Коротка характеристика об'єкта будівництва

У зв'язку з розвитком аварійної ситуації в зоні, викликаної розущільненням ґрунтів притоннельної зони виведених з експлуатації ділянок тунелів (І та ІІ шляхи), було проведено науково-дослідні роботи. Метою виконаних досліджень та наукових праць стало визначення причин та здійснення прогнозу негативних явищ у системі «масив – затоплені тунелі». Проведені геофізичні дослідження свідчать про те, що процеси в системі «тунель-масив» далекі від стабілізації. За представленими звітами, спираючись на пропозиції та рекомендації, були розроблені варіанти виконання робіт з заповнення тунелів та закріплення ґрунтового масиву з їх технікоекономічним обґрунтуванням, спрямованих на забезпечення стабілізації системи та надійних умов експлуатації та розвитку об'єктів міської інфраструктури. Розроблені варіанти виконання робіт із заповнення тунелів та закріплення ґрунтового масиву були представлені на розгляд. Ррозробив проект із заповнення тунелів та закріплення ґрунтового масиву з метою локалізації зони осад території. Глибина закладання тунелів по всьому ділянці виконання робіт становить від 64 до 88м. Протяжність затоплених ділянок становить тунелі I шляху 535,5м, тунелі І шляху - 474,0м. Конструкція перегінних тунелів є зовнішньою обробкою з чавунних тюбінгів 06,0/5,6м і внутрішню ж.б. оболонку з металевою ізоляцією по периметру у вигляді заанкерованого в бетон металевого листа завтовшки 8 мм. Проектом передбачається:заповнення технологічним розчином з одночасним водовідведенням із затоплених тунелів I шляхи на ділянці від ПК 180+33,4 до ПК185+66,93 та II шляхи на ділянці від ПК 180+93,1 до ПК 185+67,05; зтабілізація ґрунтового масиву в зоні максимальних осад (ділянка 320x30м від ПК181+64 до ПК 184+81,16) шляхом спорудження ґрунтоцементних колон за манжетною технологією та закріплення ґрунту методом струминної цементації «Jet Grouting». 

Коротка характеристика умов будівництва

У геоморфологічному відношенні територія будівництва присвячена Приневській низині. Гідрографічна мережа району належить до басейну Балтійського моря. Абсолютні позначки поверхні землі за даними висотної прив'язки усть свердловин становлять від 21,50 до 23,84м. У геолого-літологічній будові ділянки в межах глибини нового та архівного буріння 142,0м беруть участь: Техногенні відкладення (t IV) – насипні ґрунти. Розкрита потужність відкладень становить від 0,5 до 6,2 м, їх підошва перетнута на глибинах від 0,5 до 6,2 м, абсолютні позначки від 15,3 до 22,7 м. Біогенні відкладення (b IV) - на території, що розглядається, представлені заторфованими грунтами. Розкрита потужність відкладень становить 0,6 м, їх підошва перетнута на глибині 3,6 м, абсолютна позначка підошви шару 19,2 м. Озерно-льодовикові відкладення (lg III). Розкрита потужність відкладень становить від 23,1 до 34,6 м, їх підошва перетнута на глибинах від 25,0 до 35,8 м, абсолютні позначки від -13,7 до -4,2 м. Льодовикові відкладення лузького стадіалу (g III lz). Розкрита потужність відкладень становить від 2,7 до 12,0 м, їх підошва перетнута на глибинах від 36,0 до 43,0 м, абсолютні позначки від -19,3 до -13,7м. Озерно-льодовикові відкладення нерозчленовані (1д Н-1Щ. Розкрита потужність відкладень становить від 1,4 до 18,5 м., їх підошва перетнута на глибинах від 39,7 до 59,8 м, абсолютні позначки від -36,5 до - 17,7м. Відкладення московської морени (g II ms). Розкрита потужність відкладень становить від 1,2 до 17,0 м, їх підошва перетнута на глибинах від 43,0 до 65,0 м, абсолютні позначки від -41,6 до -21,2 м. Озерно-льодовикові та флюві-гляціальні відкладення (lg,f II dn-ms). Розкрита потужність відкладень становить від 16,0 до 76,0 м, їх підошва перетнута на глибинах від 59,0 до 121,0 м, абсолютні позначки від -98,4 до -37,2 м. Верхньопротерозойські котлинські відкладення (V kt2-2) представлені глинами пилуватими зеленувато-сірими жорсткої суміші. Розкрита потужність відкладень становить від 1,9 до 32,0 м, пройдені до глибини від 85,0 до 142,0 м, абсолютні позначки від -119,4 до -61,1 м.

