Особенности сооружения метрополитена в Донецке на подработанной территории

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Физико-технические проблемы горного производства
Дата:2002
Автори: Лысиков, Б.А., Лысиков, Д.Б.
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