Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Дата: | 2002 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2002
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189799 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории / Б.А. Лысиков, Д.Б. Лысиков // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2002. — Вип. 5. — С. 95-103. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859610682009321472 |
|---|---|
| author | Лысиков, Б.А. Лысиков, Д.Б. |
| author_facet | Лысиков, Б.А. Лысиков, Д.Б. |
| citation_txt | Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории / Б.А. Лысиков, Д.Б. Лысиков // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2002. — Вип. 5. — С. 95-103. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физико-технические проблемы горного производства |
| first_indexed | 2025-11-28T11:23:12Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 624.19:622.83
ОСОБЕННОСТИ СООРУЖЕНИЯ МЕТРОПОЛИТЕНА В ДОНЕЦКЕ НА
ПОДРАБОТАННОЙ ТЕРРИТОРИИ
кл'.н. Лысиков Б.А., инж. Лысиков Д.Б. (Донецкий национальный
технический университет)
Метрополитен - сложный и дорогостоящий вид подземного транспорта,
постройку которого могут себе позволить лишь большие города-мегаполисы.
Впервые в мировой практике линия метрополитена была построена в
Лондоне в 1863 г., в Нью-Йорке 1868 г. На Европейском континенте
метрополитены начали функционировать в Будапеште (1896 г.), Париже
(1900 г.), в Москве (1935 г.).
На Украине строительство первой линии метрополитена завершилось к
6 ноября 1960 г. в г. Киеве. В 1975 г. этим удобным видом транспорта
обзавелся г. Харьков. Третьим украинским городом, где был сооружен
метрополитен стал Днепропетровск (1995 г.).
Стоимость 1 км межстанционного тоннеля метро глубокого заложения
составляет' 12-15 млн. долл. США, мелкого заложения 5-7 млн. долл., а станций
метрополитена 12-20 млн. долл. Поэтому строительство метрополитенов
целесообразно осуществлять лишь в больших городах с населением более 1
млн чел. и насыщенным уличным движением.
Г ород Донецк вместе с примыкающей Макеевкой образует единую
взаимосвязанную городскую систему протяженностью 60 км и шириной 40 км.
Обоснованием необходимости сооружения метрополитена служит
интенсивность пассажиропотоков, увеличивающаяся с развитием города и
ростом его населения.
Необходимость в постройке линий метрополитена возникает в тот
момент, когда исчерпывается провозная способность существующего
городского транспорта и скорость его движения приводит к затрате на
передвижение от периферии к центру более 30 мин. В Донецке этот параметр
для 20% жителей составляет 60 мин., а для 60% - 40 мин.
Экономически оправданным считается (при существующей оплате
проезда) сооружение линий метрополитена при перевозке на 1 км пути в одном
направлении не менее 6-6,5 млн. пассажиров в год. Это соответствует
максимальной интенсивности пассажиропотока в одном направлении в часы
пик 20-30 тыс. чел. в час. С такой интенсивностью пассажиропотока не может
справиться ни о дин из видов городского транспорта. В г. Донецке по данным
обследования пассажиропотоки в центральном районе в настоящее время
составляют 25 тыс. чел. в час, а в направлении Пролетарского и Петровского
районов - свыше 15 тыс. чел. в час, что уже значительно превышает провозную
способность существующего наземного транспорта и к 2010 г. увеличится в 1,5
раза [1 ].
95
Кроме того, уровень загрязнения атмосферы этого региона не позволяет
развивать виды транспорта с двигателями внутреннего сгорания на
углеводородном топливе, а сложившаяся застройка препятствует внедрению в
существующую проезжую часть дополнительных видов электротранспорта.
