МОНИТОРИНГ БЕНТОНИТОВОГО ПРИГРУЗА ДЛЯ ЩИТОВОЙ ПРОХОДКИ ТОННЕЛЕЙ

Разработка насыщенных водой неустойчивых грунтов с компенсацией горного давления в забойной камере противодавлением опорной среды, создаваемым бентонитовой суспензией (гидропригрузом), содержит дополнительные возможности мониторинга для расширения своего применения. На объекте тоннельной проходки от ст. «Лефортово» до ст. «Авиамоторная» Московского метрополитена использована методика расчета запаса бентонитового пригруза, которая определяет коэффициент превышения компенсационного давления над действующим давлением со стороны грунтового массива в забое. Обсуждаются выборочные результаты дискретно-непрерывного мониторинга показателей осевого усилия на привод ротора тоннельной буровой машины. Полученные данные мониторинга использованы для выявления изменяющихся показателей предельного напряженного состояния грунта, степени его нарушения и насыщения грунтовыми водами, а также для поддержания давления пригруза вблизи заданного значения. Оценена возможность определять фактическую нагрузку от грунта и соотносить ее со значением компенсирующего давления бентонитовой суспензии. Выявлено, что для проходки в песках достаточно соблюдать значение коэффициента превышения компенсации больше 1, чтобы противодействовать смещению грунтового забоя во время остановки проходки. Снижение действующего коэффициента превышения компенсации приводит к тому, что усилие на привод ротора во время остановки повышается.


Для цитирования: Мазеин С. В., Вознесенский А. С., Панкратенко А. Н. Мониторинг бентонитового пригруза для щитовой проходки тоннелей // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 7. – С. 13–29. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-07-0-13-29.


Благодарность: Работа выполнена при финансовой поддержке АО «Мосинжпроект» (г. Москва).

Ключевые слова

Тоннель, тоннельная буровая машина, гидропригруз, бентонитовая суспензия, усилие, ротор, давление пригруза, дискретно-непрерывный мониторинг.

Номер: 7
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
UDK: 624.191.6
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-07-0-13-29
Авторы: Мазеин С. В., Вознесенский А. С., Панкратенко А. Н.

Информация об авторах: Мазеин Сергей Валерьевич — д-р техн. наук, профессор, Российский университет транспорта РУТ (МИИТ), e-mail: maz-bubn@mail.ru, Вознесенский Александр Сергеевич (1) — д-р техн. наук, профессор, e-mail: al48@mail.ru, Панкратенко Александр Никитович (1) — д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: pankrat54@bk.ru, 1) НИТУ «МИСиС». Для контактов: Вознесенский А.С., e-mail: al48@mail.ru.

Библиографический список:

1.       Мазеин С. В., Вознесенский А. С. Опыт тоннельной щитовой проходки с гидропригрузом // Метро и тоннели. — 2019. — № 1. — С. 14—17.

2.       Мазеин С. В., Федунец Б. И., Вознесенский А. С. Мониторинг отпора и объема грунта в тоннеле при щитовой проходке с бентонитовым пригрузом // Метро и тоннели. — 2015. —

№ 3. — С. 18—21.

3.       Fritz P. Additives for Slurry Shields in Highly Permeable Ground // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2007. No 40 (1). pp. 81—95.

4.       Cimiotti C., Bono R., Fioravanti P. Lake Mead — Intake Tunnel No. 3 Pre-Excavation Grouting Challenges Using a High Pressure Slurry TBM. In: Grouting 2017: Grouting, Drilling, and Verification. Reston, VA: American Society of Civil Engineers. 2017. pp. 325—337.

5.       Mooney M. A., Grasmick J., Kenneally B., Fang Y. The role of slurry TBM parameters on ground deformation: Field results and computational modelling // Tunneling and Undergraund Space Technology. 2016. No 57 (8). pp. 257—264.

6.       Mei Z., He T., Zhou S., Wang B., Wang C. Large-Diameter Slurry TBM Tunneling-Induced Settlements: The Case of the Yangtze River Tunnel of Nanjing New Line 10 / In: 15th COTA International Conference of Transportation Professionals. Reston, VA: American Society of Civil Engineers. 2015. pp. 1599—1611. DOI:10.1061/9780784479292.147.

