Взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям
Наведені результати формування напружено-деформованого стану системи "масив, що містить кріплення" при будівництві автодорожнього тунелю на дорозі Адлер-"Альпіка-Сервіс". Results of stress-strain state formation of the “support-enclosing mass” system during road tunnel constructi...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2011
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99689 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям / М.О. Лебедев, К.П. Безродный // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 164-172. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859685095587184640 |
|---|---|
| author | Лебедев, М.О. Безродный, К.П. |
| author_facet | Лебедев, М.О. Безродный, К.П. |
| citation_txt | Взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям / М.О. Лебедев, К.П. Безродный // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 164-172. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | Наведені результати формування напружено-деформованого стану системи "масив, що містить кріплення" при будівництві автодорожнього тунелю на дорозі Адлер-"Альпіка-Сервіс".
Results of stress-strain state formation of the “support-enclosing mass” system during road tunnel construction on the Adler- “Alpica Service” highway are presented.
|
| first_indexed | 2025-11-30T22:37:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
164
УДК 622.831
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КРЕПИ С ВМЕЩАЮЩИМ
МАССИВОМ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТРАНСПОРТНОГО
ТОННЕЛЯ ГОРНЫМ СПОСОБОМ С РАСКРЫТИЕМ
СЕЧЕНИЯ ПО ЧАСТЯМ
Лебедев М. О., Безродный К. П.
(ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс»,
г. Санкт-Петербург, Россия)
Наведені результати формування напружено-
деформованого стану системи "масив, що містить кріплення"
при будівництві автодорожнього тунелю на дорозі Адлер-
"Альпіка-Сервіс".
Results of stress-strain state formation of the “support-enclosing
mass” system during road tunnel construction on the Adler- “Alpica
Service” highway are presented.
В состав объектов, обеспечивающих проведение зимней
олимпиады 2014 года, включена «совмещенная (автомобильная и
железная) дорога Адлер – горноклиматический курорт «Альпика-
Сервис». Ее строительство начато в 2009 году. По трассе этой до-
роги расположено 6 тоннельных комплексов [1]. В настоящей ра-
боте рассматривается строительство автомобильного тоннеля
тоннельного комплекса № 5.
Тоннель длиной 1372,17 м (от ПК380+85,1 до ПК394+57,27)
сооружается в коренных породах порфиритовой свиты. По трассе
тоннеля массив представлен авгитовыми порфиритами блочной
структуры, аргиллитами и песчаниками с прослоями алевроли-
тов, углисто-глинистыми сланцами. Эти породы дополнительно
раздроблены и ослаблены под влиянием большого количества
тектонических нарушений и процессов выветривания. Наличие
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
165
мощных врезов, заполненных рыхлыми четвертичными
отложениями на уровне тоннеля, существенно снижает устойчи-
вость вмещающего массива.
На большей части длины тоннеля условия проходки по дан-
ным инженерно-геологических изысканий неблагоприятные и
весьма неблагоприятные с коэффициентом крепости по устойчи-
вости f = 0,8-2,0 и максимальным водопритоком на забой до
15 м3/час.
Проходка тоннеля предусматривается механизированным
способом с организацией уступов.
Проектом ОАО «Минскметропроект» для обеспечения
устойчивости массива предусмотрено несколько спецспособов
закрепления грунтов в призабойной зоне: сооружение опережа-
ющего свода (экрана) из труб, устройство грунтоцементных свай
по технологии Jet-Grouting (рис. 1), применение фиберглассовых
анкеров для косвенного армирования лба забоя.
Рис. 1. Схема устройства грунто-цементных свай: 1 – арка
из двутавра № 35; 2 – скважины опережающего
крепления по технологии Jet-Grouting; 3 – опорная
ж/б плита под пятку арки
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
166
Обеспечение безопасности проходческих работ, обоснован-
ное внедрение современных технологий, снижение стоимости
строительства, сохранности наземных зданий и сооружений уже
давно во всем мире достигается ведением так называемого мони-
торинга за строительными конструкциями, горным массивом и
дневной поверхностью на всех этапах строительства транспорт-
ных тоннелей.
Институтом ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс» при уча-
стии УРАН ИПКОН РАН было разработано «Методическое ру-
ководство по комплексному горно-экологическому мониторингу
при строительстве и эксплуатации транспортных тоннелей» [2],
вошедшее в реестр обязательных нормативных документов Ро-
стехнадзора.