На основе анализа альтернативных вариантов решения проблемы
внутригородского транспорта, в Донецке с населением 1,2 млн. чел. было
признано, что наиболее эффективным видом транспорта является
метрополитен, включающий три линии (см. схему):
П ервая линия - (Пролетарско-Киевская) 20,5 км - 14 станций,
проходит через Пролетарский, Буденновский, Ворошиловский, Киевский и
Куйбышевский районы;
Вторая линия - (Петровско-Красногвардейская) 30,7 км - 19 станций,
проходит через Петровский, Кировский, Ворошиловский, Ленинский,
Калининский районы Донецка с выходом в Красногваплейекий район
Макеевки,
Третья линия - (Горняцко-Макеевская) 35,8 км - 22 станции,
соединяет Куйбышевский, Ворошиловский, Калининский районы Донецка с
выходом в ценгр Макеевки.
В местах пересечения линий предусмотрено устройство пересадочных
узлов:
- первой и второй линии на станции «Политехнический институт»;
- первой и третьей линии на станции «Белый лебедь»;
-второй и третьей линии на станциях «Мариупольская» и «Проспект
Мира».
Проектом строительства метрополитена предусмотрены наземные
линии и подземные: глубокою (30-40 м) заложения сооружаемые торным спо
собом и мелкого (8 - 1 0 м), сооружаемые открытым способом производства работ.
Первая очередь включает строительство первой линии метрополитена
на наиболее пассажиронапряженном направлении юго-восток - севере запад,
общей протяженностью 20,5 км. Ввод этой линии в эксплуатацию намечен
тремя пусковыми комплексами (см. схему):
1 - ст. «Пролетарская» - ст. {(Политехнический институт» (10,3 км, 6
станций):
2 - ст. «Политехнический институт» - ст. «Белый лебедь» (2,6 км, 2
станции);
3 - ст. «Белый лебедь» - ст. «Октябрьская» (7,6 км, 5 станций).
Строительство метрополитена на Пом пусковом комплексе!
производится по нескольким направлениям По трассе метрополитена
сооружаются вертикальные стволы е околоствольными выработками и
иеитнляциошгыми камерами для разворота строительства станций глубокого!
и межстанционных тоннелей. На станции «Красный городок»
юрутмш монтажная камера, в которой собран проходческий комплекс
Н'ммгаььмП |( Г-5.6 Г 22 и в направлении станции «Политехнический институт»
М»д*пи одновременно проходка двух перегонных тоннелей (левого и
Рис,
:.ПролетлрС)й-
•чиевсия лнккк□
совмещенные с выходзмиУ3"*1" *
тектонических нарушений
Линии Донеикого
метрополитена, Киевский
район
^цЫог
Куйбышевский
район
н о :
, Д О Н Е Ц К
Макеев®
1хр»отадпп
Лий»*.ж> V * Г 3 Г.юкла. ч *<•"
! М О И О И а М ^ X |^ а п и и и и г » и
- _ 'IIIКжзтнап»* ’ "З-т
1 * %
Кировский
район
О П е т р о в с ч о -
К р з с н о г а г р д е й с х а я я и и н *
? — *II I I
I V *
'* * * С
Калининский
район ***■ • н» & • ЦДЛЙТЗ
У ̂ Илм
VКаяммэз* Пролетарский
Икгетюзэе'
район о
. е . « *\ 1 г Г *_ лсд с *■ в *л-
фуЬайьсктрог'ел-
фОовесах н
1 Ленинский
• гОдак РЭИОь
Ш.Горншсо- --№л«амвегл«м
Маиевси* пик** «лх* •̂ ташйрвэк'лркаис» иях-хгяж
■ апемтф Д с н к й » ■ Ъ я с т р х Л 'й т о м
. Линии Донецкого метрополитена.
правого), трасса которых залегает в толще выветренных аргиллитов,
алевролите и песчаников. Эго позволяет для проведения тоннелей
использовать как механизированный комплекс, так и буровзрывные работы.
В гевом тоннеле разработку грунта, погрузку его, монтаж сборной
блочной обделки осуществляется механизированным комплексом КТ-5.6Е22.
