Moscow, Moscow, Russian Federation
limited liability company "M-Stroy" (Economist)
Moscow, Moscow, Russian Federation
In connection with the need to increase labor productivity, the choice of effective technologies, this paragraph discusses the technology and optimization of the work schedule for the construction of transport and pedestrian tunnels. After a structural analysis of labor costs during the construction of tunnels in an open and closed way and using the TOP DOWN method (using bored piles), a technology algorithm was proposed that will systematize, optimize the construction schedule and reduce construction time by 15-20%, which will significantly increase efficiency building production.
underground structure, transport tunnel, pedestrian tunnel, metal structures, open construction method, closed construction method, topdown method
Актуальность работы.
В современном мире все больше внимания уделяется повышению эффективности производительности труда, особенно сокращению сроков строительства при строительстве подземных сооружений.
С целью выбора эффективной технологии возведения подземных сооружений необходимо, в первую очередь, оценить показатели технологичности, трудоемкости, продолжительности, стоимости возведения тоннелей. В рамках сооружения транспортных и пешеходных тоннелей рассматриваются оптимизация графиков производства строительных работ и структурный анализ трудозатрат при открытом, закрытом способе и методе TOPDOWN возведения тоннелей. [5]
Материалы и методы.
В качестве основного метода исследования использовался метод структурного анализа. Материалы для исследования использованы графики производства работ при сооружении транспортных и пешеходных тоннелей в рамках программы «Развития Киевского направления Московского железнодорожного узла для усиления пригородного пассажирского движения. Строительство IV главного пути на участке Москва-Сортировочная-Киевская-Апрелевка. Реконструкция путепроводной развязки в створе Новомещерского проезда через железную дорогу».
В составе реконструкции путепроводной развязки выполняются работы по строительству городского транспортного тоннеля и пешеходного тоннеля. Строительство этих объектов должно вестись в строгой последовательности. Основные конструкции пешеходного и транспортного тоннелей должны сооружаться в соответствии с принятой технологической последовательностью, а демонтаж существующих железнодорожных путепроводов осуществляется после ввода тоннелей в эксплуатацию.
В административном отношении участок работ расположен на территории г. Москвы, в юго-западной части города. Железнодорожный путепровод расположен на ПК141+75,43 по оси I гл. ж.д. пути линии Москва – Брянск и пересекает автодорогу района Солнцево, Западного административного округа г. Москвы. Сооружение городского транспортного тоннеля производится для пропуска четырехполосной автомобильной дороги под I, II, III главными, укладываемому IV главному, 23 соединительному и 21 приемоотправочному путями. Для разработки проектной документации объекта «Реконструкция путепроводной развязки в створе Новомещерского проезда через железную дорогу» принят вариант строительства тоннеля на новой оси с разборкой существующих путепроводов. Сооружение пешеходного тоннеля на ПК140+90 по оси I главной железно-дорожной пути производится для пропуска пешеходов под I, II, III главными, укладываемому IV главному и 23 соединительному путями. Для разработки проектной документации объекта «Реконструкция путепроводной развязки в створе Новомещерского проезда через железную дорогу», в соответствии с протоколом от 05.12.2019г утвержденным заместителем генерального директора ОАО «РЖД» О.В. Тони и заместителем Мэра Москвы по вопросам градостроительной политики и строительства М.Ш. Хуснуллиным принят вариант строительства пешеходного тоннеля на новой оси с разборкой существующих путепроводов.
Общая продолжительность строительных работ определяется на стадии проектирования. При открытом способе строительство тоннелей осуществляется в 4 (четыре) стадии, с перекладкой путей на каждой стадии, с переустройством контактной сети и сетей СЦБ.
Схема 1. Открытый способ сооружения тоннеля
Согласно графику производства строительных работ при сооружении тоннелей открытым способом срок реализации проекта составит 32, 5 месяцев, с возможным увеличением срока еще на 2 месяца из-за невозможности произвести переключение путей в зимнее время.
На практике строительство подземных сооружений существует менее распространенный способ – метод TOPDOWN (с применением буро-касательных свай). [17]. При таком методе строительство осуществляется в 4 -стадии, с перекладкой путей на каждой стадии, с переустройством контактной сети и сетей СЦБ.
Схема 2. Сооружения тоннеля методом TOP DOWN
По календарному графику производства строительных работ общий срок реализации проекта с применением метода TOPDOWN составляет 23 месяца. С возможным увеличением срока от 2 до 5 месяцев из-за невозможности произвести переключение путей в зимнее время.
