Директор ЗАО «Петербург-Дорсервис» Игорь Пичугов

Прошло пять лет с того знаменательного момента, когда в городе Гватемале столицей зимних Олимпийских игр 2014 года был назван Сочи. Совсем немного времени остается до главного спортивного праздника, и на данный момент результаты строительства и планирования впечатляющие.

Большое количество проектировочных и строительных фирм занято в подготовке к Олимпиаде. Среди них и Группа предприятий «Дорсервис» – один из ведущих проектных институтов России. Организацией были успешно выполнены инженерные проекты по следующим объектам: автомобильная дорога Адлер – Красная Поляна, которая будет главным олимпийским маршрутом, транспортная развязка на пересечении Донской и Виноградной улиц, а также третья очередь дублера Курортного проспекта.

При проектировании третьей очереди дублера Курортного проспектаинженерам Группы предприятий «Дорсервис» приходилось принимать во внимание сложные геологические условия и плотную застройку. Введение в проект большого количества искусственных сооружений помогло обойти оползневые участки и занять минимальное пространство особо охраняемых земель.

Проектирование тоннелей было относительно новым направлением деятельности, и проект стал своеобразным вызовом инженерам организации. Рабочей группой было принято решение применить в проекте строительства автодорожных тоннелей № 8 и 8а на трасседублера Курортного проспекта новый для отечественных специалистов метод крепления выработки – метод ADECO-RS. Суть данного метода заключается в том, что стабильность выработки увязывается с воздействием на деформационные процессы, происходящие в зоне лба забоя.

Метод ADECO-RSпоявился в результате длительной практической и теоретической работы, начавшейся более 20 лет назад в компании-партнере ГП «Дорсервис» «РокСойл С.п.А.» в Милане под руководством профессора Пьетро Лунарди. Главная особенность состоит в том, что при проектировании основное внимание уделяется деформационным процессам, происходящим в грунте под воздействием проходческих работ. В отличие от традиционных подходов метод ADECO-RSпредполагает очень тщательное отслеживание параметров деформационной реакции и предварительное укрепление. Заключается оно в использовании специальных стекловолоконных элементов в качестве армирующих конструкций. Эти стекловолоконные элементы армируют массив грунта, прилегающий к выработке, тем самым укрепляют слабые грунты, в которых ведется сооружение тоннелей, уменьшают деформации окружающего горного массива. Метод ADECO-RSвключен в технологическую схему проходки автодорожных тоннелей, которую можно разделить на семь этапов.

Этап 1. Укрепление забоя стекловолоконными структурными элементами

На первом этапе производится сухое бурение ряда горизонтальных скважин параллельно оси тоннеля, равномерно распределенных по плоскости забоя. Данной технологией предусматривается использование буровой установки с винтовым оборудованием без применения водных буровых растворов, поскольку они могут разрушить прилегающий к скважинам грунт. Диаметр скважины должен быть минимально возможным, и в то же время должно быть обеспечено нормальное прохождение нагнетаемого цементного раствора. Для нашего проекта, как наиболее оптимальный, принят диаметр 100 мм. Как показывает практика, пробуренные скважины нельзя оставлять незакрепленными, поэтому необходимо бурить не более 4–5 скважин, немедленно закладывать в них стекловолоконную арматуру и заливать цементный раствор.

Длина скважин обычно составляет 2–3 диаметра выработки и в нашем проекте принята равной 24–30 м. Надежность временного крепления выработки достигается за счет перехлеста очередной группы скважин не менее 5 м(рис. 2). Таким образом, когда грунт, укрепленный предыдущим рядом стекловолоконных элементов, разрабатывается на глубину 19–25 м, производится бурение очередного ряда скважин длиною 24–30 м.

Этап 2. Выемка грунта

На втором этапе, когда вся плоскость забоя обурена и проармирована, производится механизированная разработка грунта. Тоннельный экскаватор либо стреловой горнопроходческий комбайн снимает грунт, скалывая при этом стекловолоконную арматуру, на глубину заходки 1 м. Разработка грунта ведется с уступом на уровне лотковой части выработки. Далее последовательно выполняются еще две заходки по 1 м, пока глубина разработки не достигает 3 м, а линия лба забоя не выравнивается.

Этап 3. Укладка торкретбетона на лоб забоя и прилегающие поверхности для защиты стен тоннеля

После того как плоскость забоя будет выровнена, а выработке будет обеспечен проектный контур, переходят к третьему этапу. Для снижения напряжения в массиве и обеспечения безопасности персонала на плоскость забоя и прилегающие к ней свод и стены выработки наносится слой торкретбетона толщиной 50 мм.

Этап 4. Укладка стальной арки и связывающей арматуры

Далее выполняются работы четвертого этапа. В качестве временной крепи при помощи рычажного укладчика возводятся стальные арки с шагом 1 ми отставанием от забоя 3 м. Арки представляют собой сварной пакет из двух балок двутаврового профиля. В основании арок предусмотрена сварная пята для надежного опирания на грунт нижнего уступа в лотковой части. Для восприятия арматурными арками расчетных временных нагрузок от воздействия горного давления и исключения вертикальных деформаций временной крепи тоннеля. Для исключения смещения основания арки пяты заглубляются ниже подошвы средней части тоннеля на 200 мм. В продольном направлении вдоль оси тоннеля арки связываются между собой стальными канатами.