7.       Park H., Oh J-Y., Kim D., Chang S. Monitoring and Analysis of Ground Settlement Induced by Tunnelling with Slurry Pressure-Balanced Tunnel Boring Machine // Advances in Civil Engineering. Volume 2018, Article ID 5879402, pp. 1—10. DOI:10.1155/2018/5879402.

8.       Макаревич Г. В. Щиты с грунтои гидропригрузом. Преимущества и недостатки работы ТПМК с различными пригрузами забоя // Метро и тоннели. — 2004. — № 1. — С. 22—25.

9.       Ates U., Bilgin N., Copur H. Estimating torque, thrust and other design parameters of different type TBMs with some criticism to TBMs used in Turkish tunneling projects // Tunnelbng and Underground Space Technology. 2014. Feb; 40. pp. 46—63.

10.   Chuan J., Marotta M., Nam O. 2018. Excavation Management System for Slurry TBM in Singapore // Paper proceedings. ITA — AITES World Tunnel Congress. 21—26 April 2018. Dubai International Convention & Exhibition Centre, UAE. pp. 3120—3133.

11.   СТО НОСТРОЙ 2.27.19-2011. Освоение подземного пространства. Сооружение тоннелей тоннелепроходческими механизированными комплексами с использованием высокоточной обделки. — М., 2012.

12.   Bezuijen A. The influence of grout and bentonite slurry on the process of TBM tunneling // Geomechanik und Tunnelbau. 2009, Jun; 2(3). pp. 294—303.

13.   Rengshausen R., Tauriainen R., Raedle A. TBM and spoil treatment selection process — case history Crossrail C310 Thames Tunnel // Geomechanik und Tunnelbau. 2014, Feb; 7(1). pp. 45—54.

14.   Klitzen J., Herdina J. Hydroshield drive with a diameter of 13 m in the Lower Inn Valley — Project design and experience from construction of contract H3-4 / Hydroschildvortrieb mit 13 m Durchmesser im Unterinntal — Projektplanung und Erfahrungen im Baulos H3-4. Geomechanik und Tunnelbau. 2016, Oct.; 9(5). pp. 534—546.

15.   Zhang Z. X., Hu X. Y., Scott K. D. A discrete numerical approach for modeling face stability in slurry shield tunneling in soft soils // Computers and Geotechnics. 2011, Jan; 38(1). pp. 94—104.

16.   Wendl K., Scholz M., Thuro K. Charakterisierung der ingenieurgeologischen Vortriebsdokumentation von Hydroschild-vortrieben am Beispiel der Baulose H3-4 und H8 im Unterinntal // Geotechnik. 2012, Sep; 35(3). pp. 168—176.

17.   Cimiotti C., Bono R., Fioravanti P. Lake Mead — Intake Tunnel No. 3 Pre-Excavation Grouting Challenges Using a High Pressure Slurry TBM / In: Grouting 2017. Reston, VA: American Society of Civil Engineers; 2017. pp. 325—337.

18.   Zumsteg R., Puzrin A. M., Anagnostou G. Effects of slurry on stickiness of excavated clays and clogging of equipment in fluid supported excavations // Tunneling and Underground Space Technology. 2016, Sep.; 58. pp. 197—20

19.   Duhme R., Rasanavaneethan R., Pakianathan L., Herud A. Theoretical basis of slurry shield excavation management system // Tunneling and Underground Space Technology. 2016, Aug.; 57. pp. 211—224.

20.   Мазеин С. В., Вознесенский А. С. Мониторинг усилий прижима ротора и давления мягких грунтов при щитовой проходке тоннелей // Геотехника. — 2014. — № 1. — С. 44—51.

21.   Руководство по проектированию и строительству тоннелей щитовым методом. Перевод с англ. В. Е. Меркина, В. П. Самойлова. — М.: Метро и тоннели, 2009. — 448 с.

22.   Механизированная проходка тоннелей в городских условиях. Методология проектирования и управления строительством / Под ред. В. Гульелметти, П. Грассо, А. Махтаба, Ш. Сю;

«Geodata S.p.A.», Турин, Италия. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. — 602 с.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.