки грунта в котловане строительной техникой;

- отсутствуют какие-либо помехи при монтаже конструкций сооружен и я;

- отпадает необходимость в перекладке распорных элементов;

- применение там, где это возможно, одностороннего крепления ограждения котлована;

- достигается существенный техн и ко-экономический эффект в последующих технологических операциях по возведению подземного сооружения (земляные работы, монтаж строительных конструкций), что обеспечивает существенное сокращение сроков строительства.

4 .1 .2.35 . Анкеры могут устанавливаться во всех грунтах за исключением слабых (глины текучей консистенции, илы , заторфованны е грунты и торфы, п росад очны е грунты).

Скважины для установки анкера образуют путем бурения (с обсадными трубами, под глинистым раст в ором, шнеком) или забивкой или вдавливанием обсадной трубы.

4.1.2.36 . Наиболее широко применяются инъекционные предварительно напряженные грунтовые анкеры, в которых закрепление в грунте создается путем нагнетания в рабочую зону твердеющих растворов, как правило, на основе портландцементов. Такие анкеры обладают целым рядом преимуществ: экономичностью, хорошим сцеплением затвердевшего цементного раствора с тягой, высокой несущей способностью, образованием защитного слоя от коррозии.

В зависимости от грунтовых условий следует применять однократную, двукратную или многократную (в глинистых грунтах) инъекцию раствора давлением 2 - 3 М Па.

С целью повышения темпов работ и качества заделки в цемент рекомендуется вводить добавки для ускорения сроков твердения, снижения усадки, использовать расширяющийся цементный состав.

4.1.2.37 . Применяемая фирмой «Рита» (г. Москва) технология устройства анкеров предусматривает заполнение скважины твердеющим раствором в зоне заделки с обработкой ее импульсными разрядами с энергией 40 кДж и одновременным доливом цементного раствора. В результате происходит расширение скважины, увеличение поглощения и плотности раствора, а соответственно и несущей способности анкера.

4.1.2.38 . При использовании для крепления ограждающих конструкций прядев ы х анкеров их расчетная нагрузка составляет при числе канатов 3 - 5 до 800 кН , при числе канатов 5 - 7 до 1000 - 1200 кН .

В стержневых анкерах расчетная нагрузка составляет до 350 кН при одностержневом варианте и до 600 кН при 2-х стержневой конструкции.

Несущая способность анкеров может быть повышена при применении специального насосного оборудования, способного создавать высокое давление (до 10 МПа) для нагнетания твердеющего раствора, и путем введения в раствор различных добавок.

4.1.2.39 . Прогрессивным методом крепления вертикальных и крутопадающих грунтовых стен котлованов глубиной до 12 - 15 м является использование в качестве подпорной конструкции самого грунта, укрепленного системой арматурных стержней - нагелей. Область применения метода по грунтовым условиям - связные глинистые грунты от твердой до пластичной консистенции при отсутствии в одоносных и трудно осушаемых пе счаны х прослоев.

4.1.2.40 . Армирование грунта стальными стержнями осуществляетс я постепенно по мере разработки котлована. Для защиты грунтовой стены от местных вывалов между нагелями в период экскавации ее поверхность покрывается набры зг-бетонной облицовкой или устраивается сборный экран из плит, а также могут использоваться полимерные рулонные материалы.

Достоинством метода является его простота и экономичность, т.к. нет необходимости в специально возводимой ограждающей стенке и ее дополнительном креплении. С применением этого вида крепи сооружен ряд объектов метрополитена, возводимых котлованным способом, в гг. Москве, С.-Петербурге и других крупных городах.

В ОАО «ЦНИИ С» (г. Москва) разработана методика и расчетная программа по проектированию нагельного крепления, а также Руководство по технологии его возведения.

4.1.3 . Методы строительства способами «сверху-вниз» и «вверх-вниз»

4.1.3.1 . Способы строительства подземных сооружений «сверху-вниз» и «вверх-вниз» позволяют отказаться от крепления ограждения котлована временными распорными конструкциями или анкерными крепл е ниями, т.к. в качестве распорной системы для ограждения котлована здесь используются междуэтажные перекрытия. Для второго из способов, кроме того, существенно сокращаются сроки строительства.

Эти методы строительства являются наиболее щадящими по отношению к близлежащей существующей застройке, обеспечивая минимальные, по сравнению с другими способами крепления котлованов, осадки су ще ствующих зданий и сооружений.

4.1.3.2 . При способе строительства подземных сооружений «сверху-вниз» (полузакрытый способ) могут быть использованы три основных техн о логических приема, определяющих порядок возведения монолитных железобетонных перекрытий и п оярусной разработки грунта под их защитой.

Первый прием базируется на опережающем возведении перекрытий по отношению к поярусной разработке грунта в котловане, при этом бетонирование перекрытий осуществляется безопалубочным методом непосредственно на подготовленном грунтовом основании (рис. 4.5).

Второй прием предполагает опережающую поярусную разработку грунта и последующее возведение перекрытий с помощью инвентарной опалубки, опирающейся на подготовленное грунтовое основание.

Третий прием - комбинированный и сочетает в себе как элементы технологии возведения перекрытий безопалубочным методом, так и с опиранием инвентарной опалубки на подготовленное грунтовое основание (рис. 4.6).

Из трех приемов наиболее эффективен второй, позволяющий существенно снизить трудоемкость, продолжительность процесса и стоимость экскавации котлована.

4 .1 .3.3 . Разработка грунта в котловане под защитой перекрытий производится малогабаритными экскаваторами и обычными бульдозерами, а выдача грунта - с помощью грейферного экскаватора через монтажные отверстия в перекрытиях.

Особое внимание должно уделяться предварительной подготовке грунтового основания перед бетонированием перекрытия или установкой опалубки, которая может осуществляться песчаной подсыпкой, втрамбовыванием щебня, укладкой слоя низкомарочной бетонной смеси или це ментно-песчаного раствора.

Рис. 4.5 . Способ строительства подземного сооружения «сверху-вниз»

Разработка грунта на третьем ярусе котлована под защитой перекрытий над 1 - 3 подземными этажами, возведенными безопалубочным методом

Рис. 4.6 . Способ строительства подземного сооружения «сверху-вниз» по комбинированной технологии

Параллельное возведение перекрытия над 3-м подземным этажом и разработка грунта на третьем ярусе котлована

4.1.3.4 . Метод строительства «вверх-вниз» предусматривает с т роительство зданий с несколькими подземными этажами за счет одновременного с ооружения этажей вверх и вниз от уровня поверхности земли с устройст вом ограждения котлована способом «стена в грунте», которое часто служит стеной подземной части здания. Строительство таким методом позволяет сократить общие сроки строительства здания в целом до 30 % .

Строительство по схеме «вверх-вниз» начинается с устройства тран ш ейных «стен в грунте» по периметру сооружения и промежуточных буровых опор (колонн). Траншейные стены и буровые колонны служат опорами будущих конструкций верхнего строения. Далее начинается открытая разработка грунта на первом подземном ярусе и параллельно захватками возводится перекрытие над первым этажом (в уровне земли). При достижении бетоном перекрытия в уровне земли 75 % прочности, на нем в специально усиленной зоне стационарно устанавливается башенный кран. По достижении бетоном перекрытия 100 % прочности начинается возведение конструкций наземных этажей и одновременно ведется строительство второго и последующих подземных этажей по одному из трех технологических приемов, описанных выше.

Методы строительства способами «сверху-вниз» и «вверх-вниз» успешно применены на целом ряде объектов строительства в г. Москве.

4.1.4 . Применение струйной цементации (технологии « jet- grouting») в подземном строительстве

4.1.4.1 . Технология струйной цементации или технология « jet - g routing » заключается в разрушении и перемешивании грунта в ы соконапо рной струей цементного раствора, исходящего под высоким давлен ием из монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны. В резул ьт ате в грунтовом массиве формируются сваи диаметром 0,6 - 1,0 м из нового материала - грунтобетона с достаточно высокими несущими и против о фил ьт рац ионны ми характеристиками.

4.1.4.2 . Устройство свай из грунтобетона выполняется в два этапа: производство прямого (бурение скважины) и обратного хода буровой колонн ы . В процессе обратного хода производят подъем колонны с одновременны м ее вращением. При этом поднимают давление цементного раство ра, который поступает в сопла монитора, создающие струю с высокой кинетической энергией.

Сваи, образуемые с использованием струйной технологии, могут быть круглого сечения, трехлопастные, че ты рехл опастны е, винтообразные, а также секущиеся. Комбинирование трех- и четы рехл опастны х свай создает ячеистые структуры, которые могут быть использованы в качестве несущих конструкций благодаря вовлечению в работу грунта, находящегося в ячейках.

4.1.4.3 . Технология струйной цементации может быть эффективно применена при решении следующих задач подземного строительства:

- сооружение одиночных свайных фундаментов;

- сооружение ленточных в плане конструкций типа «стена в грунте»;

- устройство анкерных креплений;

- укрепление грунта вокруг строящихся подземных сооружений;

- усиление оснований и фундаментов существующих зданий;

- проведение противооползневых мероприятий;

- создание п ротивофильт рацион ны х завес.

- цементационное упрочнение разруше н ных скальных грунтов;

- уплотнение стыков между панелями траншейных «стен в грунте».

4 .1 .4.4 . К основным преимуществам технологии относятся следующие: высокая производительность, простота, экономичность, возможность работы в стесненных условиях (вблизи существующих зданий, в подвалах), отсутствие негативных ударных воздействий.

4.1.4. 5 . Конструкция ограждения котлована может выполняться из о дн ого ряда секущихся г рунтоц ементны х свай (например, диаметром 800 мм с шагом 650 мм) или с расположением свай меньшего диаметра в два ряда в шахматном порядке. Для крепления такого ограждения также могут быть применены г рунт оцементны е сваи, наклоненные под углом 30 - 45° к верт икал и. Сваи ограждения и крепления объединяются поверху монолитн ой железобетонной обвязочной балкой.

Для повышения устойчивости стен , выполненных методом струйной цементации, применяют их армирование стальными трубами диаметром 500 - 600 мм или прокатными балками ( h = 50 - 60 мм) , располагаемыми с шагом 1,5 - 2 м вдоль стены.

4.1.4.6 . Оборудование для реализации струйной цементации включает: буровую установку, растворонасос с давлением нагнетания цементного раствора 400 - 700 атм, шланги высокого давления, монитор и керамические сопла.

Основные параметры струйной технологии с использованием импортного оборудования следующие:

- водоцементное отно ш ение раствора - В/Ц = 1;

- плотность портландцемента М500 - 3 т/м 3 ;

- диаметр сопел - 3,2 - 4,0 мм (к оличество сопел - 1 - 2 шт.);

- диаметр подающего шланга - 25,4 мм;

- рабочее давление подачи раствора - 410 - 440 бар.

Применение технологии « jet - grouting » на ряде объектов Москвы в с ложных инженерно-геологических условиях показало эффективность и перспективность этой технологии как при новом строительстве, так и при реконструкции зданий, выполняемых в условиях тесной городской зас тройки.

4.2 . Основные принципы проектирования подземных сооружений, возводимых открытым способом

4.2. 1 . Проектирование подземных сооружени й, возводимых отк рыты м способом, должно производиться с учетом:

- назначения сооружения, объемно-планировочных решений, глубины за л ожения;

- нагрузок, передаваемых на сооружение;

- инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства;

- технологии возведения сооружения;

- условий существующей застройки и влияния на нее подземного строительства;

- взаимного влияния проектируемого подземного сооружения и существующих подземных сооружений;

- экологических требований;

- технико-экономического сравнения вариантов проектных решений.

4.2.2 . При оценке влияния строящегося подземного сооружения на окружающую застройку прогноз изменения н апряженно-деформированного состояния грунтового массива следует, как правило, выполнять путем математического моделирования с использованием нелинейных моделей механики сплош ных сред численными методами.

Прогноз изменений гидрогеологического режима следует, как правило, выполнять путем математического моделирования фильтрационных процессов также численными методами.

Для проведения указанных расчетов должны привлекаться специализированные организации.

4.2.3 . Расчеты подземных сооружений по первой и второй группам предельных состояний должны включать определения:

- несущей способности основания, устойчивости сооружения и его отдельных элементов;

- местной прочности основания;

- устойчивости склонов, примыкающих к сооружению, откосов, бор т ов котлованов;

- устойчивости ограждающих конструкций;

- внутренних усилий в ограждающих, распорных, анкерных и фундаментных конструкциях;

- ф и льтрационной прочности основания, давления подземных вод на конструкции подземного сооружения, фильтрационного расхода;

- деформаций системы «подземное сооружение - основание».

При выполнении расчетов следует руководствоваться требованиями г лав СНиП 2.02.01-83*, СНиП 2.02.03-85, СНиП 2.01.07-85*, СНиП 2.05.03-84*, СНиП 2.06.07-87, СНиП 52-01-2003, а также инструктивных документов.

При расчетах следует учитывать возможные изменения гидрогеологических условий, а также физико-механических свойств грунтов с учетом промерзания-оттаивания грунтового массива, а также явлений просадки, набухания и пучения.

4.2.4 . Нагрузки и воздействия на грунты оснований и конструкции подземных сооружений должны устанавливаться расчетом, исходя из совместной работы конструкций сооружения и основания.

При проектировании следует учитывать нагрузки и воздействия , в озникающие на всех стадиях возведения и эксплуатации подземного с ооружения.

К постоянным нагрузкам, учитываемым при проектировании, отно ся тся: вес строительных конструкций подземного сооружения и наземных зданий или сооружений, опирающихся на него или передающих нагрузку чере з грунт; давление грунтового массива, вмещающего сооружение, и подземных вод при установившейся фильтрации; усилия натяжения постоянных анкеров; распорные усилия и др.

К временным длительным нагрузкам относятся: вес стационарного оборудования подземных сооружений и другие полезные нагрузки; да вле ние жидкостей и газов в резервуарах и трубопроводах; давление подземны х вод при неустановившемся режиме фильтрации; нагрузки от скл ади руемы х на поверхности грунта материалов; температурные технологические воздействия; усилия натяжения временных анкеров; нагрузки, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов и пр.

К кратковременным нагрузкам и воздействиям относятся: дополнительное давление грунтов , вызванное подвижными нагрузками на поверхности грунта; температурные климатические воздействия и пр.

К особым нагрузкам и воздействиям относятся: динамические воздействия от эксплуатируемых линий метрополитена, транспортных сооружений или промышленных объектов; воздействия, обусловленные деформац и ями основания при морозном пучении грунтов, и др.

Коэффициенты надежности по нагрузке и возможные сочетания нагрузок должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85*.

Ограждения котлованов

4.2.5 . В настоящем разделе рассмотрены ограждения котлованов, которые относятся к гибким подпорным стенам, устойчивость которых обеспечивается заделкой в грунтовом массиве, распорными и анкерными конструкциями. К гибким конструкциям относятся шпунтовые ограждения, «стены в грунте», ограждения из свай различных видов и способов устройства или профильных прокатных элементов.

4.2.6 . При проектировании ограждений котлованов следует учитывать:

- технологические особенности возведения и последовательность тех но логи чес ких операций;

- необходимос т ь передачи на конструкцию вертикальных нагрузок;

- необходимость устройства пристенного дренажа, использования анк е рны х или распорных конструкций;

- возможность изменений физико-механических характеристик грун т ов, связанных как с природными процессами, так и с процессами бурения, забивки и другими технологическими воздействиями;

- воздействие морозного пучения;

- необходимость обеспечения требуемой водонепроницаемости конс т рукции;

- возможность применения конструктивных решений и мероприятий по снижению величин давлений грунта на подпорные стены (применение разгружающих элементов, геотекстиля, армо г рунта и пр.).

4.2.7 . Конструкции ограждений котлованов должны выбираться на осно в е технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом условий и длительности эксплуатации.

4.2.8 . Глубина заложения ограждения котлованов должна определяться статическими расчетами.

При проектировании ограждений в водонас ыщ енны х грунтах глубин у заложения конструкций следует назначать с учетом возможности их заде лки в водоупорный слой (с целью обеспечения производства работ по э кскавации грунта без применения мероприятий по водоотливу или водопо ни жению ).

4.2.9 . Конструкции ограждений котлованов должны проектироваться с у ч етом устройства гидроизоляции в случае ее необходимости.

4.2.10 . Проектирование ограждений котлованов при наличи и агрессивной среды должно вестись с учетом требований СНиП 2.03.11-85 .

4.2. 11 . При проектировании ограждений котлованов в грунтах, подверженн ы х морозному пучению, следует предусматривать мероприятия по предотвращению проявления или по снижению сил морозного пучения. К таким мероприятиям относятся:

- теплоизоляция подпорной стены;

- понижение в л аго содержани я в пределах с езонно промерзающего слоя;

- обработка пу чинистого грунта растворами, понижающими температуру его замерзания;

- повышение податливости конструкций подпорной стены для снижения сил морозного пучения.

4.2. 1 2 . В железобетонных подпорных стенах ограждений протяженных подземных сооружений следует предусматривать устройство темпера ту рн о-усадочны х деформационных швов в соответствии с требованиями действующих нормативных документов по проектированию железобетонных конструкций. Конструкция деформационных швов должна быть решена с учетом необходимости устройства гидроизоляции.

4.2.13 . Подпорные стены, служащие ограждениями котлованов, а также их основания следует рассчитывать по двум группам предельных состояний.

Первая группа предельных состояний должна предусматривать выполнение следующих расчето в:

- устойчивости положения стены против сдвига, опрокидывания и поворота;

- устойчивости, несущей способности и местной прочности основания;

- прочности элементов конструкций и узлов соединения;

- несущей способности и прочности анкерных элементов;

- устойчивости и прочности распорных элементов;

- фильтрационной устойчивости основания.

Вторая группа предельных состояний должна предусматривать вы п олнение следующих расчетов:

- основания, подпорных стен и их конструктивных элементов по дефо рмация м, в том числе с определением горизонтальных смещений;

- железобетонных элементов конструкций стен по раскрытию трещин.

4.2.14 . При проектировании подпорных стен , устраиваемых способом «стена в грунте», следует выполнять расчет устойчивости стенок траншеи, заполненной ти ксот ропны м раствором.

При проектировании подпорных стен, устраиваемых из отдельно стоящих профильных прокатных элементов или свай, следует выполнять расчет прочности основания на прода вл ивание грунта.

4.2.15 . При определении контактных напряжений и бокового давления грунта на подпорные стены ограждений котлованов следует учитывать:

- внешние нагрузки и воздействия на грунтовый массив, т акие как п риг рузка от складируемых материалов, нагрузка от строительных механизмов, транспортная нагрузка на проезжей части, нагрузка, передаваемая через фундаменты близрасполож енны х зданий и сооружений, и пр.;

- инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки;

- наклон поверхности грунта, неровности рельефа и отклонение границ инженерно-геологических элементов от горизонтали;

- возможность устройства берм и откосов в котловане в процессе п роизводства работ;

- прочностные характеристики на контакте «стена - грунтовый массив»;

- деформационные характеристики подпорной стены, анкерных и распорн ых элементов;

- порядок и технологи ю производства работ;

- возможность перебора грунта в процессе экскавации;

- дополнительные давления на подпорные стены, вызванные пучением, набуханием грунтов, а также проведением работ по нагнетанию в грунт растворов, тампонажу и пр.;

- температурные и динамические (вибрационные) воздействия.

4.2 .1 6 . Силы трения и сцепления на контакте «стена - грунтовый массив» должны определяться в зависимости от:

- значений прочностных характеристик грунта;

- гидрогеологических условий площадки;

- качества поверхности контакта и материала подпорной конструк ц ии;

- направления и значений перемещений стены;

- технологии устройства стены;

- способности ограждающей конструкции воспринимать вертикальные нагрузки.

При отсутствии экспериментальных исследований в расчетах по первой и второй гр уппам предельных состояний допускается принимать следующие расчетные значения прочностных характеристик на контакте «стена - грунтовый массив»:

- удельное сцепление с к = 0;

- угол трения грунта по материалу стены φ к = γ к φ , где φ - угол внутреннего трения грунта, γ к - коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 4.1.

Таблица 4 .1

Материал стены

Технология устройства и особые условия

γк

Бетон, железобетон

Монолитные гравитационные стены и гибкие стены, бетонируемые насухо

0,67

Монолитные гравитационные стены, бетонируемые под глинистым раствором в грунтах естественной влажности.

0,5

Сборные гравитационные стены

Монолитные гибкие стены, бетонируемые под глинистым раствором в водонас ы щенны х грунтах.

0 , 33

Сборные гибкие стены, устраиваемые под глинистым раствором в любых грунтах

Металл, дерево

В мелких и п ыл еваты х водонасыщенных песках.

0

В прочих грунтах

0,33

Любой

При наличии вибрационных нагр у зок на основание

0

4.2.17 . При расчетах гибких подпорных стен огра жд ений котлованов рекомендуется применять численные методы (например, МК Э), используя нелинейные модели сплошных сред или нелинейные контактные модели, выбираемые в зависимости от типа грунтов и конструктивных особенностей сооружения. Численные методы, как правило, следует применять для о тветственных и сложных подземных сооружений, а также при их устройстве вблизи существующей застройки и при применении распорных или а нкерных креплений.

4.2. 18 . При использовании для расчетов гибких подпорных стен аналитических методов теории предельного равновесия (в которых давление гру нт а на конструкцию рассматривается как сумма заданной активной нагрузки и реактивного отпора грунта) в зависимости от жесткости стены применяют следующие схемы расчета:

- схема свободного опирания стены (схема Э.К. Якоби);

- схема заделанной стены (схема Блюма -Л омейера);

- метод местных упругих деформаций (метод коэффициента постели).

4.2 .1 9 . Ограждения котлованов могут быть закреплены одним или несколькими ярусами анкеров или распорок. Число ярусов, шаг, угол наклона, конструкция и размеры анкеров должны определяться расчетом в зависимости от высоты конструкц и и закрепляемой стенки, грунтовых условий и несущей способности анкеров.

Тип анкера должен назначаться исходя из расчетной выдергивающей нагрузки, вида грунтов и условий производства работ.

4.2.20 . Грунтовые анкеры, используемые для крепления ограждений котлованов, подразделяются по срокам их работы на временные и пост о янные. Временными считаются анкеры, срок работы которых не превышает двух лет.

Проектирование анкеров должно основываться на результатах статических расчетов системы «стена - грунтовый массив», в которых должна быть определена погонная осевая нагрузка на анкеры с учетом требуемого количества анкеров, отметок их установки, углов наклона анкеров к горизонту и углов отклонения анкеров в плане от нормали к стене.

Проектирование анкеров должно включать определение: числа анкеров в ярусе и их шаг; свободной длины анкерных тяг , обеспечивающей размещение заделок (корней) анкеров за пределами границы призмы обрушения; длины заделки анкеров, требуемой для восприятия проектных усилий; мест для устройства опытных анкеров; числа контрольных испытаний анкеров и порядка их выполнения; усилий, на которые должны быть напряжены анкеры, после проведения контрольных и приемочных испытаний.

5 . Городские подземные сооружения мелкого заложения, возводимые закрытым способом

Введение

Конструкции и технологии возведения городских подземных со о ружени й мелкого заложения (комплексов многоцелевого назначения, подзем ны х гаражей и автостоянок, коммуникационных тоннелей, пешеходны х переходов) должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- обеспечивать устойчивость стенок выработок в процессе проходки и э ксплуатации сооружения;

- воспринимать нагрузки и воздействия от горного давления или толщи вышерасположенного грунта и наземного транспорта;

- обеспечивать водонепроницаемость обделок или их гидроизоляции;

- обеспечивать механизированную разработку грунта и возведение обделки;

- обеспечивать минимизацию нарушений поверхностных условий движения транспорта и пешеходов;

- исключать, по возможности, применение водопонижения , способного вызвать осадку поверхности грунта, наземных и подземных объектов;

- обеспечивать сохранность окружающего горного массива и близко расположенных наземных и подземных объектов;

- обеспечивать высокие скорости проходки, сокращение материалое мк ости, трудоемкости и сроков строительства;

- обеспечивать соблюдение экологических, са н итарно-техн ических и пож арны х тр ебований.

Строительство подземных сооружений мелкого заложения должно базироваться на применении индустриальных технологий с использованием современной п роходческой техники, монолитных или сборных железо бетонных конструкций обделок, комплексной механизации всех основных процессов и специализации отдельных видов работ, внедрении в произ водство работ новых строительных материалов.

При этом весь комплекс подземного сооружения должен возводи ться в единых конструктивных и технологических решениях, взаимно увязанны х между собой.

