RUS | UKR | ENG || ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ
Магистр ДонНТУ Иванчишин Алексей Дмитриевич

Иванчишин Алексей Дмитриевич

Горно-геологический факультет

Специальность: Шахтное и подземное строительство

Тема магистерской работы:

Усовершенствование технологии сооружения стволов доступа к туннелям при строительстве Донецкого метрополитена

Научный руководитель: Лысиков Борис Артемович

Материалы по теме выпускной работы: Об авторе | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | | Индивидуальный раздел

Реферат по теме магистерской работы

Введение

В настоящее время сооружаются метрополитены в нескольких городах Украины: Киеве, Харькове, Днепропетровске, Донецке, в перспективе - строительство во Львове, Одессе, Луганске. Метрополитен в этих городах решит транспортную проблему, так как существующие виды транспорта уже не соответствуют имеющимся пассажиропотокам.
Сооружение метро - сложный многогранный процесс освоения подземного пространства, имеющий свои особенности в сравнении с проведением горных выработок.[11] Особой сложностью отличается строительство метро в городе Донецке на территории Донецкого кряжа. Наличие тектонических нарушений, многообразие геологических особенностей и изменений в пределах небольших пространств - и всё это на подработанных угольными шахтами территориях. Масштабного прецедента сооружения метро в подобных условиях мировая практика метростроения не дает.[1. c 14-16, 5, 6, 8] 

Цель и задачи работы

Целью магистерской работы является повышение производительности работы вертикальных стволов доступа к туннелям при строительстве метрополитенов, а также улучшение пропускной способности. В ходе работы необходимо решить следующие задачи:
  1. проанализировать нынешние технологии сооружения вертикальных выработок при строительстве метрополитенов;
  2. разработать расчетные схемы вертикального ствола, межстанционного туннеля и места контакта обеих выработок;
  3. произвести расчет нагрузок действующих на крепь выработок для разработанных схем;
  4. выполнить компьютерное моделирование полученных результатов расчета.

Предполагаемая научная ценность

В процессе выполнения магистерской работы будут определены параметры контакта межстанционного туннеля со стволом доступа большого диаметра. Будут проведен ряд экспериментов и компьютерного моделирования для определения зависимости толщены стенки крепи от диаметра проектирующего ствола.

Предполагаемая практическая ценность

Завершающим этапом написание магистерской работы планируется сравнить нынешний способ сооружения стволов при строительстве метрополитенов и способ «стена в грунте» . Планируется доказать, что целесообразно сооружать два ствола большого диаметра для доставки и извлечения крупногабаритного туннелепроходческого комплекса в собранном или полусобранном состоянии. Результаты исследования можно использовать для проектирования вертикального ствола сооружаемого для строительства метрополитена.

Обзор существующих разработок и исследований

Первый метрополитен длиной 3,6 км для поездов с паровой тягой был построен в Лондоне в тоннелях мелкого заложения в 1860-63 годах. С 1890г. в Лондоне началось строительство тоннелей глубокого заложения, а введения электрической тяги освободило тоннели от дыма и копоти, улучшило условия эксплуатации городской подземной линии. В 1868г. в Нью-Йорке была открыта надземная городская железнодорожная линия с канатной тягой, заменённой в 1871г. на паровую, а в 1890г. – на электрическую. К концу XIX века в Европе метрополитен был построен еще в пяти городах: Будапешт, Париже, Вене, Глазго, Ливерпуле. Одним из старейших на европейском континенте является метрополитен Парижа, первая линия которого была построена к открытию Всемирной промышленной выставки 1900г.[1. c 142-152,2.,5.7]
В первом десятилетии ХХ века интенсивно развивается строительств метрополитенов в городах США: Чикаго (1892), Бостоне (1897), Филадельфии (1907), а затем в городах других стран (Мадрид, Барселона, Афины, Токио, Осло, Стокгольм и др.). Особое значение метро приобрело после Второй мировой войны 1939-46. Интенсивное развитие крупных городов потребовало отказа от наземных линий, расположенных на эстакадах, и постепенного перехода от надземных и наземных линий метрополитенов к подземным.
Технология «стена в грунте» находит применение в строительстве подземных сооружений не только для протяженных объектов, но и при проходке вертикальных стволов, служащих для доступа к строящимся через них туннелям различного назначения. Эти стволы используются также для вентиляции туннелей при их эксплуатации или создания буферных емкостей и насосных станций систем канализации.[2.c 32-45,4, 10]
В Портленде (Portland), штат Орегон, США строится туннель, объединяющий бытовую и ливневую канализацию. Стволы, пройденные вдоль трассы туннеля, соединяют существующую канализационную систему с новым туннелем. Всего строится 6 стволов, включая насосную станцию на острове Свон Айленд (Swan Island). Стволы имеют наружный диаметр 13,4-41,8 м, внутренний диаметр 11,6-39,4 м и глубину 41-61 м.[1,6.c 230-234, 4]
Стены ствола формируются из отдельных панелей – вертикальных траншей, сооружаемых по его периметру рядом друг с другом. Их глубина равна глубине ствола, а толщина, в основном, составляет 90 см, кроме ствола Николаи, где она равна 105 см и ствола насосной станции – 120 см.

Буровая машина с режущей головкой Рис.1 Буровая машина с режущей головкой

[3. рис 1.32]

Буровая машина с режущей головкой

На поверхности сооружается направляющее бетонное кольцо, с помощью которого фиксируется положение вертикальных панелей, составляющих стену в грунте. Это же кольцо предотвращает разлив бентонитовой пульпы на поверхности.

