Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8
Геологические особенности района строительства и эксплуатации тоннелей метрополитена 8
Анализ натурных исследований за распределением нагрузок на обделки тоннелей 14
Анализ исследований за состоянием эксплуатируемых подземных сооружений метрополитенов, цель и задачи исследований 18
ГЛАВА 2. ДЛИТЕЛЬНЫЕ НАТУРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА
ДЕФОРМИРОВАНИЕМ ТОННЕЛЕЙ ПЕТЕРБУРГСКОГО
МЕТРОПОЛИТЕНА 24
2.2. Методика натурных наблюдений за деформированием тоннелей
метрополитена 24
Натурные наблюдения за деформированием тоннелей Кировско-Выборгской линии метрополитена 28
Натурные наблюдения за деформированием тоннелей Московско-Петроградской линии 53
Натурные наблюдения за деформированием тоннелей Невско-Василеостровской линии 69
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОГНОЗА УСТОЙЧИВОСТИ ТОННЕЛЕЙ
ПО ЛИНИЯМ ПЕТЕРБУРГСКОГО МЕТРОПОЛИТЕНА 87
Методика прогноза устойчивости участков линий метрополитена 87
Прогноз устойчивости тоннелей Кировско-Выборгской линии .. 90
Прогноз устойчивости тоннелей Московско-Петроградской линии 100
Прогноз устойчивости тоннелей Невско-Василеостровской линии 105
4. НАТУРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ СОСТОЯНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ
ОБДЕЛОК ТОННЕЛЕЙ ПЕТЕРБУРГСКОГО МЕТРОПОЛИТЕНА И
РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ИХ ПОДДЕРЖАНИЯ 109
Методика исследований 109
Натурные наблюдения устойчивости тоннелей 110 Кировско-Выборгской линии
Натурные наблюдения устойчивости тоннелей Московско-Петроградской линии 116
Натурные наблюдения устойчивости тоннелей Невско-Василеостровской линии 121
4.5. Обоснование способов поддержания подземных сооружений и
ремонта обделок перегонных тоннелей на участке «Обухово-
Рыбацкое» 126
4.6. Инструментальные исследования прочности и ремонт обделок
перегонных тоннелей на участке «Обухово-Рыбацкое»
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 147
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 149
Введение к работе
Решение транспортных проблем перевозки пассажиров в мегаполисах в основном связано со строительством и эксплуатацией метрополитенов.
Сеть выработок метрополитенов представляет комплекс подземных сооружений различных размеров и назначения, взаимодействующих между собой, земной поверхностью и наземными сооружениями. Метрополитены являются одними из самых сложных и дорогостоящих отраслей современного подземного хозяйства.
Эксплуатационное состояние и надежность подземных транспортных систем определяется устойчивостью и водонепроницаемостью перегонных тоннелей и станций метрополитенов. Выход из строя перегонных тоннелей создает большие трудности в перевозке пассажиров и приводит к значительным материальным потерям, что особенно ярко проявилось при аварии на Петербургском метрополитене между станциями «Площадь Мужества» - «Лесная».
Данные натурных исследований в условиях петербургского метрополитена свидетельствуют о существенном влиянии как характеристики крепи (формы и толщины, материала) и массива (структурных особенностей, глубины заложения), так и условий контакта обделки с грунтовым массивом на устойчивость тоннельных сооружений.
Большое влияние на состояние подземных сооружений метрополитенов оказывают инженерно-геологические и гидрогеологические условия и характеристики вмещающего грунтового массива, наличие тектоники и подземных вод.
Решению проблем строительства и поддержания подземных сооружений метрополитенов посвящены труды многих ученых: Айвазова Ю.Н., Безродного К.П., Булычева Н.С., Власова С.Н., Демешко Е.А., Голицинского Д.М., Кар-тозия Б.А., Кулагина Н.И., Маковского А.Н., Меркина В.Е., Протосени А.Г., Тимофеева О.В., Фролова Ю.С., Черникова А.К., Шилина А.А., Шуплика М.Н. и других.