В правом - разработку грунта производят буровзрывными работами,
погрузку его - породопо] рузочной машиной, монтаж блочной обделки -
блокоукладчиком.
Все станции на нервом пусковом комплексе островного типа с длиной
посадочной платформы 102 м под пятивагонные составы.
Перегонные тоннели мелкого заложения открытою способа
производства работ (между ст. «Пролетарская - Красный городок»)
сооружаются с цельносекцжягной обделкой закрытого (горного) способ!
производства работ (между ст. «Красный городок - Октябрьская») - со сборной
железобетонной блочной обделкой обжатой в породу и чугунной - в зонах
тектонических нарушений
В тектоническом отношении территория трассы метрополитена
относится к сложным, т.к. расположена между Первомайским на востоке и
Французским на западе надвигами и рассечена в центральной части!
Мушкетовекнм и Калининским надвигами. Основные надвиги сопровождаются
более мелкими геологическими нарушениями Мушкетовекий надвиг
характеризуется повышенной активностью при подработке горными работами.
Уже отмечены существенные повреждения зданий связанные с проявлением
этого нарушения: по улицам Заслонова и им. 50-летия СССР, по проспектам
Ильича и им Дзержинско1 о. Во всех случаях наблюдалось аномальное
распределение сдвижений и деформаций горных пород но сравнению с
ненарушенным массивом.
Известно, что н ад ви т (скользящие разрывные смещения толщи пород
наклонной поверхности) Донбасса образовались в условиях горизонтального
сжатия. Поэтому надвиги всегда определенным образом связаны с отдельными |
складками или целыми складчатыми зонами дробления пород, в которых
угольные I пасты теряют свое промышленное значение. Зоны тектонических
нарушений представлены глинисто-щебенистым материалом с обломками!
песчаника. Массив в зоне тектонических нарушений приобретает блоковое
строение и, естественно, неравномерную нагрузку на обделку тоннелей.
Существующие нормы проектирования и технические решения не
предусматривают учета дополнительных воздействий от неравномерно
деформирующихся грунтовых массивов. Отсутствие нормативной базы для!
проектирования и строительства такого вида сооружений на подрабатываемой
территории выдвигает новые задачи по приспособлению существующих
мшопых обделок тоннелей к условиям подработки с обоснованием
необходимости проведения горно-строительных защитных мероприятий для!
По оч (точной проходки тоннелей метрополитена.
Ц||< юн тектонических нарушений применена железобетонная блочная
оЛдр 1X0 И м 11а правом перегонном тоннеле - обжатая в породу, на левом]
VII
- пе обжатая. Максимальные деформации грунтовых массивов на этих участках
составляли: наклоны на отдельных интервалах 1,, = ± 2,5 мм/м ориао.тельные
деформации Е = ± 2 мм/м; радиусы кривизны Кр = ±15 км.
Обделка представляет собой блочные кольца длиной 1 м, собираемые из
лоткового, шести нормальных (5 = 200 мм) и одного клинового блоков. Бетон
класса В30, рабочая арматура класса А-Ш. Соединения блоков в кольце
осуществляется на цилиндрических стыках.
Связевая железобетонная обделка представляет собой блочные кольца
длиной 1 м, собираемые из аналогичных но наименованию, количеству,
классам бетона и арматуры блоков. Каждый блок в заводских условиях
оснащается по торцам цельнозамкнутой упругой уплотнительной прокладкой.
При монтаже блоки в кольце между собой и блочные кольца друг с другом
соединяются по титгу чугунных - на болтах (связях растяжения), обжимая
уплотнительные прокладки и организуя отсеки в продольном направлении
тоннеля. Стыки блоков в кольце выполнены плоскими.