При закрытом способе сооружений тоннелей проходка и устройство постоянных конструкций пешеходного тоннеля выполняется за один проход, транспортный тоннель выполняется последовательно: сначала в правой секции, затем в левой. При последовательной проходке секций уменьшаются общие деформации окружающего массива насыпи железной дороги. [15]
Перед началом производства работ по устройству защитного экрана из труб необходимо установить страховочные рельсовые пакеты над сооружаемыми тоннелями. Страховочные рельсовые пакеты предусмотрены для пяти железнодорожных путей на участке прокладки экрана из труб закрытым способом.
В основной период выполняется строительство портальных участков в котлованах способа работ и параллельное строительство тоннелей закрытым способом.
Принята следующая организация строительство тоннеля:
- выполняется забивка свай и погружение шпунта с лидерным бурением под рабочий и приемный котлованы
- разрабатываются котлованы для устройства защитного экрана из труб, по мере разработки грунта производится установка поясов и расстрелов, крепление стен котлована затяжкой;
- выполняется монтаж подмостей и упоров для микротоннелепроходческого комплекса;
- осуществляется прокладка защитного экрана из труб при помощи микротоннелепроходческого комплекса AVN;
- производится цементация замковых соединений защитного экрана и тела насыпи;
- выполняется установка рам, армирование и бетонирование заходками по мере проходки закрытым способом;
- осуществляется монтаж оборудования и отделочные работы, обратная засыпка сооруженных конструкций.
Устройство защитного экрана предусматривается для выполнения основного условия – обеспечения строительства тоннелей без перерыва движения поездов. Экран выполняется из труб для пешеходного тоннеля d = 530 мм, для транспортного тоннеля d = 630 мм с замковыми соединениями. Для исключения выпуска грунта насыпи через замковые соединения выполняется их цементация. В трубы устанавливаются армокаркасы, следом заполняются бетоном.
Грунт в тоннеле разрабатывается пневмоколесным экскаватором обратная лопата и вывозится за портал погрузчиком, перегружается экскаватором обратная лопата в автосамосвалы и вывозится в отвал.[20]
Временное крепление лба забоя осуществляется за счет нанесения защитного слоя установкой для торкретирования и устройства фибергласовых анкеров.
Защитный экран из труб раскрепляется металлическими рамами. Между рамами устраивается монолитная железобетонная обделка тоннеля с установкой армирования и бетонированием. Опалубкой служит металлоизоляция выполненная по металлическим рамам.
Приготовленная бетонная смесь на строительную площадку доставляется автобетоносмесителями и подается к месту укладки бетононасосами.
Срок реализации проекта по закрытому способу, согласно, календарному графику составляет 19 месяцев.
Таблица 1. Календарный график
|
Способы строительства |
Продолжительность |
|
1. Открытый способ |
32, месяцев |
|
2. Метод TOP DOWN |
23 месяцев |
|
3. Закрытый способ |
19 месяцев |
Результаты:
Сооружения транспортного и пешеходного тоннелей закрытым способом с применением защитных экранов из труб является наиболее эффективным решением при выборе технологического варианта. По сравнению с аналогами основные преимуществасооружения тоннелей закрытым способом с применением защитных экранов из труб - это уменьшение трудозатрат, а также сокращениепродолжительности строительства. На сегодняшний день имеется ряд проблем по развитию технологий устройства ограждающих металлических конструкций при строительстве транспортных и пешеходных тоннелей, особое внимание следует уделить принятию решений в области технического и нормативного регулирования.
Выводы:
Общая продолжительность строительных работ определяется на стадии проектирования, следовательно, по графику производства работ срок реализации проекта по закрытому способу составил 19 месяцев. Но на практике в связи с необходимостью повышения производительности труда и во избежание дополнительных затрат удалось сократить сроки строительства еще на 13 месяцев, с помощью выполнения некоторых работ параллельно, сокращением срока выполнения отдельных видов работ и с применением современных технологий.
1. SP 122.13330.2012 Tonneli zheleznodorozhnye i avtodorozhnye. Aktualizirovannaya redakciya SNiP 32-04-97 (s Izmeneniem № 1): svod pravil: data vvedeniya 2013-01-01 / Minregion Rossii. - Izd. oficial'noe. - Moskva : Minregion Rossii, 2012.
2. STO NOSTROY 2.27.19-2011 Osvoenie podzemnogo stroitel'stva. Sooruzhenie tonneley tonneleprohodcheskimi mehanizirovannymi kompleksami s ispol'zovaniem vysokotochnoy obdelki (s Izmeneniem № 1, s Popravkoy): standart organizacii: data prinyatiya 2017-06-02 / NOSTROY. -URL: http://docs.cntd.ru/document/1200090839 (data obrascheniya: 15.02.2021).