Поддержание подземных сооружений метрополитенов связано с необходимостью выполнения комплекса работ по анализу геологического строения грунтового массива, инженерно-геологических и гидрогеологических условий, геомеханическому и маркшейдерскому мониторингу, визуальному обследованию и инструментальным наблюдениям за состоянием тоннельных сооружений линий метрополитена в процессе их эксплуатации и разработке рекомендаций по ремонту обделок и конструкций станций. Вместе с тем, эти вопросы до настоящего времени еще слабо разработаны. Поэтому геомеханическое обоснование способов поддержания и ремонта подземных сооружений метрополитенов является весьма актуальным для транспортных систем мегаполисов.
Цель работы: обеспечение условий нормальной эксплуатации подземных сооружений метрополитена.
Идея работы: геомеханический прогноз устойчивости и разработку рекомендаций по ремонту перегонных тоннелей и станций метрополитена следует осуществлять на основе данных инструментальных наблюдений за вертикальными перемещениями тоннельной обделки и анализа инженерно-геологических и гидрогеологических условий трассы метрополитена.
Основные задачи работы:
Инструментальные наблюдения за состоянием и деформированием перегонных тоннелей по трассам метрополитена;
Выявление основных форм и типов потери устойчивости и эксплуатационной пригодности обделок перегонных тоннелей и конструктивных элементов станций метрополитена;
Разработка методики прогноза устойчивости тоннелей метрополитена;
Обоснование способов и разработка рекомендаций по поддержанию эксплуатируемых подземных сооружений метрополитена.
Методы исследований: Анализ и обобщение результатов отечественных и зарубежных исследований; визуальные и инструментальные исследования деформирования перегонных тоннелей; исследование прочности обделок метода-
ми неразрушающего контроля; математическая обработка результатов исследований с использованием ПЭВМ. Научная новизна работы:
Выявлены закономерности вертикальных движений перегонных тоннелей метрополитена в форме периодического поднятия и опускания в пространстве и во времени при слабом, умеренном и высоком уровнях скоростей и градиентов перемещений путейских реперов.
Установлено, что водопроницаемость обделок тоннелей носит кустовой характер в связи с наличием неотектонических разломов массива и увеличением уровня подземных вод гдовского горизонта.
Защищаемые научные положения:
Вертикальные перемещения перегонных тоннелей по трассе подземных линий метрополитена определяются взаимодействием системы «обделка-грунтовый массив», наличием погребенных палеодолин, изменением прочностных, деформационных и структурных свойств грунтового массива, типами крепи, характеристиками материала обделки и технологией строительства.
Методика прогноза устойчивости перегонных тоннелей метрополитена должна основываться на величине средней скорости и динамике изменения вертикальных перемещений тоннельных сооружений в пространстве и во времени с учетом неотектоники и гидрогеологии грунтового массива.
3. Способы поддержания перегонных тоннелей и станций метрополитена должны выбираться в зависимости от категории технического состояния подземных сооружений, величин и динамики их вертикальных перемещений, накопленных инженерных осложнений, с использованием современных строительных материалов и технологий
Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций: обеспечивается большим объемом инструментальных наблюдений за деформированием перегонных тоннелей вдоль трасс подземных линий Петербургского метрополитена, масштабными обследованиями состояния тоннелей и станций
метрополитена; использованием статистических методов обработки экспериментальных данных.
Основные положения диссертационной работы докладывались на 4-ой Международной научно-технической конференции «Современные технологии сухих смесей в строительстве» СПб, 2002 г., на Международной конференции «Проблемы геомеханики и механики подземных сооружений», Тула, 2003 г., на НТС ГУП «Петербургский метрополитен».
Личный вклад автора заключается: в постановке задач и разработке методики исследования; в проведении экспериментальных исследований по деформированию перегонных тоннелей метрополитенов; в разработке методики прогноза устойчивости перегонных тоннелей; в составлении рекомендаций по поддержанию и ремонту перегонных тоннелей и станций метрополитена.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ в периодической печати и трудах научных конференций.
