Влияние строительства метрополитена на деформации зданий и сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние строительства метрополитена на деформации зданий и сооружений

Строительство и эксплуатация метрополитенов практически всегда требуют водозащитных мероприятий. Для осушения подземных выработок часто применяют водопонижение, которое ведет к оседанию поверхности и деформациям находящихся на ней зданий и сооружений. Но есть и альтернативные решения, позволяющие избежать этих негативных последствий.

Первая очередь метрополитена в Екатеринбурге была запроектирована с применением водопонижения, то есть откачки воды из глубоких скважин, пробуренных вдоль трассы перегонных тоннелей. В результате длительных откачек сформировались депрессионные воронки радиусом до 400 метров и более. В зоне их влияния оказались десятки зданий, которые получили деформации в виде трещин в фундаментах и стенах. Многие дома пришлось ремонтировать, усиливать металлическими тяжами.

В частности, во время горнопроходческих работ появились трещины и даже провалы в некоторых цехах завода "Пластик", возник провал и значительные деформации зданий в районе перекрестка улиц 8 Марта -- Большакова / Самарин В.П. и др. Проявление сдвижений и деформаций в зоне влияния выработок метрополитена в г.Екатеринбурге.- Геомеханика в горном деле. Докл. межд. конф. 19-21 сент. 2002. Е-г. 2003, ИГА УрО РАН /.

В районе перекрестка улиц Азина - Челюскинцев оседание земной поверхности над тоннелями достигло 214 мм, в результате чего здания по ул. Челюскинцев №88 и № 90, а также по ул. Азина № 55 и № 57 получили повреждения (рис. 1).

Как указано в отчете Уральского филиала ВНИМИ "Оказание научно-методической помощи по вопросам сдвижения горных пород при строительстве метрополитена в г. Екатеринбурге", в стенах и перегородках этих домов "появились косые трещины, наблюдались перекосы дверных коробок из-за чего заклинивались двери, деформировались шахты лифтов, что приводило к зависанию кабин лифтов. В подвальных помещениях наблюдалось неравномерное оседание бетонных полов, между стенами и потолками образовались горизонтальные трещины с раскрытием до 150мм. Подработанный угол здания № 90 по ул. Челюскинцев осел на 163мм, по его дворовому фасаду возникла крупная трещина, расположенная примерно по его середине".

Все указанные строения пришлось ремонтировать, а дом по ул. Азина № 55 и школа по ул. Челюскинцев № 90 были усилены металлическими тяжами.

На участке между станциями "Площадь 1905года" и "Геологическая" максимальные оседания поверхности произошли на территории АБК завода "Русские самоцветы". Между станциями "Геологическая" и "Чкаловская" повреждения, в частности, получили жилые дома по ул. 8 Марта: № 92 - трещина на уличной стене с раскрытием около 10мм на всю высоту здания; №127 - раскрытие деформационного шва до 10мм. По этой же улице осадка зданий составила: № 43 (цирк ) - 53мм, № 55 -131мм, № 57- 106мм, №61 - 105 мм. Эти данные приведены в отчете Уральского филиала ВНИМИ.

При проектировании второй очереди метрополитена в Екатеринбурге, которая пройдет с запада на восток через центр города, необходимо избежать повторения негативных явлений, связанных с водопонижением.

Если использовать прежнюю концепцию осушения выработок, последствия могут быть намного хуже, что объясняется спецификой геологического строения городской территории, меридиональным простиранием тектонических нарушений, а также гидравлической связью последних с рекой Исеть.

Перегонные тоннели второй очереди будут пересекать основные тектонические нарушения почти перпендикулярно. Так как в зоне нарушений горные породы характеризуются значительной фильтрационной неоднородностью с коэффициентом анизотропии до 0.1 - 0.15, то депрессионные воронки будут иметь сильно вытянутый вид.

На рис. 2 дано предполагаемое положение депрессионной воронки, которая может сформироваться при пересечении одного из тектонических нарушений в центре города, если перегонные тоннели пройдут под главным его проспектом. Таких воронок, согласно имеющейся геологической информации, будет несколько. В их зоне могут оказаться многочисленные жилые, административные и торговые здания. Особенно опасны последствия осушения горных пород для высотных домов со значительной нагрузкой на основание. водопонижение строительство метрополитен тампонирование

Суммируем отрицательные факторы, связанные с водопонижением:

- значительные капитальные и эксплуатационные затраты на бурение системы водопонижаюших и наблюдательных скважин, электроэнергию, оборудование, ремонт;

- оседание земной поверхности вдоль линии метрополитена, которое ведет к деформациям зданий и сооружений;

- риск строительства высотных зданий на большой территории центральной части города в зоне депрессионных воронок, вызванных откачкой воды;

- опасность затопления метро в случае отключения электроэнергии при техногенных катастрофах и чрезвычайных ситуациях;

- экологический ущерб водным ресурсам.

Перечисленные негативные последствия откачек очевидны для метростроителей всего мира, поэтому в последние десятилетия наблюдается активная тенденция перехода к альтернативным методам защиты подземных выработок от водопритоков.

Практика показывает, что наиболее эффективным методом является тампонирование путем нагнетания твердеющих растворов. В результате нагнетания трещины и пустоты, по которым фильтровалась вода, заполняются, вокруг подземных выработок создается противофильтрационная завеса, которая обеспечивает долговременную защиту от водопритоков.

Тампонирование значительно дешевле, чем водопонижение, так как нет затрат на эксплуатационные расходы, исключаются деформации зданий и сооружений, происходит укрепление горных пород, повышается безопасность строительства и эксплуатации метрополитена. Опыт таких работ в Свердловскметрострое, начатых до перестройки 90-х годов, показал их успешность, даже в английском журнале World Tunelling тех лет появилась информация о высокой результативности проведенного у нас тампонирования. Необходимо возобновить эти работы. Тем более, что такая возможность сейчас имеется.

Размещено на Allbest.ru