Характеристика гідрогеологічних умов будівництва

У гідрогеологічному відношенні в межах ділянки робіт виділяється надморений водоносний комплекс (горизонт ґрунтових вод, води піщаних лінз та прошарків, спорадично поширених в озерно-льодовикових супісках, суглинках) та міжморений водоносний горизонт, представлений дрібними, середніми пісками, що містять напірні води. Надморений водоносний комплекс розвинений повсюдно, присвячений піскам. озерно-льодовикових відкладень, а також піщаним і супіщаним шарам у товщі техногенних відкладень. Комплекс представлений пісками пилуватими, дрібними та середніми та гравійно-гальковими ґрунтами, насиченими водою. Нижнім водоупором є ґрунти лузької морени. Дзеркало ґрунтових вод на момент буріння зафіксовано на глибинах 1,7 до 3,0 м на абс. позначках від 18,5 до 22,3м. Живлення водоносного комплексу відбувається за рахунок атмосферних опадів та стоку талих та дощових вод. Водоносний комплекс переважно безнапірний. На окремих ділянках, де під ґрунтами з низькими фільтраційними властивостями – суглинками та стрічковими суглинками залягають піски, може формуватися місцевий натиск ґрунтових вод (досягає 22,0 м). Міжморений водоносний комплекс приурочений до пісків озерно-льодовикових і флювігляціальних відкладень, розкритий на глибинах 41,8-74, Ом. Комплекс представлений пісками пилуватими, дрібними, середніми та гравілистими, валунно-галечниковими ґрунтами, водонасиченими, напірними (величина напору досягає до 65,6 м). За результатами хімічного аналізу проб води надмореного водоносного комплексу по відношенню до бетону (марки W4) нормальної проникності відповідно до СНиП 2.03.11-85 за вмістом їдких лугів, водневим показником і вмістом сульфатів є неагресивними, за вмістом агресивної вугілля. Відповідно до ГОСТ 9.602-2005 ґрунтові води характеризуються по відношенню до свинцевих і алюмінієвих оболонок кабелів мають високу корозійну активність. За результатами хімічного аналізу проб води міжморенного водоносного комплексу по відношенню до бетону (марки W4) нормальної проникності відповідно до СНиП 2.03.11-85 за вмістом їдких лугів, водневим показником та вмістом сульфатів є неагресивними, за вмістом агресивного вугілля. Відповідно до ГОСТ 9.602-2005 води міжмореного водоносного комплекси характеризуються але по відношенню до свинцевих і алюмінієвих оболонок кабелів мають високу корозійну активність. Відповідно до ГОСТ 9.602-2005 ґрунти мають середню корозійну агресивність до вуглецевої та низьколегованої сталі. По СНиП 2.03.11-85, таблиця 4 в нормальній та вологій зоні ґрунти є не агресивними але по відношенню до бетонних та залізобетонних конструкцій.

