Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения подземных сооружений, и может быть использовано при строительстве тоннелей мелкого заложения различного назначения, в том числе под действующими транспортными магистралями без перерыва движения по ним в условиях слабых грунтов, а также при возведении в теле существующих насыпей или под насыпями.
Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому техническому результату является способ возведения подземного сооружения с использованием микротоннелирования, включающий образование в грунте над перекрытием возводимого сооружения горизонтального и в зонах внешних его стен вертикальных защитных экранов путем продавливания полых протяженных элементов с помощью микротоннелепроходческого комплекса с одновременной подачей тиксотропного раствора, разработку грунта в объеме возводимого сооружения под защитой экранов заходками с креплением лба забоя, установкой поддерживающих рам с временными и постоянными колоннами и возведение обделки (RU 2138597 С1, 27.09.1999).
Однако известный способ не обеспечивает безопасности производства работ и экономичности и надежности конструкции при возведении подземного сооружения с повышенной шириной его поперечного сечения.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение безопасности производства работ, а также экономичности и надежности возводимого сооружения с повышенной шириной его поперечного сечения.
Задача решается за счет того, что в способе возведения подземного сооружения с использованием микротоннелирования, включающем образование в грунте над перекрытием возводимого сооружения горизонтального и в зонах внешних его стен вертикальных защитных экранов путем продавливания полых протяженных элементов с помощью микротоннелепроходческого комплекса с одновременной подачей тиксотропного раствора, разработку грунта в объеме возводимого сооружения под защитой экранов заходками с креплением лба забоя, установкой поддерживающих рам с временными и постоянными колоннами и возведение обделки, согласно изобретению, при продавливании элементов экранов в грунте в объеме возводимого сооружения выполняют также путем продавливания полых протяженных элементов, по крайней мере, одну временную защитную вертикальную продольную стенку, которую располагают со смещением относительно продольной оси возводимого сооружения или со смещением относительно осей внутренних продольных несущих конструкций сооружения и образованием, по крайней мере, двух по ширине возводимого сооружения зон разработки грунта, а по мере разработки грунта в объеме возводимого сооружения участки временной защитной стенки удаляют.
Временную защитную стенку могут располагать со смещением относительно продольной оси сооружения на величину, составляющую 0,03-0,4 ширины возводимого сооружения.
При возведении сооружения в теле насыпи продавливание полых протяженных элементов временной защитной стенки могут производить путем предварительного образования со стартовой и приемной сторон опорных площадок, монтажа со стартовой стороны опорных балок, на которые устанавливают портальную опору, на которую, в свою очередь, устанавливают домкратную станцию и щит, а также платформу для поддержки полых протяженных элементов и средства гидромеханизации, после чего осуществляют продавливание в направлении сверху вниз до уровня поверхности грунта полых элементов, образующих верхнюю часть временной защитной стенки, а затем образуют стартовый и приемный котлованы по сторонам возводимого сооружения до проектной отметки его низа соосно временной защитной стенке и производят поочередное продавливание остальных по высоте полых протяженных элементов, образующих нижнюю часть временной защитной стенки.
При возведении сооружения в грунте временную защитную стенку могут выполнять путем образования стартового и приемного котлованов, последующего монтажа в стартовом котловане микрощитового комплекса, домкратную группу которого опирают на выполненные в стартовом котловане сваи, при этом производят крепление торцевой стены стартового котлована со стороны задавливания полых протяженных элементов преимущественно горизонтальными металлическими трубами с затяжкой досками, а разработку грунта стартового котлована с боковыми откосами выполняют ярусами, последовательно выбирая грунт на глубину, необходимую для установки микрощита, причем продавливание полых протяженных элементов временной защитной стенки производят сверху вниз, а после продавливания последнего полого протяженного элемента временной защитной стенки нижнюю часть стартового котлована до уровня последнего продавленного полого элемента засыпают, при этом разработку грунта приемного котлована и его крепление производят аналогично разработке грунта стартового котлована и его креплению.
При разработке грунта котлованов на дне каждого яруса могут выполнять бетонную подготовку и укладывают распорные балки с креплением их к сваям, причем по мере разработки грунта каждого последующего яруса распорные балки и участки свай в пределах яруса демонтируют, причем грунт котлованов разрабатывают с образованием уступов и наклонного лба забоя с затяжкой досками всплошную и установкой стоек и подкосов.
Выполнение горизонтального экрана могут производить путем продавливания полых протяженных элементов вслед за щитом, для чего вначале с обеих сторон насыпи, в теле которой возводят сооружение, выполняют со стартовой и приемной сторон крепление откосов насыпи, со стартовой стороны монтируют портальную опору, домкратную станцию, платформу для поддержки полых элементов, средства гидромеханизации, а с приемной стороны - площадку для приема щита, и производят продавливание полых протяженных элементов в грунте с разработкой грунта в забое скважины гидроразмывом и удалением пульпы из забоя насосом с транспортировкой в отстойник, который устанавливают у основания откоса насыпи вблизи крайней скважины, при этом после продавливания очередного полого протяженного элемента портальную опору перемещают на ось следующего подлежащего продавливанию полого протяженного элемента, а также перемещают платформу для поддержки полых элементов и процесс продавливания повторяют, а после продавливания всех полых протяженных элементов горизонтального экрана производят заполнение их полостей твердеющим материалом с армированием.
Горизонтальный экран могут выполнять путем продавливания полых протяженных элементов в направлении от одной стены возводимого сооружения к другой.
Горизонтальный экран могут выполнять путем продавливания полых протяженных элементов сначала в направлении от продольной оси возводимого сооружения к одной его стене, а затем - от продольной оси возводимого сооружения к другой его стене.
Горизонтальный экран могут выполнять путем продавливания полых протяженных элементов в направлении от продольной оси возводимого сооружения к его стенам, продавливая, по крайней мере, по два элемента поочередно с каждой стороны от продольной оси возводимого сооружения.
