Инженерно-геологические изыскания

Особенностью тоннельных сооружений является взаимодействие их с окружающим грунтовым массивом, свойства которого оказывают существенное влияние на выбор трассы тоннеля, глубины заложения, конструкций и способов производства работ.

Инженерно-геологические изыскания представляют собой комплекс различных работ, которые выполняют последовательно в несколько этапов.

Вначале производят рекогносцировку местности, используя существующие архивные данные, характеризующие топографические, геологические и гидрогеологические условия района строительства.

После этого проводят крупномасштабную инженерно-геологическую съемку места расположения тоннеля, которая включает в себя изучение рельефа и геологического строения грунтового массива, возраста и классификационных признаков грунтов, режима подземных вод и газов.

При этом используют как наземные методы съемки, так и аэрофотосъемку с последующим инженерно-геологическим дешифрированием снимков.

Для особо крупных транспортных тоннелей в последнее время применяют космическую съемку, которая позволяет установить зоны разломов земной коры, зафиксировать проявление различных физико-геологических процессов и явлений.

По материалам съемки составляют инженерно-геологическую карту, которую используют при проектировании вариантов трассы тоннеля.

По выбранному варианту трассы тоннеля проводят геолого-техническую разведку с лабораторными исследованиями физико-механических свойств грунтов и физико-химических свойств подземных вод.

Инженерно-геологические изыскания в тоннелестроении осуществляют различными методами. Основным методом изысканий является разведочное бурение.

Вертикальные разведочные скважины диаметром 75…300 мм забуривают по трассе будущего тоннеля вдоль его оси через 150…200 м, а также в поперечном от оси направлении. Глубину забуривания скважин устанавливают с учетом их заглубления на 8…10 м ниже подошвы тоннеля или врезки на 2…3 м в водоупорный грунт.

Скважины подразделяются на геологические, из которых производят отбор проб грунта с последующим исследованием в лаборатории, и гидрогеологические, предназначенные для определения мощности водоносных горизонтов, уровней подземных вод и фильтрационных свойств грунтов.

Наряду с вертикальными устраивают горизонтальные разведочные скважины, забуривая их на длину до 300…500 м со стороны порталов тоннеля, из шахтных стволов или из вспомогательных подземных выработок.

Помимо разведочного бурения для непосредственного изучения инженерно-геологических условий по трассе тоннеля применяют проходку разведочных выработок: шурфов, штолен, шахтных стволов, пилот-тоннелей.

В тех случаях, когда разведочное бурение в полном объеме и проходка вспомогательных выработок по каким-либо причинам (большая глубина заложения, плотная застройка, густая сеть подземных коммуникаций) оказываются невозможными или экономически нецелесообразными, разведочное бурение применяют в сочетании с геофизическими методами разведки.

Геофизические методы разведки: электрометрия, сейсмометрия, радиоактивная, акустическая, ультразвуковая разведка — основаны на косвенном изучении строения грунтового массива путем регистрации физических явлений в различных грунтах.

Для уточнения геологических условий по трассе тоннелей в ряде случаев применяют статическое и динамическое зондирование.

Все материалы, полученные в результате рекогносцировки, крупномасштабной съемки и геолого-технической разведки подвергают камеральной обработке. В лабораториях исследуют свойства грунтов и подземных вод, изучают минералогический, химический и механический состав грунтов, определяют расчетные показатели их физико-механических свойств.

Данные инженерно-геологических изысканий служат исходным материалом при проектировании и строительстве тоннелей.

Инженерно-геодезические изыскания и геодезическо-маркшейдерские работы

Для правильного месторасположения и направления тоннеля, а также для соблюдения проектных размеров поперечного сечения подземной выработки выполняют инженерно-геодезические изыскания и геодезическо-маркшейдерские работы, от точности которых во многом зависит качество сооружения тоннеля.

Геодезическо-маркшейдерские работы проводят на стадиях изыскания, проектирования и строительства тоннеля. Они включают в себя геодезические работы на поверхности земли, работы по ориентированию подземных выработок и подземные (маркшейдерские) работы.

Геодезические работы на поверхности земли начинаются с топографической съемки местности, которая производится как наземными методами инженерной геодезии (мензульная, тахеометрическая, теодолитная, фототеодолитная, нивелирная съемка), так и аэрофототопографическими методами (стереотопографическая или комбинированная съемка). В результате съемки получают планы местности в масштабе 1:10000…1:500.

В последнее время топографические планы зашифровывают в виде цифровой модели местности. Заложенные в ЭВМ основные данные могут быть представлены в аналитическом или графоаналитическом виде и использоваться на различных этапах инженерно-геодезических изысканий.

В соответствии с полученным планом местности назначают ориентировочные варианты трассы тоннеля, по которым создается наземная плановая геодезическая основа — триангуляционная сеть и основная полигонометрия между пунктами триангуляции.

Высотная геодезическая основа создается геометрическим нивелированием IV разряда при длине тоннеля менее 1 км и III разряда при длине тоннеля более 1 км с привязкой к реперам и маркам государственных нивелировок.

После создания наземной планово-высотной геодезической основы проектируют трассу тоннеля, которая должна быть перенесена в строящееся подземное сооружение.

