Krótki opis obiektu budowlanego

W związku z rozwojem sytuacji awaryjnej na terenie spowodowanej zagęszczeniem gruntów strefy przytunelowej zlikwidowanych odcinków tuneli (tor I i II) przeprowadzono prace badawcze. Celem przeprowadzonych badań i prac naukowych było ustalenie przyczyn i prognoza negatywnych zjawisk w układzie „tuneli masowo zalanych”. Przeprowadzone badania geofizyczne wskazują, że procesy w układzie „masa tunelowa” są dalekie od stabilizacji. Na podstawie przesłanych raportów, w oparciu o sugestie i rekomendacje, opracowano opcje produkcji pracy wypełnianie tuneli i utrwalanie masy gruntowej wraz ze studium wykonalności mającym na celu zapewnienie stabilizacji systemu i niezawodnych warunków pracy oraz rozwój infrastruktury miejskiej. Do rozpatrzenia przedstawiono opracowane warianty wykonania robót związanych z wypełnianiem tuneli i mocowaniem masywu gruntowego. Ropracował projekt napełniania tuneli i mocowania masy gruntowej w celu zlokalizowania strefy osadów na terytorium. Głębokość tuneli na całym obszarze prac wynosi od 64 do 88m. Długość zalanych odcinków wynosi 535,5 m w tunelu I toru, a w tunelu I toru 474,0 m. Konstrukcja tuneli destylacyjnych składa się z okładziny zewnętrznej z rur żeliwnych 06,0 / 5,6 m oraz wewnętrznej z żelbetonu. skorupa z izolacją metalową na całym obwodzie w postaci blachy o grubości 8 mm zakotwionej w betonie. Projekt zapewnia:napełnianie roztworem procesowym z jednoczesnym drenażem z zalanych tuneli toru I na odcinku od PK 180+33,4 do PK185+66,93 oraz toru II na odcinku od PK 180+93,1 do PK 185+67,05; Zstabilizacja masy gruntu w strefie maksymalnych opadów (odcinek 320x30m od PK181+64 do PK 184+81,16) poprzez budowę gruntowo-cementową kolumn w technologii tulejowej i mocowania gruntu metodą jet grouting „Jet Grouting”. 

Krótki opis warunków budowy

Geomorfologicznie teren budowy ogranicza się do niziny Prinevskiej. Sieć hydrograficzna regionu należy do basenu Morza Bałtyckiego. Bezwzględne ślady powierzchni ziemi według wysokości odniesienia głowic wiertniczych wahają się od 21,50 do 23,84 m. W budowie geologiczno-litologicznej stanowiska w obrębie głębokości wierceń nowych i archiwalnych wynoszącej 142,0 m biorą udział: Osady technogeniczne (t IV) - gleby masowe. Odsłonięta miąższość osadów waha się od 0,5 do 6,2 m, ich podstawa przecina się na głębokościach od 0,5 do 6,2 m, rzędne bezwzględne od 15,3 do 22,7 m. Osady biogeniczne (b IV) - na rozpatrywanym obszarze reprezentowane są gleby torfowe. Odsłonięta miąższość osadów wynosi 0,6 m; dno przekracza się na głębokości 3,6 m, bezwzględny ślad dna warstwy wynosi 19,2 m. Osady jeziorno-lodowcowe (lg III). Odsłonięta miąższość osadów wynosi od 23,1 do 34,6 m, ich dno przecina się na głębokości od 25,0 do 35,8 m, ślady bezwzględne od -13,7 do -4,2 m. Osady lodowcowe stadionu Lugi (g III lz). Odsłonięta miąższość osadów wynosi od 2,7 do 12,0 m, ich dno przecina się na głębokościach od 36,0 do 43,0 m, ślady bezwzględne od -19,3 do -13,7 m. Niepodzielone osady jeziorno-lodowcowe (1d H-1Sch. Odsłonięta miąższość osadów wynosi od 1,4 do 18,5 m, ich podstawa przekracza się na głębokościach od 39,7 do 59,8 m, ślady absolutne od -36,5 do - 17,7 m Osady moreny moskiewskiej (g II ms). Odsłonięta miąższość utworów wynosi od 1,2 do 17,0 m, ich dno przecina się na głębokościach od 43,0 do 65,0 m, ślady bezwzględne od -41,6 do -21,2 m. Osady jeziorno-lodowcowe i fluwilodowcowe (lg,f II dn-ms). Odsłonięta miąższość osadów wynosi od 16,0 do 76,0 m, ich dno przecina się na głębokości od 59,0 do 121,0 m, ślady bezwzględne od -98,4 do -37,2 m. Utwory górnego proterozoiku Kotlina (V kt2-2) reprezentowane są przez zielonkawoszare iły pylaste o twardej konsystencji. Odsłonięta miąższość utworów waha się od 1,9 do 32,0 m, zostały one spenetrowane do głębokości od 85,0 do 142,0 m, ślady bezwzględne od -119,4 do -61,1 m.