При возведении сооружения в теле насыпи после образования горизонтального экрана могут производить продавливание полых протяженных элементов вертикальных экранов, которое осуществляют путем предварительного образования со стартовой и приемной сторон опорных площадок под каждый экран с обеих сторон возводимого сооружения, монтажа с каждой стартовой стороны опорных балок, на которые устанавливают портальную опору, на которую, в свою очередь, устанавливают домкратную станцию и щит, а также платформу для поддержки полых протяженных элементов и средства гидромеханизации, после чего осуществляют поочередное продавливание в направлении сверху вниз до уровня поверхности грунта полых элементов, образующих по высоте часть одного вертикального экрана, а затем - полых элементов, образующих по высоте часть другого вертикального экрана, после чего образуют стартовые и приемные котлованы до проектной отметки низа возводимого сооружения и производят поочередное продавливание остальных по высоте полых протяженных элементов, образующих нижние части сначала одного вертикального экрана, а затем - другого.
Продавливание полых протяженных элементов временной защитной стенки могут производить перед образованием горизонтального экрана, или продавливание полых протяженных элементов временной защитной стенки производят после образования горизонтального экрана, или продавливание полых протяженных элементов временной защитной стенки производят перед продавливанием полых протяженных элементов вертикальных экранов, или продавливание полых протяженных элементов временной защитной стенки производят после продавливания полых протяженных элементов одного из вертикальных экранов, а после образования временной защитной стенки производят продавливание полых протяженных элементов другого вертикального экрана.
Продавливание в грунте полых протяженных элементов вертикальных экранов и временной защитной стенки могут производить с разработкой грунта в забое скважины гидроразмывом и удалением пульпы из забоя насосом с транспортировкой в отстойник, который устанавливают у основания откоса насыпи, при этом при продавливании полых протяженных элементов, образующих верхние части вертикальных экранов и защитной стенки, портальную опору и платформу для поддержки полых элементов перемещают последовательно сверху вниз, а при продавливании полых протяженных элементов, образующих нижние части вертикальных экранов и временной защитной стенки, в котлованах последовательно перемещают сверху вниз требуемое для продавливания полых протяженных элементов оборудование.
Полости, по крайней мере, части полых протяженных элементов после продавливания могут заполнять твердеющим материалом с армированием, а полости остальных используют для пропуска коммуникаций различного назначения.
Твердеющим материалом с армированием могут заполнять полости элементов горизонтального экрана.
Твердеющим материалом с армированием могут заполнять полости элементов горизонтального экрана, а полости элементов вертикальных экранов заполняют твердеющим материалом без армирования.
Заполнение твердеющим материалом с армированием полостей элементов горизонтального экрана могут производить до продавливания полых протяженных элементов вертикальных экранов.
Заполнение твердеющим материалом полостей элементов вертикальных экранов могут производить в две стадии, на первой из которых заполняют полости элементов с правой и левой внешних сторон возводимого сооружения, продавленных в верхнем ярусе, после чего производят продавливание полых элементов нижележащего яруса и последующее заполнение их полостей твердеющим материалом.
Армирование полостей протяженных элементов экранов могут производить путем протягивания в полость армирующего элемент по контуру каркаса с помощью лебедки на всю длину возводимого сооружения или посекционно с циклическим наращиванием секций, после чего один из торцов полого протяженного элемента перекрывают заглушкой, а затем в полость элемента перед его заполнением твердеющим материалом устанавливают направляющий швеллер под рукав для нагнетания твердеющего материала, длина которого соответствует длине рукава, причем швеллер и рукав не доводят до конца элемента на 3 - 4 м, подключают рукав к нагнетателю и производят нагнетание твердеющего материала с одновременным вытягиванием швеллера и рукава со стороны нагнетания, при этом не доходя до торца элемента на 3 - 4 м нагнетание прекращают, извлекают рукав и швеллер, торец полого протяженного элемента перекрывают заглушкой с отверстиями, в одно из которых вваривают патрубок с фланцем для крепления секции рукава, а другое оставляют для выхода воздуха, после чего подсоединяют секцию рукава и производят окончательное заполнение полости элемента твердеющим материалом, причем заполнение полостей остальных элементов экранов производят последовательно аналогично.
Разработку грунта в объеме возводимого сооружения могут производить по ширине сооружения в два этапа, на первом из которых разрабатывают грунт между одним из вертикальных экранов и временной защитной стенкой, а на другом - между временной защитной стенкой и другим вертикальным экраном, причем на каждом этапе грунт разрабатывают с двух сторон по длине возводимого сооружения поярусно сверху вниз навстречу к поперечной оси сооружения, причем перед разработкой грунта первой заходки верхнего яруса производят с обеих сторон сооружения закрепление грунта в сечении возводимого сооружения, затем с каждой стороны сооружения разрабатывают котлован предпортальной части в откосах с поярусным креплением лба забоя в сечении возводимого сооружения, после чего в котловане укладывают дорожные плиты и выполняют щебеночную подготовку под основание портала, устанавливают арматуру и опалубку стен портала и возводят стены портала, а затем устанавливают арматуру и опалубку под верхнюю портальную балку и возводят ее, или разработку грунта производят встречными забоями с обеих сторон возводимого сооружения, причем при разработке грунта первой заходки верхнего яруса возле продавленных протяженных элементов вертикальных экранов с каждой стороны сооружения выполняют в грунте выемки, в которых монтируют временные кронштейны с креплением их к элементам вертикальных экранов и к элементам защитной стенки, разработку грунта первой заходки верхнего яруса производят на длину до 4 м по стене с креплением лба забоя, а затем доставляют и устанавливают на временные кронштейны с каждой стороны возводимого сооружения балки ригеля, а после разработки грунта на полную высоту устанавливают по одной раме также с каждой стороны возводимого сооружения, после чего с двух сторон возводимого сооружения разрабатывают грунт заходками поярусно с установкой в верхнем ярусе балок ригеля и креплением лба забоя, а в нижнем - плит основания, на которые опирают нижние торцы колонн рам, а верхние их торцы подводят под балки ригеля с распором последних в протяженные элементы горизонтального экрана, при этом разработку грунта производят до образования между рамами встречных забоев целика грунта длиной до 10 м, который разрабатывают под углом естественного откоса грунта с установкой в нижнем ярусе оставшихся плит основания и рам, причем после подведения колонн рам под балки ригеля и распора последних в протяженные элементы горизонтального экрана, кронштейны по мере их освобождения срезают.
