СоюзДонСтрой современные бестраншейные технологии
8 800 500-65-92

Внедрение метода микротоннелирования для устройства защитного экрана

В статье рассмотрен первый опыт применения технологии микротоннелирования при строительстве Алматинского метрополитена. Отмеченная технология была применена в проходке сдвоенного перегонного тоннеля методом защитного экрана из труб ∅ 820 мм, проложенных установкой AVN – 600 фирмы «Herrenknecht AG» под оживленной улицей насыщенной городскими инженерными коммуникациями. Получен практический опыт применения технологии микротоннелирования в грунтах представленной галечником с песчано-гравийным заполнителем и с включением валунов до 40 % от общего объема, преобладающий размер окатанных валунов составлял 250-400 мм.

Интенсивное развитие технологии бестраншейной прокладки коммуникаций в последнее десятилетие открыло новые возможности в строительстве тоннелей мелкого заложения закрытым способом, применение которой в условиях плотной городской застройки является в некоторых случаях единственной альтернативой. На сегодняшний день технология микротоннелирования является наиболее перспективной и экономически оправданной по сравнению с традиционными технологиями прокладки коммуникаций.

Внедрение в строительство Алматинского метрополитена новых технологий и современного оборудования позволило метростроителям выйти на более качественный уровень, немаловажную роль в этом сыграло внедрение технологии микротоннелирования. Так, например строительство перегонных тоннелей ст. «Тулпар» – ст. «Алатау» Первой очереди первой линии Алматинского метрополитена на участке их пересечении длиной 42,0 м с ул. Жарокова первоначальным проектом предусматривалось открытым способом с переносом и перекладкой двух линий трамвайных путей, водопровода d=400 мм, газопровода d=420 мм, канализации d=500 мм. Учитывая интенсивное транспортное движение по ул. Жарокова и назначение коммуникаций, вынос их из зоны строительства был сильно затруднен по техническим и экологическим причинам, требовалось произвести большой объем подготовительных работ и капитальных вложений.

В связи с достаточно плотной городской застройкой в районе строительства перегонных тоннелей в месте пересечения с ул. Жарокова и сложными условиями строительства было принято решение применить технологию микротоннелирования. АО «Алматыметрокурылыс» по результатам проведенного тендера закупило микротоннелепроходческий комплекс (МТПК) AVN – 600 фирмы «Herrenknecht AG».

Технология микротоннелирования для возведения защитного экрана из труб отличается от традиционных технологий рядом несомненных преимуществ:

  • высокой несущей способностью защитного экрана из металлических труб, внутренние полости которых заполнены монолитным бетоном с установкой арматурных каркасов;
  • высокой точностью продавливания труб с помощью микрощита, т.к. его положение при бурении управляется оператором;
  • отпадает необходимость в перекладке коммуникаций.

И это только несколько пунктов из широкого перечня преимуществ технологии микротоннелирования. Отмеченная технология очень гибка, позволяет прокладывать коммуникации в грунтах любой категории – от неустойчивых суглинков до скальных пород.

Инженерно-геологические условия. На участке перегонных тоннелей ст. «Тулпар» – ст. «Алатау» ПК 79+59-ПК 80+12 ранее были пробурены скважины и пройден шурф, которые вскрыли суглинки пылеватые твердой консистенции с включением гальки общей мощностью от 0,3 до 2,1 метров. Ниже вскрыты галечниковые грунты с песчано-гравийным заполнителем с включением валунов до 40 %. Преобладающий размер окатанных валунов составлял 250-400 мм. По составу это граниты и гранодиориты, реже кварциты. Влажность грунта колеблется от 4% до 10%, объемный вес которого составляет 2,28 т/м3. По результатам химического анализа галечниковый грунт не засолен и не обладает агрессивным воздействием на бетон и арматуру. Также положительным фактором явилось отсутствие в месте строительства грунтовых вод.