5.1 . Горные способы работ

5 .1.1 . Горный способ заключается в разработке всего сечения выработки за один прием или по частям с заменой вынимаемой породы временной крепью с последующим возведением постоянной обделки из монолитного бетона или из железобетонных элементов. Плотный контакт обделки с окружающим массивом грунта обеспечивается нагнетанием за обделку цементного раствора.

5 .1 .2 . Существующие основные способы производства работ по сооружению выработки горным способом могут быть подразделены на т ри группы:

- к первой группе относят способы, при которых сечение выработки целиком освобождают от породы, используя варианты полностью раскрытого сечения (поточный и кольцевой варианты), сплошного забоя, ступенчатого забоя, центральной штольни, подсводного разреза, нижнего и верхнего уступов, после чего в выработке полного сечения сооружают стены и свод обделки;

- ко второй группе относят способы, когда сначала раскрывают и закрепляют ка л отту , в которой возводят свод, опираемый непосредственно на породу, применяя варианты проходки двухш тольной, одношт ольной и с опережающей кал отт ой);

- в третьей группе способов стены обделки сооружают в штольнях, после чего раскрывают ка л отту , в которой возводят свод, опираемый на стены (способ опорного ядра).

5 .1 .3 . Способы проходки выработок и средства механизации определяют в зависимости от назначения сооружения, размеров и формы поперечного сечения, инженерно-геологических условий и др. на основании результатов технико - экономического сравнения вариантов.

5.1.4 . До начала основных работ по сооружению выработок при необходимости следует производить проходку передовой штольни в пределах всего сечения для обеспечения осушения выработки и отвода самотеком подземных вод, улучшения ее вентиляции, организации транспортной связи между портальными площадками и уточнения инженерно-геологических условий.

5 .1 .5 . Способ сплошного забоя следует применять для проходки выработок высотой до 10 м с монолитной обделкой в скальных грунтах с коэффициентом крепости по Протодьяконову не менее 4. При этом временное крепление выработки при проходке в скальных (невы вет релы х) грунтах с коэффициентом крепости от 12 и выше не требуется, а при проходке скальных вы вет релы х и сильнотрещиноватых грунтов применение временной крепи обязательно.

5 .1 .6 . Уступный способ следует применять для проходки выработок высотой более 10 м, сооружаемых в скальных грунтах с коэффициентом крепости не менее 4 и для проходки выработок высотой менее 10 м в с кальных грунтах с коэффициентом крепости от 2 до 4. Проходку выработо к следует осуществлять преимущественно с нижним уступом.

5. 1.7 . Способ опертого свода допускается применять при соор у жении в ыработок или их участков длиной до 300 м в дисперсных грунтах типа тв ерды х глин и суглинков, в сцементированных крупнообломочных и д руг их грунтах, а также в скальных грунтах с коэффициентом крепости от 1 до 4, способных воспринять давление от пят свода обделки с учетом всех нагрузок, действующих на свод. При сооружении выработок в необводненны х грунтах способ опертого свода должен применяться преимущест венно по одноштольной схеме. Выработки в во донасыщ енны х грунтах следует сооружать по д вухштольной схеме.

Верхняя и нижняя штольни должны соединяться между собой г рунтоспу сками (фурнелями), а также наклонными стойками (бремсбергами).

При проходке тоннелей способом опертого свода раскрытие ка л отт надлежит вести отдельными участками (кольцами), длина которых устанавливается в зависимости от инженерно-геологических условий и не должна превышать 6,5 м.

5 .1 .8 . Способ опорного ядра следует применять при сооружении выработок или их участков длиной до 300 м в неводонас ы щенны х глинистых грунтах, не способных воспринимать давление от свода обделки. В этом случае стены возводят в штольнях, после чего раскрывают кал отту , в которой возводят свод, опираемый на стены.

При сооружении тоннелей сечением более 40 м 2 допускается предварительная проходка по оси выработки нижней транспортной штольни.

Боковые штольни для возведения стен при проходке выработок следует, по возможности, разрабатывать на всю длину сооружаемого участка выработки.

5.1.9 . Разработку грунта в забое в зависимости от инженерно-геологических условий, размеров поперечного сечения и принятого способа проходки производят следующими способами:

- при проходке сплошным забоем - буровзрывным способом с использованием буровой техники и уборкой грунта породопогрузочн ым и машинами или экскаваторами;

- при проходке уступным способом - верхнего уступа буровзрывны м способом с использованием самоходных бурильных установок или горнопрохо дческими комбайнами, а нижнего уступа - буровзрывным способом с и спользованием самоходных бурильных установок и уборкой грунта экскав ато рами или породопогрузочными машинами;

- при проходке выработки по частям (способами опертого свода и о п орн ого ядра) - в кал отт е и боковых шт ро ссах - отбойными молотками и п невматическими лопатами; в ядре - тоннельными экскаваторами или буровзрывным способом с уборкой грунта малогабаритными породопог рузочны ми машинами.

5 .1.10 . В последнее время работы по разработке грунта в забое выработок и вывозе на поверхность земли ведутся современными автоматизированными и механизированными средствами.

Большое применение находят проходческие комбайны с механизированной установкой временных и постоянных крепей.

5.1. 11 . В настоящее время создаются и внедряются новые более эффективные способы разработки грунта: гидравлический, пневматический, электрофизический, химический и др.

Эти способы могут быть применены самостоятельно или в сочетании с механическими способами.

5.1.12 . Выбор средств механизации следует производить из условий обеспечения поточного процесса при наименьших затратах и сроках продолжительности строительства.

5.1.13 . Переборы грунта против проектного поперечного сечения в ыработки в скальных грунтах в случаях разработки выработок буровзры вны м способом без применения метода контурного взрывания не д олжны превышать значений, указанных в табл. 5.1 .

В дисперсных грунтах перебор грунта против проектного сечения при разработке выработок механическими средствами не должен прев ышать 50 мм. В подошве выработки без обратного свода и при разработке лотка под обратный свод в дисперсных грунтах переборы грунта не доп ускаются.

Таблица 5 .1

Выработки

Значение перебора грунта, мм, при грунтах с коэффициентом крепости

от 1 до 4

от 4 до 12

от 12 до 20

Тоннели

10 0

150

200

Стволы и штольни

75

75

100

Способ заполнения пустот, образовавшихся от переборов грунта против проектного сечения, должен устанавливаться проектом производства работ.

5.1.14 . Временное крепление выработок при проходке сплошным забоем или уступным способом в скальных грунтах трещиноватых, прочных и средней прочности надлежит выполнять с применением анкерной или набр ы зг -бетонной крепей или их сочетаний.

Использование арочной крепи в качестве временного крепления допускается при технико-экономическом обосновании. В этих случаях арочную и анкерно-ар о чную крепь допускается применять в трещиноватых скальных грунтах с коэффициентом крепости до 8, а также в зонах с тектоническими нарушениями.

5 .1.15 . Набр ы зг- бетон следует применять в качестве временной крепи при проходке в скальных трещиноватых грунтах, не проявляющих горное давление. При проходке выработок в скальных трещиноватых и вы вет релы х грунтах, проявляющих горное давление, следует применять н абры зг-бетон, армированный металлической сеткой в сочетании с анкерной крепь ю.

Ч исло слоев набры зг-бет она устанавливается в зависимости от инженерно-геологически х условий и принятой проектом толщины набры зг-бетона.

5.1.16 . Анкерная крепь должна применяться для временного к репл ения вы работо к на период производства работ до возведения постоянной обде лки в скальных трещиноватых грунтах с коэффициентом крепости от 4 и в ыше. При этом применяют железобетонные, полимербето нные или мет ал лические анкеры. Применение анкерной крепи в более слабых грунта х должно быть обосновано натурными исследованиями.

При устройстве анкерной крепи в мерзлых грунтах с использованием железобетонных анкеров должны применяться растворы, в которые введены добавки, ускоряющие схватывание, или производится электропрогрев для обеспечения твердения растворов.

5.1 .17 . Конструкция анкеров, их число и длина определяются проектом в зависимости от крепости и состояния грунта.

На анкерную крепь должен составляться паспорт с учетом инженерно-геологических особенностей каждого участка по длине выработки.

5 .1.18 . Допускаемые отклонения фактического положения анкерной крепи от проектного не должны превышать следующих значений: расстояние между анкерами - ± 10 % ; размер шпура - 5 мм; угол наклона шпура - 10°.

5.1.19 . Горные способы работ получили совершенствование в разных с транах.

1 ) В Японии проходку тоннелей в крепких скальных породах в ыполняют с забурив ан ием в забое системы щелей. Для этого по контуру тоннельной выработки или непосред ственно на поверхности лба забоя устраивают разгружающие щели, которые ослабляю т массив и облегчают разработку его взрывным способом.

Данную технологию целесообразно применять в крепких скальных породах, сохраняющи х устойчивость опережающих щелей на период осуществления основных горнопроходческих операций, включенных в технологический цикл.

2 ) В КНР в ска л ьных породах применяют способ центральной штольни. При этом способе горнопроходческие работы выполняют с предвар ительной проходкой центральной пилот-штольни, из которой забуривают в еерные шпуры. Чтобы повысить степень устойчивости забоя и избежать загромождения пилот-штольни взорванной породой, необходимо создавать опережение нижней части забоя, т.е. устраивать своео бразный верхний уступ, что достигается определенной последовательностью взрывания верхних шпуров. Такая технология буровзрывных работ имеет следующие досто инст ва:

- возможность детального изучения геологических условий ведения работ;

- ускорение буровзрывных работ за сче т ведения их на широком фронте пилот- штольни;

- возможность избирательного закрепления грунтов.

Эта технология наряду с ускорением темпов проходки позволяет проводить э в аку ац ию породы со снижением стоимости горнопроходческих работ.

3 ) В зарубежной практике с применением горного способа работ построено много подземных сооружений (подземных гаражей и автостоянок, подземных уб е жищ, хранилищ и др.).

Характерным примером является построенный горным способом подземный гараж тоннельного типа на 1500 автомобилей в г. Зальцбурге (Австрия).

Два тоннеля длиной по 13 6 м расположены параллельно в скальных породах и соединены между собой сбойками (рис. 5.1). Каждый тоннель сводчатого очертан ия пролетом 16 м и высотой 15 м рассчи тан на 4-ярусное хранение автомобилей. На каждом ярусе высотой 2,2 м принята двухсторонняя прямоугольная расстановка автомобилей перпендикулярно оси проезда; размеры стояночного места 5 ´ 2,3 м, ширина проезд а 6 м. По торцам тоннелей устроены спиральные рампы диаметром 18 м для проезда автомобилей с яруса на ярус.

Проходка тоннелей велась преимущественно буровзрывным способом, а частично - тоннелепроходческой машиной с рабочим органом избирательного действия типа « АМ-50» производительностью 40 м3 /ч. Обделку тоннелей возводили из набрызг бетона.

5.1.20 . Наиболее прогрессивным методом при строительстве подземных сооружений горным способом является новоавстрийский способ проходки тоннелей (НА ТМ ).

Технология Н АТМ крепления выработки заключается в создании специ ал ьной торкрет-крепи, удерживаемой стержневой анкерной системой , сооружаемой с максимальным вовлечением в работу вмещающего ма ссива грунта (рис. 5.2).

По этому способу возводят двухслойную обделку замкнутого очертани я . Первичная обделка выполняется из набры зг-бет она толщиной 10 - 20 см и усиливается стальными арками или анкерами, а вторичная - из моноли тного бетона или набрызг-бетона толщиной 25 - 35 см.

При строительстве тоннелей с применением НАТМ эффективными о казываются ребристые обделки из набрызг- бетона, усиливаемые решетчатыми арками. При этом вместо дорогостоящей прокатной, профильной стали используются армирующие элементы из сварных арматурных каркасов различного поперечного сечения.

Использование НАТМ позволяет:

- увеличить диапазон применения горнопроходческого способа работ в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе в слабых грунтах, в которых затруднительно применени е традиционного горного способа производства работ;

- увеличить несущую способность крепи без ее утолщения за счет установки усиливающих элементов (арок, анкеров);

- возводить подземные сооружения практически любой формы и размеров поперечного сечения;

- производить разработку породы как буровзрывным способом, так и м еханизированными способами с применением экскаваторов и различных то нн елепроходческих машин;

- сочетать проходку со специальными способами упрочнения г рунтов осуш ением, закреплением инъекционными методами, замораживанием и д р.;

- о беспечивать снижение стоимости строительства до 10 % по сравнению с другими способами.

Рис. 5 .1 . Схема подземного гаража в г. Зальцбурге (Австрия)

1 - тоннель-стоянка; 2 - въездная рампа; 3 - выездная рампа; 4 - стояночные места; 5 - проезды; 6 - в спомогательные выработки; размеры в метрах

Рис. 5.2 . Сравнение конструкций обделок, выполняемых горным и новоавстрийским методами

а) горный способ: 1 - деревянная затяжка; 2 - стальная арка; 3 - ро шп аны ; (1, 2, 3 - составляют време нную крепь, расп оложенную вне постоянной обделки); 4 - бетонная или железобетонная постоянная обделка; 5 - обратный свод

б) новоавстрийский метод: 6 - несущий породно-анкерный свод; 7 - анкеры; 8 - наруж ны й слой обделки из н абры зг-бетон а толщиной 5 - 15 см (вместе с анкерами служит в ременной крепью); 9 - внутренний слой п остоянн ой обделки из набрызг-бетона или бетона толщиной 15 - 35 см

5 .1 .21 . Основн ым требованием при строительстве подземных соо ружени й методом Н АТМ является проведение мониторинга за поведением грунт ового массива, как в проводимой горной выработке, так и на земной пове рхн ости . Сбор, оценка, оптическая и письменная индикация данных наблюдений проводятся с использованием компьютерной техники и с применением высокоточного математического аппарата. Основным условием при проведении мониторинга является немедленное представление результатов измерений руководству стройки и органам технического надзора для принятия неотложных мер.

5 .1 .22 . Способ НАТМ благодаря техническим и экономическим пре и муществам в течение последних 10 - 15 лет стал стандартным в области подземного строительства.

Во многих странах западной Европы, Азии и в Америке НАТМ обогащен различными модификациями и применяется практически в любых инженерно-геологических условиях и на любой глубине. Специальные мероприятия по закреплению грунтов создают возможность применять этот метод в слабых водонас ы щенны х грунтах.

При использовании НАТМ стали применять проходческие комбайны, например, «П аурат Е 242» и податливую тюбинговую крепь с элементами обжатия породы типа « Мейсо» .

5.1.23 . Ниже приведены примеры использования НАТ М в мировой практ ик е.

1 ) В Вене и Копенгагене НАТМ построены метрополитены мелкого заложен и я с предотв ращен ием осадок в густонаселен ных районах посредством инъекций укрепляющ их растворов во вмещающие породы и с водопонижением до 10 м .

Комбайны избирательного действия фирм «Ноэль», «Альпинист Вестфа л ия» позволяют при новоавстрийском способе проходить тоннели высотой до 6,5 м и шириной до 7 ,8 м.

2 ) В США в последние годы технологию НА ТМ в значительной степени м одифи циров ал и, сохранив основные принципы, но приспособив ее к условиям подземного строительства Северной Америки.

Для модифицированной «Североамериканской технологии» характерно более интенсивное применение для разработки породы тоннелепр о ходческих машин со ст ре ловы м рабочим органом, обладающих достаточно высокой производительностью и не требующих привлечения ручного труда. Кроме того, в США часто устраивают дополнительный дренаж и инъекционное закрепление слабоустойчивых грунтов.

3 ) Несколько видоизмененную технологию НАТМ используют в Норвегии. В трещиноватых скальных породах ее применяют в сочетании с буровзрывными работами, а в мягких породах - с механизированной разработкой. Главная особенность «Норвежского метода» - крепление выработки дисперсно армированным набр ы зг -бето ном, наносимым «мокрым» способом, и анкерами.

4 ) Одним из примеров успешной реализации технологии НАТМ для возведения подземных сооружений является строительство трехъярусной подземной автостоянки на 345 автомобилей в г. Ла н десберге (Германия). В связи с тем, что место расположения стоянки окружено памятниками архитектуры и создание наземных объектов практически невозможно, был принят закрытый способ работ.

По данным инженерно-геологических изысканий с поверхности залегает 17-метровый слой плотного гравия и конгломерата, подстилаемый сло е м водоупорной глины толщиной 3 - 34 м. Уровень подземных вод располагается на глубине 1 м от поверхности зе мли.

Стоянка выполнена в виде подземной выработки д л иной 180 м, пролетом 18 ,9 м и высотой 16,4 м (рис. 5.3). Строительство автостоянки осуществлено в 6 этапов с разработкой породы экскаватором «обратная лопата» и креплением каждого элемента выработки (площадь поперечного сечения 20 - 40 м2) слоем набры зг-бет она и решетчатыми арками с шагом 0,8 - 1 м. Набры зг-бет он наносили по «сухой» технологии. Стены основной выработки закрепляли 2-мя слоями набрызг-бетона толщиной 20 см с двумя стальными сетками. Помимо основной выработки сооружены 60-метровый проходной тоннель, 3 лифтовых шахтных ствола глубиной 30 м и аварийно-вентиляционный ствол глубиной 37 м. Строительство автостоянки сопровождалось измерениями деформ аций поверхности земли, зданий, сооружений, а также проходимых подземных выработок.

Рис. 5.3 . Продольный разрез (а) и поперечный разрез (б) подземной автостоянки в г. Л андесберге (Германия)

1 - с тояночные места; 2 - обделка; 3 - проезд; 4 - въезд-выезд; 5 - аварийный выезд; (расстояние в метрах)

5 ) Горным с п особом возведен крупнейший п одземный спорткомплекс в Норвегии в районе Хол млиа, занимающий территорию 6800 м2. Основные выработки сводчатого поперечного сечения, пролетами 15 - 25 м и высотой 8,5 - 13 ,2 м заложены на глубинах 16 - 18 м от поверхности земли.

6 ) В г. Чикаго построен подземный комплекс для насосной станции сточных и л ивневых во д. Подземные выработки сводчатого очертания пролетом 19,2 м, высотой 2 9, 3 м и длиной 83,7 м сооружались буровзрывным способом.

5.2 . Проходка выработок под защитой опережающей крепи

5.2.1 . При строительстве подземных сооружений мелкого заложения на застроенных городских территориях, а также при пересечении железнод о рожны х и автодорожных магистралей применяют защитные экраны, уст раиваемые по технологии опережающей крепи в верхней и боковой частя х выработок.

5.2.2 . По типу защитные экраны подразделяют: на металлические железобетонные из труб, из стабилизированного закрепленного грунта и опережающей бетонной крепи.

5.2. 3 . Технология строительства выработок состоит из следующих основных этапов:

- проходки вспомогательной выработки (котлована или шахты);

- устройства опережающей защитной крепи;

- разработки, погружения и удаления грунта;

- возведения временной или постоянной крепи.

Разработку грунта выработки и возведение обделки выполняют в основном по технологии горного способа.

5.2.4 . Технология проходки под защитой опережающей крепи позволяет возводить выработки различных форм и сечений длиной до 80 - 10 0 м. Увеличение длины экранов может быть достигнуто созданием промежуточных шахтных стволов или котлованов для зад авлив ани я, а также устройством опережающей крепи непосредственно из забоя выработок (рис. 5.4 ).

Существуют различные модификации этого способа , отличающиеся материалом, формой и размерами экрана, способами возведения, наличием или отсутствием замковых элементов и др.

5.2.5 . При устройстве экранов применяют следующие технологически е способы:

- продавливание или прокол труб малого диаметра;

- горизонтальное бурение;

- нарезание (фрезерующим или баров ы м рабочим органом) щелей длиной до 3 - 4 м и высотой 12 - 20 см и более;

- щитовую проходку выработок малого диаметра;

- микротоннелирование;

- закрепление гру н та химическими методами, струйной цементацией или замораживанием и др.

Рис. 5.4 . Схема экрана из труб

1 - т рубы; 2 - подземная выработка; 3 - котлован; 4 - упорная площадка; 5 - домкрат

5.2.6 . При п родавл ивании в большинстве случаев применяют стальные трубы, продавливая их в один или два ряда вдоль оси выработки; в устойчивых грунтах их располагают с зазорами 15 - 20 см, которые заполняют цементным раствором.

При продавливании труб в неустойчивых грунтах их соединяют между собой с помощью замковых устройств по типу шпунта (рис. 5.5). В этом случае достигается повыше н ие точности задав ливания и упрощается контроль, так как замковые устройства служат направляющими для вновь н адавливаемых труб.

5.2.7 . Для продавливания труб и извлечения из них грунта, соедине н ия звеньев труб, заполнения их бетоном применяют специализированное о борудование. Наибольшее применение получили механизированные устан овки для прокола, продавливания, горизонтального бурения, микротоннел ирования, основанного на протаскивании труб вслед за управляемым щит овым проходческим комплексом.

Рис. 5.5 . Способ соединения труб

1 - трубы; 2 - замковые соединения

5.2.8 . В отечественной практике разработана г рунтопрокалы вающ ая установка ГПУ -600, состоящая из направляющей рамы, опорно-нажимной плиты, подвижного упора, гидравлических домкратов с насосной станцией. Установка предназначена для про давливания стальных труб диаметром 10 0 - 630 мм на длину до 80 м со скоростью 24 м в смену. В плотных грунтах их зад авливают в предварительно пробуренные лидерны е скважины.

5.2.9 . Оборудование для продавливания стальных и железобетонных труб разработано в Японии, Германии и других странах.

В Японии фирмой « Оку мура корпорейшн» (Осака) разработана технология «ОНА» и специализированное оборудование для зад авли ван ия стальных и железобетонных труб д иаметром 300 - 1000 мм. Оборудование включает направляющ ую трубу, шнек для разработки и удаления грунта, опорный каркас, домк ратну ю установку и конт ролирую щее устройство.

Германской фирмой « Крупп Штал ьханд ель» создан агрегат для продавливания стал ьных и железобетонных труб усилием до 2000 кН . Разработаны различные мо дификации агрегата: с буровым рабочим органом, с фрезерным механизмом, со шнек овы м и цепным механизмом и др. для применения в разн ообразных грунтовых условиях. Агрегат имеет гидравлический привод мощностью 51, 5 кВт и обеспечивает зад авлив ан ие 3 - 9 м т руб в смену.

5.2.10 . С целью увеличения длины экранов из труб без устройств а промежуточных шахт или котлованов следует применять технологию создания опережающих экранов непосредственно из забоя подземной вы работки путем бурения наклонных скважин и зад авл ивания в них труб. Скважины сл еду ет забуривать под углом 4 - 6° к оси подземной выработки. Экраны устраивают секциями по 10 - 15 м с перекрытием соседних секций на 1 - 3 м.

5.2 .11 . Под защитой готового экрана производят раскрытие вы работки. Выработку следует возводить заходками, соответствующими длине экран а с подкреплением последнего стальными арками и набры зг-бето ном, после чего в передвижной опалубке возводят постоянную обделку.

5.2.12 . При строительстве выработок горным способом в полускальных и дисперсных грунтах применяют опережающую бетонную крепь ( О БК ). ОБК устраивают путем бетонирования методом набры зг-бетона предварительно нарезанных контурных щелей длиной 3 - 4 м и высотой 12 - 20 см. Щель прорезают под углом 4 - 12° к продольной оси выработки, чтобы обеспечить возможность возведения последующих секций ОБК.

К преимуществам ОБК следует отнести следующие:

- создание лучших условий для стабилизации грунтового массива, которая практически наступает до начала разработки грунта в выработке в отличие от традиционной контурной крепи (арочной, анкерной, н абры зг-б етон ной);

- практически исключаются переборы грунта из-за ровного очерта н ия контурной крепи, сводятся к минимуму деформации грунтового массива и поверхности земли, повышаются темпы проходки выработки. Осадка грунтового массива и поверхности земли при применении ОБК меньше в 2 - 3 раза по сравнению с Н АТМ и в 4 - 5 раза - с традиционными сп особами в аналогичных условиях;

- способ проходки выработок с использованием ОБК целесообразен в случа я х, когда применение традиционн ых технологий сопряжено с риском н арушения грунтового массива и где важно соблюдение экологических тр ебований;

- применение технологии ОБ К возможно в широком диапазоне грунтовых условий (от скальных до дисперсных грунтов) при проходке выработок различных форм и размеров поперечного сечения площадью более 30 м2;

- стоимость строительства на 40 - 60 % ниже, чем традиционными способами и, примерно, на 25 - 30 % выше по сравнению с новоав ст рийским способом (Н АТМ).

Целесообразная область применения ОБК - некрепкие скальные, п о лускал ьны е и мягкие породы с коэффициентом крепости по Про тодьяко нову 2 - 5.

5.2.13 . Для реализации технологии ОБК из отечественного оборуд о вания используют врубовую машину «Урал-33», изготавливаемую Копейским машиностроительным заводом.