Charakterystyka warunków hydrogeologicznych budownictwa

Pod względem hydrogeologicznym na obszarze prac występuje poziom wodonośny ponadmorenowy (poziom wód gruntowych, wody soczewek piaszczystych i międzywarstw, sporadycznie rozmieszczony w piaszczystych iłach jeziorno-lodowcowych, iłach) oraz poziom wodonośny międzymorenowy reprezentowany przez drobne, średnie piaski zawierające wody ciśnieniowe wyróżniają się w miejscu pracy. Kompleks nadziemnych zbiorników wodonośnych jest rozwinięty wszędzie, ograniczając się do piasków osady jeziorno-lodowcowe oraz warstwy piaszczyste i piaszczysto-gliniaste w miąższości osadów technogenicznych. Zespół reprezentują piaski pylaste, drobne i średnie oraz gleby żwirowo-żwirowe nasycone wodą. Dolny poziom wodonośny to gleby moreny lugskiej. Stan zwierciadła wód gruntowych w momencie wiercenia mierzono na głębokościach od 1,7 do 3,0 m, przy abs. znaków od 18,5 do 22,3 m. Poziom wodonośny zasilany jest przez opady atmosferyczne oraz spływ roztopów i wody deszczowej. Kompleks wodonośny jest w przeważającej mierze bezciśnieniowy. Na niektórych terenach, gdzie piaski zalegają pod glebami o słabych właściwościach filtracyjnych – iłami i iłami pasmowymi, może tworzyć się lokalne ciśnienie wód gruntowych (do 22,0 m). Międzymorenowy kompleks wodonośny ogranicza się do piasków osadów jeziorno-lodowcowych i fluwioglacjalnych, odsłonięto go na głębokościach 41,8-74 omów. Zespół reprezentowany jest przez piaski pylaste, drobne, średnie i żwirowe, gleby głazowo-żwirowe, nasycone wodą, ciśnieniowe (ciśnienie dochodzi do 65,6 m). Zgodnie z wynikami analizy chemicznej próbek wody z morenowego zespołu wodonośnego w stosunku do betonu (klasa W4) o normalnej przepuszczalności zgodnie z SNiP 2.03.11-85, są one nieagresywne pod względem zawartości zasad żrących, Wartość pH i zawartość siarczanów oraz lekko agresywna pod względem zawartości agresywnego dwutlenku węgla. Zgodnie z GOST 9.602-2005 woda gruntowa jest silnie korozyjna w stosunku do ołowianych i aluminiowych powłok kabli. Zgodnie z wynikami analizy chemicznej próbek wody międzymorenowego kompleksu wodonośnego w stosunku do betonu (klasa W4) o normalnej przepuszczalności zgodnie z SNiP 2.03.11-85, są one nieagresywne pod względem zawartości zasad żrących, pH i zawartość siarczanów oraz są lekko agresywne pod względem zawartości agresywnego dwutlenku węgla. Zgodnie z GOST 9.602-2005, wody z poziomu międzymorskiego kompleksowo charakteryzują się, ale w odniesieniu do ołowianych i aluminiowych powłok kabli wykazują dużą aktywność korozyjną. Zgodnie z GOST 9.602-2005 gleby mają średnią agresywność korozyjną w stosunku do stali węglowej i niskostopowej. Według SNiP 2.03.11-85, tabela 4, w strefie normalnej i mokrej gleby nie są agresywne w stosunku do konstrukcji betonowych i żelbetowych.