Микротоннелепроходческий комплекс (МТПК) AVN-600

Выбор конструкции и технологии строительства предопределен необходимостью сооружения тоннеля под улицей с интенсивным транспортным сообщением и инженерными коммуникациями с обеспечением бесперебойного и безопасного движения транспорта. В связи с этим было принято решение возвести стартовый и приемный котлованы непосредственно на месте строительства защитного экрана из металлических труб. Поперечное сечение перегонного тоннеля под ул. Жарокова принято с учетом габарита приближения строений и оборудования. Длина тоннеля определилась шириной проезжей части и тротуаров в месте пересечения перегонных тоннелей с ул. Жарокова.

Конструкции защитного экрана. Защитный экран из труб устроен из металлических труб диаметром 820 мм по контуру перекрытия тоннеля в количестве 13 шт. Трубы связаны между собой шпунтовым соединением (замком). Замок сконструирован следующим способом - вдоль трубы диаметром 820 мм приварен сварной тавр, со стороны соединения - труба диаметром 820 мм разрезана на всю длину и к внутренней части приварен швеллер.

Мониторинг за деформациями. Для обеспечения безопасности движения транспорта по ул. Жарокова и целостности инженерных коммуникаций на всех этапах осуществляется:

  • геодезический контроль над деформациями проезжей части, возводимых временных и постоянных конструкций тоннеля;
  • мониторинг напряженно-деформированного состояния рам временной крепи.

Сооружение тоннеля под ул. Жарокова без остановки движения предъявляло повышенные требования к обеспечению надежной работы крепи. В этих условиях мониторинг рассматривается как неотъемлемая часть технологии строительства тоннеля.

Сооружение защитного экрана. Как известно, сооружение защитного экрана – одна из наиболее ответственных и дорогостоящих операций в строительстве тоннелей по рассматриваемой технологии. В связи с тем, что впервые применялась технология микротоннелирования, прокладка труб защитного экрана сопровождалась специалистами фирмы «Herrenknecht AG». Проходка труб началась 28.04.06 г. от центра к краям защитного экрана в процессе работы были заменены шарошки – 16 шт., лазер – 1 шт., картридж смазки – 1 шт., сальниковая набивка – 3 шт., резцы – 14 шт. Из-за абразивности транспортируемого материала было произведена частичная замена транспортных шлангов.

Общеизвестно, что при внедрении новых технологий возникают трудности технического и организационного плана. В данном проекте при прокладке первых труб возникли проблемы связанные с доставкой соответствующей марки бентонитовой глины необходимой для буровых работ. В связи с отсутствием на рынке требуемой марки бентонитовой глины были использованы местные глины, которые показали неудовлетворительные характеристики. Благодаря оперативной работе поставщиков удалось наладить бесперебойную поставку бентонитовой глины марки «Тиксотон С7S». Помимо этого специалисты АО «Алматыметрокурылыс» в процессе прокладки труб защитного экрана столкнулись с большим объемом перерасхода бентонитовой глины. Для снижения расхода бентонитовой глины были введены изменения в конструкцию замков труб защитного экрана.

В процессе работы микрощита AVN-600 произошла преждевременная поломка лазера, что вынудило приостановить работы на 120 часов для обеспечения доставки необходимых деталей из Германии. Вместе с тем средняя продолжительность проходки составила на каждый прокол 71,5 часа со средней скоростью 22 мм/мин.. Общая длина проложенных труб составила 550 п.м.. В настоящее время работы по прокладке труб завершены и под защитой экрана производится проходка сдвоенного перегонного тоннеля под ул. Жарокова.

Таким образом, специалистами АО «Алматыметрокурылыс» впервые применена технология микротоннелирования с использованием современного оборудования и эффективных материалов. Технические решения, реализованные на данном объекте, в дальнейшем будут применены на других объектах строящегося Алматинского метрополитена. Необходимо также отметить, что в г. Алматы остро стоит вопрос прокладки новых и перекладки старых подземных инженерных коммуникаций. Учитывая сложившуюся городскую инфраструктуру, применение технологии микротоннелирования в некоторых случаях будет единственным решением.