Зарубежными фирмами Франции, Германи и и Италии создано оборудование для нарезания щелей баровы м и фрезерующим способами, позволяющими экономично на резать щели различной конфигурации в плане и по глубине.

5.2.14 . Для устройства пешеходных и коммуникационных тоннелей мелкого заложения целесообразно применять технологию по а.с. № 1234642, состоящую в следующем (рис. 5.6 ).

Вначале способом «стена в грунте» возводят боковые стены тонне л я, а затем из забоя выработки устраивают опережающую щель высотой 0,3 - 0,5 м с наклоном в продольном направлении. Уг ол наклона щели должен составлять 2 - 6,5° для грунтов средней крепости и 6,5 - 15° - для более слабых грунтов. Щель устраивают на глубине не менее 1, 5 - 2 м от поверхности земли, заполняя ее сборными железобетонными плитами и монолитным бетоном. Перехлест соседних секций крепи составляет от 25 - 30 % их длины в устойчивых грунтах и до 50 % - в неустойчивых грунтах.

Под прикрытием образованной крепи разрабатывают грунт на величину заходки длиной 3 - 3,5 м. Далее устраивают гидроизоляционное покры т ие лотка, стен и перекрытий из рулонных или пленочных материалов и возво дя т обделку из монолитного железобетона. Временн ая крепь входи т в сост ав несущей конструкции тоннеля.

Рис. 5.6 . Схема проходки участка тоннеля мелкого заложения с ОБ К

1 - опережающая бетонная крепь; 2 - обделка тоннеля; 3 - щель; 4 - «стена в грунте»; 5 - гидроизоляция

5.2 .15 . Для устройства опережающей крепи в неустойчивых грунтах применяют струйную цементацию. По контуру будущего сооружения в грунт с определенным ш агом п огружают мониторы с насадками, через которые под большим давлением подают воду и цементный раствор. Окружающий скважину грунт разрушается струей воды и интенсивно перемеш ивается с цементным раствором, в результате чег о образуются грунтоцементны е сваи из закрепленного грунта в виде вертикальных и наклонных стен (рис. 5.7 ). Для закрепления грунтов с применением струйной цемен т ац ии применяют отечественное и зарубежное оборудование (Япония, Италия и др .).

Рис. 5.7 . Схема экранов из закрепленного грунта

1 - закрепле н ный грун т; 2 - обделка; 3 - подз емная выработка

5.2.16 . При строительст в е протяженных выработок мелкого заложения в полускальных, дисперсных и слабоустойчивых грунтах горные способы работ следует применять в сочетании с опережающей крепью в виде экранов из труб, бетонных сводов или стабилизированного грунта. Такая технология отличается достаточной гибкостью и универсальностью, сво дит к минимуму нарушения окружающей среды и может составить альтернативу открытому способу работ на плотно застраиваемых участках город ских территорий.

Экраны из стальных, железобетонных и асбестоцемент ны х труб це лесообразно устраивать из вспомогательных выработок или из забоя проходимой выработки. Для стабилизации грунта наиболее перспективна струйная цементация, которая может применяться практически в любых слабоустойчивых и неустойчивых грунтах независимо от степени их водонасыщения.

5.3 . Способ продавливания пешеходных и коммуникационных тоннелей небольшого диаметра

5.3.1 . Способ продавлива н ия наиболее эффективен при строительстве тоннелей и прокладке инженерных коммуникаций под автомобильными и железнодорожными магистралями, а также на участках городских территорий в непосредственной близости от существующих зданий и подземных сооружений (рис. 5.8 ).

Рис. 5.8 . Схема продавливания пешеходного тоннеля

1 - н ожевая секция; 2 - горизонтальные полки; 3 - продавливаемая обделка; 4 - контактный провод; 5 - кран; 6 - секция обделки; 7 - распределительная рама; 8 - дом кратн ая установка; 9 - опорная стена; 1 0 - забойный котлован

Способом продавливания в г. Москве только трестом ГП Р-3 Г лавмоси нжст роя про кладывается до 8 - 10 км трубопроводов диаметром 800 - 2000 мм. С использованием этого способа построены п ешеходные тоннели у железнодорожной станци и «Беговая», под путями Казанского вокзала, между станциями ме тро «Варшавская» и «К оломенская» , у станций метро «Тушинская» и «Ботанический сад» и др.

За рубежом (в Великобритании, Герма н ии, Италии, Франции, США, Японии и др.) способ про давливани я получил широкое применение при строи тельстве коллекторных , пешеходных и тран спортных тоннелей.

5.3.2 . Способ продавлива н ия применяют в насыпях, уплотненных, осушенных несвязных грунтах. В слабых водонасы щенны х грунтах продавл ивание производят с применением водопонижения.

Способ применяют, как правило, для продавливания тоннелей небольшой длины (в США, Германии и Японии имеется опыт пр о давл ив ания коллекторных тоннелей до 60 - 80 м и более).

5.3.3 . Поперечные сечения трубопроводов, применяемых при сп осо бе продавливания, могут быть круглые, трапецеидальные, квадратные, прямоугольные и др. с размером труб 800 - 2000 мм. Материал т рубопро водов - сталь, железобетон и различные полимерные материалы. Трубы выпускают звеньями длиной 1,5 - 3,0 м, а при использовании телескопи че ск их домкратны х установок - до 5 м. Стыки между секциями труб уплотняют и изолируют, создавая водонепроницаемое соединение.

5.3.4 . Обделки коллекторных и пешеходных тоннелей чаще всег о выполняют в виде цельных секций из обычного или предн ап ряж енного железобетона, прямоугольного, сводчатого или кругового очертания дли ной до 2 - 3 м и массой до 20 т и более. Цельнотянутые обделки имеют, к ак правило, заводскую гидроизоляцию, а при строительстве производят только герметизацию стыков между секциями.

5.3.5 . При продавл иван ии трубопроводов больших размеров в них помещают г рунторазрабаты ваю щие агрегаты, при помощи которых разработанный грунт поступает внутрь трубопровода и грузится в вагонетки или ковши, которые лебедками перемещают в забойный котлован и краном поднимают на поверхность земли. По мере разработки грунта секции т рубопровода опускают в забойный котлован и продавливают гидравлическими домкратами в грунтовый массив. Средняя скорость продавливания трубопроводов составляет 1, 5 - 3 м/смена.

5.3.6 . Механизированные установки для продавливания трубопр ово дов по принципу действия подразделяются на две группы :

- с полным разрушением керна, образующегося при про давл иван ии т рубы;

- с последующей транспортировкой неразрушенного к е рна.

По принципу первой группы разработаны установки СКБ Мос ст роя с рабо чим органом роторного типа и транспортированием разработанного грунта с помощью специального совка и установка ПУ- 2 конструкции ЦНИИп одземмаш а с экскаваторным рабочим органом. Эти установки о беспечивают эффективную разработку забоя, но имеют пониженную производительность из-за цикличности транспортирования грунта и простоя рабочего органа.

Непрерывное транспортирование грунта из забоя с одновременным е г о разрушением и продавливанием трубы обеспечивает установка УВП-1600К.

Указанные установки применяются для продавливан ия сухих и нев одонасы щенны х грунтов естественной влажности.

Ко второй группе относятся установки с отрывом неразрушенного керна с применением сжатого воздуха, взрывчатых газов или механическим его отрывом (установки треста Г П Р, станки горизонтального бурения УГ Б-2, УГ Б-5, УГ Б-6, «Запорожье», ПУ-1, ПУ-2 и др.).

Ле нги прот ран смостом для п родавлив ан ия пешеходных тоннелей разработаны ти повые проходческие комплексы шириной 3 и 4 м . В состав комплекса входит прямоугол ьны й щит с 14 -ю домкратами для передвижки и 12 -ю забойными. В хвостовой ч асти щита раз мещаются три барабана с антифрикционными лентами. В забойном котлов ане размещается основная домкратн ая батарея с нажимной рамой, по периметру которой расположены 16 домкратов для продавливания обделки. Скорость продавливания состав ляет 2,4 - 3 м/ сут ки, максимальная длина участка продавливания - 50 м. Для проб ивания участков большей длины применяют промежуточную домкратн ую уст ановку. Т ранспортировка грунта осуществляется скребковым транспортером, заг ружающи м его в вагонетки вместимостью до 1 м3.

Московским механическ и м заводом Главтоннельмет рост ро я изготовлен агрегат К М-35 для про давливан ия колец чугунной тюбинговой обделки с наружным диаметром 6 м. Агрегат состоит из ножевой секции, размещенной впереди продвигаемой обделки, и дом кратн ой установки с гидросистемой. Ножевая секция представляет собой опорное кольцо с двумя горизонтальными и тремя вертикальными перегородками. Для сбрасы вания грунта вниз на горизонтальных перегородках предусмотрены «окна».

В кольцевой опорной части метал л оконструкции размещаются 30 гид равличес ких домкратов грузоподъемностью по 10 0 т. В средней ее части имеется ступ ен чатая горизонтальная перегородка с выдвижными площадками, с которых ведется м онт аж кол ец обделки.

За рубежом (США, Вели к обритания, Германия, Франция, Япония и др.) разра бо таны различные установки для продавливан ия коллекторных и пешеходных тонне лей в виде механизированных комплексов, включающих в себя ножевую секцию с заб ойной крепью и г рунторазрушающ ими устройствами, средства для погрузки и транспорти рован ия грунта, домк ратн ые установки.

Ведущей фирмой Германии по изготовлению оборудования для пр о давливания является « Вест фали я Люнен» . Эта фирма выпускает комплекс для механизированного продавливания с головной секцией в виде щита с домкратами, опирающегося на обделку через кольцо.

Германской фирмой «Базе» разработан комплекс для продавливания, в котором телескопические домкраты обеспечивают п ро давл ивани е секций обделки длиной до 3,5 м и диаметром 2,4 - 3,1 м.

5.3.7 . Для продавливания крупногабаритных тоннельных элементо в длиной до 15 - 20 м и массой 300 - 500 т секции изготавливают непосредст вен но в створе тоннеля на заранее устроенном основании, которое выполняют в виде железобетонной плиты, закрепленной в грунте для в осприятия реактивных усилий, возникающих при продавливании. Продавливание крупногабаритных секций позволяет получить высококачественную кон ст рукцию тоннеля с минимальным количеством швов.

Для увеличения длины продавливания крупногабаритных секций фирмой «Вайс ун д Ф райт аг» (Германия) разработан способ «телескопического продавливания», заклю чающи йся в продавливании секций с меньшими размерами через ранее задавленные секции большего размера. Впервые этот способ применили в 1 979 - 1980 гг. при строительст ве в г. Кельне (Германия) автотранспортного тоннеля длиной 102 м и с ечением 12 ´ 4,9 м, состоящего из 4-х секций.

В Японии разработан способ «протаскивания» секций, при котором усилия домкратов пере д ают ся на о бделку при помощи стальных тяговых тросов, пропущенных через грунтовый массив и продольные каналы в обделке. Способ имеет две разновидности. П ри первой из них усилие в тяговых тросах создает домк ратная установка, смонтир ованная в финишном котловане, тогда как стартовый котлован остается свободным для выполнения операций по транспортировке разработанного грунта и монтажу и ли изготовлению продавливаемых секций. П ри втором варианте натяжение т росов и соответственно «протаскивание» осуществляют при помощи домкратны х уст ан овок, смонт иро ван ны х в торцах продавливаемых секций с обеих сторон тоннеля.

5.4 . Щитовые способы работ

5.4 .1 . Щитовые способы работ применяют при возведении подземн ых сооружений в сильн от рещи новаты х (вы вет релы х и рухляках) скальных, мягких и слабоустойчивых грунтах, проявляющих горное давление, и т ребующих временного крепления кровли и лба забоя.

5.4.2 . Проходческий щит представляет собой подвижную крепь, под прикрытием которой разрабатывают грунт и возводят постоянную обдел к у. Щиты различаются формой и размерами поперечного сечения, несущей способностью, способом разработки грунта и креплением лба забоя. Ф ормы поперечного сечения щитов: круговая, сводчатая, прямоугольная, трап ецеидальная и пр.

5.4.3 . По способу разработки грунта различают немеханизированные и м еханизированные щиты. В первом случае грунт разрабатывается вру чную и ли с применением ручных механизированных инструментов; во втором - все операции по разработке и уборке грунта полностью механизированы и в ыполняются специальным рабочим органом.

5.4.4 . Технологию щитовой проходки назначают в зависимости от вида подземного сооружения, глубины его заложения, инже н ерно-геологических условий, типа щита и вида обделки.

Технология щитовой проходки состоит из следующих этапов:

- устройства пионерного котлована или шахты;

- производства вспомогательных операций, в случае необходимости: водопонижени я, химического закрепления грунтов, замораживания и др.;

- погружения краном щита на заданную отметку разрабатываемой выработки;

- монтажа щита и оснащения его необходимым оборудованием;

- производства основных операций по проходке тоннеля, монтажу обделки, устройству гидроизоляции и выполнению вспомогательных работ.

5.4.5 . При проходке тоннелей как немеханизированными, так и механизированными щитами основные горнопроходческие операции должны быть увязаны между собой во времени.

5.4.6 . Основные несущие конструкции городских тоннелей , сооружаемых щитовым способом, выполняют в основном в виде обделок кругового очертания из металлических или железобетонных элементов, объединяемых между собой в продольном и поперечном направлении. Сборные обделки в наибольшей степени отвечают требованиям индустриализации строительства.

5.4.7 . В соответствии с конструктивными особенностями и характером статической работы все сборные обделки кругового очертания разделяют на две группы: жесткие - со связями растяжения в радиальных стыках и гибкие - без связей растяжения в стыках.

Жесткие обделки предназначены для использования в слабоустойчив ы х и неустойчивых грунтах в условиях значительного горного и гидростатического давления. Их проектируют как с постоянными связями растяжения (на период монтажа и период эксплуатации), так и с временными связями ра стяжения (на период монтажа).

Гибкие обделки применяют в устойчивых грунтах , обладающих упругими св ойствами, когда обделка работает совместно с окружающим грунтовым массивом. Такие конструкции устраивают без предварит ельного напряж ения и с обжатием в грунт.

5.4.8 . Применение вместо дорогостоящих чугунных и стальных обделок железобетонных, обладающих высокой несущей способностью, жес тк остью и водонепроницаемостью, позволяет снизить расход материала н а 80 - 85 % , а стоимость сооружения на 15 - 20 %.

В не в одонасыщенны х слабоустойчивых грунтах наиболее рацион альны конструкции обделок из железобетонных тюбингов с временными связями растяжения.

В условиях возможного притока подземных вод применяют обделки из усиленных железобетонных тюбингов - ребристых блоков, имеющих ребра толщиной 250 - 300 мм и утолщенную оболочку (250 - 275 мм).

5.4.9 . Прогрессивными являются обделки предварительно напряженной конструкции. При предварительном напряжении обеспечивается наиболее быстрое включение обделки в совместную работу с грунтом, обжатие и уплотнение радиальных стыков блоков, что способствует повыше н ию т рещиностойкости и экономии металла.

Обжатие создают с помощью гидравлических или винтовых домкратов, клиновыми блоками или специальными приспособлениями. Обжатые обделки работают совместно с окружающим их грунтом, при этом часть нагрузки воспринимается г рунтовым массивом. Отсутствие зазора между обделкой и грунтом не требует первичного нагнетания за обделку цементного ра створа и практически исключает осадку поверхности земли.

Эффективно применение железобетонных обделок повышенной водонепр о ниц аемости (до 0,35 МП а) из бетона класса по прочности на сжатие В45 и марки по водопроницаемости W 10 (изготовитель - Очаковский завод железобетонных конструкций Мо с мет рост роя).

Успешно применяется конструкция сборной обделки из ж елезобе тонных элементов с неоп реновыми уплотнителями в стыках, п редназначенны х для тоннелей, сооружаемых в мягких и слабых грунтах при ги дро статическом давлении до 0,3 МПа. Обделка отличается повышенной прочностью, жесткостью и водонепроницаемостью и по про чностно- деформационны м характеристикам приближается к обделкам из чугунных тюбингов.

5.4.10 . В зависимости от крепости и степени устойчивости грун т а следует применять различные схемы проходки тоннелей с возведением монолитно-прессованной обделки, являющейся наиболее рациональным видом обделок. Для этого применяют специальные щитовые комплексы типа ТЩ Б с различными способами прессования бетонной смеси.

5.4 .11 . При проходке в песках и глинистых грунтах прессование бетонной смеси производят на участке хвостовой оболочки щита. После установки очередной секции опалубки через прессующее кольцо по бето но проводу подают бетонную смесь. Прессование бетонной смеси производят щитовыми домкратами под давлением 2 - 4 МПа при передвижке щита, причем при сходе оболочки щита с обделки выполняют перепрессование бетонной смеси для заполнения образовавшегося зазора.

При проходке в скальных грунтах бетонную смесь укладывают на грунт и прессуют заходками по 35 и 30 см при неподвижном щите.

5.4.12 . Унифицированная сборная железобетонная обделка, разработанная НИЦ ТМ ЦНИИ Са (г. Москва), собирается из отдельных железобетонных элементов, которые могут быть сплошного (блоки) или ребристого (тюбинги) сечения. Особенностью конструкции является сопряжение блоков в кольце по цилиндрическим поверхностям и отсутствие связей между кольцам и в продольном направлении. Эта конструкция обделки в наибольшей степени соответствует ее расчетной схеме и является экономичной.

5.4.13 . Механизированные и автоматизированные щитовые агрегаты и ко мпл ексы для проходки тоннелей применяют:

- в плотных и сухих грунтах - с рабочими органами роторного, фре зе рующ его и экскаваторного действия;

- в несвязных г рунтах естественной влажности - с горизонтальными р ассекающ ими полками и погрузчиками;

- в слабых грунтах - с п ризабойны ми приг рузочны ми камерами, зап олненными сжатым воздухом, водой, глинистым раствором, г рунтом или пеног рун том, а также разными стабилизирующими составами (миксощиты ).

5.4.14 . Применение щитов с активным при г рузом позволяет обеспечить устойчивость выработки и сохранность окружающего грунтового массива за счет создания повышенного гидростатического давления.

Способ активного при г руза - гидравлический (бентонитовый) или грунтовый (шламовый и пеног рунтовы й), выбирают в зависимости от инже нерно-геологических условий. При грунтовом приг рузе уравновеш ивание давления в призабойной зоне создается пластифицированной массой разработанного грунта, воспринимающей усилие от щитовых домкратов (рис. 5.9).

5.4 .15 . Основу отечественного парка щитов составляют механизированн ы е щиты следующих типов: КЩ -2,1Б; П ЩМ -2,56; КЩ-3,23; ПМЩ -3,6; ПЩ- 3,7 ; ПЩ М-4; KT 1-5 , 6 и др. В последнее время для проходки коммун икационны х тоннелей созданы щитовые комплексы КПЩМ -2,6СС и КПЩМ-2,5ЭМ со стреловым рабочим органом, щиты с горизонта льно рассекающими полками, щитовой комплекс с роторным рабочим орг аном и др.

Рис. 5.9 . Щит с бентонитовым при г рузом фирмы « Бад е унд Тилен» (Германия)

1 - бентонитовая суспензия; 2 - роторный рабочий орган; 3 - сжатый воздух; 4 - защитный кожух; 5 - уплотнитель; 6 - нагнетаемый в обделку раствор; 7 - домкрат; 8 - тюбинг; 9 - шл юз; 10 - транспортер для подачи тюбингов; 11 - эректор; 12 - пригрузочная камера; 1 3 - т ру боп рово д для подачи бентонитовой суспензии; 14 - трубопровод для удаления грунтовой пульпы

Организациями Моси нж ст роя ежегодно сооружается свыше 15 км тоннелей со сборной железобетонной обделкой, используемых для укладки трубопроводов различного назначения, а также электросиловых кабелей связи.

При этом проходка тоннелей диаметром от 2,54 до 5,5 м ведется, как правило, с помощью экскаваторных щитов, изготавливаемых с 19 81 г . по технической документации ОАО «Научно-технический центр» СК ТБ Г лав мосинжст роя и оснащенных, при необходи мост и, поворотными подвесными забойными плитами.

Начиная с 1991 г., все вновь изготавливаемые щиты оснащают экскаваторными органами нижней установки, имеющими более высокую надежность и п роизводительность по сравнению с органами верхней подвески.

Ввиду то г о, что все применяемые экскаваторные щиты не могут вести проходку в водонасыщ енны х грунтах без использован ия во допонижени я или другого специального способа стабилизации грунт ов, ОАО « Супр» Мосинжстроя (г. Москва) ос уществ ляло в 1993 - 1997 гг . экспериментальное строительство «Тоннеля усиления Ново-Черемушкинского коллектора» с использованием роторного щита диаметром 2,7 м фирмы « Мицубиси» , конструкция которого обеспечивала организацию в забое грунтово-глинистого приг руза путем нагнетания в забой глинистой пасты. Так как комплект наземно го оборудования для приготовления глинистой пасты оказался весьма г ро моздким, был применен при проходке пеноп риг ру з, для чего разработано и изготовлено специал ьное оборудование для пригот овления и нагнетания пены заранее подобранного состава.

В ы сококачественную и эффективную щитовую технику разрабатывают английские фирмы « Марк хэм» , «Дос ко» , « Мак -Ал пайн» ; американские - « Роббинс» и « Мемко»; канадск ая - « Ловат» ; германские - « Херренкн ехт» , « Бад е ун д Тилен» , «Вайсс унд Фрайтаг» , « Ман нес ман Демаг»; японские - « Мицу биси» , «Кавасаки», «Исикаваи ма Харим а» и др.

5.4.16 . Проходка коллекторных и пешеходных тоннелей мелкого зал ож ения щитами прямоугольного сечения более эффективна по сравнению со щитами кругового поперечного сечения, поскольку в последних п лощадь сечения используется лишь на 60 % .

Применяют прямоугольные щиты незамкнутого сверху профиля, ко т орые требуют вскрытия дневной поверхности на протяжении тоннеля и щитовые агрегаты замкнутого прямоугольного сечения для проходки городских тоннелей мелкого заложения закрытым способом.

Основные преимущества прямоугольных щитов по сравнению с круглыми состоят в следующем:

- рационально используется все выработанное пространство;

- уменьшаются объемы разработанного грунта (примерно на 40 %) и с нижается стоимость строительных работ;

- возможна проходка под инженерными коммуникациями;

- снижаются осадки поверхности земли в процессе проходки;

- повышается степень устойчивости тоннельной обделки к н еуравновешен ному давлению грунта, вызванному проходческими работами или устро йством фундаментов вблизи строящегося тоннеля.

Щиты прямоугольного поперечного сечения целесообразно использовать в мягких и слабых грунтах.

5.5 . Бестраншейные способы прокладки коммуникаций

5.5.1 . Бестраншейные способы прокладки коммуникаций осу ществ ляют с применением технологий мик ротоннелиров ания , го ризонтально направленного бурения и управляемого прокола.

Технология микротоннелирования

5.5.2 . Микротоннельная технология предусматривает п ро давл ив ание колонны труб за механизированным микрощитом из шахт (камер) или котлованов. При этом продавливают сразу постоянную или временн ую конструкцию трубопровода с последующей заменой ее на постоянную.

Опытная прокладка труб канали з ации диаметром 400 мм выполн ена Мосинжст роем в г. Москве на Тайнинской улице с применением микрощита « Херр енкн ехт» (Германия).

Работы по разработке и внедрению технологии микротоннелирования проводятся ОАО Корпорацией «Трансстрой», Тоннельной ассоциацией России, Мосинж ст ро ем, ОАО « НТЦ» , Мосинжп ро ект ом, Мос водокан алп ро екто м и др.

Впервые в России разработаны МГСН 6.01-03 «Бестраншейная прокладка коммуникаций с применением м ик ротонн елепроход чес ких комплексов и реконструкция т рубопроводов с применением специального оборудования».

5.5.3 . Ми к рото ннелепроходчески й комплекс (МТПК ) состоит из щитовой микромашины (ЩММ ), прицепных элементов, системы удаления грунта, стандартных шлангов и кабелей, домкратной станции и системы управления (рис 5.10 ).

Применяют три основных типа МТПК:

- МТП К-г с гидротранспортом грунта;

- МТПК -п с пневмотранспортом грунта;

- МТ ПК -ш со шнековы м транспортом грунта.

5.5.4 . Микропроходку применяют для прокладки трубопроводов под препятствиями (дорогами, сооружениями и др.), а также устройства п ротяж ен ны х инженерных сетей в широком диапазоне грунтовых условий, в том числе в слабых водонасы щенны х грунтах.

Длина участков проходки между шахтами (камерами) может до стигать 100 - 150 м .