Руководствуясь этим и другими нормативными документа-
ми, был разработан проект горно-экологического мониторинга
сопровождения строительства и эксплуатации тоннеля.
В составе мониторинга выполняются исследования напря-
женно-деформированного состояния крепи.
Определение напряженно-деформированного состояния
крепи выполнялось двумя способами – измерение напряжений
путем установки закладных струнных датчиков и смещений
внутреннего контура крепи. Датчиками было оснащено 22 опыт-
ных участка строящегося тоннеля (рис. 2).
Раскрытие сечения тоннеля осуществляется делением на
уступы. Сначала разрабатывается калоттная часть, показанная на
рис. 1, а затем штроссовая часть.
Разработка породы осуществляется проходческим комбай-
ном Mitsui S200. Величина заходки составляет 0,75 – 1,25 м (в за-
висимости от устойчивости массива) с установкой одной рамы из
двутавра № 35. После монтажа рамы по ее внешней стороне
укладывается арматурная сетка (ячейка 10×10 мм) с опиранием
на предыдущую раму. Наносится набрызгбетон, заполняя рассто-
яние между рамой и контуром выработки. Затем осуществляется
монтаж двух арматурных арок квадратного поперечного сечения
по всему периметру (рис. 3). В сводовой части, дополнительно в
каждой арматурной арке устанавливается два стержня ø 20 мм на
внутреннем контуре.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
167
Ри
с.
2
. Р
аз
ме
щ
ен
ие
о
пы
тн
ы
х
уч
ас
тк
ов
п
о
тр
ас
се
т
он
не
ля
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
168
Затем набирается опалубка по внутреннему контуру крепи и
межрамное пространство заполняется бетоном.
Рис. 3. Конструкция крепи
Разработка штроссовой части осуществляется с большим
отставанием от забоя калоттной части – около 400 метров.
При разработке калоттной и штроссовой частей обратному
своду придается циркульное очертание и с отставанием от забоя
на 3-5 метров осуществляется бетонирование с армированием до-
рожной сеткой 100 × 100 мм.
Установка датчиков в крепь и обделку (рис. 4) осуществля-
ется при их возведении. Датчики устанавливаются на внешнем и
внутреннем контурах для определения изгибающих моментов.
По результатам измерения относительные деформации в ме-
стах установки датчиков пересчитываются в нормальные танген-
циальные напряжения. Напряжения вычисляют по специальной
методике с учетом загружения бетона в раннем возрасте и его
ползучести. По результатам наблюдений строятся графики нор-
мальных тангенциальных напряжений в бетоне в поперечных се-
чениях крепи (рис. 5).
Набрызгбетон
Арматурная сетка
Бетон
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
169
Рис. 4. Расположение датчиков в крепи и обделке тоннеля
Рис. 5. Характерный график формирования нормальных
тангенциальных напряжений в бетоне калоттной
части крепи
Ра
зр
аб
от
ка
ш
тр
ос
со
во
й
ча
ст
и
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
170
Изучение формирования напряженно-деформированного
состояния крепи позволило выявить особенности его развития в
соответствии с порядком разработки забоя (деления на уступы).
Качественно процесс формирования напряженно-деформированного
состояния разделен на пять этапов: первый, в течение двух-трех
недель после возведения крепи, имеет большую интенсивность;
второй, в течение еще 30-40 дней, характеризуется снижением
скорости роста напряжений; третий – установившейся скорости
роста; четвертый увеличением напряженного состояния при про-
ходке штроссовой части и пятый – затуханием роста напряжен-
ного состояния или установившейся скорости роста (в зависимо-
сти от инженерно-геологических условий).
Сжимающие нормальные тангенциальные напряжения в бе-
тоне калоттной части по опытным участкам составили от 3 МПа
до 27 МПа, а в штроссовой части от 1 МПа до 11 МПа.
На достаточно протяженном участке тоннеля со стороны се-
верного портала зафиксированы значительные растягивающие
напряжения (до 7 МПа) на внутреннем контуре с нагорной сто-
роны. Такое распределение напряжений указывает на существен-
ную величину бокового давления с нагорной стороны при доста-
точном отпоре с противоположной стороны, что было подтвер-
ждено распределением величин деформаций внутреннего конту-
ра крепи.
Полученные величины сжимающих нормальных тангенци-
альных напряжений в конструкциях крепи на всех опытных
участках не превышают предела прочности бетона. Но, как пока-
зала практика, устойчивость временной крепи нарушалась в виде
значительных смещений внутрь тоннеля.
