4.2.5. Структура и продолжительность цикла устанавливаются проектом производства работ исходя из значения параметров бетонирования (производительность укладки, длина заходки бетонирования, длина и количество секций опалубки) и календарного графика строительства. Продолжительность цикла рекомендуется принимать кратной продолжительности смены. Методика расчета параметров бетонирования приведена в прил. 6.
4.2.6. Подготовительные работы должны вестись с опережением процесса укладки бетонной смеси и включать следующие операции:
подготовку поверхности выработки к бетонированию (ликвидацию недоборов, очистку контура от грязи и отслоившихся кусков породы, продувку сжатым воздухом, промывку водой, снятие кальцитной пленки с ранее уложенного бетона);
установку арматуры и закладных деталей;
отвод грунтовых вод;
устройство пути для перемещения опалубки (при использовании механизированных передвижных опалубок).
Опережение и интенсивность выполнения подготовительных работ определяется темпами бетонирования исходя из условия наименьших единовременных затрат.
4.2.7. Укладывать бетонную смесь в каждый блок следует без перерывов. В случае вынужденных перерывов перед укладкой бетонной смеси поверхность ранее уложенного бетона должна быть подготовлена определенным образом в соответствии с [Л.20]. Для удобства ведения бетонных работ высота выработки или бетонируемого блока не должна превышать 8-10 м.
4.2.8. Технологические горизонтальные швы (стыки) должны быть омоноличены.
Работа по омоноличиванию стыков является самостоятельным технологическим процессом и должна быть включена в проект производства работ. Методы омоноличивания стыков приведены в п.4.9.
4.2.9. Сроки распалубки обделки устанавливаются в соответствии с имеющимися указаниями [Л.18, п.4.12].
При этом в ряде предусмотренных случаев [Л.13, п.7.15] сроки распалубки определяются из условия набора бетоном прочности, достаточной для восприятия нагрузок от собственного веса.
Проезд транспортных средств и оборудования по свежеуложенному бетону лотка туннеля разрешается при достижении бетоном прочности не менее 15 кг/см2.
4.3. Арматурные работы
4.3.1. Работы по заготовке, сварке и установке арматуры в туннеле должны производиться по специальному проекту в соответствии с общестроительными техническими условиями и требованиями действующего стандарта "Арматура и закладные детали сварные для железобетонных конструкций" [Л.19, 20].
4.3.2. В подземных выработках или туннелях монтаж арматуры наиболее целесообразно производить готовыми армокаркасами, позволяющими обеспечить более точную сборку и ее равнопрочность.
4.3.3. При доставке элементов арматуры к месту монтажа должны быть предусмотрены меры по защите их от повреждения и загрязнения. Перед монтажом арматура должна быть очищена от ржавчины, окалины и грязи.
4.3.4. Для монтажа армокаркасов в подземных выработках могут применяться автокраны различных типов, подъемники, лебедки, а также специально изготовленные армоукладчики.
4.4. Опалубочные работы
4.4.1. Тип опалубок для возведения монолитных бетонных и железобетонных обделок туннелей и других подземных выработок должен выбираться с учетом технико-экономических показателей, требований к поверхности бетона, а также организации производства работ.
4.4.2. В гидротехнических туннелях с целью обеспечения ровной и гладкой поверхности для возведения монолитной обделки следует применять металлические инвентарные переносные и механизированные односекционные и многосекционные передвижные опалубки на рельсовом ходу.
4.4.3. Конструкция металлических опалубок выбирается в зависимости от размеров поперечного сечения, пролетов выработки, очередности бетонирования по сечению, длины туннеля, последовательности бетонных и проходческих работ, продолжительности выдержки бетона в опалубке с учетом необходимости тридцатикратной оборачиваемости. При параллельной схеме организации проходческих и бетонных работ конструкция опалубок должна допускать пропуск подвижного состава, обеспечивающего проходческие работы.
4.4.4. В туннелях, где гладкость поверхности не влияет на эксплуатационные показатели сооружения, рекомендуется использовать сетчатую опалубку.
4.4.5. Опалубочные работы должны обеспечивать соответствие фактического поперечного сечения туннеля проектному с отклонениями, не превышающими согласно СНиП III-В.1-70 п.2 в зависимости от типа используемой опалубки и габаритов туннеля.
4.4.6. Допустимые отклонения в положении и размерах установленной подкружальной системы не должны превышать величин, указанных ниже:
расстояние между осями опорных брусьев ±30 мм;
отклонение выравнивающих элементов подкружальных арок от вертикали ±20 мм;
положение в плане (перпендикулярно оси туннеля) смежных подкружальных арок для обеспечения требуемой волнистости обделки ±10 мм.