Разработку грунта в объеме возводимого сооружения могут осуществлять после продавливания всех протяженных элементов экранов и временной защитной стенки и закрепления подлежащего разработке массива грунта, причем до начала разработки грунта выполняют подготовительные работы, в процессе которых разрабатывают котлованы с обеих сторон насыпи, под которой возводят подземное сооружение, с выполнением подпорных стен и съездов, укладкой на съезды дорожных плит и бетонированием дна котлованов, причем разработку котлованов производят экскаватором "обратная лопата" четырьмя забоями навстречу друг другу по два с каждой стороны насыпи заходками длиной 2 м и установкой одной полной рамы с каждой стороны насыпи в каждой заходке, при этом на каждой заходке сначала разрабатывают левую и правую части объема возводимого сооружения, с оставлением целика между ними, а затем первый освободившийся экскаватор перемещают на ось подземного сооружения и ведут разработку грунта в центральной части в объеме целика, а после окончания разработки грунта в заходке бетононасосом укладывают бетонную смесь и образуют подготовку основания лотка, на которую устанавливают железобетонные плиты, а разработанный грунт из ковша экскаватора разгружают в автосамосвалы и вывозят со стройплощадки.
Закрепление грунта могут производить путем предварительного создания дополнительного защитного экрана в виде грунтоцементной плиты толщиной до 2 м по поверхностям откосов с обеих сторон насыпи, в теле которой возводят сооружение, в пределах контура защитных экранов из продавленных протяженных элементов, и последующего закрепления грунта в объеме возводимого сооружения с образованием жестко армированного массива в виде грунтоцементной плиты переменной мощности от 4,5 до 10,5 м, причем закрепление грунта производят инъектированием по ярусам закрепляющего материала с гидроразрывом массива и дальнейшим его уплотнением путем нагнетания закрепляющего материала под давлением, превышающим действующие нагрузки на подлежащий разработке грунт от расположенных на нем сооружений, при этом закрепление грунта при создании дополнительного защитного экрана производят путем нагнетания закрепляющего материала через инъекторы, которые располагают по склону по сетке с ячейками 1,98 х 1,15 м заходками длиной 1,5 м, а закрепление грунта в объеме возводимого сооружения производят с обеих сторон его путем нагнетания закрепляющего материала через наклонные инъекторы из перфорированных труб, которые размещают по склонам усиливаемого массива грунта по сетке с ячейками 2,5 х 2,5 м, причем нагнетание осуществляют отдельными заходками длиной 1,5 м в последовательности из глубины к устью инъектора, при этом как при закреплении грунта в объеме возводимого сооружения, так и при закреплении грунта при создании дополнительного защитного экрана используют преимущественно четырехщелевые инъекторы из труб диаметром 48,0 мм, толщиной стенки 3,5 мм и высотой перфорированной части 1,5 м с круглыми отверстиями диаметром 1,5 см, расположенными в четырех направлениях под углами 90o, причем инъекторы погружают в предварительно пробуренные в грунте лидерные скважины, инъекторы выполняют по длине с образующими тампоны кольцами, диаметр которых превышает диаметр лидерных скважин, и шаровым краном в верхней части, а устья скважин перекрывают инвентарными пакерами, нагнетание производят в очередности через один инъектор под давлением 5-15 атм при минимальной скорости подачи твердеющего материала, после чего производят инъекционные работы через оставшиеся инъекторы яруса с теми же режимами, а затем производят инъекционные работы в следующем ярусе в описанной последовательности, а при возникновении затруднений с нагнетанием проектного количества закрепляющего материала при проведении нагнетания процесс приостанавливают до 0,5 ч, после чего производство работ возобновляют в том же режиме, причем после окончания процесса нагнетания установленный на инъекторе шаровой кран перекрывают и выдерживают в течение 1,0-1,5 ч, после чего инъектор отсоединяют от технологического трубопровода подачи закрепляющего материала посредством предусмотренного для их сопряжения быстроразъемного соединения, отсоединяют шаровой кран, после чего производят наращивание инъектора очередным звеном и погружение его на глубину нижерасположенной стоянки инъектирования и повторяют процесс инъектирования в той же последовательности.
При выполнении дополнительного защитного экрана могут использовать закрепляющий материал в виде раствора следующего состава:
Цемент М 500, кг - 1100
Песок, кг - 350
Пластификатор, кг - 35
Вода, л - 251
а при закреплении массива грунта в объеме возводимого сооружения используют закрепляющий материал в виде раствора с водоцементным отношением 0,8 следующего состава:
Цемент М 500, кг - 556
Песок, кг - 1246
Жидкое стекло плотностью 1,02 - 1,08 г/см3, кг - 16
Пластификатор, л - 35
Вода, л - 334
при этом раствор приготавливают на стройплощадке в растворном узле непосредственно перед инъектированием с перемешиванием в растворомешалке после засыпки цемента в воду не менее 7 мин, причем в процессе приготовления или перед нагнетанием раствор процеживают через сито с отверстиями диаметром не более 5 мм, при этом, по крайней мере, часть инъекторов оставляют в массиве закрепленного грунта, а при разработке грунта удаляют вместе с разрабатываемым грунтом.
Разрабатываемый грунт могут подвергать измельчению с отделением при этом металлических включений, образованных полыми протяженными элементами временной защитной стенки и оставленными в закрепленном массиве инъекторами.
