Краткая характеристика объекта строительства

В связи с развитием аварийной ситуации в зоне, вызванной разуплотнением грунтов притоннельной зоны выведенных из эксплуатации участков тоннелей (I и II пути), были проведены научно-исследовательские работы. Целью выполненных исследований и научных работ явилось определение причин и осуществление прогноза негативных явлений в системе «массив - затопленные тоннели». Проведенные геофизические исследования свидетельствуют о том, что процессы в системе «тоннель-массив» далеки от стабилизации. По представленным отчетам, опираясь на предложения и рекомендации, были разработаны варианты производства работ по заполнению тоннелей и закреплению грунтового массива с их техникоэкономическим обоснованием, направленных на обеспечение стабилизации системы и надежных условий эксплуатации и развития объектов городской инфраструктуры. Разработанные варианты производства работ по заполнению тоннелей и закреплению грунтового массива были представлены на рассмотрение. Разработал проект по заполнению тоннелей и закреплению грунтового массива с целью локализации зоны осадок территории. Глубина заложения тоннелей на всем участке производства работ составляет от 64 до 88м. Протяженность затопленных участков составляет в тоннеле I пути 535,5м, в тоннеле И пути - 474,0м. Конструкция перегонных тоннелей представляет собой наружную обделку из чугунных тюбингов 06,0/5,6м и внутреннюю ж.б. оболочку с металлической изоляцией по периметру в виде заанкеренного в бетон металлического листа толщиной 8 мм. Проектом предусматривается: заполнение технологическим раствором с одновременным водоотведением из затопленных тоннелей I пути на участке от ПК 180+33,4 до ПК185+66,93 и II пути на участке от ПК 180+93,1 до ПК 185+67,05; стабилизация грунтового массива в зоне максимальных осадок (участок 320x30м от ПК181+64 до ПК 184+81,16) путем сооружения грунтоцементных колонн по манжетной технологии и закрепления грунта методом струйной цементации «Jet Grouting». 

Краткая характеристика условия строительства

В геоморфологическом отношении территория строительства приурочена к Приневской низине. Гидрографическая сеть района относится к бассейну Балтийского моря. Абсолютные отметки поверхности земли по данным высотной привязки устьев скважин составляют от 21,50 до 23,84м. В геолого-литологическом строении участка в пределах глубины нового и архивного бурения 142,0м принимают участие: Техногенные отложения (t IV) - насыпные грунты. Вскрытая мощность отложений составляет от 0,5 до 6,2 м, их подошва пересечена на глубинах от 0,5 до 6,2 м, абсолютные отметки от 15,3 до 22,7 м. Биогенные отложения (b IV) - на рассматриваемой территории представлены заторфованными грунтами. Вскрытая мощность отложений составляет 0,6 м, их подошва пересечена на глубине 3,6 м, абсолютная отметка подошвы слоя 19,2 м. Озерно-ледниковые отложения (lg III). Вскрытая мощность отложений составляет от 23,1 до 34,6 м, их подошва пересечена на глубинах от 25,0 до 35,8 м, абсолютные отметки от -13,7 до -4,2 м. Ледниковые отложения лужского стадиала (g III lz). Вскрытая мощность отложений составляет от 2,7 до 12,0 м, их подошва пересечена на глубинах от 36,0 до 43,0 м, абсолютные отметки от -19,3 до -13,7м. Озерно-ледниковые отложения нерасчлененные(1д Н-1Щ. Вскрытая мощность отложений составляет от 1,4 до 18,5 м., их подошва пересечена на глубинах от 39,7 до 59,8 м, абсолютные отметки от -36,5 до -17,7 м. Отложения московской морены (g II ms). Вскрытая мощность отложений составляет от 1,2 до 17,0 м, их подошва пересечена на глубинах от 43,0 до 65,0 м, абсолютные отметки от -41,6 до -21,2 м. Озерно-ледниковые и флюви-гляциальные отложения (lg,f II dn-ms). Вскрытая мощность отложений составляет от 16,0 до 76,0м, их подошва пересечена на глубинах от 59,0 до 121,0 м, абсолютные отметки от -98,4 до -37,2 м. Верхнепротерозойские котлинские отложения (V kt2-2) представлены глинами пылеватыми зеленовато-серыми твердой консистенции. Вскрытая мощность отложений составляет от 1,9 до 32,0 м, пройдены до глубины от 85,0 до 142,0 м, абсолютные отметки от -119,4 до -61,1 м.

