УДК 624.19 ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРУЕМОГО СОСТОЯНИЯ ВМЕЩАЮЩИХ МАССИВОВ ПРИ УСТРОЙСТВЕ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАЩИТНЫХ ЭКРАНОВ И ОПЕРЕЖАЮЩИХ КРЕПЕЙ Козловский Е.Я. (Научный руководитель – Бойко И.Л.) Аннотация Тезис доклада представляет собой обзор методов строительства подземных сооружений с применением различных видов опережающих крепей не зонтового типа с использованием труб и стальных перекрытий траншейного типа, которые были внедрены при строительстве тоннелей за последние несколько лет в Российской Федерации и Республике Корея. Дана краткая оценка влияния рассматриваемых методов на напряженно- деформированное-состояние окружающего массива. Открытый способ широко используется при устройстве подземных сооружений, но вызывает ряд проблем, таких как заторы, неудобства жителей, высокий уровень шума и т.д. Кроме того, большие сложности могут вызывать существующие пути сообщения, которые слишком чувствительны к деформациям и их перенаправление либо смещение не представляется возможным. Ряд проблем могут вызвать и различные действующие инженерные коммуникации (трубопроводы, канализация, теплотрассы и т.д.) и захороненные или законсервированные каналы. Все это вызывает дополнительные расходы и продление срока строительства. Рисунок 1 – Фрагмент свода опережающей крепи двупутного железнодорожного тоннеля, проходящего под существующей линией. Крепь из секущихся труб и поперечным армированием используется как постоянная. Намхэ, Республика Корея 28 Рисунок 2 – Перегонный тоннель метрополитена Сеула с перекрытием поперечными армированными трубами, выполненное опережением забоя из угловых труб. Сеул, Республика Корея [4] Рисунок 3 –Перекрытие поперечными армированными трубами, выполненное опережением забоя из угловых труб перегонного тоннеля метрополитена. Сеул, Республика Корея [3] Снизить влияние на окружающий массив, а также инженерные коммуникации и сооружения в слабых неустойчивых породах (как и других неблагоприятных и сложных гидрогеологических условиях) можно путем использования опережающих крепей, которые условно можно разделить по расположению элементов относительно друг друга на линейные и зонтовые. Зонтовые крепи могут следовать криволинейным участкам трассы, выполняются непосредственно из забоя и технологически не требуют для себя создания промежуточных камер или котлованов для продления, но в сложных гидрогеологических условиях их использование не всегда бывает рациональным, нередко является затруднительным на практике. Линейные являются намного более надежными и используются даже в самых сложных условиях, но имеют ограничения по своей длине. 29 Можно выделить краткую классификацию опережающих крепей: 1. Зонтовые: 1.1. Металлопрокат с опиранием на рамы. 1.2. Инъекционные или основанные на струйном укреплении. 1.3. Щелевые. 1.4. Комбинированные. 2. Линейные: 2.1. Использование стальных труб малого диаметра: 2.1.1. Продольное однотрубное перекрытие стальными трубами с шарнирным креплением или без него (прим. - также pipe roof method, имеющий самое большое распространение в ближайших странах [1]). 2.1.2. Мультитрубный метод – перекрытие стальными секущимися трубами с поперечным армированием (прим. - также upgraded pipe roof method). 2.1.3. Перекрытие стальной постнапряженной плитой с опиранием на трубы (прим. также steel tubular slab). 2.1.4. Кассетный метод с использованием объединенных полутруб. 2.2. Использование стальных труб большого диаметра: 2.2.1. Однотрубное перекрытие из стальных труб с срезкой нижних частей и объединением постоянной обделкой (прим. - также new tubular roof method). 2.2.2. Однотрубный метод с установкой поперечных межтрубных жестких связей (прим. - также tubular roof and trench method). 2.2.3. Метод поперечного трубного перекрытия (прим. - также tubular roof construction method) 2.2.4. Создание свода объединением труб поперечной несущей аркой (прим. – также cellular arch method [2]) 2.3. Основанные на принципе продавливания постоянной железобетонной обделки. 2.4. Продавливание составных стальных плитных элементов на замках прямоугольными микрощитами. Стоит отметить, что несмотря на давнюю практику использования защитных экранов на постсоветском пространстве, данные конструкции крепей носили в большинстве случаев отсечной и временный характер, за последние двадцать лет данное направление получило большое развитие. Бурный рост произошел не только в странах Азии (и особенно Корее), но и в Европе – именно конструкция, созданная по опережающему методу (см. п.2.2.4 классификации), является постоянной на станции метро «Венеция» в Милане [2]. 30 Рисунок 4 –Армирование поперечной арки с врезкой в продольные трубы на станции метро «Венеция». Милан, Италия [www.rocksoil.com] Известно, что старый однотрубный метод мог получать большие деформации, превышающие 15 см при некоторых условиях и размерах заходок [1], для снижения которых приходилось применять армирование забоя стеклопластиковыми анкерами, осуществлять проходку уступами. Современные жесткие крепи в комбинации с другими современными геотехнологиями позволяют свести влияние строительства до минимума, что и показывает практика тоннелестроителей Европы и Азии последние годы. Заключение Все перечисленные методы рационально использовать в ситуациях, когда какие-либо деформации недопустимы, либо в условиях слабых геомеханических свойствах слагающего массива. Современные методы строительства с линейными опережающими крепями позволяют избежать деформаций окружающего массива и не нуждаются в временных распорных конструкциях, могут быть использованы как постоянная крепь. Литература 1. Щекудов Е.В. Взаимодействие защитных экранов из труб с грунтовым массивом при строительстве тоннелей мелкого заложения: Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.11 : Москва, 2003 - 204 c. 2. Lunardi P. Construction technologies for wide span tunnels. A comparison of methods // Geomechanik-Kolloquium. – 1996. - Nr.6, Felsbau 14 – P. 358-362. 3. Eun Chul Shin, Sung Hwan Kim. Metro Construction Work in Incheon, Korea // 14th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering 23-27 May, 2011, Hong Kong, China. 4. Yooshin geotech and tunneling cases [Эл.ресурс] - www.yooshin.co.kr 31