Содержание к диссертации
Введение I
1. Анализ причин неудовлетворительного эксплуатационного состояния коллекторных тоннелей. 6
1.1. Применяемые типовые конструкции крепи при возведении коллекторных тоннелей и методы их расчета. 6
1.2. Анализ основных видов разрушений обделок. 15
1.3. Влияние современной технологии возведения вторичных обделок на их качество. 22
1.4. Существующие методы контроля качества возведения вторичных обделок. 29
Цель и задачи исследований. 34
2. Методы и материалы исследований. 37
2.1. Методика лабораторных исследований. 37
2.2. Методика производственных экспериментов. 46
2.3. Применяемая аппаратура. 63 Выводы. 67
3. Исследования влияния технологии 6036ения вторичных обделок на их качество и срок службы. 69
3.1. Апробация разработанной методики в производственных условия. 69
3.2. Изучение закономерностей формирования прочностных и фильтрационных свойств в поперечном и продольном сечениях вторичных обделок. 77
3.3. Оценка трещиностойкости вторичных обделок с учетом совместной работы двухслойной крепи и вмещающих пород. 98
Выводы. 101
4. Экспериментальные исследования материала вторичных обделок и анализ причин его дефектности. 104
4.1. Выявление закономерностей формирования физико-механических свойств образцов из товарного бетона заводских составов. 104
4.2. Оценка влияния расчетных составов, исключающих расслаиваемость при укладке бетонных смесей на конечные физико-механические характеристики возводимых обделок. III
4.3. Повышение водонепроницаемости и стойкости бетонных образцов в агрессивных средах за счет использования химических добавок. 126
Выводы. 133
5. Разработка рекомендаций по новой технологии возведения и оперативному обследованию качества сооружения вторичных обделок коллекторных тоннелей. 135
5.1. Исследования влияния параметров бетонирования, режимов твердения и времени распалубливания на прочностные и фильтрационные свойства обделок. 135
5.2. Рекомендации по новой технологии возведения вторичных обделок повышенного качества. 145
5.3. Рекомендации по оперативному обследованию качества сооружения вторичных обделок; 151
5.4. Технико-экономический расчет. 155
Выводы. 160
Заключения. 161
Список литературы. 164
Приложения.
Введение к работе
Решениями ХХУІ съезда КПСС поставлены задачи дальнейшего повышения эффективности и качества строительства, в том числе и подземного, к которому относится сооружение коммуникационных и канализационных коллекторных тоннелей. Протяженность их в настоящее время в г.Москве составляет более 19 тыс.км., а ежегодный ввод в эксплуатацию достигает 25-30 км. Кроме того, по перспектив?-ному плану развития Москвы намечается построить до 2000 г. канализационные тоннели глубокого заложения общей протяженностью, превышающей 85 км., и стоимостью 1,5-2,0 млрд.рублей.
Учитывая специфичность подобных сооружений,к ним предъявляют высокие теебования как по качеству возведения, тан и по сроку службы. Выполнить поставленные задачи возможно лишь на основе разработки и внедрения новых, более прогрессивных методов расчета крепи, а также совершенствования технологии возвдения вторичных обделок.
На сегодняшний день эта проблема еще не решена полностью, что в первую очередь связано с несовершенством методов расчета обделок, в которых, как правило, не учитывается совместная работа внешней крепи и внутренней обделки. Слабо разработаны эффективные способы гидроизоляции по наружной крепи, низко качество возведения внутренней противофильтрационной обделки, которая в ряде случаев имеет заниженные прочностные и деформативные характеристики и повышенную водопроницаемость. При таком положении воздействие внешних и внутренних неблагоприятных факторов в значительной степени способствует возникновению очагов разрушения, которые приводят в конечном итоге к аварийным ситуациям, а в некоторых случаях и к выходу из строя отдельных участков вторичной обделки и коллекторов в целом. Достаточно сказать, что суммарный выход из строя коллекторных тоннелей, по данным института "Мосинжпроект", достигает 118 м. от ежегодно вводимых в эксплуатацию тоннелей. Цифра эта не велика, однако, учитывая специфичность работы тоннелей, невозможность осмотра и ремонта во время эксплуатации, недопустимо разрушение даже одного метра обделки.
Для повышения эффективности и качества возведения, а также увеличения срока эксплуатации коллекторных тоннелей необходимы дальнейшие исследования влияния технологии возведения на прочностные и фильтрационные свойства вторичных обделок. Таким образом, установление закономерностей влияния технологических факторов на формирование физико-механических свойств в бетонных вторичных обделках для разработки новой технологии их возведения, обеспечивающей повышение срока службы коллекторных тоннелей является актуальной научной задачей.
Целью работы является установление влияния технологических факторов на формирование физико-механических свойств в бетонных вторичных обделках для разработки новой технологии их возведения, обеспечивающей увеличение срока службы коллекторных тоннелей.
Основная идея работы заключается в использовании закономерностей влияния технологии бетонирования и условий твердения на формирование физико-механических свойств в бетонных вторичных обделках для повышения срока службы коллекторных тоннелей.