3. Korol' E.A., Nikiforova N.S. Osobennosti proektirovaniya i stroitel'stva podzemnyh sooruzheniy neglubokogo zalozheniya v slozhnyh gruntovyh usloviyah // Osnovaniya, fundamenty i mehanika gruntov. 2018. № 1. S. 25-27.
4. Telichenko V.I. Upravlenie programmami stroitel'stva podzemnyh ob'ektov: Nauchnoe izdanie / Telichenko V. I. , Korol' E. A. , Kagan P. B. , Konyuhov D. S. - Moskva: Izdatel'stvo ASV, 2010. - 296 s.
5. Telichenko V.I., Zercalov M.G., Konyuhov D.S., Korolevskiy K.Yu., Korol'E.A. Sovremennye tehnologii kompleksnogo osvoeniya podzemnogo prostranstva megapolisov./Nauchnoe izdanie - Moskva: Izdatel'stvo ASV, 2010. - 360 s.
6. Korol E.A., Korol O.A. Development of calculating methods for multiplayer reinforced concrete sandwich panels with monolithically-tied layers // Proceedings of the First U.S.A.-Russia Geotechnical Engineering Workshop. March 29-30, 2012. Oakland, California. M. : Publishing house ASV, 2014. Pp. 85-91.
7. Chinenkov U.V., Korol E.A. To the choice of the calculation method for the three layer concrete external structure // Bulletin of the Construction Science Branch. RAASN. 1997. No. 2. Pp. 423-427.
8. Korol' E.A., Nikiforova N.S. Osobennosti proektirovaniya i stroitel'stva podzemnyh sooruzheniy neglubokogo zalozheniya v slozhnyh gruntovyh usloviyah // Osnovaniya, fundamenty i mehanika gruntov. 2018. № 1. S. 25-27.
9. Fairhurst D. Coatings for structures in contact with the ground // Shreir’s Corrosion. Vol. 4: Management and Control of Corrosion. Elsevier Science, 2010. Pp. 2702-2719.
10. Ghafari N. Corrosion control in underground concrete structures using double waterproofing shield system (DWS) // International Journal of Mining Science and Technology. 2013. Vol. 23. Issue 4. Pp. 603-611.
11. Riskin J. Corrosion and protection of underground and underwater structures attacked by stray currents // Electrocorrosion and Protection of Metals. 2008. pp. 23-35.
12. Žlender B., Jelušič P., Boumezerane D. The feasibility analysis of underground gas storage caverns // Engineering Structures. 2013. Vol. 55. Pp. 16-25.
13. Gerasimova V. Underground engineering and trenchless technologies at the defense of environment // Procedia Engineering. 2016. Vol. 165. Pp. 1395-1401.
14. Sadati S., Arezoumandi M., Shekarchi M. Long-term performance of concrete surface coatings in soil exposure of marine environments // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 94. Pp. 656-663.
15. Ponomarev A.B. Podzemnoe stroitel'stvo: uchebnoe posobie / A.B. Ponomarev, Yu.L. Vinnikov. - Perm': Izd-vo Permskogo nac. issled. politehn. un-ta, 2014. - 261 s. -ISBN 978-5-398-01233-0.
16. Simutin A.N. Metodiki rascheta parametrov kompensacionnogo nagnetaniya dlya upravleniya deformaciyami osnovaniy zdaniy i sooruzheniy: avtoreferat dis. kandidata tehnicheskih nauk : 25.00.20 / Simutin Aleksey Nikolaevich ; mesto zaschity: Mosk. gos. stroit. un-t. -Moskva, 2015. - 27 s
17. Sovremennye tehnologii kompleksnogo osvoeniya podzemnogo prostranstva megapolisov / [V.I. Telichenko i dr.]. - Moskva: Izdatel'stvo Assoc. stroit. vuzov : MGSU, 2010. - 359 s. -ISBN 978-5-93093-744-4.
18. Ulickiy V.M. Geotehnicheskoe soprovozhdenie razvitiya gorodov: prakticheskoe posobie /V.M. Ulickiy, A.G. Shashkin, K.G. Shashkin. - Sankt-Peterburg: Stroyizdat Severo-Zapad: Gruppa kompaniy «Georekonstrukciya», 2010. - 551 s. - ISBN 978-5-91956-020-3.
19. Shulyat'ev O.A. Osnovaniya i fundamenty vysotnyh zdaniy / O.A. Shulyat'ev. - Moskva: Izd-vo ASV, 2016. - 391 s. - ISBN 978-5-4323-0163-5.
20. Shulyat'ev O.A. Osvoenie podzemnogo prostranstva gorodov / O.A. Shulyat'ev, O.A. Mozgacheva, V.S. Pospehov. - Moskva: ASV, 2017. - 511 s. - ISBN 978-5-4323-0225-0.
