Меры по защите тоннелей от подземных вод - Строительство тоннелей

Строительство и эксплуатация городских тоннелей мелкого заложения в водоносных грунтах сопряжены с многочисленными проблемами как технического, так и экологического характера.

В последние десятилетия в крупных городах нашей страны наблюдаются нарушение баланса подземных вод и значительные колебания уровней грунтовых вод, вызванные природными и техногенными факторами, наиболее важными из которых являются откачка подземных и инфильтрация грунтовых вод [62].

Интенсивная откачка напорных подземных вод, главным образом для нужд промышленных предприятий, вызывает разуплотнение грунтовой толщи и, как следствие, деформации грунтового массива, поверхности земли, зданий и сооружений, дорог и инженерных коммуникаций. Так, в г. Москве из-за откачки подземных вод зафиксированы оседания ряда территорий до 0,12 - 0,15 м и более.

В ближайшем к поверхности земли грунтовом горизонте наблюдается подтопление, вызванное значительными потерями из водонесущих коммуникаций, многие из которых построены давно и капитально не ремонтировались. Кроме того, следует учитывать сезонные подтопления, вызываемые атмосферными осадками, таянием снега и др.

К отрицательным последствиям подтопления территорий относятся оползни, эрозия почвы, образование суффозионно-карстовых провалов, усиление коррозии подземных трубопроводов, затопление фундаментов и подвалов зданий, снижение несущей способности грунтов и др.

До некоторого времени в г. Москве откачка воды из подземных горизонтов и инфильтрация в верхние слои грунта в какой-то степени компенсировали друг друга, однако затем баланс был нарушен, что привело к подтоплению около 40% территории города (с поднятием первого водоносного горизонта к поверхности земли до 3 м и менее), а к 2010 г. специалисты прогнозируют подтопление около 70% городской территории [62].

В этих условиях строительство тоннелей вносит дополнительные нарушения в режим подземных вод, вызывая увеличение скоростей фильтрации и активизацию физико-химического действия воды. Взаимодействие эксплуатируемого тоннеля с подземными водами проявляется в гидростатическом давлении на конструкцию, опасности всплытия сооружения, нарушении устойчивости грунтового массива за счет размягчения твердых и разжижения несвязных грунтов. Для предотвращения указанных нарушений как на стадии строительства, так и в процессе эксплуатации тоннеля необходимы специальные стабилизационные меры, обеспечивающие безопасность производства работу надежность эксплуатации сооружения и минимизацию нарушений городской среды.

Для выработки конкретных рекомендаций технико-экологического характера помимо детальных инженерно-геологических изысканий необходимы научные исследования по прогнозированию изменения гидрогеологической связи с созданием тоннеля.

При строительстве крупных подземных объектов выполняют комплексные теоретические, лабораторные и натурные исследования взаимодействия тоннеля с водным потоком. В последние годы широко используют объемное математическое моделирование на основе численных методов (конечных элементов, конечных разностей, граничных элементов).

Расчет геофильтрационной математической модели дает возможность прогнозировать изменение уровней подземных вод и скоростей фильтрации в основных водоносных горизонтах на стадиях строительства и эксплуатации тоннеля. Результаты расчетов корректируются натурными наблюдениями и измерениями, как это было сделано, например, при строительстве подземной автостоянки на площади Революции в г. Москве[63].

Далее приведены наиболее эффективные технические меры по стабилизации грунтового массива и режима подземных вод, успешно реализованные при строительстве и эксплуатации тоннелей мелкого заложения в крупных городах.

Похожие статьи




Меры по защите тоннелей от подземных вод - Строительство тоннелей

Предыдущая | Следующая