Рис. 5 .1 0 . Схема установки для прокладки коммуник а ций способом микротоннелирования

1 - с еп арат ор; 2 - емкость для глинистого раствора; 3 - грязевой насос для подачи глинистого раствора; 4 - направление удаления пульпы; 5 - направление подачи глинистого раствора; 6 - пульт управления; 7 - силовая станция; 8 - главная домкрат ная станция; 9 - лазер; 10 - насос для удаления пульпы; 11 - датчик; 12 - уплотнитель; 13 - телекамера; 14 - щит; 15 - рабочий орган щита; 16 - лазерный визир.

5.5.5 . Микротоннельную технологию применяют для:

- сооружения новых коллекторов в районах городской застройки;

- реконструкции изношенны х инженерных сетей;

- устройства защитных экранов по контуру т оннеля (см. подраздел 5.2).

Те хнология микро тоннел ирован ия широко применяется в Японии. Начиная с 1985 г. крупнейшей компанией «Иссеки Политех» создано более 250 щитовых ком пле к сов дл я прокладки микротоннелей диаметром 360 - 1200 мм. В последние годы этой компанией разработан новый комплекс « Кранч инг -Моул» для проходки микро тонне лей с механизмом для дробления камней. В головной части щита грунт вместе с каменисты ми включениями вдавливается в камеру дробления и перерабатывается эксцент ричн о установленной конической дробилкой. Затем измельченный грунт смешивается с водой и в виде пульпы удаляется на поверхность земли.

В Германии микропроходческую технику разрабатывают и выпускают фирмы «Херренкнехт» , « Зо льт ау» и др.

В нашей стране применяются в основном микропроходческие установки фирмы «Херренкнехт» и «Зольтау» (т абл. 5.2).

Мосин жп ро екто м разработан и издан альбом «Конструкции железобетонных труб для прокладки методом мик ро тоннелиро вани я» ( РК 2411- 02, выпуски 1 и 2, части 1 и 2. М., 2002 г.). Железобетонные трубы разработаны двух видов: с внутренней поли этиленовой оболочкой и без нее и предназначены для прокладки самотечных коллекторов фекальной и дождевой канализации. Конструкции железобетонных труб имеют следующие диаметры: 600, 800, 1 000, 1200, 1500 и 2000 мм.

5.5.6 . При проектировании бестраншейной прокладки коммуникаций с применением М ТПК и щитовой мик ромашины расстояние между стартовой и приемной шахтами, как правило, н азначают не более 15 0 м. При проектировании трубопроводов диаметром более 10 00 мм и применении промежуточных домк ратны х станций это расстояние может н азначаться до 1000 м. Направление проходки (продавл иван ия) может задаваться как на подъем, так и под уклон.

5.5.7 . Для прокладки самотечных трубопроводов дождевой канализации, стоки которых не являются агрессивными по отношению к бетону и рез и новым уплотняющим кольцам, рекомендуется применять железобетонные трубы.

Таблица 5.2

Характеристики микротоннелепроходчес к их комплексов

Страна

Фирма

Модель

Внутренний диаметр трубопровода, мм

Наружный диаметр микромашины, мм

Усилие п родав ливан ия секций, к Н

Способ транспортирования грунта

Германия

« Херренкн ехт»

A VN

AVT

ВМ

250 - 1600

363 - 1880

2600 - 5080

Гидротранспорт

250 - 800

363 - 975

-

Шнековый

150 - 400

250 - 560

730

То же

« З оль тау »

RVS-AS

RVS-A

300 - 2100

550 - 2250

11 50 - 6000

Гидротранспорт

150 - 1200

250 - 1500

40 - 785

Шнековый

« Ловат-МТ С»

MTS

MTS

«Ноэль»

1000

11 90

6000

Гидротранспорт

150 - 400

250 - 560

1500 - 2300

Шнековый

400 - 1200

630 - 1490

2000 - 5500

Пневмотранспорт

Канада-США

« Аккерман»

SL

445 - 1675

610 - 2000

4000

Гидротранспорт

Япония

« Исеки-политех»

«ТелеМаус»

-

-

-

Гидротранспорт

« Кран -чи нг-Моул»

-

-

-

Гидротранспорт с дроблением камней

« Анкл-Мо ул»

-

-

250 - 1400

-

То же

5.5.8 . Для трубопроводов дождевой канализации, принимающи х сток и, содержащие к оррозионно-акт ивны е вещества, рекомендуется применять полимербетонные безнапорные трубы или железобетонные трубы с внутренней антикоррозийной полиэтиленовой, стекл опл асти ковой или другой облицовкой.

5.5.9 . Для самотечных трубопроводов канализации в интервале диаметров от 400 до 1000 мм рекомендуется применять п оли мербет онные безнапорные трубы. Допускается применение железобетонных труб с ус тановкой полимерных рукавов после их продавл ивания . Трубопроводы диаметром от 10 00 до 2000 мм рекомендуется проектировать из железобетонных труб с внутренней антикоррозийной полиэтиленовой облицовкой.

Полиэтиленовые, с текл опластиковы е, асбесто цементны е и чугунные водопроводные трубы могут быть применены при прокладке их в защитных футлярах.

5.5.10 . Для прокладки водоводов диаметром более 1000 мм рекомендуется применять стальные трубы. Соединение секций прокладываемых стальных труб предусматривают при помощи накладок и сварных швов. В проектной документации устанавливают параметры сварных швов и ме т оды контроля сварных стыков.

5.5. 11 . Для стыковых соединений железобетонных и полимербетон ны х труб рекомендуется использовать стальные и стеклопластиковые муфты по концам трубы, а также по одному или по два кольцевых эластоме рны х уплотнителя.

5.5 .12 . Длину секций трубопроводов назначают в зависимости от размеров стартовой шахты. Для труб диаметром 400 - 800 мм реком ендуем ая длина секций - 2,0 м, при диаметре более 800 мм - 3,0 м.

5.5.13 . При выполнении расчетов труб на прочность следует учитывать давление вышележащего слоя грунта и временную подвижную нагрузку под транспортными проездами, усилия от домкратов при пр о давл ивании, со бственную массу труб и транспортируемой жидкости, давление транспортируемой жидкости, а также физико-механические характ еристики г рунтов в зоне трубопровода.

5.5.14 . При проектировании определяют размеры и глубину за л ожения ст артовых и приемных шахт, конструкцию стыкового соединения секций прокладываемых трубопроводов.

5.5.15 . Конструкция крепи стартовой шахты в проекте должна расс ч итываться на восприятие горного и гидростатического давления, а также у силий, возникающ их при продавл ивании секций трубопровода. В случае н едостаточной несущей способности грунта необходимо предусматривать специальные способы производства работ.

5.5.16 . На свободных территориях рекомендуется проектировать стартовый котлован прямоугольного очертания с целью возможного увеличения длины монтажных секций трубопровода. В стесненных условиях и п ри глубине шахты более 10 м, как правило, принимают круговое очертание с минимально возможными размерами.

5.5.17 . Способы сооружения стартовых и приемных шахт (котлова н ов) назначают в зависимости от инженерно-геологических условий, глубины заложения, применяемого оборудования, формы и размеров сечения ш ахт (котлованов). Применяют следующие способы: опускного колодца (в том числе с использованием тиксот ропной рубашки); устройство ог ражден ия из буросекущихся свай; забивное шпунтовое ограждение и др.

5.5.18 . При бестраншейной прокладке коммуникаций или защитных футляров под железнодорожными путями, городскими магистралями и в не п осредственной близости от действующих подземных коммуникаций, а также при проходке на глубинах менее трех диаметров от лотка прокл адываемой коммуникации и на первых 6 м от стартовой шахты рекомендуется снижение скорости проходки в целях обеспечения технической безопасно сти.

Технологии горизонта л ьно направленного бурения и управляемого прокола

5.5.19 . Технология горизонтально направленного бурения (ГНБ) предусматривает следу ю щее оборудование (рис. 5.11 ):

- буровую установку;

- буровой инструмент (буровая штанга, буровая головка с а м орти затором, расширители для разных типов грунтов);

- локационную систему (различные зонды, в зависимости от глубины и точности прокладываемой трассы, локатор);

- смесительную установку для приготовления и подачи бентонитовой суспензии.

Рис. 5. 11 . Схема установки направленного мелкого бурения

а) - бурение пилотной скваж и ны; б) - расширение скважины и обратное протягивание; 1 - установка направленного горизонтального бурения, 2 - буровые штанги , 3 - бу ровая головка, 4 - расширитель, 5 - прокладываемый трубопровод, 6 - стартовый котлован

После проходки пилотной скважины выбирается тип расширителя в зависимости от геологических условий и диаметра трубопровода.

Скважина должна расширяться до диаметра на 20 - 50 % (в зависимости о т типа грунта) больше диаметра протягиваемой трубы.

Протаскивание трубопровода за расширителем производится обрат н ым ходом.

Характеристики установок ГН Б приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3

Характеристики установок ГНБ

Страна

Фирма

Максимальный диаметр скважины, мм

Максимальная длина бурения, м

Сила протяжки, т

Максимальный радиус изгиба буровой колонны, м

Мощность двигателя , л.с.

Масса со штангой, т

США

«Ditch-Witch »

114 - 1000

50 - 800

2,2 - 31,1

21 - 70

25 - 260

1,3 - 18,1

« Ve rm eer Navigator »

300 - 1200

95 - 1400

4 , 0 - 90,8

-

20 - 400

0,5 - 34 , 5

5.5.20 . Технология ГНБ при проектировании участков бестраншейной прокладки применяется для напорных и самотечных трубопроводов, устройства защитных футляров при прокладке кабелей, теплотрасс и газопроводов. В зависимости от принятого в проекте расчетного диаметра и длины участка бестраншейной прокладки выбирается модель установки ГНБ.

5.5 . 21 . Технологию горизонтального направленного бурения применяют в зависимости от конструкции бурового инструмента в различных грунтовых условиях , от песчаных и глинистых грунтов до скальных.

5.5.22 . Трасса проектируемого участка бестраншейной прокладки может быть криволинейного очертания как в плане , так и в профиле в п ределах допустимого радиуса изгиба буровых штанг.

5.5.23 . Для технологии ГНБ требуется устройство стартовых и при емны х приямков расчетной емкости для своевременного отбора и лонасосами отработанной буровой суспензии и транспортировки ее на реген ерац ию.

5.5.24 . Установка управляемого прокола ( ПУ ) состоит из следу ющих узлов:

- дом к ратной станции;

- маслостанции с приводом от карбюраторного двигателя;

- набора бурового инструмента (пилотные штанги, пилотные головки, расширители и др.);

- системы беспроводной локации.

Гидродомкрат с полым штоком оснащен передним и задним упорами. Конструктивное решение гидродомкрата позволяют обеспечить перемещение в прямом и обратном направлении штанг и его вращение совместно с пилотной головкой.

5.5.25 . При управляемом проколе грунт уплотняется вокруг скважины под действием усилий: при внедрении буровой головки со штангами, а на последующем этапе - конического расширителя.

5.5.26 . Диаметр рас ш ирителя принимается на 20 - 30 % больше диаметра прокладываемого за ним трубопровода. Применяют расширители следующих типоразмеров: 89, 11 4, 140, 168, 2 19, 2 73 и 324 мм.

Характеристика пр о кольны х установок ПУ, изготавливаемых фирмой « Ditch Witch » (США), приведена в таблице 5.4.

В нашей стране способы горизонтально направл е нного бурения и управляемого прокола внедряются ОАО Корпорацией «Трансстрой», Тоннельной ассоциацией Рос сии, Мосин жст роем, Мосинжп ро ектом и др.

5.5.27 . Технология управляемого прокола применяется при прокладке напорных трубопроводов и футляров для кабелей длиной до 15 0 м и самотечных трубопроводов диаметром до 400 мм и длиной до 30 м в песках и глинистых грунтах.

Таблица 5.4

Характеристика установок управляемого прокола

Модель

Максимальный диаметр, мм

Усилие прессовой станции, кН

Длина прокладки, м

Масса установки, кг

Размер шахты, м

Р-40

325

189

60

510

2,7 ´ 1,5

Р-80

325

368

150

560

2,7 ´ 1,5

Размеры в плане и конструктивно-технологические решения стартовых и приемных котлованов (шахт) принимаются в зависимости от г рунтовых условий, глубины заложения, диаметра труб и длин их звеньев. Мин имальные размеры в плане стартового котлована (шахты) принимаются 2,7 ´ 1,5 м.

5.6 . Основные принципы проектирования городских подземных сооружений, возводимых закрытым способом

5.6.1 . При возведении подземных сооружений закрытым способом применяют следующие основные способы работ:

- горный - в крепких и устойчивых грунтах, а с использованием «новоавстрийского» метода ( Н АТМ) и в грунт ах средней и слабой устойчив ости;

- щитовой - в мягких и слабых грунтах;

- продав л ивания - преимущественно в насыпях, сложенных уплот ненным и и осушенными несвязными грунтами, а также в слабых водона сыщ енны х грунтах, осушенных водопонижением.

В наиболее сложных инженерно-геологических, топографических и гр ад ост роительны х условиях горный и щитовой способы работ применяют в соче тан ии со специальными видами работ, обеспечивающими предварительную стабилизацию грунтового массива (химическое закрепление и за моражи в ание грунтов, струйная цементация, опережающие защитные крепи и др.).

5.6.2 . Проектирование подземного сооружения должно пр о изводиться с учетом:

- назначения сооружения, объемно-планировочных и конструктивных решений, глубины заложения;

- результатов определения характера проявления горного давления;

- выбранного способа и технологии возведения сооружения, а также типа обделки;

- инженерно - геологических и гидрогеологических условий;

- прогноза устойчивости и смещения пород и расчета нагрузок;

- расчета конструкций обделки и сооружения.

При выборе конструкции и параметров обделки следует также учитывать особые требования к обделкам, связанные с дополнительными воздействиями на нее динамических нагрузок, агрессивных подземных вод, а также обеспечения вод о - и газоизоляции выработок.

5.6.3 . Расчетные модели тоннельных обделок и внутренних подземных конструкций должны соответствовать условиям работы сооружений, технологии их возведения, учитывать характер взаимодействия элементов конструкции между собой и с окружающим грунтом, отвечать различным расчетным ситуациям, включающим возможные для отдельных элементов или всего сооружения в целом неблагоприятные сочетания нагрузок и воздействий, которые могут действовать при строительстве и эксплуатации тоннеля.

5.6.4 . Расчетными моделями для определения внутренних усилий в обделке должны служить модели с заданной нагрузкой, основанные на положениях строительной механики, или модели, основанные на положениях механики сплошной среды. При расчетах на заданные нагрузки сле дует учит ы вать отпор грунтового массива, за исключением случаев неустойчивых водо насы щенны х грунтов.

5.6.5 . Расчеты тоннельных обделок следует производить с учетом нели нейны х деформационных свойств материалов конструкций и грунтов в соо тв етс твии с действующими строительными нормами, применяя метод посл едо вательного заг руж ени я конструкции до предельного состояния. На первы х стадиях проектирования допускается определение усилий в элем ентах конструкции на основе линейных зависимостей между напряжениям и и деформациями.

5.6.6 . Нагрузки и воздействия по продолжительности их действия на конструкции следует подразделять согласно СНиП 2.01.07-85* на постоян н ые и временные (длительные, кратковременные и особые).

При этом следует различать:

а) основные сочетания на г рузок, состоящие из постоянных, длительн ых и кратковременных;

б) особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, н екоторых кратковременных и одной из особых нагрузок.

5.6.7 . К постоянным нагрузкам следует относить:

а) горное давление или вес насыпного грунта;

б) гидростатическое давление;

в) собственный вес конструкций;

г) вес зданий и сооружений, находящихся в зонах их воздействия на подзе м ную конструкцию;

д) сохраняющиеся усилия от предварительного обжатия обделки.

5.6.8 . К длительным на гр узкам и воздействиям следует относить: силы мо розного пучения; вес стационарного оборудования; температурные климат ические воздействия; воздействия усадки и ползучести бетона и другие, указанные в СНиП 2.01.07-85* .

5.6.9 . К кратковременным следует относить нагрузки и в о здействия от внут рит оннельного и наземного транспорта, а также нагрузки и воздействия в процессе возведения сооружения: от нагнетания раствора за обделку ; от усилий, возникающих при транспортировке, подаче и монтаже элементов сборных обделок; от веса и воздействия проходческого и другого строительного оборудования и др.

5.6 .10 . К особым нагрузкам следует относить сейсмические и взр ыв ны е воздействия, а также особые нагрузки, указанные в СНиП 2.01.07-85* , которые могут иметь отношение к проектируемому тоннелю.

5.6. 11 . Подземные несущие конструкции следует рассчитывать по предельным состояниям первой и второй групп ( ГОСТ 27751-88 ).

5.6.12 . Расчеты по предельным состояниям первой группы обязательны для всех конструкций и их следует производить на основные и особые сочетания нагрузок с использованием расчетных значений характеристик материалов, грунтов, нагрузок с учетом коэффициентов надежности.

5.6.13 . Расчеты по предельным состояниям второй группы следует производить на основные сочетания нагрузок с использованием нормативных их значений, нормативных значений характеристик материалов и грунтов и коэффициентов условий работы конструкций, предусматриваемых соответствующими нормами проектирования.

Примечан и е : Расчеты железобетонных конструкций по предельным состояниям второй группы допускается не производить, если практикой их применения или опытной проверкой установлено, что величина раскрытия трещин в них не превышает предельно допустимых величин и жесткость конструкций в стадии эксплуатации достаточна.

5.6.14 . Нормативные нагрузки от горного давления следует назначать в зависимости от размеров выработки, глубины заложения тоннеля, ф изик о- механических свойств и ст руктурно-тектонических характеристик (в первую очередь, тре щиноватости) массива, его обводненности, а также способо в производства работ. При этом следует учитывать данные, полученные при строительстве тоннелей в аналогичных инженерно-геологических условиях.

Для предварительных расчетов обделок на заданные нагрузки вертикал ь ны е и горизонтальные нагрузки от горного давления в условиях сводоо бразовани я следует принимать от веса грунта, заключенного в простр анст ве, ограниченном контуром свода и плоскостями обрушения, а в гр унт ах, в которых сводообразование невозможно, - от давления всей толщи грунтов над сооружением.

5.6 .15 . Коэффициент надежности по нагрузке γ f с ледует принимать в соответствии с таблицей 5.5 .

5.6.16 . Коэффициент сочетаний нагрузок необходимо принимать в соответствии со СНиП 2.01.07-85* .

5.6. 17 . Коэффициент надежности по ответственности надлежит при н имать в зависимости от уровня ответственности сооружения ( ГОСТ 27751-88 ).

5.6.18 . Проверку прочности сечений бетонных и железобетонных элементов следует производить в соответствии со СНиП 52-01-2003 с вве д ением дополнительных коэффициентов условий работ γc , учитывающих:

- отклонение принятой расчетной модели от реальных условий работы монолитной бетонной обделки - γc = 0,9;

- отклонение фактической работы стыков сборной обделки от предусмо т рен ны х проектом - γc = 0,9;

- понижение прочности бетона в обделках без наружной гидроизоляции на обводненных участках - γc = 0,9.

5.6 .1 9 . Нормативные и расчетные значения характеристик материала с ледует принимать по нормам проектирования конструкций из соответств ующ их материалов.

Т аблица 5.5

Коэффициенты надежности по нагрузке γ f

Виды нагрузок

γ f

Постоянные нагрузки

Вертикальная от веса всей толщи грунтов над тон н елем:

- в природном залегании

1,1

- насыпные

1,15

Вертикальная от горного давления при св о доо бразовании для грунтов:

- скальных

1 , 6

- глинистых

1,5

- песков и крупнообломочных

1,4

Вертикальная от давления грунта при вывалах

1 ,8

Горизонтальная от давлен и я грунта

1,2 (0,7)

Гидростатическое давление

1,1 (0,9)

Собственный вес конструкций:

- сборных железобетонных

1,1 (0,9)

- монолитных бетонных

1,2 (0,8)

- металлических

1,05

- изоляционных, выравнивающих, отделочных слоев

1,3

Длительные нагрузки

Вес стационарного оборудования

1,05

Температурные климатические воздействия

1,1

Силы морозного пучения

1,5

Вертикальная нагрузка от мостовых и подвесных кранов

1,1

Воздействие усадки и ползучести бетона

1,1(0,9)

Примечан и е : Значения коэффициента надежности по нагрузке, указанные в скобках, принимают в случае, когда уменьшение нагрузки приводит к невыгодному загружен ию обделки

6 . Защита от подземных вод

6.1 . Дренажные системы

6.1.1 . Дренажи подразделяют на общие, обеспечивающие пониже ние уровня подземных вод на территории микрорайона (рис. 6.1 ) , и местные, служащие для защиты от подтопления подземными водами отдельн ых сооружений. К общим дренажам относятся: головной, береговой, отсечной и систематический; к местным дренажам: кольцевой, пристенный и пл асто вы й.

По конструктивным признакам дренажи подразделяют на: горизон та льные, вертикальные, комбинированные и специальные.

Рис. 6 .1 . Схемы дренажа:

а) головного; б) систематического

1 - подземные сооружения; 2 - дрены; 3 - водосточный коллектор

Г о ри зонтал ьны е дренажи

6.1.2 . Открытые дрены - канавки и лотки , и закрытые беструбчатые дрены устраивают для н епродолжительной эксплуатации на период п роведения с троительных работ.

Наибольшее распространение получили трубчатые дрены, уклады в аемы е в нижней части дренажных траншей, заполненных фильтрующим материалом.

6. 1. 3 . В трубчатых дренажах используют следующие разновидно сти труб: асбестоц ементны е, бетонные и железобетонные, чугунные, керам ические, пластмассовые, т рубофил ьт ры из пористого бетона на плотных заполнит еля х, трубофильтры из пористого поли мербето на и др.

Материал труб назначают в зависимости от степени агрессивности подземных вод и прочности материала с учетом глубины их заложен и я.

Глубина заложения труб из пористого полимербетона ограничена 5 м. Трубы из пористого бетона на плотных заполнителях укладывают на глубину свыше 8 м. Глубина заложения асбес тоц ементны х труб определяется расчетом, а поливинилхл орид ны х труб назначается с учетом толщины их стенок. Бетонные, железобетонные и асбестовые трубы применяют только в неагрессивных по отношению к бетону средах.

В таблице 6.1 приведе н ы характеристики некоторых разновидностей дренажных труб.

6 .1. 4 . Дренажные трубы из пластмасс, получившие в настоящее время широкое применение, изготавливают из полиэтилена низкого давления (ПЭ НД) и поливинил хл орид а (П ВХ) с круглыми отверстиями диаметром до 4 мм и щелевид ным и - шириной 0,8 - 1,5 мм.

6.1.5 . Для фильтровых покрытий вокруг труб используют песча н о-г равийны е обсыпки, обертки из искусственных волокнистых материалов (геотекстиль), обмотки из нетканого рулонного материала, а также дренажные композиционные материалы - геокомпозиты.

Для дренажных труб, обмотанных рулонным фильтрующим материалом с перехлестом слоев, устраивают песчано- г равийную подготовку (подушку) толщиной не менее 10 0 мм. Если в основании залегают песчаные г рунты, то допускается укладка труб на спланированное естественное осн ование.

Таблица 6 .1

Типы дренажных труб

Условный проход, мм

Допустимая глубина заложения, м

Применение в агрессивных подземных водах

А сбест оцементны е

безнапорные ( ГОСТ 1839-80 )

100 - 300

2,6 - 3 , 5

Не допускается

н апорные ( ГОСТ 539-80 )

100 - 300

6,6 - 16,9

Бет онные ( ГОСТ 20054-82 )

150 - 400

3,6 - 4,1

Не допускается

Ч у гу нные

напорные ( ГОСТ 9583-75 )

150 - 300

до 18

Допускается

Керамические

канализационные ( ГОСТ 286-82 )

150 - 300

4,7 - 7,3

Допускается

дренажные

150 - 250

2,6 - 3,5

Трубоф ил ьтры

и з пористого бетона

150 - 500

до 5,0 - без обсыпки

до 8,0 - с обсыпкой

Не допускается

Пластиковые

полиэтиленовые

50 - 250

до 3,0

из непластифицированного пол ивинил хл орид а (ГОСТ 51613-2000)

50 - 280

до 6,0

Допускается

Обсыпку призмы из разделительных слоев песчано- г равийног о материала назначают из условия незаиливания трубы и исключения суффозии грунта.

Фильтровые покрытия вокруг труб из минеральных волокнистых матери алов выполняют из стекл охолстов ВВТ, ВВК (4 слоя), из стеклотканей ВПМ-1 (два слоя), ССТЭ-6 и СС-1 (один слой) в сочетании с обсыпкой из несортированных песчаных грунтов более водопроницаемых, чем др ени руемые грунты.