При строительстве 1-го пускового комшхекса на участке ст. «Красный
городок» - ст. «Мушкетовская» проектом из общей дтины рассматриваемого
участка 818 м в зонах тектонических нарушений (Заиеревальный и
Мушкетовский надвиг) применена чугунная связевая блочная обделка
диаметром 5,5 м и длиной 220 м. По уточненным данным УкрНИМП
максимальные деформации грунтового массива в этой зоне: тр = ± 4 мм/м; Е = ±
3 мм/м; Кр = ± 3,1 км [2].
При проходке перегошгых тоннелей щитовым способом с применением
не обжатой в породу обделки и буровзрывным способом с применением
связевой обделки возникает проблема своевременного ввода блочных колец в
работу с грунтовым массивом с целью исключения вывалообразования,
снижения осадок земной поверхности и обеспечения эффекта взаимодействия
системы «обделка-массив».
При строительстве Донецкого метрополитена этот эффект достигается
обжатием обделки по одной из двух технологий - «распорная обделка» или
распорный тампонаж
По технологии «распорная обделка», т е . обделка обжатая в породу,
реализуемая на правом перегонном тоннеле, проводимого с помощью БВР,
предусматривается увеличение наружного диаметра блочного кольца до
величины равной диамегру контура вырабогки или незначительно больше его.
По технологии «распорный гампонаж», реализуемой в левом перегонном
тоннеле, сооружаемым щитовым комплексом, обжатие блочного кольца
осуществляется равномерным распорным давлением тампонажного раствора
между контуром, выработки и наружной поверхностью обделки
Обжатием обделки в грунт достигается предотвращение развития
деформаций контура вырабогки за счет более быстрого включения кольца
обделки в совместную работу с окружающим грунтом. Это стабилизирует
Гру1товой массив вокруг тоннеля и тем самым снижает горное давление на
обделку, исключая или сводя к минимуму осадки поверхности земли над
шинелями метрополитена.
99
Трасса первой очереди метрополитена от станции «Пролетарская» до
станции «Октябрьская» размещена на площади залегания угля с балансовыми
запасами 30,8 млн. т, в том числе первый пусковой участок от станции
«Пролетарская» до станции «Политехнический институт» располагается на
территории с запасами 6,4 млн. т. Из них 4,5 млн. т оставляется в целиках под
центральной частью города. Оставшиеся запасы в объеме 1,У млн. т
размещаются под участком трассы между станциями «Пролетарская» -
«Левооережная» Принято решение о консервации запасов угля под грассой
метрополитена, ввиду сложности осуществления мщитных мероприятий и
отсутствия опыта эксплуатации метрополитенов на подрабатываемой
территории. Для исследования особенностей деформирования подработанного
массива по трассе строительства метрополитена было произведено бурение
разведочных скважин с целью пересечения очистных и подготовительных
выработок, пройденных на глубине до 80 м от отметки заложения тоннелей
метрополитена, произведен анализ физико-механических свойств пород и
состояния старых горных выработок.
Выявлено лри участка, зафиксировавших старые горные выработки и
потенциально опасных с точки зрения возможного образования провалов
Первый участок (район станции «11ролетарская»), где выявлено, что все
очистные и подготовительные выработки полностью обрушены и
'импонирование горных выработок не требуется.
Второй участок (перегон «Левобережная» - «Политехнический
институт»), где выявлено, что старые выработки обрушены е незначительным
локальным разуплотнением до 0,3 м, которое не должно оказывать большого
отрицательного влияния при строительстве и эксплуатации тоннелей
метрополитена
Третий участок (перегон «Площадь Ленина» - «Белый лебедь»), где
выявлено, что очистные выработки обрушены (заполнены просевшей
непосредственной кровлей), подготовительные выработки обрушены не
повсеместно, зафиксированы ггустоты высотой 1,8 м На данном участке
возможно образование провалов и, как следствие, деформация конструкций и
осадка путей метрополитена.