4.4.7. Допустимые отклонения в положении размеров установленных металлических щитов опалубки:
кольцевые зазоры (поперечные) между щитами, мм:
по своду - 20,
по стенам - 10;
продольные зазоры между щитами до 15 мм;
максимально допустимое смещение кромок щитов одного по отношению к другому - в соответствии с допусками на поверхности бетонной обделки (см. ТУТ101).
Зазоры должны быть закрыты накладками, не допускающими вытекания цементного молока при укладке и вибрировании бетонной смеси.
4.4.8. Устанавливаемая торцовая опалубка в месте примыкания к породе не должна допускать вытекания раствора при бетонировании блока.
4.4.9. Для уплотнения бетонной смеси с помощью вибраторов в опалубке должны быть предусмотрены окна, которые по мере укладки бетона закрываются. Размер окон и расстояние между ними определяются возможностью проработки всего уложенного бетона без оставления "мертвых зон", а также удобством ведения работ по вибрированию.
4.5. Приготовление и транспортирование бетонной смеси
4.5.1. Бетонная смесь в зависимости от объемов и характера производства туннельных работ может приготовляться:
на специализированных бетонных заводах для централизованного приготовления бетонной смеси;
в бетоносмесительных установках, расположенных на строительной площадке;
в передвижных бетоносмесителях.
4.5.2. Приготовление бетонной смеси механизированным способом должно производиться в соответствии с определенными требованиями [Л.20].
4.5.3. Тип, производительность и расположение бетонных заводов, а также бетоносмесительных установок должны устанавливаться проектом организации строительства с учетом сменной потребности в бетоне, минимального времени транспортирования и наименьшего числа перегрузок при доставке в каждый забой.
4.5.4. Продолжительность транспортирования и укладки бетонной смеси не должна превышать ее укладочного возраста.
4.5.5. Предельная продолжительность транспортирования затворенной бетонной смеси для случаев применения цементов с началом схватывания не более 1 ч ориентировочно можно принимать:
для северных районов - не более 60 мин,
для южных районов - не более 30 мин.
При изменении сроков начала схватывания в зависимости от температуры воздуха допустимые сроки транспортирования бетонной смеси должны соответственно корректироваться.
4.5.6. Бетонная смесь может транспортироваться автосамосвалами, бетоновозами, передвижными бетоносмесителями. При продолжительности транспортирования более 30 мин рекомендуется доставлять бетонную смесь в автобетоносмесителях, бетоновозах с перемешиванием или использовать добавки, замедляющие схватывание. Технические характеристики автобетономешалок приведены в табл. 1, прил. 7.
4.5.7. При строительстве подземных сооружений с транспортировкой материала по шахтным стволам бетонную смесь целесообразно доставлять по вертикальным металлическим трубам диаметром 150 мм, проложенным в специально пробуренных скважинах или подвешенным в стволах шахтных подходов. Для приема бетонной смеси в туннеле или выработке должны быть предусмотрены приемные бункера, из которых она доставляется к месту укладки.
4.6. Механизация бетонных работ
4.6.1. Технологический комплекс для возведения монолитных бетонных и железобетонных обделок включает:
бетоноукладчики с загрузочными приспособлениями и механизмами;
транспортные средства для доставки бетонной смеси от бетонных заводов;
опалубки с механизмами перестановки;
вибраторы для уплотнения бетонной смеси;
бетоноводы и гасители.
4.6.2. Оборудование и механизмы должны быть увязаны с расчетом обеспечения максимальной их производительности в едином комплексе, а также непрерывности ведения бетонирования в каждом цикле. Рекомендуемые комплексы для бетонирования обделки туннелей и схемы производства работ приведены в табл. 4 (прил. 7).
Приготовление бетонной смеси во всех комплексах предусматривается на бетонных заводах, расположенных на поверхности.
4.6.3. В качестве бетоноукладочных механизмов в подземном строительстве в основном рекомендуется применять пневмобетоноукладчики и бетононасосы (табл. 2, 3, прил. 7). В сводовую часть обделки или стен бетонную смесь целесообразно укладывать двумя укладчиками с целью равномерной загрузки опалубки и, следовательно, как для улучшения статической работы ее, так и для повышения интенсивности укладки.
В туннелях с большими пролетами, а также в случае использования одного бетоноукладчика (при стесненных условиях в туннеле) следует предусмотреть переключатели, позволяющие быстро присоединять магистральный трубопровод к бетоноводам, закрепляемым к опалубке в разных точках по периметру выработки.
4.6.4. После укладки каждого слоя толщиной 30-50 см бетонная смесь должна уплотняться вибраторами.
4.6.5. Интенсивность бетонирования должна быть такой, чтобы нижележащий слой при его перекрытии следующим сохранял способность разжижаться при вибрировании. Допустимые сроки перекрытия слоев устанавливаются лабораторией строительства.