Проектні рішення

Перед початком виконання робіт із заповнення тунелів технологічним розчином проводиться установка ж.б. перемичок та затворів у виведених з експлуатації тунелях на перегоні ст.м. на ПК 180+12,45 та ПК 180+10,45 верхнього та нижнього тунелю відповідно. Заповнення тунелю I шляху ведеться через вертикальні свердловини №№1-52 (52шт.), пробурені верстатом роторної дії вздовж осі тунелю з кроком 10м від ПК 180+33,4 до ПК 185+66,93 завглибшки від 58 до 70м, з одночасним кріпленням стінок свердловини обсадними трубами 0426, 325 та 219мм ГОСТ 10704-91 та цементацією затрубного простору. До початку буріння оброблення тунелю проводиться ін'єктування ділянки ґрунтів над шелигою тунелю цементним розчином. Буріння з обробки тунелю проводиться колонковим способом з використанням твердосплавних коронок 0250 і 173 мм. Нагнітання технологічного розчину в тунель проводиться послідовно через кожну з свердловин 0168мм з одночасним відведенням води, витісненої з тунелю через сусідні свердловини. Заповнення тунелю II шляху ведеться двома способами:часток осі тунелю від ПК180+93,1 до ПК181+25,06, аналогічно до заповнення тунелю I шляху, з кроком 10м буряться свердловини №№53-55 (Зшт.); прот ПК181+25,06 до ПК185+67,05 виробляється поглиблення існуючих свердловин №№10-52. Буріння свердловин до зворотного склепіння проводиться колонковим способом коронками 0173мм, до шелиги оброблення нижнього тунелю (ІІ шляху) - роторним способом із кріпленням стінок свердловини обсадними трубами 0168мм. Виробляється ін'єктування ділянки ґрунтів над шелигою тунелю цементним розчином та буріння по обробці тунелю колонковим способом коронками 0140мм. Нагнітання технологічного розчину в тунель проводиться через свердловини 0168 та 108мм. Сусідні свердловини призначені для відведення води, витісненої з тунелю. Для стабілізації ґрунтового масиву застосовується двокомпонентна технологія закріплення фунтового масиву методом струминної цементації Jet Grouting та створення ін'єктованих колон за манжетною технологією. Закріплення масиву грунту проводиться у зоні максимальних осад ділянці розміром 320»30м (вздовж осі тунелю від ПК 181+64,00 до ПК184+81,16). Грунтоцементні палі 01 Дм завглибшки 25,0м (2290шт) розташовані в шаховому порядку з кроком 2,0м. Манжетні колони глибиною 5 5-64м та 90м споруджуються буровою установкою роторним способом у шаховому порядку з відстанню між свердловинами 6 м у ряду та 5 м між рядами. Кількість рядів свердловин - по 2 з кожного боку від тунелю та один ряд над тунелем. Нагнітання гідрофільного розчину на основі нанометричної колоїдної суспензії кремнеземної проводиться на глибині від 50 до 90м. Для контролю якості виконаних робіт передбачається моніторинг стану герметизуючих конструкцій, масиву та денної поверхні. Розрахунок впливу способу виконання робіт на навколишній масив проведений за допомогою програмного пакета Plaxis 3D Foundation. Програмний комплекс для геомеханічних розрахунків «Plaxis» призначений для вирішення складних геомеханічних завдань методом кінцевих елементів у плоскій, осесиметричній та просторовій постановках, із застосуванням лінійно пружних, пружно-пластичних та в'язко-повзучих моделей деформованих середовищ. Передбачено моделювання стадійності ведення робіт. Програмний комплекс для геомеханічних розрахунків "Plaxis" сертифікований Держстандартом Росії, сертифікат № РОСС NL.ME20.H019 80. На ПК180+12,45 та FIK180+10,45 тунелів I та II шляху відповідно передбачено встановлення затворів ЗТ-Д 1504А з механічним приводом. Обрамлення затвора є монолітною ж.6. конструкцію (бетон В25 W8 F50) завдовжки 2,0м. Заповнення тунелю проводиться технологічним розчином MEYCO МР 367 FOAM (двокомпонентна ін'єкційна смола силікату сечовини, що не містить розчинників і призначена для швидкого заповнення порожнин, стабілізації ґрунтових масивів). Компоненти поставляються готовими до використання та закачуються під тиском пропорційно в об'ємному співвідношенні 1:1 з помочило двокомпонентного ін'єкційного насоса, обладнаного насадкою зі статичним змішувачем, встановленим у тілі пакера. Ін'єктування привибійної зони свердловин над шелигою тунелів проводиться зміцнюючим розчином Rheocem 650 (портландцемент високого помелу для ін'єктування в гірську породу і грунт) з показником В/Ц=1,0 і В/Ц=3,0 з портландцементом надтонкого помелу R2000 Ін'єктування манжетних колон виконується гідрофільним розчином Меусо МР 320 на основі манометричної колоїдної кремнеземної суспензії. Розчин має низьку в'язкість, не містить розчинників і призначений для ін'єктування в гірську породу та зміцнення піщаних та мулистих грунтів. Час гелсобразования регулюється за допомогою зміни кількості прискорювача схоплювання Меус МР 320, що вводиться в компонент. Для закріплення ґрунту методом струминної цементації застосовується цементний розчин на основі портландцементу М400 (В/Ц = 1:1) із застосуванням комплексної добавки КДСЦ.