Сооружение бетонитового кольца и маркшейдерская съемка поверхности ствола
Рис.2 Сооружение бетонитового кольца и маркшейдерская съемка поверхности ствола
 [3. рис 1.33]
технология сооружения бетонитового кольца
Анимация технологии сооружения бетонитового кольца. (17 кадров, размер 27,5 Кб, задержка 1/100 с.)

Выемка траншеи осуществляется либо грейфером, подвешенном на кране, либо буровой машиной с режущей головкой, состоящей из двух вращающихся цилиндров, расположенных горизонтально с осями, перпендикулярными стенам траншеи. В ходе сооружения траншея заполняется пульпой, состоящей, в основном, из смеси бентонитовой глины и воды. В зависимости от свойств грунтов в пульпу могут вводиться химические добавки. Благодаря этому, траншея удерживается открытой и не обрушается, поскольку густая пульпа, находящаяся в ней, противостоит давлению пород и подземных вод на стены траншеи. При проходке траншеи буровой машиной пульпа также является средством выноса измельченной породы. На поверхности порода отделяется, а пульпа используется повторно.
Для насосной станции канализационного туннеля Чаттахучит (Сhattahoocheet Tunnel) Атланта, штат Джорджия, США способом «стена в грунте» был пройден ствол глубиной 53 м и наружным диаметром 33 м, стены которого состояли из 26 панелей. Их экскавация началась с использованием грейферного экскаватора. Затем грейфер был заменен краном с вращающимися режущими цилиндрами. После достижения дна панелей в них устанавливались металлические решетки, которые заливались бетоном. Через цементационные скважины, пробуренные по окружности ствола, нагнетался раствор, создающий водонепроницаемую завесу и заполняющий поры и трещины горных пород. [1.c 243-246 ,3,7,11]

Вид ствола с поверхности
Рис.3 Вид ствола с поверхности [3. рис 1.44]

Грунт в забое ствола разрабатывался экскаватором и грузился в бадьи емкостью 7,6 м3, которые поднимались на поверхность двумя гусеничными кранами, работавшими одновременно. После достижения скальной (коренной) породы ее выемка производилась буровзрывными работами. По мере проходки ствол крепился набрызгбетоном толщиной 150 мм, а затем 70 мм по металлической сетке.
Разработка грунта внутри ствола
Рис.4 Разработка грунта внутри ствола  [3. рис 1.44]

Заключение

  1. Сооружение стволов больших диаметров требует новых подходов к проектированию как способов сооружения, так и видов крепей и конструкций, совершенствования организации проходки (точный геологический прогноз, повышенная надежность оснащения, усовершенствованные методы водоподавления и водоотлива, уточненная нормативная база).
  2. Наиболее приемлемый вариант выбирается в результате сложного комплекса планирования, исследований геологических условий, анализа возможных способов строительства, увязки с городским архитектурным обликом, экономических расчетов и политических дискуссий.
  3. При сравнении вариантов необходимо учитывать не только первоначальные капитальные вложения, но и текущие затраты на обслуживание, безопасность, ремонт этих структур.

Литература

  1. Борисов В.Н. Промышленные здания и сооружения. Часть 1. Учебное пособие. – М.: Изд. МГИ, 1982.- 411 с.
  2. Гузеев А.Г., Гудзь А.Г., Пономаренко А. К. Технология строительства горных предприятий.- К.: Вища школа, 1986.-390 с.
  3. Лысиков Б. Н., Розенвассер Г.Р., Шаталов В.Ф. Строительство метрополитена и подземных сооружений на подрабатываемых территориях: Учебное пособие для вузов, Часть 1.- Севастополь: «Вебер», 2003.- 302 с.
  4. Кауфман Л.Л., Кулдыркаев Н. И., Лысиков Б. А. Строительство туннелей. Монография в двух частях. Часть 1.- Донецк: Норд-Пресс, 2006.-361 с.
  5. Колесников В.С., Стрельникова В.В. Возведение подземных сооружений методом "стена в грунте", технология средства механизации. Учебное пособие. Издательство Волгоградского государственного университета, 1999.- 145 с.
  6. Траншейные стенки в грунтах. Круглинский Н.Н., Миньковский С.И., Скворцов В.Ф.,Шейнблюм В.М. Киев: Наук. дума, 1973.- 64 с.
  7. Колесников В.С., Молонкин Д.и. Устройство для сооружения щелей в грунте: А.с.№1086073 СССР. 1983. -230 с.
  8. Горная энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, т. 1, 1984. - 560 с.
  9. Рудяк М. С. Рациональное использование городского подземного пространства для гражданских объектов. - М.: МГУ, 2003 - 235 с.
  10. Гузеев А.Г., Гудзь А.Г., Пономаренко А. К. Технология строительства горных предприятий.- К.: Вища школа, 1986.-390 с.
  11. Меркин В.Е., Маковский Л.В. Прогрессивный опыт и тенденции развития современного тоннелестроения. - М.: ТИМР, 1997. - 190 с.
  12. Колесников В.С., Стрельникова В.В. Возведение подземных сооружений методом "Стена в грунте". Волгоград, Изд ВолГУ 1999 - 144 с.

ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ || Об авторе | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | | Индивидуальный раздел