Характеристика гидрогеологических условий строительства

В гидрогеологическом отношении в пределах участка работ выделяется надморенный водоносный комплекс (горизонт грунтовых вод, воды песчаных линз и прослоев, спорадически распространенных в озерно-ледниковых супесях, суглинках) и межморенный водоносный горизонт, представленный мелкими, средними песками, содержащими напорные воды. Надморенный водоносный комплекс развит повсеместно, приурочен к пескам озерно-ледниковых отложений, а так же песчаным и супесчаным слоям в толще техногенных отложений. Комплекс представлен песками пылеватыми, мелкими и средними и гравийно-галечниквыми грунтами, насыщенными водой. Нижним водоупором являются грунты лужской морены. Зеркало грунтовых вод на момент бурения зафиксировано на глубинах 1,7 до 3,0м, на абс. отметках от 18,5 до 22,3м. Питание водоносного комплекса происходит за счет атмосферных осадков и стока талых и дождевых вод. Водоносный комплекс преимущественно безнапорный. На отдельных участках, где под грунтами с низкими фильтрационными свойствами - суглинками и ленточными суглинками залегают пески, может формироваться местный напор грунтовых вод (достигает 22,0 м). Межморенный водоносный комплекс приурочен к пескам озерно-ледниковых и флюви-гляциальных отложений, вскрыт на глубинах 41,8-74,Ом. Комплекс представлен песками пылеватыми, мелкими, средними и гравелистыми, валунно- галечниковыми грунтами, водонасыщенными, напорными (величина напора достигает до 65,6 м). По результатам химического анализа проб воды надморенного водоносного комплекса по отношению к бетону (марки W4) нормальной проницаемости в соответствии со СНиП 2.03.11-85 по содержанию едких щелочей, водородному показателю и содержанию сульфатов являются неагрессивными, по содержанию агрессивной углекислоты являются слабоагреесивиыми. В соответствии с ГОСТ 9.602-2005 грунтовые воды характеризуются по отношению к свинцовым и алюминиевым оболочкам кабелей обладают высокой коррозионной активностью. По результатам химического анализа проб воды межморенного водоносного комплекса по отношению к бетону (марки W4) нормальной проницаемости в соответствии со СНиП 2.03.11-85 по содержанию едких щелочей, водородному показателю и содержанию сульфатов являются неагрессивными, по содержанию агрессивной углекислоты являются слабоагрессивными. В соответствии с ГОСТ 9.602-2005 воды межморениого водоносного комплекса характеризуются но отношению к свинцовым и алюминиевым оболочкам кабелей обладают высокой коррозионной активностью. В соответствии с ГОСТ 9.602-2005 грунты обладают средней коррозионной агрессивностью к углеродистой и низколегированной стали. По СНиП 2.03.11-85, таблица 4 в нормальной и влажной зоне грунты являются не агрессивными но отношению к бетонным и железобетонным конструк