4.6.6. При перерыве в бетонировании укладка бетонной смеси на ранее уложенный бетон допускается при достижении им прочности не менее 15 кг/см2.
4.6.7. Бетонирование замка свода при перерыве в бетонировании разрешается производить не ранее чем через сутки после бетонирования предзамковых блоков.
Замок бетонируется путем подачи бетонной смеси под давлением по бетоноводу, заглубленному в бетонную смесь.
4.6.8. В лотковую часть обделки бетонная смесь укладывается:
при плоском лотке - непосредственно из транспортных средств (вагонетки, автосамосвалы) конвейерами, распределительными бункерами; с использованием виброреек или вибраторами по выставленным маякам;
при круговом очертании лотка - пневмобетоноукладчиками, распределительными бункерами, конвейерами с использованием металлического шаблона-опалубки или передвижной опалубки.
4.7. Технология бетонирования литой бетонной смесью
4.7.1. Бетонирование литой бетонной смесью без последующей вибрации бетона рекомендуется для заполнения затрубного пространства туннелей с внутренней металлической облицовкой, а также при возведении густоармированных обделок, когда затруднен доступ к бетонной смеси для уплотнения ее вибраторами.
4.7.2. Бетонирование литой бетонной смесью может производиться гравитационным методом - спуском литой бетонной смеси самотеком по лоткам, трубам - или с использованием бетоноукладочных механизмов, обеспечивающих однородность бетонной смеси при укладке.
4.7.3. Состав литого бетона подбирается экспериментальным путем в соответствии с требованиями к бетонной смеси и прочности бетона.
Литая бетонная смесь должна иметь осадку нормального конуса - 18-22 см, высокую текучесть, однородность и хорошую удобоукладываемость. Максимальный размер крупного заполнителя при гравитационном методе бетонирования не должен превышать 20 мм, при бетонировании литой бетонной смесью с применением бетоноукладочных механизмов максимальный размер фракций может быть 40 мм. Для сохранения заданной подвижности литой бетонной смеси, придания ей свойств высокой текучести, нерасслаиваемости при транспортировке и укладке следует применять добавку кремнегеля (ОЭС-КГ) в количестве 2-4% массы цемента.
4.7.4. Оптимальное условие для бетонирования литым бетоном - непрерывная подача бетонной смеси. Длина заходки бетонирования при гравитационном методе должна быть не менее 20 м. Верхний предел длины заходки не ограничивается.
При бетонировании литой бетонной смесью с помощью бетоноукладчика длина заходки принимается не менее 6 м.
4.7.5. Качество литого бетона контролируется по общепринятой методике в соответствии с действующими ГОСТами на гидротехнический бетон. Контрольные образцы бетона изготовляются без вибрирования.
4.8. Технология возведения монолитнопрессованных обделок
4.8.1. Проектирование и производство работ по возведению монолитнопрессованных обделок следует осуществлять в соответствии с имеющимся пособием [Л.21].
4.8.2. Обделки из монолитнопрессованного бетона могут применяться в туннелях, работающих как в напорных, так и в безнапорных режимах при соответствующем технико-экономическом обосновании.
4.8.3. Монолитнопрессованная обделка может возводиться как в неустойчивых грунтах при ограниченном притоке воды, так и в скальных породах параллельно с проходкой.
4.8.4. Состав бетонной смеси для монолитнопрессованных обделок подбирается в соответствии с рекомендациями, приведенными в прил. 8.
4.8.5. Цикл работ по возведению монолитнопрессованной обделки включает следующие основные технологические операции: передвижку прессующего устройства, снятие и установку опалубки, монтаж бетоновода, укладку бетонной смеси, прессование уложенной бетонной смеси.
4.8.6. Прессование бетонной смеси осуществляется устройством с торца формуемой обделки при помощи домкратов. При необходимости снижения суммарных усилий прессование может осуществляться по площади (0,6-0,7) S, где S - площадь поперечного сечения обделки.
4.8.7. Величина давления прессования Po при различных режимах приложения нагрузки должна быть не менее 15-20 кгс/см2.
4.8.8. Время прессования рекомендуется принимать в пределах 15-30 мин.
4.8.9. Длину заходки прессования l рекомендуется принимать в диапазоне 0,8-1,2 м в зависимости от величины давления в конце заходки Px=l. Величина Px должна составлять не менее 5 кгс/см2.
4.8.10. Объем бетонной смеси, доставляемой к месту укладки единовременно, принимается кратным объему блока бетонирования из условия сохранения подвижности, необходимой для механизированной укладки.
4.8.11. При доставке смеси одним составом транспортных средств в объеме, необходимом для заполнения блока бетонирования, приготовление бетонной смеси и ее транспортирование совмещаются с работами по перестановке опалубки и с выполнением вспомогательных операций.
При доставке смеси несколькими составами приготовление бетонной смеси и ее транспортирование совмещаются с ее укладкой.