Ориентирование тоннеля заключается в перенесении с поверхности земли направления и координат опорных точек. При проходке на сбойку коротких и расположенных на прямой тоннелей ориентирование осуществляют путем провешивания оси тоннеля.

Перенос высотных отметок в тоннель через порталы осуществляют продолжением наземного нивелирования.

При проходке тоннелей через шахтные стволы ориентирование выполняют способом створа двух отвесов или способом соединительных треугольников.

Оба этих способа основаны на опускании в ствол шахты двух отвесов с заранее установленных инструментальным путем и закрепленных точек.

В последнее время находит применение способ гироскопического ориентирования, основанный на использовании специальных приборов — гиротеодолитов с ручным или автоматическим слежением. Этот способ дает возможность с большой точностью определять азимут любого направления непосредственно в подземной выработке без передачи дирекционных углов с поверхности земли через шахтный ствол.

Передача высотных отметок через шахтный ствол осуществляется одновременным отсчетом по компарированной ленте двумя нивелирами, один из которых устанавливают на поверхности земли, а другой — в подземной выработке.

Подземные геодезические работы заключаются в создании в тоннеле планово-высотной геодезической основы, наличие которой дает возможность выносить ось тоннеля, обеспечивать точный контур проходимой выработки, устанавливать проектное положение обделки, вести по трассе щиты.

Плановой основой в тоннеле служит подземная полигонометрия, которую прокладывают «висячими» ходами от порталов, штолен или шахтных стволов по мере проходки выработки.

Высотная основа в тоннеле создается прокладкой ходов технического нивелирования, совпадающих с ходами подземной полигонометрии.

Опорные точки плановой и высотной подземной основы закрепляют на контуре выработки или на элементах временной и постоянной крепи тоннеля.

Вынос продольной оси тоннеля с точностью до +5 мм осуществляют при помощи отвесов, откладывая от полигонометрических знаков расстояния до оси, вычисленные аналитически. На криволинейных участках трассы продольную ось тоннеля разбивают по хордам или секущим.

По окончании проходки тоннеля оценивают, насколько точно выполнена сбойка встречных забоев: для автодорожных тоннелей расхождение в плане не должно превышать +100 мм, в профиле — +50 мм.

В настоящее время при строительстве тоннелей геодезическо-маркшейдерские работы выполняют с применением новейших средств электроники, автоматики и вычислительной техники.

Инженерно-экологические изыскания

Для оценки текущего состояния и прогнозирования изменений окружающей среды, вызванных строительством и эксплуатацией тоннелей, по трассе последних проводят инженерно-экологические изыскания и исследования, на основании которых разрабатывают природоохранные меры.

В состав изысканий входят сбор и обработка экологической информации, рекогносцировка местности, разведочные работы, натурные и лабораторные геоэкологические исследования атмосферного воздуха, грунтовой среды, поверхностных и подземных вод, радиационной обстановки, вредных физико-химических воздействий.

Рекогносцировку местности выполняют вдоль трассы тоннелей и на прилегающей территории в полосе 300…500 м. При этом выявляют расположение промышленных предприятий, свалок, нефтехранилищ, отстойников, АЗС и других источников загрязнения окружающей среды и объектов повышенной опасности. Кроме того, составляют схемы расположения объектов, имеющих историческую и культурную ценность, скверов, парков и зон отдыха, медицинских и детских учреждений.

В процессе рекогносцировки местности фиксируют видимые деформации земной поверхности, зданий и сооружений, повреждения наземных и подземных коммуникаций, а также внешние проявления природно-техногенных процессов (карстово-суффозионные воронки, оползневые зоны, подтопляемые территории и т.п.).

Разведочные работы, выполняемые в составе или в комплексе с инженерно-геологическими изысканиями, включают в себя проходку штолен, шахтных стволов, шурфов, а также геофизические исследования.

Опробование атмосферного воздуха осуществляется по всей трассе тоннеля, а также в местах расположения порталов и проектируемых пунктов выброса воздуха из тоннелей. Степень химического загрязнения грунтов выявляют по концентрации каждого загрязняющего компонента, а также по суммарному показателю химического загрязнения.

Оценку загрязненности поверхностных и подземных вод осуществляют по результатам гидрохимических исследований.

Радиационная обстановка оценивается по данным радиационно-экологических исследований, которые включают в себя измерение гаммафона на территории строительства, степени радиоактивности грунтов на полную глубину заложения тоннеля, радиационных характеристик водоносных горизонтов.

Оценка вредных физико-химических воздействий предусматривает прогнозирование запыленности атмосферы, уровней шума и вибрации при работе тоннелестроительных машин и механизмов, а также эксплуатационного оборудования, электромагнитных полей и др.

На основе анализа данных инженерно-экологических изысканий разрабатывают рекомендации по минимизации нарушений окружающей среды, а при необходимости — по организации локального экологического мониторинга в процессе строительства и эксплуатации тоннеля.

Заголовок

    Заказать звонок

    Я принимаю условия Политики конфиденциальности и даю своё согласие на обработку персональных данных.

    close-link