Учитывая изложенные горно-геологические факторы необходимо
выделить особенности сооружения Донецкого метрополитена:
- впервые в отечественной практике предпринято строительство
метрополитена на подрабатываемой территории;
- проектируемые трассы мсгрополитена находятся в непосредственной
близости от выходов на поверхность разрывных тектонических нарушений или 1
пересекают их;
- наличие геологических нарушений, а также прохождение трассы на
ранее подработанных территориях и подрабатываемых в настоящее время (в
связи с частичной отработкой целиков уг ля) с большой вероятностью приведет
к существенным подвижкам породного массива и недопустимому
деформированию сооружений метрополитена за счет блоковою строения
массива в зоне тектонических нарушений;
100
- по трассе метрополитена выявлены участки бывших горных работ
расположенных на глубинах до 80 м, на которых горные выработки обрушены
не повсеместно и существующие пустоты могут привести к деформации
к о н с т р у к ц и й и осадке путей мегрополитепа;
- отсутствие нормативной базы для проектирования и строительства
метрополитена на подрабатываемой территории выдвигает новые задачи по
приспособлению существующих типовых обделок тоннелей к условиям
подработки с обоснованием необходимости проведения горно-строительных
защитных мероприятий;
- в процессе строительства и эксплуатации метрополитена не исключена
возможность появления газа метана в выработках при пересечении ими
угольных пластов и проштастков особенно на участках дробления пород в зонах
тектонических нарушений;
- территория прохождения трассы метрополитена расположена в
пределах полей многих бывших тахт, выработки которых были пройдены в
коште XIX и в начале XX веков на небольшие глубинах (30-100 м), часть из
которых в настоящее время являются коллекторами воды и представляют
опасность прорыва, особенно при закры тии шахт, прекращении откачки воды и
подъеме ее на верхние горизонты;
- в настоящее время в регионе возникла проблема закрытия шахт, что
связано с затоплением их и активизацией процесса сдвижения породы как в
ранее пройденных выработках так и в зонах тектонических нарушений
(которые являются местами ослабления массива), что явится причиной
дополнительных, трудноонределяемых сдвижений и деформаций горного
массива;
- оценка параметров сдеижения и их влиянии на обделки тоннелей не
имеют общего решения вследствие многообразии схем неизбежной отработки
угольных пластов и наличия старых горных выработок под трассой
метрополитена.
Исходя из особенностей строительства Донецкого метрополитена на
подработанной территории в настоящее время разработаны и предложены
следующие меры защ иты сооружений метрополитена:
- проектные вертикальные габариты перегонных тоннелей
принимаются с учетом максимальных неравномерных оседаний у20 мм для
шинелей глубокого заложения и 40 мм для тоннелей мелкого заложения-) в
результате подработки с тем, чтобы посредством вертикальной рихтовки и
перепроектирования профиля рельсового пути обеспечить его нормальную
■шшуатацию
- в местах расположения станций метрополитена при необходимости
подработки обеспечивается равномерное оседание соответствующим
положением очистных забоев и порядком отработки лав;
-п р и проведении тоннелей используется технология безосадочной
проходки, которая достигается обжатием обделки;
-д л я создания безопасных условий труда по газовому фактору при
101
строительстве и 'эксплуатации метрополитена рекомендуется обеспечивать
непрерывное проветривание тупиковых выработок сооружений метрополитена I
в соответствии с существующими требованиями и осуществлять контроль I
содержания метана и углекислого газа переносными автоматическими 1
приборами в соответствии с требованиями, изложенными в [3] для шахт первой I
категории но газу. При подходе па расстоянии до 10 м к зонам дробления пород I
(геологическим нарушениям) и к старым выработанным пространствам для I
определения состава газа, его количества и соответствующих мер борьбы с ним
необходимо осуществлять бурение передовой разведочной скважины дшной до
Ю м е неснижаемым опережением 5 м, которые могут быть использованы и для
предотвращения прорыва воды;
- дтя предотвращения осадок сооружений метрополитена все 1
выработанное пространство в пределах зоны воздействия сооружений I
метрополитена должно быгь затампонировано песчано-цементным раствором;
- на участках открытого способа работ предусмотрено устройство
деформационных швов, обеспечивающих компенсацию возможных напряжений
и деформаций в продольном направлении, а также устройство армированной!