Проектные решения

Перед началом производства работ по заполнению тоннелей технологическим раствором производится установка ж.б. перемычек и затворов в выведенных из эксплуатации тоннелях на перегоне ст.м. на ПК 180+12,45 и ПК 180+10,45 верхнего и нижнего тоннеля соответственно. Заполнение тоннеля I пути ведётся через вертикальные скважины №№1-52 (52шт.), пробуренные станком роторного действия вдоль оси тоннеля с шагом 10м от ПК 180+33,4 до ПК 185+66,93 глубиной от 58 до 70м, с одновременным креплением стенок скважины обсадными трубами 0426, 325 и 219мм ГОСТ 10704- 91 и цементацией затрубного пространства. До начала бурения обделки тоннеля производится инъектирование участка грунтов над шелыгой тоннеля цементным раствором. Бурение по обделке тоннеля производится колонковым способом с использованием твердосплавных коронок 0250 и 173 мм. Нагнетание технологического раствора в тоннель производится последовательно через каждую из скважин 0168мм с одновременным отводом воды, вытесненной из тоннеля, через соседние скважины. Заполнение тоннеля II пути ведётся двумя способами: вдоль оси тоннеля от ПК180+93,1 до ПК181+25,06, аналогично заполнению тоннеля I пути, с шагом 10м бурятся скважины №№53-55 (Зшт.); от ПК181+25,06 до ПК185+67,05 производится углубление существующих скважин №№10-52. Бурение скважин до обратного свода производится колонковым способом коронками 0173мм, до шелыги обделки нижнего тоннеля (II пути) - роторным способом с креплением стенок скважины обсадными трубами 0168мм. Производится инъектирование участка грунтов над шелыгой тоннеля цементным раствором и бурение по обделке тоннеля колонковым способом коронками 0140мм. Нагнетание технологического раствора в тоннель производится через скважины 0168 и 108мм. Соседние скважины предназначены для отвода воды, вытесненной из тоннеля. Для стабилизации грунтового массива применяется двухкомпонентная технология закрепления фунтового массива методом струйной цементации «Jet Grouting» и создание инъектированных колонн по манжетной технологии. Закрепление массива грунта производится в зоне максимальных осадок на участке размером 320»30м (вдоль оси тоннеля от ПК 181+64,00 до ПК184+81,16). Грунтоцементные сваи 01 Дм глубиной 25,0м (2290шт) расположены в шахматном порядке с шагом 2,0м. Манжетные колонны глубиной 5 5-64м и 90м сооружаются буровой установкой роторным способом в шахматном порядке с расстоянием между скважинами 6 м в ряду и 5 м между рядами. Количество рядов скважин - по 2 с каждой стороны от тоннеля и один ряд над тоннелем. Нагнетание гидрофильного раствора на основе нанометрической коллоидной кремнеземной суспензии производится на глубине от 50 до 90м. Для контроля качества выполненных работ предусматривается мониторинг состояния герметизирующих конструкций, массива и дневной поверхности. Расчет влияния способа производства работ на окружающий массив произведен при помощи программного пакета Plaxis 3D Foundation. Программный комплекс для геомеханических расчетов «Plaxis» предназначен для решения сложных геомеханических задач методом конечных элементов в плоской, осесимметричной и пространственной постановках, с применением линейно упругих, упруго-пластических и вязко-ползучих моделей деформируемых сред. Предусмотрено моделирование стадийности ведения работ. Программный комплекс для геомеханических расчетов «Plaxis» сертифицирован Госстандартом России, сертификат №РОСС NL.ME20.H019 80. На ПК180+12,45 и FIK180+10,45 тоннелей I и II пути соответственно предусмотрена установка затворов ЗТ-Д 1504А с механическим приводом. Обрамление затвора представляет собой монолитную ж.6. конструкцию (бетон В25 W8 F50) длиной 2,0м. Заполнение тоннеля производится технологическим раствором MEYCO МР 367 FOAM (двухкомпонентная инъекционная смола силиката мочевины не содержащая растворителей и предназначенная для быстрого заполнения полостей, стабилизации грунтовых массивов). Компоненты поставляются готовыми к использованию и закачиваются под давлением пропорционально в объемном соотношении 1:1 с помочило двухкомпонентного инъекционного насоса, оборудованного насадкой со статическим смесителем, установленной в теле пакера. Инъектирование призабойной зоны скважин над шелыгой тоннелей производится укрепляющим раствором Rheocem 650 (портландцемент высокого помола для инъектирования в горную породу и грунт) с показателем В/Ц=1,0 и В/Ц=3,0 с портландцементом сверхтонкого помола Rheobuild 2000PF. Инъектирование манжетных колонн выполняется гидрофильным раствором Меусо МР 320 на основе манометрической коллоидной кремнеземной суспензии. Раствор обладает низкой вязкостью, не содержит растворителей и предназначен для инъектирования в горную породу и укрепления песчаных и илистых грунтов. Время гелсобразования регулируется посредством изменения количества ускорителя схватывания Меусо МР 320, вводимого в компонент. Для закрепления грунта методом струйной цементации применяется цементный раствор на основе портландцемента М400 (В/Ц = 1:1) с применением комплексной добавки КДСЦ.