6 .1. 6 . Для обеспечения длительной работы фильтров дренажных труб используют геотекстильные материалы (водопроницаемые тканевые, нетканевые, вязаные и композиционные полотна из синтетических волокон), которые при высокой плотности и фильтрационной способности обеспечивают в наименьшей степени заиливание дренажных труб.

Геотекстиль выполняет три функции в массиве грунта - сепараци ю, фильтрацию и армирование.

Из российских материалов , получивших широкое применение в подземном строительстве, следует отметить дорнит, разработанный ВНИИ Ст ро йп олим еро м и Ростокинской фабрикой нетканых материалов (г. Москва); из зарубежных - G eo lon голландской фирмы Nicolo n , Heidelbe r ger V l ies немецкой фирмы Geb rud er F riedri ch , Bi dim французской фирмы Rh on e - Pou l en c , Pol yf elt австрийской фирмы Pol yf elt и другие.

6.1.7 . Дренажный композиционный материал (геокомпозит) включает два элемента - трехмерное пластиковое основание (проводник влаги) и геотекстильный фильтр. Последний пропускает воду в пластиковое основание, задерж и вая при этом частицы грунта.

Наибольшее распространение получили дренажные материалы: Delta D ra in (Германия), E nk adr ai n (Нидерланды), GSE Hyper Net (Германия), J - Dr ain (США), Polyfelt (Австрия), Terram Drain (Англия) и другие.

6.1.8 . При сложных геологических и гидрогеологических условиях с наличием водоносных пластов большой мощности и при слоистом их строении, а также при наличии напорных подземных вод следует устраивать под подошвой подземного сооружения пластовые дренажи (рис. 6.2 ).

Пл аст овый дренаж защищает сооружение как от гравитационной во ды, так и от капиллярной влаги. Такой дренаж устраивают в слабопрониц аемых грунтах, где трубчатые и другие линейные конструкции м алоэффект ивны . Вода из пластового дренажа отводится по трубчатым и беструбчатым дренам, лоткам и канавкам.

Под сооружениями пласто вы й дренаж выполняют однослойным или дв ухсл ойны м. Однослойный дренаж из щебня или гравия укладывают на с кальные или полускальные трещиноватые грунты. Двухслойный дренаж в ыполняют в пыл еваты х и мелких песках и глинистых грунтах. Верхний слой отсыпается из щебня или из гравия минимальной толщины 150 мм. Крупность щебня или гравия рекомендуется принимать 3 - 20 мм при коэффициенте неоднородности 5. Содержание глинистых или пылеватых част иц не должно быть более 3 % . Нижний слой отсыпается из песка средней крупности с минимальной толщиной слоя 100 мм.

Рис. 6.2 . Схема пластового дренажа

1 - уровень подземных вод; 2 - подземное сооружение; 3 - пристенный д ренаж; 4 - песчаный слой; 5 - защитное покрытие щебеночного слоя; 6 - песчано-г равийны й или щебеночный слой; 7 - труба

6 .1 .9 . Пристенный дренаж представляет собой вертикальный слой из проницаемого материала, устраиваемый с наружной стороны заг луб ленного сооружения, и выводится на отметку выше максимального уровня подземных вод на 0,3 м. Пристенный дренаж прокладывается по к онтуру здания с наружной стороны (рис. 6.3 ).

Рис. 6.3 . Схема пристенного дренажа с применением пол и вин илхл оридны х труб и дренажной оболочки «Д рени з»

1 - песок К ф > 5 м/ сек ; 2 - дорнит или минерал ьно-волокнистый материал по ОСТ 33-10-73; 3 - гранитный щебень размером 3 - 10 мм; 4 - Бетон В15; 5 - гранитн ый щебень, втрамбованный в грунт

6. 1.1 0 . Конструкции пластовых и пристенных дренажей из пластмасс в сочетании с геотекстильными материалами являются наиболее эффективн ы ми.

Примером современного типа конструкций пристенного дренаж а с применением полимерных фильтрующих материалов являются оболо чки «Дрениз». Оболочка «Дрениз» состоит из двух слоев: листов специал ьно го профиля из полимерного материала (полиэтилена, полипропилена, и полив инилхл орид а) и нетканого геотекстильного материала, скрепленных м ежду собой с помощью сварки или водостойкого клея. Листы оболочки «Дрениз» соединяются друг с другом внахлест. Технология применения данн ого материала указана в Инструкции ВСН 35-95.

6 .1 .11 . Дренажная система Delta немецкой фирмы Dorken представ ля ет собой одно-, двух- и трехслойную конструкцию, в составе которой имеется высокопрочное полиэтиленовое полотно с отформованными округлыми шипами (рис. 6.4 ).

Рис. 6.4 . Пристенный и горизонтальный пластов ы й дренаж с применением систем Delta

1 - стена из бетонных блоков; 2 - горизонтальная гидроизоляционная мембрана; 3 - наружна я гидроизоляционная мембрана стен; 4 - пластовый дренаж по бетонной подг отовк е, в ыполненны й из полотна Delta MS или Delta MS -20; 5 - пристенны й дренаж, выпо лненный из полотна De l ta - Geo - Drai n TR или Delta - Drain ; а - дренажное полотно, b -ф и лирующая мембрана из геотекстиля; 6 - перфорированные дренажные трубы по перимет ру сооружения; 7 - засыпка гравием; 8 - грунт обратной засыпки; 9 - профиль крепления верхней кромки дренажного полотна; 10 - металлическая сетка; 11 - теплоизоля ция по гидроизоляции цоколя; 12 - поверхность пола

В однослойных конструкциях при толщине полотна 8 мм ( Delta - MS ) и 20 мм ( De l ta - M S -2 0 ) водопропускная способность составляет соответст венн о 5,0 и 10,0 л/м·с, что значительно выше, чем у классических дренаж ны х систем.

В двухслойных конструкциях используют фильтрующую ге отек стильную мембрану из полипропилена ( Delta - Drain , De l ta - Geo - D r ain TP ). Отличительной особенностью системы Delta - Drain является конструкция с двухсторонним расположением каналов с отформованными шипами, которая обеспечивает одновременно отвод воды и вентиляцию подземной стены.

Трехслойная система Delta - Geo - Drain состоит из профилированного полотна и геотекстиля и имеет скользящую мембрану из листового полиэтилена. Эта мембрана, создавая дополнительную изоляцию стены , обеспечивает также сохранность дренажной системы в целом при возможной осадке грунта обратной засыпки.

6.1.12 . Система внутреннего пластикового дренажа Delta (рис. 6.5 ) устраивается по стенам и днищу (полу) защищаемого подземного помещения при ремонте или реконструкции здания, а также в процессе возведения новых сооружений.

В зависимости от типа отделочных покрытий могут быть реализованы два варианта. Первый вариант - использование дренажного полотна De l ta - MS в сочетании с оцинкованной штукатурной сеткой, второй вариант - установка дренажного полотна Delta PT с наваренной полимерной сеткой.

Сбор воды из системы внутреннего дренажа осуществляется в специально оборудованном приямке. Поступление дренажной воды в приямок осуществляется по дренажному лотку, через дренажную трубу или непосредственно через воздушный зазор в днище с дренажным полотном.

Удаление воды из приямка осуществляется насосом с поплавком, который п е ре качивает воду в систему канализации.

Рис. 6.5 . Внутренний дренаж пола и стен сооружения с применением систем Delta

1 - кирпичная кладка стен; 2 - железобетонная плита основания; 3 - строительные швы и возможные трещины в плите основания; 4 - пластов ы й дренаж по бетонной подготовке, выполненный из полотна Delta MS или Del t a MS -2 0 ; 5 - перфорированные дренажные трубы по периметру стен; 6 - бетон пола с арматурной сеткой; 7 - пристенный дренаж с внутренней стороны стен, выполненный из полотна Delta PT ; 8 - специальный профиль по периметру пола и потолка в местах крепления полотна Delta PT ; 9 - шт укатурк а стен; 10 - система « Инжекто» по периметру примыкания основания и стен; 11 - с пециальная обработка поверхности пола; 12 - насос

6 .1 .13 . Лучевые дренажи устраивают в наиболее проницаемых г рунтах (песках, супесях) или когда слабопроницаемые грунты чередуются с обв одн енны ми прослойками. Лучевые дренажи целесообразно использоват ь на строительных площадках, расположенных в стесненных условиях горо дской застройки с густой сетью коммуникаций.

При лучевом дренаже совмещены горизонтальные трубчатые скважин ы с водосборным колодцем и водосборником. Горизонтальные скважины устраивают с помощью станков горизонтального бурения или проколом. Водосборный приемник выполняется методами «стены в грунте», опускного колодца и другими (рис. 6.6).

Рис . 6.6 . Лучевой дренаж

1 - водоприемник; 2 - естественный уровень подземных вод; 3 - пониженный уровень подземных вод; 4 - водосборный колодец; 5 - горизонтальная лучевая скважина

Рис. 6.7 . Основные схемы расположения лучевых водозаборов

а, б - кольцевая; в, г - площадная

6 .1 .14 . В грунтах с низкими фильтрационными свойствами устраивают вакуумные дренажи. Конструктивно вакуумный дренаж представляет собой обычную дрену, выведенную в вакуумный колодец с крышкой, обеспечивающей надежную герметизацию внутреннего пространства кол одца. Для откачки воды и воздуха используются вакуумные насосы. Рекомендуемая длина вакуумных дрен не должна превышать 50 м.

6 .1.1 5 . При глубоком осушении грунтов (более 10 м) целесообразно выполнять гал ерейны е дренажи. Эти дренажи выполняют открытым или подземным способами (штольневы м, щитовым, методом продавливания ). Дренажные галереи имеют г равийно-песчаную обсыпку или фильтры из пористых материалов.

Вертикальные дренажи

6.1. 16 . Вертикальные дренажи предназначены для осушения грунтов с помощью вертикальных дренажно-поглоща ю щих колодцев (рис. 6.8 ). Сброс воды осуществляют через специально сооружаемый центральный поглощающий колодец, к которому вода подается из всех дренажных колодцев.

Рис. 6.8 . Схема вертикального дренажа с системой сифонного водоотвода

1 - уровень п одземных вод; 2 - всасывающая труба; 3 - трубчатый колодец; 4 - си фонный трубопровод; 5 - галерея; 6 - воздухопроводная труба; 7 - воздушный котел; 8 - ст ояк сифона; 9 - вакуум-насос; 10 - выбросные трубы; 11 - центробежный насос

Трубчатый колодец (скважина вертикального дренажа) представляет собой вертикальную колонну труб, погружаемую в водоносную толщу. Колонна состоит из фильтровой части и на д фильт ровы х труб. Если система имеет индивидуальную откачку, то в комплект колонны входит насос.

В трубчатых колодцах применяют фильтры разной конструкции (дырчатые, щелевые, проволочные, каркасно - ст ержн евые и др.) из стали, керамики, асбестоцемента, пластмассы и других материалов.

Фильтровую часть колодца оборудуют г равийно- пес чаны ми обсыпками. В верхней части зат рубного пространства устраивают глиняный замок, чтобы воздух не проникал к фильтру. Для откачки воды из скважин вертикального вакуумного дренажа используют вакуум-насосы или эжекторы, размещаемые в фильтровой части скважин.

Пр и уровне подземных вод до 5 м от поверхности земли при меняют центробежные насосы. При глубине динамического уровня воды в скважине более 10 м осуществляют индив идуальную откачку с использованием погружных насосов. При глубине этого уровня менее 10 м скважины объединяют в единую систему с помощью сифонных водоводов, а воду отводят к насосным станциям.

Для вертикального вакуумного дренажа используют трубчатые колодцы с надежной герметизацией их внутренней полости от проникания воздуха. Сеть трубчатых колодцев оборудуют системой автоматики для информации о работе дренажа.

Комбинированные и специальные дренажи

6.1.17 . Комбинированные дренажи устраивают, сочетая вертикальные самоизливающиеся скважины с горизонтальными дренами трубчатого или гал ерейного типа.

6 .1.18 . Для осушения оползневых склонов используют специальный вид дренажей - дренажные штольни. Дренажные штольни - это разнов идн ость горизонтальных дрен, которые сооружают как закрытым подземным с пособом, так и траншейным способом. К числу таких дрен относятся дрен ажны е прорезы, застен ные откосные и трубчатые дренажи и другие.

Дренажные прорезы - открытые траншеи с деревянным креплением, за полняемые дренажным материалом. Устройство застенны х дренажей преду смат ривают за подпорной стеной или на оползневом склоне.

Откосные дренажи - траншеи малой (около 0 , 5 м) глубины, зап олненны е фильтрующим материалом. Такие дренажи размещают на искусстве нно спланированных склонах.

6.2 . Гидроизоляция подземных сооружений

6.2. 1 . В зависимости от назначения применяется гидроизоляция следующих видов: антифильтрационная, антикоррозийная, герметизирующая, теплогид ро изоляционная.

Антифильтрационная гидроизоляция предназначена для защиты элементов подземных конструкций от воздействия вредных (химически агрессивных) поверхностных и подземных вод, а также для борьбы с электрокоррозией от блуждающих токов.

Герметизирующую гидроизоляцию используют для борьбы с прониканием вод через стыковые соединения конструкций подземных сооружений.

Те пл огид роизоляци я, помимо защиты от воздействия подземных вод, в ыполняет еще роль теплоизоляции.

6.2.2 . По способу устройства гидроизоляцию подразделяют на: окрасочную, ш тукатурную, окл еечную , литую, плиточную, инъекционную, зас ыпную.

6.2. 3 . По виду материала гидроизоляции различают: цементную, асфальтовую, битумную, полимерцементную, полимерную (из пластмасс и эластомеров), металлическую и др.

Гидроизоляцию подразделяют также по электроизоляционной надежности: на нормальную (электрическое сопротивление изолированной конструкции не ниже 104 О м·м) и усиленную (не ниже 105 Ом·м).

6.2.4 . Для гидроизоляции подземных сооружений применяют первичную и вторичную защиту конструкций.

Первичная защита предполагает устройство конструкций из материалов повышенной химической стойкости и водонепроницаемости.

В качестве первичной защиты подземных сооружений (наиболее эффективной для монолитных конструкций) прогрессивным является применение бетонов с требуемыми показателями водонепроницаемости, химической стойкости и морозостойкости на основе использования различного рода уплотняющих, пластифицирующих, ин ги би рую щих и комбинированных добавок.

В агрессивных средах применяют бетоны с повышенными защитными свойствами - пол и мерцементны е растворы, поли мербето ны и др.

В настоящее время разработаны бетоны на микрокремнеземах, суперпластификаторах и других добавках, которые обеспечивают водонепроницаемость до W 20.

Эффективной первичной защитой, особенно в сильно агрессивных средах, являются конструкционные полимеры (композиты), обладающие во многих средах более высокой химической стойкостью, чем нержавеющие стали, алюминий, титан.

6.2.5 . Для вторичной гидроизоляции конструкций от подземных вод следует применять лакокрасочные , мастичные, пропиточные, штукатурны е, окл еечны е и другие материалы, обладающие стойкостью в агрессивной среде (табл. 6.2 ).

Таблица 6.2

Типы защитных покрытий бетонных и железобетонных подземных конструкций

Тип защитного покрытия

Наименование материалов защитных покрытий

1

2

Окрасочный и мастичный

Би ту мны е, биту мно-полимерные ( битум но- лат ек сны е, биту мно- наиритны е, биту мно- эпоксидны е, биту мно-полистирольны е и др.)

Полимерцементн ы е (цементо -латексны е, цементн о-поливинил ац етатны е, цементно-эпоксидноам идны е, цементно-фуриловы е и др.)

Химически стойкие лакокрасочные покрытия на основе:

- х л орсул ьфини рованного полиэтилена, эпоксидных смол и их модификаций и др.;

- покрытия на основе продуктов переработки сланцев;

- армиро в анные лакокрасочные;

- на основе термоэластомеров ( 51- Г-1 0, У-30 М)

Латексн ы е и др.

Штукатурный

Цементно-песчан ы е с добавками битумных эмульсий, кремнийорганически х жидкостей и др.

Полимерцементные с добавками латексов СКС-3 0 , СКС-65 ГП и др., метилметак рилат хл ороп рена М Х-30

Сте кл оцементны е (нетканое стекловолокно)

Цементно - песчаное покрытие - торкрет

Пневмонабрызг (на основе клея Б КЦК и др.)

Асфальтовые (горячие и холодные) покрыт и я на основе полимерных композиций (эпоксидные, латексные и др.)

Оклее ч ный

Б иту мно-рулонны е (гидроизол, изопласт, изоэласт, изофлекс, фоль гоизол, стекл орубероид, армобитэп и др.)

Полиэтилен профилированный

Полиизобутиле н

Пропиточный

Петрола ту м

Модифицированный битум

Асфальт деасфа л ьт изации (крекинг-остатки)

Полимеры (стирол-мономер, ме т илметакрилат, стирол, низкомолекулярный полиэтилен и др.)

Кремнийор г ан ические соединения

Эпоксидные смолы

Литой

Асфальтовые, би ту мно-п олимерны е и др.

Монтируемый

Полимерные пленки и листы (полистирола, поли этиле на, поливинилхлорида, полимет илмет ак рилата, полиамида, полипропилена и др.)

Плиты пенопластов

Металлические листы

Засыпной

Гидрофобные кварцевые пески или золы уноса

Бентонитовые глины

Инъекционный

Цемен тн о-глинисты е и цементн о-латексные суспензии

Эмульсии из битумов

Силикат натрия (жидкое стекло)

Жидкие полимеры (карбам идны е, фенолфо рмал ьдегид ны е, фу ран овы е смолы и др.)

Выбор материала гидроизоляции и технологии ее устройства для защиты сооружения определяется следующими факторами:

- гидростатическим давлением воды;

- допустимой влажностью помещений по СНиП II-3-79*;

- т рещ иноватост ью изол ируемых конструкций;

- агрессивностью среды по СНиП 2.03.11-85, СТ СЭВ 2440-80;

- конструктивным типом сооружения, механическими и температурными воздействиями и др.

Рекомендуемые типы защитных покрытий в зависимости от вида подземных сооружений приведены в табл. 6.3 .

6.2.6 . В массовом строительстве наиболее распространены окрасочная, оклееч н ая и штукатурная гидроизоляции. Применение окл еечной гидроизоляции целесообразно в случаях, когда использование окрасочной и штукатурной гидроизоляции не обеспечивают водонепроницаемость сооружений.

О кл еечную гидроизоляцию устраивают из рулонных, пленочных и листовых материалов. Она может быть из битумных рулонных материалов и из листовых полимерных материалов (не имеют в составе битумов и дег тей).

Таблица 6.3

Рекомендуемые типы защитных покрытий в зависимости от вида подземных сооружений

Виды подземных конструкций

Тип защитного покрытия

Окрасочная

Штукатурная

О кл еечная

Литая

Пропиточная

Инъекционная

Засыпная

Монтируемая

Конструкции, погружаемые в грунт (сваи, опускные колодцы, кессоны)

+

+

-

-

+

+

-

+

Заглубленные сооружения, возводимые открытым способом

+

+

+

+

+

-

+

+

Стены подвалов, каналов , резервуаров (сборные)

+

+

+

+

+

+

+

+

Монолитные фундаменты, подвалы, каналы, резервуары

+

+

+

+

-

-

+

-

Гибкие элементы сооружений (сопряжения, деформационные швы и др.)

-

-

+

-

-

-

-

+

Примечани е: Знак « +» означает рекомендуемый для выполнения тип защиты, знак « -» означает не рекомендуемый по условиям производства

При о кл еечной гидроизоляции должна быть обеспечена сплошность за щиты по всему периметру сооружения, включая вертикальные элементы и подошву. При использовании оклеечной гидроизоляции, выполняемой из рулонных материалов, необходимо гарантировать ее сохранность (от механических воздействий) защитной прижимной стенкой. Для устройства прижимн ой стенки используют красный кирпич, железобетонную обойму и п лоские асбестоц ементны е листы на битумной мастике.

6.2.7 . Конструктивные решения оклеечной и окрасочной ги дроизоляции в зависимости от категорий сухости помещений и трещиноватости ( СНиП 52-01-2003 ) изолируемых конструкций приведены в т абл. 6.4 .

Таблица 6.4

Вид гидро и золяции

Категория сухости помещения

I

II

III

Группа т рещин осто йк ости изолируемых конструкций

I

II

III

I

II

III

I

II

III

Напор подземных вод, м/количество слоев гидроизол яц ии

Оклеечная

Полиэтилен листовой ( 2 м м)

30/1

30/1

*

Поливин ил хл орид ный пластикат

Т о ж е

То же

*

Окрасочная

Битумно- н ит ритов ая

*

15/4

*

20/4

20/4

Эпоксидно-дегтевая

*

30/3

*

30/2

*

Э п ок сидн о-фу ран овая

30/2

*

30/2

*

Э ти нолево -лате ксн ая

10/2

*

10/2

10/2

20/3

20/2,5

10/2

30/3,5

30/3

30/3,5

* - применение не целесообразно

6.2.8 . При применении штукатурной гидроизоляции используют органические и неорганические вяжущие. На основе неорганических вяжущих используются цементно-песчан ы е покрытия. В их состав входят уплотняющие добавки, способствующие водонепроницаемости конструкций.

Для штукатурной гидроизоляции, наносимой методом торкретирования, целесообразно применять различные виды расширяющихся и напрягающихся цементов в зависимости от величины напора подземных вод (табл. 6.5).

6.2 .9 . Одним из наиболее надежных способов защиты в сильно агр ес сивных средах является нанесение бесшовных эластичных покрытий (эластомеров). В зависимости от используемого материала эти покрытия могут применяться на основе каучуков, гу ммировочного состава типа наи рита, водной дисперсии латекса.

Таблица 6 .5

Напор подземных вод, м

Вид цемента для торкрет-штукатурки

Количество слоев / толщина гидроизоляции, мм

О тсутствует

Портландцемент

2/20 - 25

До 3 м

То же

3/25 - 30

До 20 м

Расширяющийся ( РПЦ)

Напрягающийся (НЦ)

Активный торкрет ( AT )

3/20 - 25

До 60 м

Коллоидный цементный раствор ( ЦК Р)

3/16 - 20

Эластомерами можно защищать как бетон, так и сталь. Наносят их как и мастики кистью, валиком, распылителем. Толщина покрытий составляет 1 - 3 мм.

6.2.10 . Пропиточная гидроизоляция обладает рядом преимуществ: простота нанесения, большой срок службы, обеспечение высокой плотности и непроницаемости поверхностного слоя бетона. Она может применяться в сильно агрессивных газовых и жидких средах. Глубина пропитки может достигать 1 - 20 мм (в заводских условиях отдельные конструкции можно пропитывать на всю глубину).

Пропиточным материалом являются продукты нефтепереработки, а также полимеры. Пропитку железобетонных конструкций целесообразно выполнять при повышенной температуре различными полимерами (хлорвинилом, х л орст иролом, винилден хлоридом и др.).

6.2. 11 . Гидрофобизация является одной из разновидностей пропиточной изоляции для защиты бетона, кирпича и асбестоцемента.

Лакокрасочные покрытия , нанесенные на поверхность, предварительно обработанную гид рофобизирующими составами, имеют на 20 - 30 % б ольший срок службы, по сравнению с обычной лакокрасочной защитой.

Для гид рофо бизации используют к ремнийорг анические жидкости на основе метил силиконата натрия ГКЖ-11 , полигид рос ило ксана ГКЖ -94 и эти лсилик онат а натрия ГКЖ-10 , а также эмульсии типа КЭ-119 .

6.2.12 . Гидроизоляционную защиту с использованием бентонитовых глин применяют в виде рулонных бентонитовых материалов, полученных путем нанесения слоя бентонитовой глины в количестве 4,5 кг/м 2 на лист специально обработанного полиэтилена шириной 1,2 м.

Комбинированные гидроизоляционные материалы из бентонита и каучука получаются при нанесении их смеси на слой ан ти адг езива (полиэтилен, вощеная бумага).

Геосинтетические бентонитовые маты состоят из полотен (например, пр о пил еновы х), между которыми расположены гранулы или порошок бентонита. Бентонитовые маты выполняются толщиной 4, 5 - 10 мм; их масса составляет 4,5 - 9 кг/м2.

Бентонитовые маты применяют для гидроизоляции фундаментных плит, подземных частей зданий и сооружений, при устройстве противоф ил ьт рац ионны х завес и др. Однослойное покрытие из бентонитовых материалов выдерживает гидростатическое давление столба воды до 10 м .

6.2.13 . Литую гидроизоляцию применяют для заполнения щелей и швов подземных строительных конструкций. Для этой цели используют горячий битум , пек, асфальтовый раствор (асфальтобетон), а также различного рода герметики (герметизирующие мастики) и профильные эластичные элементы. Профильные элементы выполняют из пластиковых масс или полосовой пленки стеклопластиков и пропитанных нефтяными битумами рулонных материалов.