железобетонной разгрузочной плиты под всеми сооружениями метрополитена;
- на участках закрытого способа работ - устройство деформационных
швов и сооружение обделок со связями растяжений;
- в местах чрезвычайной сложности осуществление защитных
мероприятий при строительстве и эксплуатации метрополитена и рн н ятв
решение о консервации запасов утля под трассой метрополитена.
На основании изложенного можно сделать концептуальный вывод и?
возможности строительства первой очереди Донецкого метрополитена. При!
этом ключевым критерием надежности являются разработанные и 4
предложенные меры защиты подземных сооружений метрополитена от горны ж
подработок.
На 01.01.2002 г. па сооружение Донецкого метрополитена
израсходовано 42 млн. долл. Дальнейшее строительство и ввод в эксплуатацию
первой очереди зависит от финансирования, которое осуществляется
нерегулярно и в не должном объеме.
В то же время консервация созданных сооружений метрополитена -
нецелесообразна, т.к. на это мероприятие необходимо израсходовать не менее Я (
млн. долл. С ежегодными затратами на обслуживание законсервированных
объектов в сумме около 2,5 млн. долл., в то время как на успешное >
ст роительство необходимо 5-6 млн. долл./год.
В настоящее время разработана программа финансировании
I фонтельетва Донецкого метрополитена, которая предусматривает
ы гигнотшгис как за счет городского и областного, так и государстве! гною
Люда щ па реструктуризацию угольной промышленности Украины. При этоМ|
'им и, бюджетных средств, предусмотренных на закрытие шахт, будет
и, ннтмоммш для фудоустройетва высвобождающихся шахтеров ни
| финн т.! 11.П мг фонолитеиа.
№
В 2002 г. для строительства метрополитена всего 200 тыс долл.
выделил Донецк из своего бюджета, 4 млн. долл. метростроевцы надеются
Получить из госбюджета и 2 млн. долл. от компании
«У круглереетруктуризация».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Власенков В.Я., Колтогян Р.А. Метро необходимо для Донецка // Уголь
Украшал, 1997. - № 8. - с. 8-10.
2. Розенвассер Г.Р., 'Гоковенко В.П. Анализ работы конструкций обделки
перегонных тоннелей в зонах тектонических нарушений Донецкого
метрополитена. Современные проблемы строительства / Ежегодн. научн.
техн сб. - Донецк: Донецкий ПромстройНИИпроект, ООО «Лебедь», 1997
- 228 с.
3. Г 1равила безопасности в угольных шахтах. - Киев, 2000 - 497 с.
103
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-189799 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2664-1771 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T11:23:12Z |
| publishDate | 2002 |
| publisher | Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лысиков, Б.А. Лысиков, Д.Б. 2023-04-24T17:54:29Z 2023-04-24T17:54:29Z 2002 Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории / Б.А. Лысиков, Д.Б. Лысиков // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2002. — Вип. 5. — С. 95-103. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2664-1771 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189799 624.19:622.83 ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории Article published earlier |
| spellingShingle | Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории Лысиков, Б.А. Лысиков, Д.Б. |
| title | Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории |
| title_full | Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории |
| title_fullStr | Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории |
| title_full_unstemmed | Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории |
| title_short | Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории |
| title_sort | особенности сооружения метрополитена в донецке на подработанной территории |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189799 |
| work_keys_str_mv | AT lysikovba osobennostisooruženiâmetropolitenavdoneckenapodrabotannoiterritorii AT lysikovdb osobennostisooruženiâmetropolitenavdoneckenapodrabotannoiterritorii |