Укладку плит основания лотка могут производить после разработки грунта заходки на всю высоту сооружения путем выполнения бетонной подготовки в заходке толщиной не менее 200 мм с выдержкой уложенного бетона в течение суток и последующей доставки машиной очередной плиты, которую производят под ковшом машины на высоте 50-100 мм от поверхности лотка до оси очередной рамы, после чего плиту опускают и стропуют, затем машину отправляют за очередной плитой, а доставленную плиту стропуют к тельферу, который заранее навешивают на тельферную балку, которую прикрепляют к продавленным протяженным элементам вертикальных экранов, и с помощью тельфера устанавливают плиту в проектное положение с приваркой закладных уголков по периметру плиты к закладным уголкам смежных плит, а после монтажа плит основания лотка в проектное положение в пройденной на всю высоту возводимого сооружения заходке производят установку ригеля рам из двух балок-полуригелей, для чего в призабойной части с передвижных подмостей к крайним продавленным протяженным элементам горизонтального экрана прикрепляют блок, а на колоннах ранее установленных рам прикрепляют монтажные петли для навески ручных талей, после чего доставляют балки-полуригели к оси монтируемой рамы двумя ручными талями, поднимают первую балку-полуригель до соприкосновения с первым продавленным протяженным элементом горизонтального экрана и подводят под поднятую балку-полуригель временные инвентарные тумбы, которые располагают по оси рамы, после этого балку-полуригель опускают на тумбы, причем те же операции одновременно проводят со второй балкой-полуригелем, после чего с площадок двух тумб, расположенных ближе к оси возводимого сооружения, соединяют балки-полуригели разъемным соединением и выставляют по оси домкратов, которыми поднимают ригель до касания с первыми протяженными элементами горизонтального экрана и распора в них, и к ним приваривают, после чего доставляют к месту монтажа рамы постоянные и временные колонны, которые укладывают возле места их установки, затем после укладки плит основания лотка возводимого сооружения по центру каждой плиты устанавливают постоянные и временные колонны рамы, причем установку колонн производят путем доставки колонн в призабойное пространство каждой заходки, на ригели по осям установки колонн приваривают монтажные петли и навешивают блоки, через которые ручными талями колонны поднимают в вертикальное положение, затем с помощью монтажного приспособления, преимущественно лома, не отцепляя троса тали, устанавливают колонны в проектное положение, после чего с временных тумб гидравлическими домкратами создают распор между ригелем и плитами основания лотка, а затем постоянные колонны приваривают к ригелю, а временные соединяют с ригелем разъемным соединением, затем домкраты снимают, а тумбы перемещают в пространство между временными колоннами, причем в случае образования зазора между ригелем и верхним торцом колонны в зазор забивают прокладку требуемой толщины.
После разработки грунта в объеме возводимого сооружения могут выполнять обделку сооружения путем бетонирования перекрытия сооружения, бетонирования подколонника среднего ряда постоянных колонн сооружения, бетонирования колонн, лотка, пешеходных зон и стен.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в безопасности производства работ, а также экономичности и надежности возводимого сооружения с повышенной шириной его поперечного сечения за счет обеспечения возможности сокращения размеров одновременно вскрываемых зон при разработке грунта при одновременном исключении технологических помех для возведения внутренних продольных несущих конструкций.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображен поперечный разрез подземного сооружения в процессе разработки грунта;
на фиг. 2 - то же в плане, вариант косого расположения подземного сооружения;
на фиг.3 - полый элемент горизонтального экрана на стадии бетонирования, поперечный разрез;
на фиг.4 - то же, на начальной стадии продавливания полых элементов нижней части вертикального экрана, продольный разрез;
на фиг. 5 - то же, на стадии продавливания полых элементов нижней части вертикального экрана, продольный разрез;
на фиг.6 - узел А на фиг.5;
на фиг. 7 - портальная часть подземного сооружения и начальная стадия разработки грунта ярусами с креплением лба забоя, продольный разрез;
на фиг.8 - узел Б на фиг.7;
на фиг.9 - вид по стрелке В на фиг.7;
на фиг.10 - вид по стрелке Г на фиг.7 с креплением лба забоя всплошную;
на фиг. 11 - установка временных кронштейнов и балки ригеля на стадии разработки грунта в зоне между вертикальным экраном и временной защитной стенкой;
на фиг.12 - монтаж плит основания лотка в поперечном сечении сооружения;
на фиг.13 - установка временных колонн и подъем балки ригеля домкратами с опиранием на временные колонны в поперечном сечении сооружения;
на фиг. 14 - монтаж постоянных колонн и опирание ригеля на них и стены сооружения.
Способ возведения подземного сооружения 1 с использованием микротоннелирования включает образование в грунте над перекрытием 2 возводимого сооружения горизонтального 3 и в зонах внешних его стен 4 вертикальных 5 защитных экранов путем продавливания полых протяженных элементов 6 с помощью микротоннелепроходческого комплекса (на чертежах не показано) с одновременной подачей тиксотропного раствора, разработку грунта в объеме возводимого сооружения 1 под защитой экранов 3 и 5 заходками с креплением лба забоя 7, установкой поддерживающих рам 8 с временными 9 и постоянными 10 колоннами и возведение обделки 11. При продавливании элементов 6 экранов 3 и 5 в грунте в объеме возводимого сооружения 1 выполняют также путем продавливания полых протяженных элементов 6, по крайней мере, одну временную защитную вертикальную продольную стенку 12, которую располагают со смещением относительно продольной оси 13 возводимого сооружения 1 или со смещением относительно осей (на чертежах не показаны) внутренних продольных несущих конструкций сооружения 1 и образованием, по крайней мере, двух по ширине возводимого сооружения 1 зон 14 и 15 разработки грунта, а по мере разработки грунта в объеме возводимого сооружения 1 участки временной защитной стенки 12 удаляют.
Временную защитную стенку 12 располагают со смещением относительно продольной оси 13 сооружения 1 на величину, составляющую 0,03-0,4 ширины возводимого сооружения 1.