6.2.14 . В качестве монтируемой листовой гидроизоляции применяют металлические (стальные) или полимерные синтетические листы, которы е закрепляют на конструкции (металлическую гидроизоляцию в связи с ее высокой стоимостью применяют в исключительных случаях).

Для металлической гидроизоляции применяют листовую сталь кл асса В Ст3 или низколегированную сталь марок 14Г 2, 12ГС и 16ГС. Стал ьные листы в процессе эксплуатации должны подвергаться периодическому о сви детельствованию для контроля их коррозионной устойчивости.

Для повышения коррозионной стойкости и долговечности стали п ри меняют лакокрасочные покрытия, напыление металлических покрытий ил и используют мет ал лизаци онно-лакок расочны е покрытия.

В качестве монтируемой полимерной гидроизоляции применяют полимербе то нные и полимерсиликатны е плиты. Полимерные, рулонные и листовые материалы соединяют сваркой.

6.2.15 . В качестве монтируемой гидроизоляции в сильно агрессивных средах при защите элементов зданий и сооружений и технологического оборудования применяют футеровку (облицовку) штучными химически стойкими материалами , которая несмотря на такие недостатки, как многодельность, материалоемкость и значительные габариты, характеризуется высокой надежностью.

6.2.16 . Засыпная гидроизоляция - способ защиты подземных строительных конструкций от увлажнения, основанный на использовании способов гид рофобизац ии. Засыпная гидроизоляция состоит из частиц песка или золы уноса ГРЭС, которые покрывают тончайшей пленкой поверхностно-активного вещества и засыпают в щели толщиной до 250 мм вокруг подземных конструкций.

6.2. 17 . Инъекционная гидроизоляция, используемая для повышения в одонепроницаемости конструкций, включает методы силикатизации, цементации, смолизации и битумизации.

Цементация используется для устранения трещин и пустот в констру к ция х при водопоглощении свыше 0,05 л/мин на 1 м2 скважины. Нагнетание растворов производится через шпуры и скважины, пробуренные в теле конструкции.

6.2.18 . В связи с ограниченным сроком службы гидроизоляционных покрытий и их низкой ремонтопригодностью необходимо повы ш ать надежность защиты конструкций от подземных вод за счет применения комбинированных методов: дренирования воды, устройства защитных теплоизоляционных экранов, внутрен ней окрасочной или окл еечной гидроизоляции, усиленной гидроизоляции швов и сопряжений конструкций, инъ екти ро ван ия в грунт закрепляющих растворов для уменьшения их водопроницаемости и др.

Примером комп л ексного подхода для обеспечения высокой надежност и гидроизоляции со страховочным дренажным слоем является конструкция гидроизоляц ии с использованием геосинтетиков в подземном пространстве многофункционального комплекса «Царев Сад» (г. Москва).

Для узла сопряжения траншейной стены с промежуточным перекрытием конструкция гидроизоляции приведена на рис. 6.9.

Гидроизоляция включает:

- наружный подкладочный слой геотекстиля L etex польского производства толщиной 5 мм и плотностью 800 г/м 2 , являющийся также внешним фильтром;

- гидроизоляцию VF PE - г ео мембран у из высокоэл асти чн ого свет ост абили зи ро ванн ого полиэтилена толщиной 2 мм (Германия), стыки полотна которой свариваются контактно-тепловым и экструзивным способом и подвергаются на 10 0 % автомати зированному контролю качества выполнения;

- полиэтиленовую сетку HF -20 TENSAR (А н гли я) толщиной 6,2 мм, образующую внут ренний дренажный слой и служащую также защитой гидроизоляции;

- защитный слой нетканого иглопробивного полотна отечественного производства то л щиной 4 мм и плотностью 550 г/м2, являющийся также защитн ым фил ьтром;

- защитный слой обычной полиэтиленовой пленки отечественного произ в одства толщиной 0,1 6 мм, препятствующий пропитке страховочного дренажного слоя и вн утреннего фильтра цементным молоком при возведении монолитных прижимных стен, а также защитного слоя гидроизоляции под фундаментной пли той.

Рис. 6.9 . Узел сопряжения гидроизоляции траншейной стены с промежуточным перекрытием, возводимым по схеме «сверху-вниз» (Многофункциональный ком п лекс «Царев сад», г. Москва)

1 - траншейная стена ; 2 - слой подкладочного геотекстиля Letex ; 3 - GSE V FPE -геоме м бран а; 4 - дренажная сетка HF 20 TENSA R ; 5 - защитный слой из синтетического нетканого иглопробивного полотна; 6 - полиэтиленовая п ленка; 7 - монолитная железобет онная плита перекрытия; 8 - элементы усиления дренажной сетки HF 20 TENSAR ;9 - фартук усиления гидроизоляции GSE VFPE -геоме м брана толщиной 2 мм; 10 - выравнивающий сло й ц емент но-п ес чан ог о раствора; 11 - монолитная железобетонная при жимная стена; 12 - конструкция пола

6.3 . Основные принципы проектирования защиты подземных сооружений от подземных вод

6.3 .1 . Защита подземных сооружений от подземных вод в зависимости от их назначения и технологии производства работ по их устройству может включать: во допони жени е, гидроизоляцию, специальные сооружения («стена в грунте», стены из буронабивны х, буро секу щи хся, буро смесит ел ьны х и других свай, шпунтовые ограждения), проти вофильт рац ионны е завесы и грунтовые экраны, бетоны с повышенной водонепроницаемостью, укрепление грунтов (цементацию, химическое закрепление, замораживание).

6.3.2 . Выбор, расчет и проектирование водоза щи ты сооружения должны выполняться с учетом инженерно-геологических, гидрогеологических и экологических условий территории, уровня ответственности и конструктивных особенностей сооружения, состояния окружающих зданий, экологических требований.

6.3.3 . Способы водозащиты должны назначаться также в зависимости от следующих условий:

- категории сооружения по степени сухости;

- гидростатического напора подземных вод на уровне пола наиболее заглубленного помещения;

- агрессивности подземных вод и грунтов;

- т рещиноватости конструкций;

- технологичности производства работ и нанесения гидроизоляции при различных температурах;

- стоимости и дефицитности материалов.

6.3.4 . Способы водозащиты при проектировании конкретных подземных сооружений (включая различные комбинированные методы и техн ологии) долж н ы объединяться единым проектным решением с обеспечени ем взаимосвязи между отдельными методами.

Строительное водо п ониж ени е

6.3.5 . Применение в проекте водопонижен ия должно решать следующие задачи:

- предотвращение поступления подземных вод в подземные выработк и : котлованы, траншеи, штольни и др.;

- предупреждение прорывов подземных вод или выпора водоупорных слоев грунта в днище котлованов в случаях наличия в водовме щ ающи х грунтах напорных водоносных горизонтов;

- предотвращение неблагоприятного изменения природных гидрогеологических условий и свойств грунтов и развития опасных процессов в грунтовой толще;

- организацию отвода поверхностных и каптированных вод к местам сброса;

- обеспечение стабильности экологических условий окружающей среды с сохранением водного баланса на участке строительства;

- обеспечение техники безопасности выполняемых работ.

6.3.6 . При проектировании водопонижения должны быть предусмотрены мероприятия против нарушения природных свойств грунтов, по предотвращению недопустимых осадок оснований близрасположенн ы х зданий и сооружений и деформаций их конструкций в результате снижения уровня подземных вод.

6.3.7 . Выбор способов водопонижения должен учитывать конструк т ивные особенности и размеры сооружения, особенности его подземной части, инженерно-геологические и гидрогеологические условия, размеры ос ушаемой площади, особенности производства общестроительных работ в защищаемом котловане, возможные изменения физико-механических свойств грунтов основания будущего сооружения, прогноз влияния вод о понижения на осадки окружающей территории, продолжительность работ и др.

6.3.8 . В зависимости от гидрогеологических условий, следует рассмотреть возможность комбинированного использования разных способов водо п онижения, способствующего повышению эффективности их применения, в том числе: водоотлива, дренажа, иглофильтров (легких и эжекто рны х), во допонизит ельны х скважин (вертикальных, горизонтальных, сквозных, лучевых), электроосмоса.

6.3.9 . Водопон и зит ельны е работы должны быть взаимоувязаны с земляными и другими строительными работами в зоне действия водопонизительных систем по срокам и технологии производственных процессов, а также по условиям размещения технических средств.

Все строительные работы, которые ведутся с применением водопонижения, должны выполняться без перерывов и в минимальные сроки.

6.3 .10 . Способ открытого водоотлива является наиболее простым и дешевым, не требующим специального оборудования. Однако применение его ограничивается в случае невозможности предохранения от нарушения свойств грунтов в откосах и в основании котлова н а, невозможности обес печения необходимого понижения уровня подземных вод, применения эффективных методов земляных и строительных работ.

6.3. 11 . Иг лофил ьт ровы й способ следует применять в неслоистых грунтах, имеющих коэффициенты фильтрации от 1 до 50 м/ сут. с использованием установок типа ЛИУ , позволяющих достичь понижения уровня подземных вод одной ступенью на глубину до 4 - 5 м от оси насоса.

Иглофильтровый способ при вакуумном в о допонижении следует применять в слабопроницаемых грунтах с коэффициентом фильтраци и от 0,1 до 2 м/ сут. При применении установок вакуумного водопонижения типа УВ В и иглофильтров с обсыпкой возможная глубина понижения уровн я грунтовых вод составляет 6 - 7 м.

При необходимой глубине водопонижения до 10 - 12 м следует применять эжект орные иглофильтры с обсыпкой.

6.3.12 . Электроосмотический способ следует применять в слаб оп рониц аемы х грунтах с коэффициентами фильтрации менее 0,1 м/ сут. Способ может быть применен для незасоленных грунтов при ширине котлована до 40 м.

6.3.13 . Водопо ни зительны е скважины применяют при глубоком понижении уровня подземных вод или для снятия напора подземных вод в грунтах с коэффициентом фильтрации более 2 м/ сут.

6.3 .1 4 . Для предотвращения осадки окружающей территории вследствие возможного выноса мелких частиц грунта при откачке воды следует при установке фильтров в предварительно пробуренные скважины в дисперсных грунтах вокруг фильтровой части скважины устраивать обсыпку из отсортированного и промытого песча н о-г равий ного материала, который не должен содержать частиц диаметром менее 0,5 мм и более 7 мм.

Обсыпка обязательно должна устраиваться, если водоносные слои состоят из грунтов, в которых содержание частиц размером менее 0,5 мм составляет более 50 % по массе или если минимальный размер проходных отверстий фильтрового каркаса d превышает величину диаметра d 50 грунта. Состав обсыпки необходимо подбирать из условия

5 ≤ D 50 / d 50 ≤ 10 ,

где D 50 - диаметр частиц, мельче которых в подбираемой обсыпке содержится 50 % и более частиц по массе;

d 50 - диаметр частиц, мельче которых в грунте водоносного слоя или в наружном слое обсыпки содержится 50 % и более частиц.

Обсыпка выполняется однослойной и двухслойной. Однослойная песчано- г равийная обсыпка, как правило, устраивается после установки фильтра в скважине.

В мелкозернистых грунтах, когда требуется обсыпка, а также при напорных водах, когда устройство обсыпки в скважине затруднено, могут быть применены фильтры с гравийной обсыпкой, погружаемые в скважину вместе с каркасом.

Толщина одного слоя обсыпки δ устанавливается из следующих услови й:

δ ≥ 30 D 80 ; δ ≥ 0,25 D ,

где D 80 - размер частиц, мельче которых в обсыпке содержится 80 % и более частиц по массе;

D - наружный диаметр фильтра.

6.3 .15 . В связи с возможной осадкой грунтового массива в результате снижения уровня подземных вод, а также деформацией зданий и сооружений в зоне влияния водопо ни зит ельны х работ необходимо проведение мониторинга в период ведения этих работ.

До начала водопонизительных работ необходимо обследование технического состояния зданий и сооружений, уточнение состояния существующих подземных коммуникаций.

6.3. 16 . При проектировании водопонижен и я необходимо руководствоваться требованиями СНиП 2.06.14-85 , СНиП 2.06.15-85 , СНиП 2.02.01-83* , МГСН 2.07-01 .

Расчеты водопонижения следует производить для установившегося режима фильтрации во всех случаях, а для неустановившегося режима в период формирования депрессионной воронки - от начала откачки до установившегося режима.

6.3.17 . Для условий неоднородного фильтрационного потока при сл ожном очертании контуров питания и водоприемного фронта расчет водоп онизительны х систем следует производить с использованием моделирования или других специальных методов.

6.3.18 . При понижении уровня подземных вод более чем на 2 м, особенно в слабых глинистых грунтах, торфах и ил ах необходимо производи ть расчет ожидаемых дополнительных осадок зданий или территории в зоне развития депрес сионной воронки (см. приложение Б ).

При устройстве заглубленных в водоносный слой протяженных подземных сооружений возможен барражн ы й эффект. В этом случае необходимо предусмотреть мероприятия по устранению неблагоприятных последствий барражного эффекта (дренаж, противофильт рационные завесы и др.).

Дренажные системы

6.3 .1 9 . Проект дренирования должен предусматривать регулирование уровней подземных вод на территории расположения подземных сооружений, исключающее как поступление подземных вод в эти сооружения, так и контакт с внешней их поверхностью. При проектировании дренажей следует учитывать требования пп. 6.3.6 и 6.3.7 .

6.3.20 . При проектировании дренажей следует руководствоваться СНиП 2.06.14-85 , СНиП 2.06.15-85 , СНиП 2.02.01-83* , МГСН 2.07-01 .

Проектирование дренажей следует выполнять по данным инженерно-геологических изысканий с учетом степени агрессивности подземных вод к строительным конструкциям, конструктивных особенностей защищаемых подземных сооружений, а также их функционального назначения.

6.3.2 1 . Дренирование грунтового массива следует предусматривать в следующих случаях:

- при расположении уровня подземных вод (У ПВ ), с учетом его сез онного колебания, на отметках выше пола подземного сооружения;

- когда пол подземного сооружения расположен выше естест венного УПВ , но не более чем на 0,3 м;

- по техническим условиям, исключающим влажность подземны х частей;

- при опасности всплытия сооружения, когда взвешивающая сила превышает вес сооружения.

6.3.22 . В проекте должны быть предусмотрены мероприятия по регенерации дренажных устройств и их ремонту, запроектировано расположение и конструкции наблюдательных скважин и пьезометров.

6.3.23 . При общем понижении УПВ на территории микрорайона отметки пониженного уровня подземных вод следует назначать на 0,5 м ниже полов подвалов, технических подполий, каналов для коммуникаций и других сооружений. В случае невозможности или нецелесообразности общего понижения уровня подземных вод должны предусматриваться местные дренажи для отдельных зданий и сооружений или групп сооружений.

Местные дренажи, как правило, должны устраиваться в случаях значительного заглубления подземных этажей отдельных зданий при невозможности самотечного удаления дренажных вод.

6.3.24 . Кольцевые дренажи предусматривают для защиты от подтопления отдельно стоящих зданий или их групп, а также для защиты особо заглубленных сооружений при недостаточной глубине понижения уровня грунтовых вод общей системой дренажа территории.

Кольцевой дренаж необходимо закладывать ниже пола защи щ аемого сооружения на глубину, определяемую расчетом. При недостаточной глубине заложения дренажа следует устраивать промежуточные дрены « рас сечки». Кольцевой дренаж следует прокладывать на расстоянии 5 - 8 м от стены сооружения.

6.3.25 . Для защиты от подземных вод в глинистых грунтах сле дует проектировать пристенные дренажи. Пристенный дренаж, как правило, должен закладываться на отметках не ниже подошвы фундамента. Прист е нный дренаж прокладывают по контуру сооружения с наружной сто роны . Расстояние между дренажом и стеной определяется шириной фунд амент а и размещением смотровых колодцев.

6.3.26 . Пластовые дренажи следует применять при наличии под под зе мными сооружениями мощного водоносного пласта в случаях недостато чной эффективности применения кольцевого или пристенного дренажа. Пл астовые дренажи следует устраивать во всех случаях при наличии напорных вод. Пластовые дренажи применяют также для защиты подземных сооружений в глинистых грунтах - в зоне капиллярного увлажнения.

6.3.27 . Тип и конструкцию дренажа назначают в зависимости от конкретных условий, с учетом выбора рационального метода , современных материалов (см. раздел 6.1 ) и технико-экономического обоснования. Глубина заложения дренажей должна быть не менее глубины промерзания грунтов.

6.3.28 . Продольные уклоны дренажа рекомендуется принимать не менее 0,002 для глинистых грунтов и 0,003 - для песков. Наибольшие уклоны дренажей следует определять, исходя из максимально допустимой скорости течения воды в трубах - 1 ,0 м/с ек.

При проектировании уклонов дренажей следует обеспечивать скоро с ти воды в трубах, при которых не происходит их заиливание.

6.3.29 . Допускаемое отклонение от проектного расположения трубч а того дренажа в плане не должно превышать 500 мм. Допускаемое отклон ение оси трубы по горизонтали должно составлять не более 50 мм, а по верт икал и - не более 20 мм.

6.3.30 . Смотровые колодцы следует проектировать в местах поворо та трассы и изменения уклонов, на перепадах, а также между этими точками при больших расстояниях. На прямых участках дренажа нормальное расстояние между смотровыми колодцами составляет 40 м, а наибольшее - 50 м .

6.3. 31 . Расположение дренажных систем как в плане, так и по гл у бине, относительно фундаментов определяют расчетом с целью исключения их влияния на осадки сооружений.

При заложении дренажа ниже подошвы фундаментов с целью исключения суффозии грунта особое внимание следует обратить на правильный подбор и устройство дренажных обсыпок, на качество заделки швов и отверстий в колодцах , а также на мероприятия, исключающие влияние отрывки траншей на осадки сооружений.

6.3.32 . При расположении дренажа в песках г равелисты х, крупных и средней крупности (при среднем диаметре частиц 0,3 - 0,4 мм и крупнее) устраивают однослойные обсыпки из гравия и щебня.

При расположении дренажа в песках средней кру п ности со средним диаметром частиц менее 0,3 - 0,4 мм, а также в мелких и пыл еваты х песках, супесях и при слоистом строении водоносного пласта, устраивают двухслойные обсыпки. Внутренний слой обсыпки устраивают из гра вия или щебня, а внешний - из песка.

Материалы для дренирующих обсыпок должны быть чистыми и не должны содержать более 3 - 5 % по массе частиц с диаметром менее 0,1 мм. Толщина одного слоя дренирующей гравийной обсыпки должна быть не менее 15 см, песчаной - не менее 10 см.

В слабых грунтах с недостаточной несущей способностью дренаж должен быть уложен на искусственное основание.

6.3.33 . Применение конструкций дренажей типа « Delta » и других из современных материалов, в том числе из геокомпозитов (см. раздел 6.1 ), исключает выполнение традиционных песчано-г равийны х обсыпок и позволяет обеспечить две основные функции - водоо твод ящу ю и защитную.

6.3.34 . Расчет дренажей должен включать фильтрационные расчеты (приток и положение сниженного У ПВ ), гидравлические расчеты (пропуск каптированных подземных вод через сооружения дренажа) и подбор песчано-г равийны х обсыпок.

При назначении конструктивных параметров дренажей следует обеспечить их водозахват ну ю и водопропускную способность, достаточную прочность при воздействии внешних статических и динамических нагрузок и агрессивных подземных вод.

Гидроизоляция подземных сооружений

6.3.35 . Конструкция гидроизоляции должна назначаться в зависимости от гидростатического напора подземных вод, требований заданного режима влажности помещений, грунтовых условий и агрессивности окружающей грунтовой среды. Верхнюю границу гидроизоляции стен следует принимать на 0,5 м выше максимального прогнозируемого уровня подземных вод или при наличии «верховодки» - от уровня дневной поверхности.

6.3.36 . При проектировании следует учитывать, что водонепроницаемость подземных сооружений может быть обеспечена применением монолитных бетонов специального состава с пластифицирующими и водоот т алкивающими добавками.

6.3.37 . Для рационального выбора следует рассмотреть возможность применения методов и материалов гидроизоляции, указанных в разделе 6.2 .

6.3.38 . При проектировании гидроизоляции необходимо учитывать в озможность осадок сооружений, деформаций подземных конструкций, включая усадку и набухание бетона, а также возможные перепады температуры.

6.3.39 . Для восстановления нарушенной гидроизоляции эксплуатируемых сооружений могут быть использованы противофиль т рационны е завесы, устраиваемые путем нагнетания в грунт через инъекто ры раствора битума, жидкого стекла, пет ролату ма, различных смол.

Противоф ильт раци онны е завесы и э краны

6.3.40 . Про ти во фильт раци онны е завесы и экраны следует применять в случаях устройства:

- ограждений котлованов вблизи существующих сооружений и коммуникаций в условиях , когда применение водопони жени я (или других способов защиты) может вызвать дополнительные сверхнормативные осадки грунтового массива или осушение территории;

- ограждений подземных частей сооружений при применении водопонижения, когда могут возникнуть сверхнормативные осадки зданий и сооружений.

6.3.4 1 . Конструкция и тип противофильт раци онны х завес и экранов должны назначаться в зависимости от следующих факторов: долговечности ограждений, инженерно-геологических и экологических условий площадки, применяемого материала, технологии устройства и др.

6.3.42 . Фильтрационные и прочностные расчеты выполняют для:

- обоснования наиболее рациональных и экономичных размеров конструкций завес и экранов;

- обеспечения фильтрационной устойчивости и прочности завес и экранов, а также сооружений, расположенных в зоне их влияния.

6.3.4 3 . При проектировании противофильтрационных завес и экранов должны быть определены основные особенности технологии производства работ и указана система контроля их качества. При необходимости разрабатывают специальные регламенты на технологию устройства, контроль качества строительных работ и эксплуатацию завес и экранов.

7 . Основные принципы защиты существующей застройки при устройстве подземных сооружений

7.1 . Мероприятия по защите окружающей застройки, их конструктивные решения , методы производства работ и их объемы непосредственно связаны с принятыми решениями по вновь строящемуся объекту. Проектные решения по строительству нового объекта и защите окружающей застройки должны приниматься на основе анализа их взаимодействия. Для достижения оптимального решения разработку проектов защиты существующих сооружений следует осуществлять в составе проекта вновь строящегося объекта.

7.2 . Размер зоны влияния нового строительства обусловливает следующий комплекс факторов:

- вид строительства (подземное сооружение, коллекторные сети и д р.);

- нагрузки, передаваемые на основание;

- грунтовые условия;

- соотношение отметок заложения фундаментов проектируемого здания и окружающей застройки;

- глубина котлована и способ его ограждения;

- технология производства работ;

- способ возведения подземного сооружения (открытый, закры т ый);

- наличие дренажей или водопонижен и я.

При определении зоны влияния следует также учитывать возможное влияние строительства на изменение режима подземных вод и на активизацию опасных геологических процессов.

Для выдачи технического задания на изыскания размер и конфигура ция зоны влияния устанавливаются проектировщиком на основании и меющегося опыта с использованием имеющихся архивных материалов и зысканий.

Ориентировочные размеры зоны влияния для некоторых способов огра ж дения котлована в зависимости от его глубины Нк , м, составляют:

- 5Н к при использовании для ограждения «стены в грунте» с креплением анкерными конструкциями;

- 4Н к при использовании ограждения из завинчиваемых свай с креплением распорками;

- 3Н к при использовании для ограждения «стены в грунте» с креплением распорками;

- 2Н к при использовании «стены в грунте» под защитой перекрытия строящегося здания.

На стадии «Проект» размер зоны влияния наиболее достоверно может быть определен расчетом на основе математического моделирования численными методами (например, МК Э). Для выполнения этого прогноза рекомендуется привлекать специализированные организации по геотехнике.

7. 3 . Для зданий и сооружений, попадающих в зону влияния устройства подземных сооружений, должны быть выполнены:

- инженерно-геологические изыскания в составе и объемах, обеспечивающих прогноз дополнительных деформаций оснований существующих сооружений от влияния нового строительства;

- обследование оснований, фундаментов и верхних конструкций эксплуатируемых зда н ий и установлена категория состояния их конструкций (см. приложение А);

- прогноз дополнительных деформаций оснований фундаментов и сравнение их с предельными величинами дополнительных деформаций для данной конструкции и категории их состояния.

Обязательной составной частью строительства на площадках, где устройство подземных сооружений осуществляется в условиях плотной застройки , является мониторинг поведения эксплуатируемых зданий, попадающих в зону влияния нового строительства (см. раздел 8).