Этап 5. Укладка предварительной обделки на армированный волокном торкретбетон

На следующем этапе по установленным арматурным аркам и своду тоннеля наносится за два приема (толщиной по 50 мм) первый слой набрызгбетона толщиной 100 мм. Одновременно с первым слоем набрызгбетона на текущую заходку наносится второй слой временного крепления предыдущих заходок толщиной 50 ммкаждый. При применении проектного состава бетонной смеси очередной слой набрызгбетона допускается наносить не менее чем через 20 минут после нанесения предыдущего слоя.

Этап 6. Выемка и заливка боковых стен и дна тоннеля вблизи лба забоя

После окончания бетонирования временной крепи приступают к шестому этапу. Оставшиеся 3 мгрунта в лотковой части тоннеля дорабатываются до проектного контура, и производится укладка бетона заполнения основания, закладка арматурных каркасов пят и лотковой части постоянной обделки тоннеля, монтаж опалубки и заливка бетонной смеси. Укладка бетона заполнения основания производится наступающим забоем вслед за проходкой нижней части тоннеля. В процессе бетонирования укладывается дренажная труба вдоль тоннеля. Для возможности проезда через свежеуложенный бетон устраиваются временные транспортные мосты. Одновременно с укладкой бетона заполнения производится устройство лотка постоянной конструкции тоннеля.

Этап 7. Заливка постоянной обделки

Завершающий этап производственного цикла – бетонирование постоянной обделки тоннелей. Для бетонирования постоянной обделки тоннеля используется металлическая передвижная опалубка на рельсовом ходу. Впереди опалубки, в составе комплекса работ по бетонированию постоянной обделки свода и стен тоннеля, располагаются два участка с технологическими тележками для производства работ по устройству гидроизоляционного слоя и монтажу арматурных каркасов постоянной обделки. Позади опалубки располагается участок с технологической тележкой для производства работ по контрольному нагнетанию раствора за обделку.

Возвращаясь к методу армирования стекловолоконными элементами, надо отметить, что основные параметры крепления, такие как длина скважин, шаг бурения, перехлест рядов, проектная геометрия забоя, должны быть занесены в паспорт временного крепления выработки и все циклы проходческих работ должны вестись в строгом соответствии с ним.

Такой метод крепления эффективен при проходке тоннелей в связных и полусвязных грунтах, а также в грунтах с очень низкими прочностными характеристиками (с коэффициентом крепости f = 0,8 – f = 3,0 по шкале Протодьяконова), при условии обеспечения максимально быстрого введения стекловолоконного армирующего элемента в пробуренную скважину. При разработке и качественном проведении работ технология заметно улучшает характеристики деформативности забоя, что позволяет рассматривать его как структурный элемент с предсказуемой и контролируемой реакцией на деформацию, способный обеспечивать устойчивость окружающего массива.

Использование стекловолокна для армирования играет решающую роль в технологии ведения проходческих работ, так как этот материал сочетает в себе достаточно высокое сопротивление на изгиб и хорошую ломкость при работе на срез, что позволяет легко скалывать его при разработке грунта, используя тот же проходческий инструмент.

Таким образом, стекловолокно в представленной конструкции выполняет функцию армирующего каркаса в цементном растворе, кондуктора для нагнетающей трубы и обсадки при незамедлительном введении элемента в пробуренную скважину.

Применение стекловолоконной структуры вместо металлического арматурного стержня дает ряд неоспоримых преимуществ:

Значительно упрощается процесс разработки грунта, т. к. выработка не загромождается обнажающимися и выступающими из забоя арматурными стержнями, что ведет к высокой технологичности и безопасности проведения работ.

Отпадает необходимость в срезке металлической арматуры с применением газовой резки или специального электроинструмента и, как следствие, необходимость использования газа в закрытом пространстве, что значительно повышает безопасность ведения работ.

Появляется возможность вести проходческие работы с раскрытием выработки на полное сечение, что позволяет исключить из технологического цикла целый этап производства работ.

При раскрытии выработки на полное сечение становится возможным возводить временную крепь в полном объеме непосредственно после выемки грунта. Это приводит к тому, что конструкция временной крепи быстрее вступает во взаимодействие с прилегающим массивом и воспринимает на себя горное давление, что, в свою очередь, снижает деформации дневной поверхности.

Сейчас внедрение метода ADECO-RSосуществляется при строительстве Южного портала тоннелей № 8 и 8а. И использование данной методики зарекомендовало себя с лучшей стороны. В среднем скорость проходки полным сечением составляет 50 метровв месяц, но благодаря быстрому освоению ADECOроссийскими специалистами, по имеющимся данным, к началу сентября скорость составляла 107 м. Сравнивая все параметры, можно с уверенностью сказать, что темпы, заданные при строительстве тоннелей № 8 и 8а, являются наиболее высокими относительно скорости проходки остальных тоннелей дублера Курортного проспекта. К настоящему времени в тоннелях № 8 и 8а пройдено 243 и 343 мсоответственно.

Хочется отметить, что слаженная работа российских и итальянских специалистов и применение передового метода ADECO-RSпозволяют выполнять строительство с опережением. А также дают отличную возможность для использования этого метода в дальнейшем.