При возведении сооружения 1 в теле насыпи 16 продавливание полых протяженных элементов 6 временной защитной стенки 12 могут производить путем предварительного образования со стартовой 17 и приемной 18 сторон опорных площадок 19 и 20, монтажа со стартовой стороны 17 опорных балок 21, на которые устанавливают портальную опору 22, на которую, в свою очередь, устанавливают домкратную станцию 23 и щит (не показан), а также платформу (не показана) для поддержки полых протяженных элементов 6 и средства гидромеханизации (не показаны), после чего осуществляют продавливание в направлении сверху вниз до уровня поверхности грунта полых элементов 6, образующих верхнюю часть временной защитной стенки 12, а затем образуют стартовый 24 и приемный 25 котлованы по сторонам возводимого сооружения 1 до проектной отметки его низа соосно временной защитной стенке 12 и производят поочередное продавливание остальных по высоте полых протяженных элементов 6, образующих нижнюю часть временной защитной стенки 12.
При возведении сооружения 1 в грунте временную защитную стенку 12 могут выполнять путем образования стартового и приемного котлована (не показаны), последующего монтажа в стартовом котловане микрощитового комплекса (не показано), домкратную группу (не показано) которого опирают на выполненные в стартовом котловане сваи (не показано), при этом производят крепление торцевой стены (не показано) стартового котлована (не показано) со стороны задавливания полых протяженных элементов 6 преимущественно горизонтальными металлическими трубами (не показано) с затяжкой досками, а разработку грунта стартового котлована (на чертежах не показано) с боковыми откосами выполняют ярусами, последовательно выбирая грунт на глубину, необходимую для установки микрощита (на чертежах не показано), причем продавливание полых протяженных элементов 6 временной защитной стенки 12 производят сверху вниз, а после продавливания последнего полого протяженного элемента 6 временной защитной стенки 12 нижнюю часть стартового котлована (на чертежах не показано) до уровня последнего продавленного полого элемента 6 засыпают, при этом разработку грунта приемного котлована (не показано) и его крепление производят аналогично разработке грунта стартового котлована (не показано) и его креплению (на чертежах не показано).
При разработке грунта котлованов на дне каждого яруса выполняют бетонную подготовку 26 и укладывают распорные балки 27 с креплением их к сваям 28, причем по мере разработки грунта каждого последующего яруса распорные балки 27 и участки свай 28 в пределах яруса демонтируют, причем грунт котлованов разрабатывают с образованием уступов 29 и наклонного лба забоя с затяжкой досками 30 всплошную и установкой стоек 31 и подкосов 32.
Выполнение горизонтального экрана 3 производят путем продавливания полых протяженных элементов 6 вслед за щитом (не показан), для чего вначале с обеих сторон насыпи 16, в теле которой возводят сооружение 1, выполняют со стартовой 17 и приемной 18 сторон крепление откосов насыпи 16, со стартовой стороны монтируют портальную опору 22, домкратную станцию 23, платформу (не показана) для поддержки полых элементов 6, средства гидромеханизации (не показано), а с приемной стороны 18 - площадку для приема щита (не показано), и производят продавливание полых протяженных элементов 6 в грунте с разработкой грунта в забое скважины гидроразмывом и удалением пульпы из забоя насосом с транспортировкой в отстойник 33, который устанавливают у основания откоса насыпи 16 вблизи крайней скважины, при этом после продавливания очередного полого протяженного элемента 6 портальную опору 22 перемещают на ось следующего подлежащего продавливанию полого протяженного элемента 6, а также перемещают платформу (не показано) для поддержки полых элементов 6 и процесс продавливания повторяют, а после продавливания всех полых протяженных элементов 6 горизонтального экрана 3 производят заполнение их полостей 34 твердеющим материалом с армированием.
Горизонтальный экран 3 могут выполнять путем продавливания полых протяженных элементов 6 в направлении от одной стены 4 возводимого сооружения 1 к другой.
Горизонтальный экран 3 могут выполнять путем продавливания полых протяженных элементов 6 сначала в направлении от продольной оси 13 возводимого сооружения 1 к одной его стене 4, а затем - от продольной оси 13 возводимого сооружения 1 к другой его стене 4.
Горизонтальный экран 3 могут выполнять путем продавливания полых протяженных элементов 6 в направлении от продольной оси 13 возводимого сооружения 1 к его стенам 4, продавливая, по крайней мере, по два элемента 6 поочередно с каждой стороны от продольной оси 13 возводимого сооружения 1.
При возведении сооружения 1 в теле насыпи 16 после образования горизонтального экрана 3 производят продавливание полых протяженных элементов 6 вертикальных экранов 5, которое осуществляют путем предварительного образования со стартовой 17 и приемной 18 сторон опорных площадок 19 и 20 под каждый экран 5 с обеих сторон возводимого сооружения 1, монтажа с каждой стартовой стороны 17 опорных балок 21, на которые устанавливают портальную опору 22, на которую, в свою очередь, устанавливают домкратную станцию 23 и щит (не показан), а также платформу (не показана) для поддержки полых протяженных элементов 6 и средства гидромеханизации (не показаны), после чего осуществляют поочередное продавливание в направлении сверху вниз до уровня поверхности грунта полых элементов 6, образующих по высоте часть одного вертикального экрана 5, а затем - полых элементов 6, образующих по высоте часть другого вертикального экрана 5, после чего образуют стартовые 24 и приемные котлованы 25 до проектной отметки низа возводимого сооружения 1 и производят поочередное продавливание остальных по высоте полых протяженных элементов 6, образующих нижние части сначала одного вертикального экрана 5, а затем - другого.
Продавливание полых протяженных элементов 6 временной защитной стенки 12 могут производить перед образованием горизонтального экрана 3, или продавливание полых протяженных элементов 6 временной защитной стенки 12 производят после образования горизонтального экрана 3, или продавливание полых протяженных элементов 6 временной защитной стенки 12 могут производить перед продавливанием полых протяженных элементов 6 вертикальных экранов 5, или продавливание полых протяженных элементов 6 временной защитной стенки 12 могут производить после продавливания полых протяженных элементов 6 одного из вертикальных экранов 5, а после образования временной защитной стенки 12 производят продавливание полых протяженных элементов 6 другого вертикального экрана 5.