Работа выполнена на основании теоретических расчетов и экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях. В лабораторных условиях исследованы факторы влияния на изменение физико-механических свойств гидротехнического бетона в процессе твердения и под нагрузкой. Установлены корреляционные зависимости, связывающие прочность ( ксл(с.) модуль упругости ( Ест ) пористость ( П. ) со скоростями прохождения упругих волн ( Jp ) в образцах из товарного бетона, применяемого в практике строительства. Вьшолнен расчет, на основании которого подобраны составы бетонных смесей, исключающие для данных условий возведения их расслаиваемость. Проведены исследования влияния воздухо-вовлекающих и пластифицирующих добавок на открытую пористость и коэффициент фильтрации. Показана перспективность использования добавки низкомолекулярного полиэтилена для повышения водонепроницаемости и стойкости вторичных обделок в агрессивной среде. Составлена программа расчета на трещиностойкость вторичных обделок с учетом совместной работы двухслойной крепи и вмещающих пород на основе известных методик Булычева Н.С. и Попова В.Л. Результаты расчета позволили количественно оценить появление и раскрытие продольных трещин в сводовой части обделок.
В натурных условиях обследованы вторичные обделки и установлены причины, приводящие их к разрушению. Выявлена степень влияния и рекомендованы оптимальные режимы уплотнения и условия твердения материала обделок. Разарботана методика сейсмоакустического метода определения физико-механических характеристик и выявления дефектных участков вторичных обделок, обусловленные различием процессов бетонирования и условий твердения. Подсчитаны реальные величины прочности СQcofc ); статического модуля упругости (Ест )i коэффициента Пуассона (ДО ), пористости І П. ) и коэффициента фильтрации для вторичных обделок.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:
Впервые установлено, что возникновение зон неоднородного по свойствам бетона в сводовой и средней частях вторичных обделок коллекторных тоннелей с понижением прочности до 30;о и увеличением коэффициента фильтрации на 35% определяется седиментационным расслоением бетонных смесей и условиями твердения.
Впервые установлено, что формирование текстуры нерасслаиваю-щегося бетона обделок требуемой водонепроницаемости возможно при значениях водоцементного отношения (Кщ, В/Ц 1,65 К ), коэффициентах раздвижки песка и щебня 1,1 ot,fi 199 и введении 1,5 /о добавки низкомолекулярного полиэтилена.
Разработана новая технология возведения вторичных бетонных обделок, отличающаяся тем, что бетонная смесь закачивается за опалубку под давлением не менее 0,1 ЬїГіа, а конструкция опалубки позволяет поддерживать необходимый температурно-влажностный режим в период твердения, что обеспечивает повышение прочности, водонепроницаемости обделок и увеличивает срок службы коллекторных тоннелей в целом.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
- удовлетворительной сходимостььэ результатов определения физико-механических характеристик вторичных обделок по разработанной методике сейсмоакустического профилирования в производственных условиях с данными, полученными статическими методами при погрешности, не превышающей - 10%;
- высокими значениями тесноты статистической связи с предлагаемых эмпирических зависимостях между скоростями распространения упругих волн в бетонной среде и прочностью, модулем упругости, общей пористостью (коэффициент корреляции не ниже 0,6);
- положительными результатами внедрения разработанной технологии возведения при строительстве коллекторных тоннелей в г.Москве.
Значение работы. Научное значение заключается в установлении закономерностей влияния процессов бетонирования и твердения на формирование физико-механических свойств в бетонных вторичных обделках при их возведении, которые развивают современные пред -• ставлення о формировании текстуры бетона вторичных обделок в процессе твердения.
Практическое значение заключается в разработке "Рекомендаций по новой технологии возведения вторичных обделок и оперативному обследованию качества их сооружения", позволяющих улучшить качество строительных работ, повысить водонепроницаемость и тем самым значительно увеличить срок службы коллекторных тоннелей в целом.
Результаты диссертационной работы использованы на объектах строительства трестов Г1ІР-І и ГПР-3. "Рекомендации по новой технологии возведения вторичных обделок и оперативному обследованию качества их сооружения"внедрены трестом горнопроходческих работ л І (ГПР-І) Главмосинжстроя с годовым экономическим эффектом - 86,564 тыс.руб.
Основные положения диссертационной работы докладывались на заседании секции "Основания и фундаменты под гидротехнические сооружения" в ВНИИГиМ им.С.Я.Костякова (Москва, 1980 г.); на техническом совете строительного треста ГПР-І (Москва, 1981г.); на X Всесоюзном совещании по уплотнению и закреплению грунтов (г.Ростов-на-Дону, 1983 г.); на научной преподавательской конференции в МГРИ (Москва, 1983 г.).
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Содержит: 116 страниц машинописного текста, 14 таблиц, 48 рисунков, списка литературы из 120 наименований, в т.ч.10 зарубежных, приложения на 34 страницах.