7.4 . При обследовании существующих зданий, попадающих в зону в лияния устройства подземных сооружений, целесообразно установить к ривизну подошвы фундаментов ρ (1/ м), которая определяется по результатам специальных измерений наклонов фундаментов прибором - измерителем кривизны, или вычисляется по результатам геодезических измерений осадок марок, установленных по контуру здания в его цоколе, в точках с координатами х , х + Δх, х + х , по формуле:

где S ( x ) - осадка здания в точке с координатой х , м;

S ( x + Δx ) - осадка здания в точке с координатой x + Δx , м;

S ( x + 2 Δx ) - осадка здания в точке с координатой x + 2 Δx , м;

Δx = 5 - 10 м .

Предельные значения кривизны приведены в таблице 7.1 .

Таблица 7 .1

Наименование и конструктивные особенности здания или сооружения

Категория состояния конструкций (приложение А )

Кривизна подошвы фундамента ρ , 1/ м

Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из крупных блоков или кирпичной кладки без армирования

I

4 · 10 -4

II

1 · 10 -4

III

8 · 10 -5

IV

5 · 10 -6

V

0

Многоэтажные и одноэтажные здания исторической застройки или памятники истории, культуры и архитектуры с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования

I

-

I I

2 · 10 -4

III

4 · 10 -5

IV

2 · 10 -6

V

0

7.5 . Основными методами защиты существующих зданий, попадающих в зону влияния нового строительства, являются:

- усиление оснований и фундаментов, а также верхних конструкций зданий;

- устройство разделительной (отсечной) стенки;

- нагнетание в ограниченный объем грунта твердеющего раствора - компенса ци онное нагнетание.

7.6 . В качестве методов усиления оснований и фундаментов применяют следующие: увеличение опорной площади существующих ленточных и столбчатых фундаментов; устройство дополнительных фундаментов; подведение плитного фундамента ; пересадку фундаментов на сваи различных видов и способов погружения и изготовления; химическое закрепление грунтов основания.

Наиболее эффективными и безопасными являются методы усиления оснований и фундаментов с помощью свай вдавливаемых, бурозави н чиваемых, буроинъекц ионны х, буронаби вны х и г рунт оцементны х (по технологии « jet - grouting »), т.е. технологии, не создающие динамических воздействий.

7.7 . Эффективной мерой, направленной на уменьшение влияния подземного строительства на существующие здания, является устройство разделительной (отсечной) стенки.

Жесткость и глубина разделительной стенки определяются расчетом и должны обеспечить ограничение горизонтальных смещений грунта в основании су щ ествующего здания.

7.8 . В качестве разделительной стенки могут быть использованы:

- «стена в грунте»;

- шп унт овы й ряд;

- стенка из свай различных видов и способов погружения.

7.9 . Применение шпунта , свай и других элементов (труб, металлических прокатных элементов), погружаемых забивкой, в условиях близрасположенной существующей застройки не рекомендуется. Допустимость п рименения забивки вблизи существующих зданий следует устанавливать т олько по результатам пробной забивки с участием специализированных о рганизаций для определения уровня вибрационного воздействия и его соответствия нормативным ограничен иям.

7.10 . Опыт строительства позволяет сделать вывод, что способ за в инчивания свай при реализации мероприятий по обеспечению сохранности существующих зданий вблизи строящихся подземных сооружений путем устройства разделительных стенок является наиболее приемлемым как с технической, так и с экономической точки зрения.

7. 11 . На основе обобщения опыта исследования влияния на существующие здания проходки вблизи них коммуникационных коллекторов диаметром до 4 м, сооружаемых щитовым методом с открытым забоем, в таблице 7.2 приведены рекомендации по эффективности применения разделительных стенок из б у розавин чиваю щихся свай. При этом учтена категория состояния конструкций (приложение А ) и относительная удаленность прокладки коллектора от существующих фундаментов m = ( H - h )/ L , где Н - глубина заложения коллекторного тоннеля, h - глубина заложения фундамента здания, L - расстояние в плане от здания до тоннеля.

7 .1 2 . Компенсационное нагнетание при использовании его для защиты окружающей застройки производится таким образом, чтобы создать вертикальный геотехнический барьер на пути распространения волны изменения напряженно-деформированного состояния грунта в процессе выполнения работ по строительству подземного сооружения.

В качестве твердеющего раствора используют цементный раствор с добавками и заполнителем. Нагнетание раствора производится с помощью погруженных в грунт специальных и нъ екто ров (рис. 7.1) по манжетной технологии методом многократной инъекции небольших объемов раствора. Процесс нагнетания должен сопровождаться мониторингом поведения поверхности грунта и защищаемого сооружения.

Рис. 7 .1 . Конст рукция трубы-инъ ект ора

Таблица 7.2

№ пп.

Конструктивная особенность здания

Категория состояния конструкций

m = (H - h)/L

Рекомендации

1

Гражданские и производственные одноэтажные и многоэтажные здания с полным железобетонным каркасом

I , II

0,5 .. . 3 ,0

Защитные мероприятия не требуются

2

Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из крупных панелей

I, II

0,5 .. . 3, 0

III

0,5 .. . 2 ,5

2,5 .. . 3 ,0

Отсечной экран из бурозавинчиваем ы х свай

3

Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из крупных блоков или кирпичной кладки без армирования

I , II

0 , 5 ... 3 ,0

Защитные мероприятия не требуются

4

Многоэтажные и одноэтажные здания исторической застройки или памятники архитектуры с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования

I, II, I I I

0 , 5 . .. 3,0

Не эффективно устройство отсечного экрана из бурозавинчиваем ы х свай

7.13 . При устройстве вблизи существующей застройки глубоких к отлованов вид ограждающей конструкции котлована практически не вл ияет на значения осадок зданий и сооружений. Определяющим фактором, влияющим на осадки, является вид крепления ограждающей конструкции (анкерное крепление, распорки и раскосы, крепление перекрытиями при строительстве методами «сверху-вниз» и «вверх-вниз»). При этом наибольшее влияние оказывает анкерное крепление и наименьшее - крепление перекрытиями. Рекомендуемые методы крепления ограждения котлована приведены в табл. 7.3 , составленной на основе обобщения опыта с т роительства в г. Москве.

Таблица 7.3

Рекомендуемые методы крепления ограждения котлована

Наименование и конструктивные особенности здания

Категория состояния конструкций

Максимальная осадка , S max , см

Тип ин ж.-г ео л. условий

m = (H - h ф )/L

Рекомендуемый тип крепления ограждения котлова н а

Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из крупных блоков или кирпичной кладки без армирования

I

4,0

I - III

≤ 1,7

А, Р , П

I, II

1,8 - 6,0

Р , П

6,1 - 10,0

П

II

3,0

I - III

≤ 0 ,5

А , Р, П

0,6 - 1,5

Р , П

I, II

1,6 - 4,0

Р , П

4 , 1 - 10,0

П

III

1,0

I, II

≤ 0 ,4

А, Р , П

0,5 - 3,0

Р , П

I

3,1 - 4,0

Р, П

4,1 - 6,0

П

IV

0,4

I - III

≤ 0 ,2

А, Р, II

I

0,2 - 2,0

Р , П

Многоэтажные и одноэтажные здания исторической застройки или п амятники архитектуры с несущими стенами из кирпичной кладки без арми рован ия

II

1,0

I, II

≤ 0,4

А, Р , П

0,5 - 3,0

Р , П

I

3, 1 - 4,0

Р , П

4,1 - 6,0

П

III

0,4

I - III

≤ 0 ,2

А, Р , П

I

0,2 - 2,0

Р , П

IV

0,2

I

≤ 0,2

Р , П

Примечания к таблице:

1 . Категория состояния конструкций здания определяется в соответствии с приложением А .

2 . Типы инженерно - геологических условий: I тип - насыпь (2 - 5 м), пески (от мелких до г равел исты х, средней плотности и плотных); II тип - насыпь (2 - 5 м), суглинки и глины от полутвердых до тугопл астичных; III тип - насыпь (2 - 5 м), суглинки и глины от мя гк опл асти чны х до теку чих.

3 . Тип крепления ограждения котлована: А - анкерное крепление; Р - крепление распорками или раскосами; П - крепление перекрытиями (методы строительства «сверху-вниз» и «вверх-вниз»).

4 . При прочих параметрах m для зданий необходимы защитные мероприятия (разделительная стенка , укрепление тела фундамента и осн ования, смена типа фундаментов и т.д.).

7 .1 4 . При применении любого метода защиты существующей застройки от влияния строительства подземного сооружения следует учитывать возникновение технологической осадки зданий в результате реализации защитного мероприятия, которая может достигать 20 мм, а в отдел ь ных случаях, прежде всего для зданий III и IV категорий состояния конструкций, превышать предельные дополнительные деформации.

8 . Мониторинг при строительстве и эксплуатации подземных сооружений

8.1 . Геотехнический мониторинг

Назначение , цели и задачи мониторинга

8 .1.1 . Мониторинг следует выполнять в процессе строительства подземн ых сооружений, а в необходимых случаях и в начальный период их эксплуатации.

Мониторинг, как правило, следует организовывать:

- для строящихся подземных сооружений I уровня ответственности;

- для строящихся подземных сооружений II уровня ответственности в сложных инженерно-геологических условиях;

- для существующих зданий и сооружений, попадающих в зону влияния подземного строительства в условиях тесной застройки, а также в других случаях, предусмотренных техническим заданием.

В состав проекта строительства подземных сооружений следует включать требования к проведению мониторинга.

8 .1. 2 . Мониторинг подземных сооружений предназначен для обеспечения надежности строительства подземных сооружений и сохранения зданий и сооружений, находящихся в зоне их влияния, а также защиты окружающей среды с учетом возможных негативных последствий строительства.

8.1.3 . Целью мониторинга является оценка воздействия с т роительства подземного сооружения на окружающие здания и сооружения, на ат мосферн ую , геологическую и гидрогеологическую среду в период ст роительства и эксплуатации, разработка прогноза изменения их состояния, своевременное выявление дефектов конструкций, предупреждение и уст ранение негативных процессов, уточнение результатов прогноза и к орректиро вка проектных решений.

8.1.4 . В задачи мониторинга входит разработка решений по об еспе чению сохранности и надежности окружающей застройки, п редуп режде нию и устранению дефектов конструкций зданий и сооружений, недопущению негативных изменений окружающей среды, а также осущ ествле ние контроля за выполнением принятых решений.

8.1.5 . В процессе мониторинга должен рассматриваться весь комплекс статических, динамических и иных техногенных воздействий, приводящих к качественному и количественному изменению характеристик состояния зданий и сооружений (под воздействием строительства подземных сооружений), в т.ч. к потере ими пригодности к эксплуатации. В случае необходимости должны разрабатываться конструктивные или иные меры защиты для обеспечения их эксплуатационной надежности.

8.1.6 . При проведении мониторинга, как правило, следует определять:

- осадки, крены и горизонтальные смещения конструкций подземного сооружения, а также окружающих зданий и сооружений, расположенных в зоне влияния строительства;

- техническое состояние конструкций строящегося подземного сооружения и окружающих зданий и сооружений;

- деформации ограждающих и распорных конструкций и значен и я усилий в них;

- усилия в анкерах кон ст рукций;

- напряжения и деформации в грунтовом массиве;

- пьезометрические напоры воды в грунтовом массиве;

- расходы воды, фильтрующей в массиве грунта , вмещающем подземные сооружения;

- температуру грунтов в массиве;

- эффективность работы дренажных, водо п онизител ьных и про тивоф ильт рац ионны х систем;

- уровень колебаний подземного сооружения при его строительстве рядом с тоннелями метрополитена и другими источниками вибрационных и динамических воздействий.

8.1.7 . При проектировании подземных сооружений должны быть п редусмотрены инженерные мероприятия по защите зданий и сооружений от недопустимых деформаций.

8 .1 .8 . При строительстве подземных объектов в районах с плотной застройкой и наличием исторических памятников и памятников архитектуры мониторинг осуществляется под руководством научно-технического координационного совета, который создается из представителей заказчика, проектировщика, строительной организации и районных органов надзора и контроля, а также в случае необходимости - органов охраны исторических памятников.

8.1.9 . Мониторинг должен проводиться по специально разработанном у прое кту или программе. К выполнению мониторинга должны привлекаться специализированные организации, имеющие лицензии на проведение этих работ.

Состав мониторинга

8.1.1 0 . Состав и объем мониторинга должны назначаться в зависимо с ти от уровня ответственности сооружений, их конструктивных особенностей , к атегории сложности инженерно-геологических условий, способа в озведения подземного сооружения, плотности окружающей застройки и друг их условий.

8.1.11 . В составе мониторинга необходимо предусматривать:

- сбор и анализ технических данных по конструкциям подземных и надзе м ны х частей зданий и сооружений;

- обследование существующих зданий и сооружений, в том числе подземных коммуникаций , попадающих в зону влияния нового строительства (приложения В и Г);

- разработку требований по допускаемым предельным деформациям зданий и сооружений;

- определение расчетных величин геотехнического прогноза , включая оценку влияния подземного строительства и производства работ на существующие здания и сооружения;

- разработку мероприятий по устранению негативных последствий подземного строительства.

8.1.12 . Мониторинг целесообразно осуществлять с использованием комплексной автоматизированной программы, позволяющей оперативно выявлять все возникающие отклонения, устанавливать необходимые взаимосвязи и регулировать весь процесс в целом.

Общие требования к мониторингу

8 .1 .13 . Выбор системы наблюдений производят в зависимости от целей и задач мониторинга , результатов расчетных прогнозов, скорости протекания процессов, точности измерений и продолжительности их во времени.

8.1 .1 4 . Точность систем наблюдений назначается в зависимости от величин расчетных прогнозов и должна обеспечивать достоверность получаемой информации, а также соответствовать требованиям согласованности в пространстве и во времени применяемых различных систем наблюдений.

8.1 .1 5 . Приборы и оборудование, используемые для наблюдений , должны быть сертифицированы и аттестованы в соответствии с т ребова ниями Госстандарта России.

8.1 .1 6 . Точки измерений и частоту наблюдений необходимо назна чать в зависимости от величин расчетных прогнозов, интенсивности изменени й наблюдаемых величин, масштабов освоения подземного прост ранства, конструктивных особенностей зданий и сооружений.

Система мониторинга

8.1.17 . На стадии проектирования до проведения мониторинга должны быть разработаны и определены:

- основные эксплуатационные требования к зданиям и сооружениям и окружающей среде;

- расчетный прогноз значений деформаций и усилий;

- программа наблюдений;

- системы наблюдений.

8. 1. 18 . На стадии строительства должны выполняться:

- установка систем наблюдений;

- производство наблюдений.

8 .1.1 9 . Оценка принятых критериев выполнения эксплуатационных требований п роизводится на основе результатов сравнения расчетных и наблюдаемых значений деформаций и усилий. В необходимых случаях производится разработка дополнительных мероприятий по обеспечению эксплуатационной надежности строящегося подземного сооружения и окружающих эксплуатируемых зданий.

Расчетный прогноз в лияния строительства подземных сооружений на окружающую застройку

8.1 .20 . Состав и объем защитных мероприятий определяются на стадии п роектирования подземного сооружения на основе использования резул ьтатов прогноза деформаций.

В проектах подземных сооружений необходимо пре ду сматривать раздел по защите окружающей застройки с разработкой эффективных мер по предупреждению недопустимых деформаций зданий.

8.1.2 1 . Расчет прочности и дополнительных деформаций зданий и сооружений при проведении вблизи них работ по строительству под земны х сооружений, транспортных, коллекторных и коммуникационных тоннел ей, подземных переходов и других объектов рекомендуется выполнять численными методами с использованием специальных программ, в том числе методом конечных элементов (МК Э) с использованием нелинейных моделей грунтов и методом типовых кривых (МТК ), которым устанавливается мульда вертикальных и горизонтальных смещений на поверхности массива.

При поэтапном строительстве подземного сооружения расчеты деформаций поверхности ведутся в соответствии с принятой технологией строительства последовательно для каждого этапа.

При наличии динамических воздействий на грунты ос н ований бли зрас положенны х объектов прогнозирован ие деформаций производится по результатам опытных работ.

8.2 . Инженерно-геологический мониторинг

8.2 .1 . В процессе изысканий в необходимых случаях следует выполнять мониторинг отдельных компонентов геологической среды, который может продолжаться в период строительства, а при необходимости и в период эксплуатации зданий и сооружений.

8.2.2 . Мониторинг проводится в соответствии с заранее разработанным проектом и включает в себя:

- систему стационарных наблюдений за отдельными компонентами геологической среды;

- оценку результатов наблюдений и прогноз изме н ения г еологи ческ ой среды в связи со строительством.

8.2.3 . Состав, объем и методы мониторинга должны назначаться в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки, способа возведения объекта строительства, его конструктивных особенностей и уровня ответственности, удаленности окружающей существующей застройки и в соответствии с результатами геотехнического прогноза.

8.2.4 . Инженерно-геологический мониторинг на конкретной площадке строительства должен быть увязан с системой регионального геологического мониторинга (при наличии последнего).

8.2.5 . Натурные наблюдения, выполняемые в процессе мониторинга, могут включать:

а) наблюдения за состоянием основания и массива грунта и гидрогеологической обстановкой - наблюдения за изменением физико-механических свойств грунтов; измерения напряжений и деформаций в грунтовом массиве; наблюдения за составом и режимом подземных вод; наблюдения за развитием неблагоприятных инженерно-геологических процессов (карст, суффозия, оползни, оседание поверхности и др.); наблюдения за состоянием температурного, электрического и других физических полей;

б) наблюдения за изменением окружающей природной среды при опасности загрязнения грунтов и подземных вод, при газовыделении, радиационном излучении и т.п. (геоэкологический мониторинг).

8.2.6 . На основе полученных результатов натурных наблюдений уточняются прогнозы, касающиеся изменения физико-механических с войств грунтов, напряженно-деформированного состояния грунтового массива и гидрогеологического режима, активизации и развития неблагопри ятны х геологических и инженерно-геологических процессов.

По результатам мониторинга проектная организация может пр оизвести корректировку проектного решения.

8.2.7 . При выполнении инженерно - геологического монито ринга применяют следующие виды работ:

- для наблюдений за изменением состояния грунтового массива - бурение, полевые и лабораторные исследования грунтов, а также ге о физи чески е исследования (см. приложение Г);

- для кон т роля за изменением гидрогеологического режима, в том числе развитием депрес сионной воронки или подтопления - устройство системы наблюдательных скважин.

8.2.8 . Общие требования, предъявляемые к мониторингу:

- комплексность, заключающаяся в том, что все наблюдения должны производиться согласованно между собой в пространстве и во времени;

- установка всех точек наблюдений в наиболее характерных местах;

- частота наблюдений определяется интенсивностью и длительностью протекания наблюдаемых процессов;

- точность измерений должна обеспечивать достоверность получаемой и нформации и должна быть согласована с точностью расчетов;

- по результатам мониторинга должен быть составлен отчет.

8.3 . Экологический мониторинг подземных вод

8.3. 1 . Основными задачами экологического мониторинга подземных вод на стадии рабочей документации или рабочего проекта являются:

- разработка системы оперативного контроля и своевременного обнаруже ни я истощения и загрязнения подземных вод и подтопления территорий;

- оценка динамики гидро ге одинамических (истощение, подтопление), гидрогеохимических (химическое загрязнение) и гидро геотерми чески х (тепловое загрязнение) показателей;

- изучение и оценка закономерностей динамики миграции загряз н яющих веществ в зоне аэрации и в подземных водах;

- составление прогноза характера течения процессов загрязнения и истощения подземных вод, подтопления и затопления территорий, активизации карстово-суффозионн ы х процессов, оседания и просадки поверхности земли и т.д.;

- контроль и оценка эффективности природоохранных мероприятий.

8.3.2 . Получаемая при экологическом мониторинге подземных вод гидрорежимная информация должна обеспечивать оценку: геоэкологического состояния подземных вод; условий взаимодействия подземных вод с окружающей средой; прогнозов режима подземных вод, в том числе и прогнозов геоэкологических процессов; состояния грунтов зоны аэрации; баланса подземных вод в естественных и нарушенных условиях; пространственно-временных закономерностей режима, фильтрационных и миграционных параметров подземных вод; характеристик зон техногенных нарушений в подземных водах.

8.3.3 . Созданию плана размещения наблюдательных сетей должно предшествовать эколого-гидрогеологическое районирование, на базе котор о го и намечаются наблюдательные точки мониторинга подземных вод.

8.3.4 . По целевому назначению экологический мониторинг подземных вод предусматривает создание четырех видов наблюдательных сетей: 1) на блюдательных сетей в зоне влияния очагов техног ен еза; 2) наблюдательны х сетей в пределах всей стройплощадки; 3) наблюдательных сетей на сопредельны х территориях для вычленения влияния внешних факторов загрязнения; 4) фоновых наблюдательных скважин.

8.3.5 . В состав режимной сети для гидрохимических набл ю дений, изучения и контроля загрязнения подземных вод входят скважины специализиро ван ной наблюдательной сети и пункты гидрохимического опробо вания по эксплуатационным скважинам. Наблюдения за режимом температуры подземных вод проводятся в скважинах гидрогеотермической сети.

8.3.6 . Продолжительность функционирования наблюдательной сети должна быть определена из конкретных природных условий и характера и степени воздействия объекта на экологическое состояние подземных вод. При необходимости наблюдения могут быть продолжены в течение всего периода эксплуатации.

8.3.7 . Гидрогеоэкологическое прогнозирование осуществляется на основе геофильтрационных и геом иг рационны х моделей. Размеры моделируемой области геофильтрации и геомиграции не должны ограничиваться строительной площадкой и должны определяться размером области возможного влияния объекта на изменение уровней и загрязнение подземных и поверхностных вод. В область влияния должны быть включены располагающиеся по соседству со строительной площадкой водоохранные зоны рек, зеленые насаждения, парки, пруды, жилые массивы, площадки отдыха и другие природные и социальные объекты.

8.3.8 . При выборе положения нижней границы области влиян и я в гидрогеологическом разрезе необходимо учитывать сложность геологического строения и гидрогеологических условий территории, глубину и размеры подземного сооружения.

8.3.9 . Границы области возможного влияния объекта строительства на подземные и поверхностные воды в плане и разрезе, методика проведения прогнозных расчетов должны определяться и уточняться на стадии разработки проектной документации специалистами или организацией, специализирующейся на выполнении прогнозных гидро г еоэкологи ческих расчетов.

8.3.10 . Для разработки моделей используются картографические материа лы , которые получены в результате анализа и обработки материалов инж енерн о-г еологически х и геоэкологических изысканий, а также следую щие фондовые материалы:

- геологическое строение площадки;

- буровые колонки скважин с указанием водопроявлений;

- гранулометрический состав водовмеща ю щих отложений;

- коэффициенты фильтрации водовмещающих отложений , полученные лабораторными способами и при проведении опытно-фильтрационных работ;

- результаты геофизических исследований;

- данные режимных наблюдений за уровнем подземных вод;

- химический состав подземных и поверхностных вод.

8.3. 11 . По материалам геоэкологических исследований должен быть составлен отчет.

Список использованных источников

1 . СНиП 2.01.07-85* . Нагрузки и воздействия.

2 . СНиП 2.03.11-85 . Защита строительных конструкций от коррозии

3 . СНиП 2.02.01-83* . Основания зданий и сооружений.

4 . СНиП 2.02.03-85 . Свайные фундаменты.

5 . СНиП 2.05.03-84* . Мосты и трубы.

6 . СНиП 2.06.07-87 . Подпорные стены, судоходные шлюзы рыбопропускные и р ы бозащ итны е сооружения.

7 . СНиП 52-01-2003 . Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.

8 . СНиП 2.06.14-85 . Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод.

9 . СНиП 2.06.15-85 . Инженерная защита территорий от затопления и подтопления.

10 . СНиП II-23-81* . Стальные конструкции.

11 . СНиП II-22-81 . Каменные и армокам енны е конструкции.

12 . СНиП 3.02.03-84 . Подземные и горные выработки.

13 . СП 13-102-2003 . Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений.

14 . ГОСТ 27751-88 . Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету.

15 . ГОСТ 286-82 . Трубы керамические канализационные. Технические условия.

16 . ГОСТ 1839-80 . Трубы и муфты асбестоцементные для безнапорных трубопроводов. Технические условия.

17 . ГОСТ 539-80 . Трубы и муфты асбестоцементн ы е напорн ые. Технические условия.

18 . ГОСТ 20054-82 . Трубы бетонные без н апорные. Технические условия.

19 . ГОСТ 9583-75* . Трубы чугунные напорные, изготовленные м етодами центробежного и полунепрерывного литья. Технические условия.

20 . ГОСТ 51613-2000. Трубы напорные из непластифицированного поливинилх л орид а. Технические условия.