Продавливание в грунте полых протяженных элементов 6 вертикальных экранов 5 и временной защитной стенки 12 производят с разработкой грунта в забое скважины гидроразмывом и удалением пульпы из забоя насосом (не показано) с транспортировкой в отстойник 33, который устанавливают у основания откоса насыпи 16, при этом при продавливании полых протяженных элементов 6, образующих верхние части вертикальных экранов 5 и защитной стенки 12, портальную опору 22 и платформу (не показана) для поддержки полых элементов 6 перемещают последовательно сверху вниз, а при продавливании полых протяженных элементов 6, образующих нижние части вертикальных экранов 5 и временной защитной стенки 12, в котлованах последовательно перемещают сверху вниз требуемое для продавливания полых протяженных элементов 6 оборудование.
Полости 34, по крайней мере, части полых протяженных элементов 6 после продавливания могут заполнять твердеющим материалом с армированием, а полости 34 остальных используют для пропуска коммуникаций различного назначения (не показано).
Твердеющим материалом с армированием могут заполнять полости 34 элементов 6 горизонтального экрана 3.
Твердеющим материалом с армированием могут заполнять полости 34 элементов 6 горизонтального экрана 3, а полости 34 элементов 6 вертикальных экранов 5 заполняют твердеющим материалом без армирования.
Заполнение твердеющим материалом с армированием полостей 34 элементов 6 горизонтального экрана 3 могут производить до продавливания полых протяженных элементов 6 вертикальных экранов 5.
Заполнение твердеющим материалом полостей 34 элементов вертикальных экранов 5 производят в две стадии, на первой из которых заполняют полости 34 элементов 6 с правой и левой внешних сторон возводимого сооружения 1, продавленных в верхнем ярусе, после чего производят продавливание полых элементов 6 нижележащего яруса и последующее заполнение их полостей 34 твердеющим материалом.
Армирование полостей 34 протяженных элементов 6 экранов 3 и 5 производят путем протягивания в полость 34 армирующего элемент 6 по контуру каркаса 35 с помощью лебедки (не показана) на всю длину возводимого сооружения 1 или посекционно с циклическим наращиванием секций, после чего один из торцов полого протяженного элемента 6 перекрывают заглушкой (не показана), а затем в полость 34 элемента 6 перед его заполнением твердеющим материалом устанавливают направляющий швеллер 36 под рукав 37 для нагнетания твердеющего материала, длина которого соответствует длине рукава 37, причем швеллер 36 и рукав 37 не доводят до конца элемента 6 на 3-4 м, подключают рукав 37 к нагнетателю и производят нагнетание твердеющего материала с одновременным вытягиванием швеллера 36 и рукава 37 со стороны нагнетания, при этом, не доходя до торца элемента на 3-4 м, нагнетание прекращают, извлекают рукав 37 и швеллер 36, торец полого протяженного элемента 6 перекрывают заглушкой (не показано) с отверстиями, в одно из которых вваривают патрубок (не показано) с фланцем для крепления секции рукава 37, а другое оставляют для выхода воздуха, после чего подсоединяют секцию рукава 37 и производят окончательное заполнение полости элемента 6 твердеющим материалом, причем заполнение полостей остальных элементов 6 экранов производят последовательно аналогично.
Разработку грунта в объеме возводимого сооружения 1 производят по ширине сооружения 1 в два этапа, на первом из которых разрабатывают грунт между одним из вертикальных экранов 5 и временной защитной стенкой 12, а на другом - между временной защитной стенкой 12 и другим вертикальным экраном 5, причем на каждом этапе грунт разрабатывают с двух сторон по длине возводимого сооружения 1 поярусно сверху вниз навстречу к поперечной оси 38 сооружения 1, причем перед разработкой грунта первой заходки верхнего яруса производят с обеих сторон сооружения 1 закрепление грунта в сечении возводимого сооружения 1, затем с каждой стороны сооружения 1 разрабатывают котлован 39 предпортальной части в откосах с поярусным креплением лба забоя в сечении возводимого сооружения 1, после чего в котловане 39 укладывают дорожные плиты 40 и выполняют щебеночную подготовку 41 под основание портала 42, устанавливают арматуру (не показано) и опалубку стен (не показано) портала 42 и возводят стены (не показано) портала 42, а затем устанавливают арматуру (не показано) и опалубку (не показано) под верхнюю портальную балку (не показано) и возводят ее, или разработку грунта производят встречными забоями с обеих сторон возводимого сооружения 1, причем при разработке грунта первой заходки верхнего яруса возле продавленных протяженных элементов 6 вертикальных экранов 5 с каждой стороны сооружения 1 выполняют в грунте выемки 43, в которых монтируют временные кронштейны 44 с креплением их к элементам 6 вертикальных экранов 5 и к элементам 6 защитной стенки 12, разработку грунта первой заходки верхнего яруса производят на длину до 4 м по стене с креплением лба забоя 7, а затем доставляют и устанавливают на временные кронштейны 44 с каждой стороны возводимого сооружения 1 балки ригеля 45, а после разработки грунта на полную высоту устанавливают по одной раме 8 также с каждой стороны возводимого сооружения 1, после чего с двух сторон возводимого сооружения 1 разрабатывают грунт заходками поярусно с установкой в верхнем ярусе балок ригеля 45 и креплением лба забоя 7, а в нижнем - плит 46 основания, на которые опирают нижние торцы колонн 9 рам 8, а верхние их торцы подводят под балки ригеля 45 с распором последних в протяженные элементы 6 горизонтального экрана 3, при этом разработку грунта производят до образования между рамами 8 встречных забоев целика грунта длиной до 10 м, который разрабатывают под углом естественного откоса грунта с установкой в нижнем ярусе оставшихся плит 46 основания и рам 8, причем после подведения колонн 9 рам 8 под балки ригеля 45 и распора последних в протяженные элементы 6 горизонтального экрана 3 кронштейны 44 по мере их освобождения срезают.