Измерения смещений внутреннего контура крепи выполня-
лись на пройденных участках тоннеля по пяти точкам калоттной
части и 4 точкам штроссовой части при помощи тахеометра, с
шагом по трассе тоннеля 5 метров. Наибольшие деформации бы-
ли зафиксированы при проходке со стороны северного портала
(рис. 6). После раскрытия калоттной части деформации на от-
дельных участках достигали 150-200 мм, а после проходки
штроссовой части увеличивались до 350 мм.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
171
Ри
с.
6
. Г
ра
фи
к
см
ещ
ен
ия
в
ну
тр
ен
не
го
к
он
ту
ра
к
ре
пи
п
о
дл
ин
е
то
нн
ел
я
Ш
тр
ос
со
ва
я
ча
ст
ь
пр
ой
де
на
Ш
тр
ос
со
ва
я
ча
ст
ь
не
п
ро
йд
ен
а
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
172
Проведенные исследования формирования напряженно-
деформированного состояния системы «крепь - массив» по трассе
автомобильного тоннеля позволили получить фактическую кар-
тину работы крепи с массивом в различных литологических раз-
ностях.
Практика проходки рассматриваемого тоннеля с креплением
аркобетоном свидетельствует о значительном влиянии геологи-
ческого строения массива на устойчивость тоннеля. Особенности
геологического строения таковы, что представленный углисто-
глинистыми сланцами массив является слоистым и при попада-
нии воды в такой массив происходит снижение сцепления между
слоями пород (грунта), что в сочетании с ползучестью грунтов
приводит к смещению значительных грунтовых масс и соответ-
ственно дополнительной пригрузке временной крепи. Это сказа-
лось на дополнительных смещениях контура, которое потребова-
ло конструктивных изменений крепи в виде дополнительного
устройства анкерного крепления боков тоннеля, а на одном из
интервалов тоннеля выполнение перекрепления перед возведени-
ем постоянной обделки.
Применение спецспособов обеспечило устойчивость приза-
бойной зоны и безопасность собственно проходческих работ, а
незначительная устойчивость массива в целом (на отдельных ин-
тервалах тоннеля) повлияла на формирование больших величин
напряженно-деформированного состояния крепи.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Гридасов В.В., Молчанов В.С. Проектирование тоннелей сов-
мещенной дороги «Адлер - горноклиматический курорт «Аль-
пика-Сервис» // Метро и Тоннели. 2010. № 4. – С. 20 – 23.
2. Методическое руководство по комплексному горно-
экологическому мониторингу при строительстве и эксплуата-
ции транспортных тоннелей / К.П. Безродный, С.Г. Гендлер,
Ю.С. Исаев, М.О. Лебедев, М.А. Иофис, А.В. Гришин,
Н.А. Милетенко, И.Л. Никифорова. – М.: УРАН ИПКОН
РАН, НИПИИ «Ленметрогипротранс», 2009. – 68 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99689 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T22:37:06Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лебедев, М.О. Безродный, К.П. 2016-05-02T10:22:10Z 2016-05-02T10:22:10Z 2011 Взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям / М.О. Лебедев, К.П. Безродный // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 164-172. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99689 622.831 Наведені результати формування напружено-деформованого стану системи "масив, що містить кріплення" при будівництві автодорожнього тунелю на дорозі Адлер-"Альпіка-Сервіс". Results of stress-strain state formation of the “support-enclosing mass” system during road tunnel construction on the Adler- “Alpica Service” highway are presented. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям Article published earlier |
| spellingShingle | Взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям Лебедев, М.О. Безродный, К.П. |
| title | Взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям |
| title_full | Взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям |
| title_fullStr | Взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям |
| title_full_unstemmed | Взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям |
| title_short | Взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям |
| title_sort | взаимодействие крепи с вмещающим массивом при строительстве транспортного тоннеля горным способом с раскрытием сечения по частям |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99689 |
| work_keys_str_mv | AT lebedevmo vzaimodeistviekrepisvmeŝaûŝimmassivompristroitelʹstvetransportnogotonnelâgornymsposobomsraskrytiemsečeniâpočastâm AT bezrodnyikp vzaimodeistviekrepisvmeŝaûŝimmassivompristroitelʹstvetransportnogotonnelâgornymsposobomsraskrytiemsečeniâpočastâm |