2 1 . ВСН 35-95 . Инструкция по технологии применения полимерных фильтрующих оболочек для защиты подземных частей зданий и сооружений от подтопления грунтовыми водами.

22 . ВСН 53-86 (р). Правила оценки физического износа жилых зданий.

23 . Инструкция по инженерно-геологическим и геоэкологическим изысканиям в г. Москве. - М .: М оскомархитект ура, 2004.

24 . Инструкция по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений в г. Москве. - М .: Москомархитектура, 2001.

25 . Инструкция по технологии и механизации строительства п ротив офильт рационных диафрагм и монолитных несущих стен методом «стена в грунте». РСН 316-79. НИИ СП. - Киев, 1980.

26 . МГСН 6.01-03 . Бестраншейная прокладка коммуникаций с применением микротоннелепроходческ и х комплексов и реконструкция т рубопроводов с применением специального оборудования.

27 . МГСН 2.07-01 . Основания, фундаменты и подземные соо ружения.

28 . МГСН 1.01-99 . Нормы и правила проектирования, планирования и за стройки.

29 . МГСН 2.08-01 . Защита от коррозии бетонных и железобетонных кон струкци й жилых и общественных зданий.

30 . МГСН 2.09-03 . Защита от коррозии бе т онных и железобетонных конструкций транспортных сооружений.

31 . Руководство по проектированию дренажей зданий и сооружений - М.: Москомархитек тура, 2000.

32 . Рекомендации по размещению инженерных сооружений и объектов культурно-бытового назначения в подземном пространстве крупных городов и предложения по их номенклатуре. - М .: ЦНИИП градостроительства, 1970.

33 . Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции. - М .: Москомархитектура, 1998.

34 . Реконструкция и капитальный ремонт жилых и общественных зданий. Справочник производителя работ. - М .: Ст ройиздат, 2001.

35 . Рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов при возведении зданий вблизи существующих в условиях плотной застройки в г. Москве. - М .: Москомархитектура, 19 99.

36 . Руководство по проектированию подпорных стен сооружений и противофиль т рационны х завес, устраиваемых способом «стена в грунте». - М.: НИИ ОСП им. Н.М. Герсеванова, 1977.

37 . Руководство по проектированию подпорных стен и стен подвалов для промышленного и гражданского строительства. - М .: Стройиздат, 1984.

38 . Проектирование железобетонных сборно-монолитных конструкций. Справочное пособие к СНи П . - М.: Стройиздат, 1991.

39 . Рекомендации по проектированию гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений. - М .: ЦНИИ промзданий, 1996.

40 . Руководство по расчету противофильтрационных завес и фильтрационной прочности оснований грунтовых плотин. - Л .: ВНИИГ, 1985.

4 1 . Руководство по составлению схем комплексного использования подземного пространства крупных и крупнейших городов. - М.: Ст ро йиздат, 1978.

42 . Руководство по проектированию свайных фундаментов. НИИ ОСП. - М.: Стройиздат, 1980.

43 . Рекомендации по струйной технологии сооружения пр о тивофильт рационны х завес, фундаментов, подготовке оснований и разработке мерзлых грунтов. - М.: НИИОСП, 1989.

44 . Рекомендации по применению георадиолокационных исследований в комплексе геотехнических работ (Для практических исследователей - геотехников, аспирантов, студентов геофизических и геотехнических специальностей). - М .: Компания Спутник+, 2000.

45 . Рекомендации по обследованию и оценке технического состояния крупнопанельных и каменных зданий. - М .: ЦНИИ СК, 1988.

46 . Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83 ). - М .: Стройиздат, 19 86.

47 . Пособие к МГСН 2.07-01 . Обследование и мониторинг при строительстве и реконс т рукции зданий и подземных сооружений. - М.: Москомархитектура, 2004.

48 . Пособие к МГСН 2.09-03 . Защита от коррозии бетонных и железобетонных конструкций транспортных сооружений. - М .: Москомархитектура, 2004.

49 . Пособие по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве (к СНиП 3.02.1-83). - М .: Стройиздат, 1986.

50 . СТ СЭВ 2440-80 . Защита от коррозии в строительстве. Конструкции бетонные и железобетонные. Классификация агрессивных с ред.

51 . Справочник проектировщика. Сложные основания и фундаменты. - М.: Издательство литературы по строительству, 1969.

52 . Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения. - М .: Ст ройиздат, 1985.

53 . Подземная урбанистика // Горная энциклопедия. - Т. 4. - М.: Советская энциклопедия, 1989.

54 . Проектирование подпорных стен и стен подвалов. Справочное пособие к СН иП . - М.: Стройиздат, 1990.

55 . Общие положения к техническим требованиям по проектированию жилых зданий высотой более 75 м. - М .: Москомархит екту ра, 2002.

56 . НТ Д-89. Основания и фундаменты. Справочное пособие научно- технических достижений. - М.: ВНИИНТПИ , 1990.

57 . Смородинов М.И., Федоров С.И. Устройство сооружений и фундаментов способом «стена в грунте». - М .: Стройиздат, 19 86.

58 . Азаренкова З.В. Высокоскоростные пригородные сообщения. - М .: Стройиздат, 2003.

59 . Голубев Г.Е. Подземная урбанистика . - М.: Стройиздат, 1979.

60 . Голубев Г.Е. Многоуровневые транспортные услуги. - М .: Стройиздат, 1981.

61 . Голубев Г.Е. Автомобильные стоянки и гаражи в застройке городов. - М .: Стройиздат, 1983.

62 . Колемен Я ., Вайда З. Город под землей (пер. с венгерского). - М.: Стройиздат, 1985.

63 . Меркин В.Е., Маковский Л.В. Прогрессивный опыт и тенденции развития современного тоннелестроения. - М .: ТИ МР, 19 97.

64 . Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены. - М .: Транспорт, 1975.

65 . Маковский Л.В. Городские подземные транспортные сооружения. - М.: С т ройиздат, 1985.

66 . Маковский Л.В. Проектирование автодорожных и городских тоннелей. - М .: Транспорт, 1993.

67 . Маковский Л.В., Лушников А.В. Эффективная технология строительства тоннелей мелкого заложения // Транспортное строительство. - 1 984. - № 3. - с. 19 - 21.

68 . Власов С.Н., Ходиш В.А., Черняховский С.Э. Применение экранов из труб при строительстве тоннелей // Транспортное строительство. - 1 980. - № 5. - с. 51 - 53.

69 . Самойлов В.П. Строительство городских тоннелей требует большого внимания (мировой опыт и проблемы развития специализированной техники) // Механизация строительства. - 19 89. - № 8. - с. 1 5 - 1 7.

70 . Самойлов В.П. Механизация строительства канализационных тоннелей и коллекторов // Подземное пространство мира. - 1995. - № 1. - с. 23 - 27.

7 1 . Власов С.Н. Микропроходка - новое направление в коммунальном тоннелестроении // Метро. - 19 93. - № 1. - с. 54 - 58.

72 . Васюков П.А., Деме шк о Е.А., Кривошеев, Торгал ов В.В. Опыт метростроения по сооружению тоннелей способом продавливани я. - М.: Оргт расст рой, 1978.

73 . Левченко А.Н., Лернер В.Т., Петренко Е .В., Петренко И.Е. Организация освоения подземного пространства. Свершения и надежды. - М.: ТИМР, 2002.

74 . Лернер В .Г ., Петренко Е.В. Систематизация и совершенствование технологий строительства подземных объектов. - М.: ТИМР, 19 99.

75 . Смородинов М.И. Строительство заглубленных сооружений. Справочное пособие. - М .: Стройиздат, 1993.

76 . Шилин А.А., Зайцев М.В. , Золотарев И.А., Ляпидевская О.Б. Гидроизоляция подземных и заглубленных сооружений при строительстве и ремонте. - Тверь: издательство «Русская торговая марка», 2003.

77 . Шевяков В.П., Жолудов B . C . Защита от коррозии промы ш ленных зданий и сооружений. - М. : Редакция газеты «Архитектура», 1995.

78 . Абрамов С.К. Подземные дренажи в промышленном и гражданском строительстве. - М .: Издательство литературы по строительству, 1967.

79 . Современные методы инженерных изысканий в строительстве. - М. : МГ СУ, 2 001.

80 . Ильичев В.А., Коновалов П.А., Никифорова Н.С. Прогноз деформаций зданий вблизи котлованов в условиях тесной городской застройки Москвы // « ОФМГ» . - 2004. - № 4. - с. 17 - 21.

81 . Ильичев В.А. Геотехнические проблемы в подземном строительстве // «ОФМГ». - 2004. - № 4. - с. 2 - 4.

82 . Ильичев В.А., Коновалов П.А., Никифорова Н.С. Исследование влияния строящихся заглубленных сооружений на деформации близрасположен ны х зданий // «ОФМГ». - 2002. - № 4.

83 . Димитров С т ефчо. Подземн а урбанизирована среда (на болгарском языке). - София: Техника, 1984.

84 . Ив ахн юк В.А . Строительство и проектирование подземных и заглубленных сооружений. - М.: Ассоциация строительных Вузов, 1999.

85 . Труды международной конференции «Подземный город: геотехника и архитектура». Россия, Санкт-Петербург: 8 - 10 сентября 1998.

86 . Труды юбилейной научно-практической конференции «Подземное строительство России на рубеже XXI века. Итоги и перспективы». - М .: Тоннельная ассоциация России: 15 - 16 марта 2000 г .

87 . Юркевич П., Чеканов П. Использование технологии « jet - grouting » н а строительстве многофункционального комплекса «Царев сад» в Москве // Подземное пространство мира. - 2001. - № 5 - 6.

88 . Пе т рухин В.П., Шуля тьев О.А., Мозгачёва О.А. Мониторинг с остояния зданий в процессе выполнения работ по компенсационному нагнетанию. - Санкт-Петербург: Труды международной конференции «Геотехника. Оценка состояния оснований и сооружений», 2001.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(рекомендуемое)

Оценка технического состояния зданий по внешним признакам

Категория состояния здания

Общие признаки, характеризующие состояние конструкций

Потребность в ремонте или усилении конструкций

Физический износ здания в целом, %

1

2

3

4

I

нормальное

Неисправность основных несущих конструкций (фундаментов , стен, перекрыт ий, перегородок, крыши, оконных и дверных заполнений, покрытий полов) и инженерного оборудования отсутствует или имеются незначительные неисправ ности, не препятствующие нормальной эксплуатации здания

Выполняются требования действующих норм проектной документации. Необходимость ремонтных работ отсутствует, нормальная эксплуатация обеспечивается техническим обслуживанием

До 10

II

удовлетворительное

Незначительные повреждения несущих и ограждающих конструкций. На отдельных участках имеются отдельные раковины, выбоины, волосяные трещины. Имеют место незначительные дефекты, связанные с неравномерной осадкой здания. Сдвигов и повреждений перекрытий, лестниц, сводов нет.

С учетом фактических свойств материалов удовлетворяются требования действующих норм, относящиеся к предельным состояниям I группы; требования норм II группы могут быть нарушены, но обеспечиваются нормальные условия эксплуатации. Требуется текущий ремонт с устранениями локальных повреждений без усиления конструкций

До 20

III

неудо в летворительное

Несущие и ограждающие конструкции (фундаменты, стены, перекрытия, перегородки) имеют значительные повреждения при ограниченном распространении. Смещение плит перекрытий на опорах не более 1/10 глуби н ы заделки, но не более 2 см. Образование вертикальных трещин между продольными и поперечными стенами. Оконные и дверные заполнения, крыша, покрытия полов, инженерное оборудование, имеют значительные неисправности при массовом их распространении. Снижение несущей способности конструкций до 25 %

Нарушены требования действующих норм, но отсутствует опасность обрушения и угроза безопасности людей. Для обеспечения нормальной эксплуатации требуется капитальный ремонт с усилением и восстановлением несущей способности поврежденных конструкций. Эксплуатация здания возмо ж на со значительными ограничениями

До 40

IV

предаварий н ое

Несущие и ограждающие конструкции здания (фундаменты, стены и перекрытия) имеют значительные повреждения при массовом их распространении. Развиты значительные сквозные трещины конструкций, в том числе от неравномерных деформаций. Смещение плит перекрытий на опорах более 1/10 глубины заделки. Снижение несущей способности конструкции до 40 - 50 %

Существующие повреждения свидетельствуют об опасности пребывания людей и возможности обрушения отдельных конструкци й здания. Требуются немедленные страховочные мероприятия (разгрузка конструкций, устройство временной крепи и т.п.). Эксплуатация здания должна быт ь прекращена для проведения капитального ремонта (реконструкции) здания с восстановлением (усилением) поврежденных конструкций

До 70

V

аварийное

Несущие и ограждающие конструкции здания (фундаменты , стены и перекрытия) не способны выполнять заданные функции из-за высокой степени их повреждений. Снижение несущей способности конструкций свыше 40 - 50 %

Существующие повреждения свидетельствуют о необходимости эвакуации людей из здания и возможности его обрушения. Эксплуатация здания должна быть немедленно прекращена. Требуется проведение охра нн о-подд ерживающ их мероприятий. Необходимо проведение детального обследования конструкций о целесообразности выполнения капитального ремонта (реконструкции) или сноса зд ания

Свыше 70

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(рекомендуемое)

Определение дополнительных осадок зданий от влияния водопонижения или дренажа

1 . Деформации оснований существующих зданий при временном или постоянном (дренаж) водопониж ении вблизи них следует определять от влияния возникающих дополнительных эффективных напряжений в грунте, вызванных снятием взвешивающего действия воды.

2 . Дополнительные эффективные напряжения в грунте σw доп , кП а, определяют по формуле

σw доп = (γ - γ sb ) · hw ,                                                      ( 1)

где γ - удельный вес грунта, кН/ м3;

γ sb = (γ s - γ w )/ (1 + e ) - удельный вес грунта во взвешенном состоянии, кН/ м3;

γ s - удельный вес частиц грунта , кН/ м3;

γ w - удельный вес воды, кН / м3;

е - коэффициент пористости;

hw - понижение уровня подземных вод , м.

3 . Дополнительную осадку определяют методом послойного суммирования по формуле

                                                 ( 2)

где β - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

σw доп - с м. формулу ( 1);

hi , E i - толщина, м, и модуль деформации, кПа , i -го слоя грунта;

n - число слоев грунта в пределах сжимаемой толщи.

3 . За нижнюю границу сжимаемой толщи должна приниматься меньшая из двух величин - глубина кровли нижележащего водоупора или глубина, на которой величина дополнительных эффективных напряжений (включая напряжения от собственного веса существующих сооружений) равна 20 % величины вертикальных напряжений от собственного веса грунта.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(рекомендуемое)

Методы и аппаратура, применяемые при обследовании конструкций при мониторинге

Таблица В1

Ориентировочная оценка прочности бетона путем простукивания поверхности молотком

Результаты одного удара средней с и лы молотком массой 0,4 - 0,8 кг

Прочность бетона , МП а

Непосредственно по поверхности бетона

По зубилу, установленному «жалом» на бетон

На поверхности бетона остается слабый след, вокруг которого могут откалываться тонкие леща дки

Неглубокий след, лещадки не откалываются

Более 20

На поверхности бетона остается заметный след, вокруг которого могут откалываться тонкие лещадки

От поверхности бетона откалываются тонкие лещадки

20 .. . 10

Бетон крошится и осыпается, при ударе по ребру отка лыв аю тся большие куски

Зубило проникает в бетон на глубину до 5 мм, бетон крошится

10 .. . 7

Остается глубокий след

Зубило забивается в бетон на глубину более 5 мм

Менее 7

Таблица В2

Ор и ентировочн ая оценка прочности раствора швов кирпичной кладки

Марка раствора

Характерные признаки повреждения раствора шва при испытании лезвием ножа

0 - 2

Раствор легко рыхлится ножом, высыпается, выдувается

4 - 10

Раствор легко режется ножом

25

Раствор режется с трудом, крошится

50

Раствор крошится, но не режется

Более 50

На поверхности шва при движении лезвия ножа остается светлый или темный след

Таблица В3

Методы и а п паратура неразрушающего контроля строительных конструкци й

№ пп.

Методы

Аппаратура

Диапазон измерений

Область применения

1

2

3

4

5

1

Упругого отскока и пластической деформации

Приборы типа КМ, ОМ Ш , приборы ЦНИИ СК, молотки Шмидта (модели N , NR , ND , L , L R , LB , М, Р, РТ, РМ) и др.

10 - 70 М П а

Определение прочности бетона

2

Ударного импульса

DIGISc hmi dt , О НИК С-2-3, ИП С-МГ У и др.

2 - 100 МПа

Определение прочности бетона, кирпича, штукатурки, композитов

3

Ультразвуковой метод

Бе т он-22, У К-1 4П М, УК-1401, УФ -10П, А-12 20, А-1 230, УП -2М и д р.

2 - 100 МПа

Определение прочности бетона и оценка т рещиноватости изделий из бетона

Т о ж е

Ультразвуковой толщиномер А-1 220

50 - 500 мм

Измерени е толщины железобетонных изделий при одностороннем доступе к ним

Т о ж е

Ультразвуковой томограф А -1 230

На глубину до 1 м

Для визуализации внутренней структуры железобетонных изделий при одностороннем доступе к ним. Позволяет обнаружить пустоты с объемом до 30 см 3 и расслоения площадью до 10 см 2

4

Магнитный метод и методы, основанные на электромагнитных излучениях

Приборы типа « ИЗС» , « Поиск-2.3»

До 120 мм

Для определения толщины защитного слоя бетона и положения арматурных стержней в железобетонных изделиях, оценки диаметра арматуры

5

Электростатические, термоэлектрические и диэлектрические методы

Дефектоскоп в и хрето ковы й ВДЛ-5М

Предельные размеры выявляемых трещин: глубина - 0,25 мм, ширина - 0,02 мм

Поиск микротрещин, выходящих на поверхность металлов в конструкциях, деталях, сварных швах

6

Методы контроля натяжения арматуры предварительно напряженных конструкций

Накладные динамометры и частотомеры П РД-5, П РД-У, ЭМИН -2, ЭМИН -3, ПИН, ДП-50 0, ДН -ЛИИЖТ , ИН А-3, ИН А-5П, Э СИН -1Д, ИПН -6, ИПН -7, И РД-У, ПИН

50 - 200 МПа

Для контроля при изготовлении предварительно напряженных конструкций

7

Методы измерения механических напряжений и колебаний

ИНК -2, ВИСТ-2

Напряжения: 50 - 200 МПа;

амплитуды колебаний (для частот 10 - 60 Гц): 0,01 - 3 мм;

виброскорости: 0,01 - 200 мм / с

Для определения механических напряжений в элементах стержневой, проволочной и п рядевой арматуры преднапряженны х железобетонных изделий и конструкций; парамет ров виброколебаний различного назначения

8

Методы измерения влагосодержания конструкций

Влагомер универсальный « ВИ МС-1»

Диапазон измерений влажности:

бетон - 1 - 2 0 % ;

кирпич - 1 - 15 % ;

древесина - 2 - 60 %

Для измерения влагосодержания различных материалов: бетона, кирпича, песка, древесины, асфальта и др.

9

Методы многоканальных регистраторов тепловых процессов

Приборы: «Терем -1 », « Терем-2» , « Терем-2РРПК» и др.

0 - 10 0 °С

Измерение, р егулирование, регистрация и просмотр информации от термодатчиков при исследованиях температурных полей, теплозащитных свойств конструкций и сооружений

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(рекомендуемое)

Современные методы и средства геофизических исследований при проведении мониторинга подземных сооружений и окружающей застройки

№ пп.

Методы

Аппаратура

Область применения и получаемые результаты

Вид съемки или измерений

1

2

3

4

5

1

Георадиолокационные исследования с использованием георадаров (в частотном диапазоне 16 - 2000 МГц)

Георадары «Гея», «Зонд» и « Геон» НИИП (ООО « Логис» , г. Жуковский )

Установление геологического разреза, определение уровня подземных вод на глубинах от 0,5 до 30,0 м.

Площадная, линейная

Зонд -1 2

Фирма « Radar In c » (г. Риг а - республика Латвия)

Многоцелевого назначения

Т о ж е

«Грот»

ИЗМ И РАН

Переносной радиолокатор подповерхностного зондирования для определения глубины и места залегания подземных неоднородностей, разнообразных предметов, пустот, коммуникаций, фундаментов, границ раздела геологических слоев

Т о ж е

Т о ж е

17 Г РЛЗП

НПП « Локас» (ВНИИ РТ)

Выявление, прослеживание и картирование подземных объектов, коммуникаций (трубы, кабели, тоннели), пустот, проведение инженерно-геофизических изысканий для строительства зданий и подземных сооружений и диагностирования их технического состояния

Т о ж е

«Эпос»

ИЗМИРАН

Радиолокатор большой мощности для подповерхностного зондирования на глубины 10 0 - 200 м, поиска различных неоднородностей, предметов и объектов

То же

SIR SVSTEM -200

(США)

Портативный цифровой радар для широкого круга задач геотехники, геологии, строительства и охраны окружающей среды

То же

Pulse E KK O -1 000

Цифровой георадар нового поколения для обнаружения труб и кабелей, малоглубинной стратиграфии, построения изображения целых структур, неразрушающего тестирования

Т о ж е

НПГ -РА

Портативный геолокатор для обнаружения малоразмерных объектов, н е содержащих металла, в приповерхностном слое грунта

Т о ж е

ГЕО-4

Многофункциональный прибор для подповерхностного зондирования на глубину 3 - 10 м (сверхширокополосный геолокатор)

Т о ж е

НПО «Геологоразведка»

Подземная георадиолокация в процессе проходки тоннелей для контроля состояния грунтов перед проходческим щитом

То же

2

Инженерная сейсморазведка

Многоканальные сейсморазведочн ы е станции типа «Диоген», « Лакк олит-24», «Бизон», « Дельта-Геон» и др.

Мониторинг состояния грунтов с определением характеристик грунтов по корреляционным зависимостям

То же

3

Метод высокочастотной электроразведки

Аппаратура типа «Навигатор» ООО «Геопроект»

Мониторинг состояния грунтов с оценкой их неоднородности, зон разуплотнения, выявлением пустот и провалов

То же

4

Радиоизотопный метод измерения плотности и влажности грунтов

Плотномеры ППГ Р-1, ВПГ Р-1 , совмещенные влагоплотномеры типа ПИК А-15 и д р.

Количественная оценка изменения плотности и влажности грунтов

Точечные измерения с любым интервалом по глубине

5

Методы сейсмоакустической эмиссии

Акустическая аппаратура для измерения эмиссии (спектроана л изатор)

Мониторинг технического состояния наземных конструкций и фундаментов. Регистрация дефектов в конструкциях при их на г ружении

Линейные измерения

6

Метод измерения уровней шумов от движения воды

Акустическая аппаратура для измерения уровня шумов при поисках разрыва трубопроводов (разработчик НПО «Спектр»)

Прослеживание водонесу щ их коммуникаций и обнаружение утечек, в том числе из теплосетей

Линейные измерения

7

Способ измерительных баз

Прибор « Эхо-1М»

Мониторинг технического состояния наземных и подземных конструкций. Определение приращений параметров дефектов в конструкциях. Определение длины забивных свай методом эхолокации

Т о ж е

8

Статическая и кинематическая геодезическая съемка в реальном времени с использованием спутниковой связи

Системы GHS , например, 4600 LS Suveyor , GPS -приемник 4800, Site Suveyor Si , GPS -приемники фирм « Ga rmi n » , « Ashtech » и др., спутниковые определители координат

Привязка наблюдений при мониторинге

Точечная или непрерывная с целью привязки сети геодезических измерений и контроля осадок поверхности грунта и подвижек сооружений

9

Способы, основанные на измерении мощности инфракрасного излучения

Аппаратура для измерения мощности инфракрасного излучения

Мониторинг состояния подземных сооружений и испытания конструкций. Определение напряженно-деформированного состояния несущих конструкций крепи горных выработок

Площадные измерения

10

Высокоточные способы измерений деформаций оснований и конструкций зданий и подземных сооружений с применением наклономеров и инклинометров

Прецизионный скважинн ы й инклинометр НИ -3 и накл ономерны е датчики НИ -2 (разработчик ОИФЗ РАН)

Деформационный мониторинг состояния наземных и подземных конструкций, в том числе оседаний поверхности земли

Точечная или непрерывная система контроля вертикальных и горизонтальных деформаций

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Виды сечения разрезы Винт гост Квалификационный справочник должностей Коэффициент разрыхления грунта Максимальная масса транспортного средства Маркировка грузов НП 001 97 Обозначения на электрических схемах Отсос Расчет системы отопления Рельс р50 СП 42 102 2004 Санпин столовая Сварные швы гост Таблица подшипников