Разработку грунта в объеме возводимого сооружения 1 осуществляют после продавливания всех протяженных элементов 6 экранов 3 и 5 и временной защитной стенки 12 и закрепления подлежащего разработке массива грунта, причем до начала разработки грунта выполняют подготовительные работы, в процессе которых разрабатывают котлованы 39 с обеих сторон насыпи 16, под которой возводят подземное сооружение 1, с выполнением подпорных стен (не показано) и съездов (не показано), укладкой на съезды дорожных плит 40 и бетонированием дна котлованов 39, причем разработку котлованов 39 производят экскаватором "обратная лопата" четырьмя забоями навстречу друг другу по два с каждой стороны насыпи 16 заходками длиной 2 м и установкой одной полной рамы с каждой стороны насыпи 16 в каждой заходке, при этом на каждой заходке сначала разрабатывают левую и правую части объема возводимого сооружения 1, с оставлением целика между ними, а затем первый освободившийся экскаватор перемещают на ось подземного сооружения 1 и ведут разработку грунта в центральной части в объеме целика, а после окончания разработки грунта в заходке бетононасосом (не показано) укладывают бетонную смесь и образуют подготовку основания лотка, на которую устанавливают железобетонные плиты 46 основания лотка 47, а разработанный грунт из ковша экскаватора разгружают в автосамосвалы и вывозят со стройплощадки.
Закрепление грунта производят путем предварительного создания дополнительного защитного экрана (не показан) в виде грунтоцементной плиты (не показана) толщиной до 2 м по поверхностям откосов с обеих сторон насыпи 16, в теле которой возводят сооружение 1, в пределах контура защитных экранов 3, 5 из продавленных протяженных элементов 6, и последующего закрепления грунта в объеме возводимого сооружения 1 с образованием жестко армированного массива в виде грунтоцементной плиты (не показана) переменной мощности от 4,5 до 10,5 м, причем закрепление грунта производят инъектированием по ярусам закрепляющего материала с гидроразрывом массива и дальнейшим его уплотнением путем нагнетания закрепляющего материала под давлением, превышающим действующие нагрузки на подлежащий разработке грунт от расположенных на нем сооружений, при этом закрепление грунта при создании дополнительного защитного экрана (не показан) производят путем нагнетания закрепляющего материала через инъекторы (не показаны), которые располагают по склону по сетке с ячейками 1,98 х 1,15 м заходками длиной 1,5 м, а закрепление грунта в объеме возводимого сооружения 1 производят с обеих сторон его путем нагнетания закрепляющего материала через наклонные инъекторы (не показаны) из перфорированных труб, которые размещают по склонам усиливаемого массива грунта по сетке с ячейками 2,5 х 2,5 м, причем нагнетание осуществляют отдельными заходками длиной 1,5 м в последовательности из глубины к устью инъектора, при этом как при закреплении грунта в объеме возводимого сооружения 1, так и при закреплении грунта при создании дополнительного защитного экрана используют преимущественно четырехщелевые инъекторы из труб диаметром 48,0 мм, толщиной стенки 3,5 мм и высотой перфорированной части 1,5 м с круглыми отверстиями диаметром 1,5 см, расположенными в четырех направлениях под углами 90o, причем инъекторы погружают в предварительно пробуренные в грунте лидерные скважины (не показаны), инъекторы выполняют по длине с образующими тампоны (не показано) кольцами (не показано), диаметр которых превышает диаметр лидерных скважин (не показано), и шаровым краном (не показано) в верхней части, а устья скважин перекрывают инвентарными пакерами (не показано), нагнетание производят в очередности через один инъектор под давлением 5-15 атм при минимальной скорости подачи твердеющего материала, после чего производят инъекционные работы через оставшиеся инъекторы (не показано) яруса с теми же режимами, а затем производят инъекционные работы в следующем ярусе в описанной последовательности, а при возникновении затруднений с нагнетанием проектного количества закрепляющего материала при проведении нагнетания процесс приостанавливают до 0,5 ч, после чего производство работ возобновляют в том же режиме, причем после окончания процесса нагнетания установленный на инъекторе (не показано) шаровой кран (не показано) перекрывают и выдерживают в течение 1,0-1,5 ч, после чего инъектор (не показано) отсоединяют от технологического трубопровода (не показано) подачи закрепляющего материала посредством предусмотренного для их сопряжения быстроразъемного соединения (не показано), отсоединяют шаровой кран (не показано), после чего производят наращивание инъектора очередным звеном и погружение его на глубину нижерасположенной стоянки инъектирования и повторяют процесс инъектирования в той же последовательности.
При выполнении дополнительного защитного экрана (не показано) используют закрепляющий материал в виде раствора следующего состава:
Цемент М 500, кг - 1100
Песок, кг - 350
Пластификатор, кг - 35
Вода, л - 251
а при закреплении массива грунта в объеме возводимого сооружения 1 используют закрепляющий материал в виде раствора с водоцементным отношением 0,8 следующего состава:
Цемент М 500, кг - 556
Песок, кг - 1246
Жидкое стекло плотностью 1,02 - 1,08 г/см3, кг - 16
Пластификатор, л - 35
Вода, л - 334
при этом раствор приготавливают на стройплощадке в растворном узле (не показано) непосредственно перед инъектированием с перемешиванием в растворомешалке (не показано) после засыпки цемента в воду не менее 7 мин, причем в процессе приготовления или перед нагнетанием раствор процеживают через сито (не показано) с отверстиями диаметром не более 5 мм, при этом, по крайней мере, часть инъекторов (не показано) оставляют в массиве закрепленного грунта, а при разработке грунта удаляют вместе с разрабатываемым грунтом.
Разрабатываемый грунт подвергают измельчению с отделением при этом металлических включений, образованных полыми протяженными элементами 6 временной защитной стенки 12 и оставленными в закрепленном массиве инъекторами (не показано).
