Розробка ефективних технологічних рішень ліквідації аварій в каналізаційних колекторах

Конструктивні заходи зводяться до застосування тунельних обробок, найбільш раціональних з точки зору обмеження порушення стійкості грунтового масиву в процесі відновлення підземної споруди. Цим вимогам найбільше відповідають конструкції обробок з набризк-бетону, монолітно-пресованого бетону, а також збірних чавунних і залізобетонних обробок, обтиснених розпором в навколишній грунт. Такі обробки споруджують без зазору.

В главі розглянуті технологічні заходи, спрямовані на ліквідацію причин розвитку зсувів і деформацій. Ці заходи стосуються, головним чином, послідовності і технології розробки грунту в вибої і кріплення виробки. З цією метою необхідно обмежувати глибину заходки, не допускати переборів грунту в вибої, здіснювати швидке і ретельне кріплення виробки, виконувати своєчасне і якісне нагнітання тампонажної суміші за обробку. Ці та інші технологічні заходи застосовуються в залежності від способів відновлення підземних споруд в різних інженерно-геологічних умовах.

Найбільш радикальними заходами по усуненню або зменшенню зсувів і деформацій поверхні землі при будівництві та відновлюванні міських підземних споруд являється застосування спеціальних способів закріплення нестійких грунтів. Так, шляхом хімічного закріплення грунту над підземною виробкою створюється несуче склепіння, яке сприймає тиск вище розташованих грунтових мас і практично усуває зсуви і деформації поверхні землі.

Розглянуто різні способи закріплення нестійких грунтів, в першу чергу шляхом заморожування.

Серед способів безтраншейної розробки грунту, одним із ефективних, являється спосіб продавлювання. Даний спосіб ефективно можна застосовувати для відновлення обвалів дільниць каналізаційних колекторів.

Досліджені запірні пристрої, які дозволяють виключати стічні води з місця аварії.

Четверта глава присвячена розробці технології ліквідації аварій на каналізаційних колекторах.

З метою скорочення обсягу робіт по відновленню локального обвалу обробки при визначенні розмірів несучих конструкцій можна зменшити поперечний переріз тунелю в межах, які дозволять здійснити пропук стічних вод.

Конструктивні елементи, які відновлюють локальні обвали обробки, повинні бути: розраховані на сприйняття максимальних нагрузок як в період їх спорудження так і при експлуатації каналізаційного тунелю; простими для виготовлення в умовах заводу, транспортабельними і зручними для монтажу;

достатньо універсальними, розрахованими на використання в різних умовах і різними способами споруждення.

Так як відновлення тунелю відбувається в порушеному середовищі, збереження якого являється обов’язковим, то відставання робіт по спорудженню обробки від ведення забою повинно бути мінімальним.

Напружено-деформаційний стан (НДС) блочних обробок тунелю залежить від взаємодії констукцій стінок тунелю з навколишнім грунтом. При обробках виконаних з блоків кругового окреслення БКТ1-31, БКТ2-37, БКТ1к-37, БКТ2к-37, для визначення параметрів НДС можна скористатись розрахунковою схемою кругового стержня в грунтовому масиві, який знаходиться в стані плоскої деформації. Навантаження на такий стержень

залежить від його деформації і твердості, а також від параметрів в грунтовому масиві і змінюється з часом.

Для почасової оцінки параметрів НДС стінок тунелю в роботі використано комплекси “Міраж” і “SCAD”, які дозволяють з допомогою методу кінцевих елементів (МКЕ) знайти необхідні величини для оцінки міцності.

Для дуже слабких грунтів з коефіцієнтом пористості 0, 8-1, 2 і щільністю часток грунту 2, 65 т/м3, тиск на стінки тунелю практично не залежить від деформації самих стінок і представляє собою:

   (1)

де PZ- тиск на глибині z від поверхні, кПа;

S- щільність часток грунту, т/м3;

W- щільність води, т/м3;

е- коефіцієнт пористості.

Корозія стінок тунелю відбувається нерівномірно і обмежена верхньою половиною конструкції. Верхня частина бетонної обробки поступово тоншає, зменшується також поперечний перетин арматури AS1 (рис 1).

Корозійні зміни товщини обробки по периметру прийнято в вигляді:

hkp=khsin, (2)

де k- коефіцієнт 0  k  0, 8;

h- товщина стінки, м;

- кутова координата, 0   1800.

Робоча величина верхньої частини обробки визначається рівнянням:

hp=h-hkp=h (1-ksin), 0   1800 (3)

Разом із змінами товщини стінки прийнято також зменшення площі арматури АS1.

Зміни зусиль в поперечних перерізах стінки обробки тунелю представлені в вигляді графіків. При цьому найбільш небезпечним з точки зору міцності являється переріз з координатою =900, в якому виникають позитивні вигинаючі моменти, із зменшенням товщини стінки вигинаючі моменти в цьому перетині також зменшуються, повздовжні сили при цьому незначно зростають.

Обвал обробки відбувається, якщо розрахункові значення зусиль в обробці досягнуть граничних значень, одержаних для обробки з урахуванням корозії бетону і арматури. Зміна розрахункових і граничних зусиль (вигинаючих моментів) в залежності від величини корозії представлена в вигляді графіків з яких випливає, що моменту обвалу відповідає ступінь корозії 0, 7.

При таких умовах відновлювальні роботи починаються з відключення тунелю, обстеження усіх будинків і споруд, які знаходяться в зоні небезпечного впливу відновлювальних робіт представниками проектних, експлуатаційних, будівельних та інших організацій.

В необхідних випадках на будинках і спорудах виставляють репери і маяки, призначені для систематичного нагляду за станом будинків і споруд в процесі відновлювальних робіт.

Для проведення відновлювальних робіт в стислі строки без подальшої деформації земної поверхні, застосовується спосіб штучного заморожування водонасичених грунтів рідким азотом і спосіб протиснення збірних залізобетонних кілець в зоні локального обвалу тунелю. Для штучного заморожування грунту рідким азотом глибину заморожуючих свердловин установлюють з урахуванням глибини закладення тунелю, кута нахилу свердловини і ширини обвалу склепіння тунелю, а заморожуючі свердловини в плані