Rozwiązania projektowe

Przed rozpoczęciem prac nad wypełnieniem tuneli rozwiązaniem technologicznym prowadzona jest instalacja. skoczki i bramki w nieczynnych tunelach na scenie stacji metra odpowiednio na PK 180+12,45 i PK 180+10,45 tunelu górnego i dolnego. Zasypywanie tunelu I toru odbywa się poprzez studnie pionowe nr 1-52 (52 szt.), wiercone maszyną obrotową wzdłuż osi tunelu ze skokiem 10 m od PK 180 + 33,4 do PK 185 + 66,93 o głębokości od 58 do 70 m, z jednoczesnym mocowaniem ścian studni rurami osłonowymi 0426, 325 i 219 mm GOST 10704-91 i spoinowaniem pierścienia. Przed wierceniem obudowy tunelu część gruntu nad płaszczem tunelu zastrzykuje się zaprawą cementową. Wiercenie wzdłuż obudowy tunelu odbywa się metodą wiercenia rdzeniowego przy użyciu wierteł ze stopów twardych 0250 i 173 mm. Roztwór procesowy wstrzykiwany jest do tunelu sekwencyjnie przez każdy ze studni 0168mm z jednoczesnym usuwaniem wody wypartej z tunelu przez sąsiednie studnie. Wypełnianie tunelu II ścieżki odbywa się na dwa sposoby: wwzdłuż osi tunelu od PK180 + 93,1 do PK181 + 25,06, analogicznie do wypełnienia tunelu I toru, wierci się studnie nr 10-53 (Zsht.) z krokiem 55 m; Ot PK181+25,06 do PK185+67,05 istniejące studnie nr 10-52. Wiercenie studni do łuku odwróconego odbywa się metodą rdzeniową z koronami 0173mm, do szyły obudowy tunelu dolnego (II tor) - metodą obrotową ze ścianami studni mocowanymi rurami osłonowymi 0168mm. Wykonuje się iniekcję fragmentu gruntu nad płaszczem tunelu zaprawą cementową i wiercenie wzdłuż obudowy tunelu metodą rdzeniową wiertłami rdzeniowymi o średnicy 0140 mm. Roztwór procesowy wtryskiwany jest do tunelu poprzez studnie 0168 i 108mm. Studnie sąsiadujące służą do odprowadzania wody wypartej z tunelu. Do stabilizacji masy gruntowej stosuje się dwuskładnikową technologię mocowania masy funtowej metodą Jet Grouting oraz tworzenia kolumn wtryskiwanych w technologii kołnierzowej. Masę gruntu ustala się w strefie maksymalnego osiadania na odcinku o długości 320"30m (wzdłuż osi tunelu od PK 181+64,00 do PK184+81,16). Pale gruntowo-cementowe 01 Dm o głębokości 25,0 m (2290 szt.) są przesunięte co 2,0 m. Kolumny rękawowe o głębokościach 5-5 m i 64 m budowane są wiertnicą metodą obrotową w układzie szachownicy z odległością studni 90 m w rzędzie i 6 m między rzędami. Liczba rzędów studni wynosi 5 po każdej stronie tunelu i jeden rząd nad tunelem. Wstrzykiwanie hydrofilowego roztworu na bazie nanometrycznej zawiesiny krzemionki koloidalnej odbywa się na głębokości od 2 do 50 m. Aby kontrolować jakość wykonywanych prac, zapewnia się monitorowanie stanu konstrukcji uszczelniających, masywu i powierzchni. Obliczenia wpływu sposobu pracy na otaczający układ wykonano przy użyciu pakietu oprogramowania Plaxis 3D Foundation. Pakiet oprogramowania do obliczeń geomechanicznych „Plaxis” przeznaczony jest do rozwiązywania złożonych problemów geomechanicznych metodą elementów skończonych w formułach planarnych, osiowosymetrycznych i przestrzennych, z wykorzystaniem modeli liniowo sprężystych, sprężysto-plastycznych i lepko-pełzających ośrodków odkształcalnych. Zapewnione jest modelowanie etapów pracy. Pakiet oprogramowania Plaxis do obliczeń geomechanicznych posiada certyfikat Państwowej Normy Rosji, certyfikat nr ROSS NL.ME20.H019 80. W tunelach PK180+12,45 i FIK180+10,45 odpowiednio I i II przewidziano montaż rolet ZT-D 1504A z napędem mechanicznym. Rama migawki jest monolityczna g.6. konstrukcja (beton B25 W8 F50) o długości 2,0 m. Tunel wypełniony jest rozwiązaniem technologicznym MEYCO MP 367 FOAM (dwuskładnikowa żywica iniekcyjna na bazie krzemianu mocznika, niezawierająca rozpuszczalników, przeznaczona do szybkiego wypełniania ubytków, stabilizacji masywów gruntu). Komponenty dostarczane są w stanie gotowym do użycia i pompowane są pod ciśnieniem proporcjonalnie w stosunku objętościowym 1:1 za pomocą pompy wtryskowej mokrej dwuskładnikowej wyposażonej w dyszę mieszalnika statycznego zamontowaną w korpusie pakera. Iniekcje strefy dennej studni nad płaszczem tunelu wykonuje się zaprawą zbrojącą Rheocem 650 (wysokoziarnisty cement portlandzki do iniekcji do skał i gruntu) o W/C=1,0 i W/C=3,0 za pomocą Rheobuild 2000PF ultradrobno mielony cement portlandzki. Do kolumn rękawowych nastrzykuje się hydrofilowy roztwór Meuso MP 320 na bazie manometrycznej zawiesiny koloidalnej krzemionki. Roztwór ma niską lepkość, nie zawiera rozpuszczalników i przeznaczony jest do iniekcji w skały oraz do wzmacniania gruntów piaszczystych i ilastych. Czas żelowania reguluje się poprzez zmianę ilości dodanego do składnika przyspieszacza zestawu Meuso MP 320. Do utrwalenia gruntu metodą jet grouting stosuje się zaprawę cementową na bazie cementu portlandzkiego M400 (W/C=1:1) z dodatkiem kompleksowego dodatku KDSC.