Укладку плит 46 основания лотка 47 производят после разработки грунта заходки на всю высоту сооружения 1 путем выполнения бетонной подготовки в заходке толщиной не менее 200 мм с выдержкой уложенного бетона в течение суток и последующей доставки машиной очередной плиты 46, которую производят под ковшом машины (не показано) на высоте 50-100 мм от поверхности лотка 47 до оси очередной рамы 8, после чего плиту 46 опускают и стропуют, затем машину (не показано) отправляют за очередной плитой, а доставленную плиту 46 стропуют к тельферу 48, который заранее навешивают на тельферную балку 49, которую прикрепляют к продавленным протяженным элементам 6 вертикальных экранов 5, и с помощью тельфера 48 устанавливают плиту 46 в проектное положение с приваркой закладных уголков (не показано) по периметру плиты 46 к закладным уголкам (не показано) смежных плит 46, а после монтажа плит 46 основания лотка 47 в проектное положение в пройденной на всю высоту возводимого сооружения 1 заходке производят установку ригеля 45 рам 8 из двух балок-полуригелей 50, для чего в призабойной части с передвижных подмостей (не показано) к крайним продавленным протяженным элементам 6 горизонтального экрана 3 прикрепляют блок (не показан), а на колоннах 9 ранее установленных рам 8 прикрепляют монтажные петли (не показано) для навески ручных талей (не показано), после чего доставляют балки-полуригели 50 к оси монтируемой рамы 8 двумя ручными талями (не показано), поднимают первую балку-полуригель 50 до соприкосновения с первым продавленным протяженным элементом 6 горизонтального экрана 3 и подводят под поднятую балку-полуригель 50 временные инвентарные тумбы (не показано), которые располагают по оси рамы 8, после этого балку-полуригель 50 опускают на тумбы (не показаны), причем те же операции одновременно проводят со второй балкой-полуригелем 50, после чего с площадок двух тумб (не показаны), расположенных ближе к оси возводимого сооружения 1, соединяют балки-полуригели 50 разъемным соединением 52 и выставляют по оси домкратов 51, которыми поднимают ригель 45 до касания с первыми протяженными элементами 6 горизонтального экрана 3 и распора в них, и к ним приваривают, после чего доставляют к месту монтажа рамы 8 постоянные 10 и временные 9 колонны, которые укладывают возле места их установки, затем после укладки плит 46 основания лотка 47 возводимого сооружения 1 по центру каждой плиты 46 устанавливают постоянные 10 и временные 9 колонны рамы 8, причем установку колонн производят путем доставки колонн в призабойное пространство каждой заходки, на ригели 45 по осям установки колонн 9, 10 приваривают монтажные петли (не показано) и навешивают блоки (не показано), через которые ручными талями колонны поднимают в вертикальное положение, затем с помощью монтажного приспособления (не показано), преимущественно лома, не отцепляя троса тали (не показано), устанавливают колонны в проектное положение, после чего с временных тумб (не показано) гидравлическими домкратами 51 создают распор между ригелем 45 и плитами 46 основания лотка, а затем постоянные колонны 10 приваривают к ригелю 45, а временные 9 соединяют с ригелем 45 разъемным соединением (не показано), затем домкраты 51 снимают, а тумбы (не показано) перемещают в пространство между временными колоннами 9, причем в случае образования зазора между ригелем 45 и верхним торцом колонны в зазор забивают прокладку требуемой толщины (не показано).
После разработки грунта в объеме возводимого сооружения 1 выполняют обделку 11 сооружения 1 путем бетонирования перекрытия 2 сооружения 1, бетонирования подколонника 53 среднего ряда постоянных колонн 10 сооружения 1, бетонирования колонн, лотка 47, пешеходных зон 54 и стен 4.
Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения подземных сооружений, и может быть использовано при строительстве тоннелей мелкого заложения различного назначения, в том числе под действующими транспортными магистралями без перерыва движения по ним в условиях слабых грунтов, а также при возведении в теле существующих насыпей или под насыпями. Способ возведения подземного сооружения с использованием микротоннелирования включает образование в грунте над перекрытием возводимого сооружения горизонтального и в зонах внешних его стен вертикальных защитных экранов путем продавливания полых протяженных элементов с помощью микротоннелепроходческого комплекса с одновременной подачей тиксотропного раствора, разработку грунта в объеме возводимого сооружения под защитой экранов заходками с креплением лба забоя, установкой поддерживающих рам с временными и постоянными колоннами и возведение обделки. Новым является то, что при продавливании элементов экранов в грунте в объеме возводимого сооружения выполняют также путем продавливания полых протяженных элементов, по крайней мере, одну временную защитную вертикальную продольную стенку, которую располагают со смещением относительно продольной оси возводимого сооружения или со смещением относительно осей внутренних продольных несущих конструкций сооружения и образованием, по крайней мере, двух по ширине возводимого сооружения зон разработки грунта, а по мере разработки грунта в объеме возводимого сооружения участки временной защитной стенки удаляют. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в обеспечении безопасности производства работ, а также экономичности и надежности возводимого сооружения с повышенной шириной его поперечного сечения за счет обеспечения возможности сокращения размеров одновременно вскрываемых зон при разработке грунта при одновременном исключении технологических помех для возведения внутренних продольных несущих конструкций. 24 з.п. ф-лы, 14 ил.
| СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО СООРУЖЕНИЯ | 1999 |
|
RU2138597C1 |
| СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО СООРУЖЕНИЯ | 2001 |
|
RU2174174C1 |
| Противофильтрационный экран | 1976 |
|
SU642416A1 |
| Использование крепления из труб при строительстве подземных сооружений в Антверпене (Бельгия) | |||
| Транспортное строительство за рубежом | |||
| Экспресс-информация | |||
| - М.: ВПТИТРАНССТРОЙ, 1984, №5, с.4-6, рис.2 | |||
| МАЛИНИН А.Г | |||
| Предварительное инъекционное закрепление грунтов при строительстве тоннелей в Перми | |||
| Подземное пространство мира, 2001, №1, с.42-47 | |||
| МАКОВСКИЙ Л.В | |||
| Городские подземные транспортные сооружения | |||
| - М.: Стройиздат, 1979, с.415-425, рис.IХ.25 | |||
| ЧЕРНЯКОВ А.В | |||
| и др | |||
| Тоннель - род железной дорогои в Перми | |||
| Метро и тоннели, 2001, №3, с.23-25. | |||