4.8.12. Бетонная смесь укладывается непрерывно в течение времени, отведенного в цикле на эту операцию. Непрерывность укладки обеспечивается совмещением операций по укладке и перестановке опалубки с приготовлением бетонной смеси и ее транспортированием.
4.8.13. Выбор типа бетоноукладчика зависит от требуемой производительности укладки и габаритов туннеля.
4.8.14. Число бетоноукладчиков определяется исходя из их эксплуатационной производительности с учетом коэффициента совмещения работы 0,9-1,0.
4.8.15. При расчетной скорости бетонирования до 120 пог. м туннеля/мес могут быть использованы как механизированные переставные, так и скользящие опалубки. При скорости бетонирования более 120 пог. м туннеля/мес следует применять скользящую опалубку.
4.9. Омоноличивание стыков
4.9.1. Работа по омоноличиванию стыков является самостоятельным технологическим процессом при возведении обделки по элементам и должна быть включена в проект. При проектировании и производстве работ по омоноличиванию стыков рекомендуется руководствоваться имеющейся инструкцией [Л.22].
4.9.2. Тип и конструкция стыка устанавливаются проектом для каждого варианта обделки. Полость стыка должна предусматриваться заранее в рабочих чертежах и формироваться при бетонировании сопрягаемых элементов. Высоту стыка следует принимать в пределах 0,5-1,0 толщины обделки.
4.9.3. Для заполнения полости стыка рекомендуются следующие основные методы: с применением набрызгбетона, с применением торкрета, комбинированный.
Набрызгбетоном рекомендуется омоноличивать стыки как неармированные, так и армированные при расстоянии между арматурными стержнями более 100 мм.
Торкретом целесообразно омоноличивать стыки при его высоте и глубине не более 20 см.
Комбинированный метод заделки стыков заключается в заполнении полости стыка цементно-песчаным раствором, нагнетаемым за сетчатую опалубку, и набрызгбетоном (или торкретом), которым стык закрывается со стороны внутренней поверхности обделки.
Комбинированный метод рекомендуется применять в армированных стыках глубиной более 50 см и при расстоянии между арматурными стержнями меньше 100 мм.
4.9.4. Марка набрызгбетона, торкрета и раствора для заполнения полости стыка должна быть не ниже марки бетона сопрягаемых элементов обделки.
4.9.5. Составы набрызгбетона и торкрета, а также технология их нанесения должны соответствовать определенным требованиям [Л.20].
Цементно-песчаный раствор должен удовлетворять требованиям норм [Л.23] и действующим ГОСТам.
Рекомендуется следующий ориентировочный состав набрызгбетона для омоноличивания туннельных обделок: номинальный состав сухой смеси - цемент:песок:гравий (щебень) от 1:1,5:1 до 1:2,5:1 (до объему), марка цемента не ниже 400, влажность заполнителей 4-5%, гравий (щебень) максимальной крупностью фракций до 20 мм, водоцементное отношение 0,45-0,50.
Рекомендуется следующий ориентировочный состав торкрета для омоноличивания стыков: номинальный состав сухой смеси - цемент:песок от 1:2,5 до 1:3 (по объему), влажность песка 4%, водоцементное отношение наносимого в стык торкрета около 0,35. Состав цементно-песчаного раствора рекомендуется назначать с учетом эксплуатационных характеристик используемого оборудования.
4.9.6. Перед омоноличиванием стыков должны быть выполнены работы по подготовке их полостей (снятие опалубки со стыкуемых элементов обделки, удаление наплывов и некачественного бетона, механическая обработка сопрягаемых поверхностей).
4.9.7. Омоноличивание стыков набрызгбетоном и торкретом целесообразно производить при помощи механизированных передвижных комплексов.
При нанесении набрызгбетона в узкую полость стыка рекомендуется применять насадку на сопло в виде отрезка трубы длиной около 30 см с внутренним диаметром, равным диаметру выходного отверстия сопла.
4.9.8. Стыки, омоноличенные любым способом, необходимо цементировать через предварительно вставленные трубки диаметром 50 мм или через специально пробуренные шпуры в материале заполнения на контакте с верхним сопрягаемым элементом и с породой. Скважины (или трубки) для цементации располагаются по длине стыка с шагом не более 4 м.
4.10. Контроль качества работ по возведению обделки и доведению ее до требований проекта
4.10.1. Контроль качества работ по возведению обделки должен обеспечивать сооружение обделки в соответствии с проектом.
4.10.2. Перед началом бетонирования должна быть выполнена маркшейдерская съемка, ликвидированы недоборы и произведена приемка блока комиссией, в состав которой входят представители заказчика, авторского надзора и производителей работ. Результаты проверки фиксируются актом, в котором должна быть перечислена техническая документация по подготовке блока к приемке.
Укладка бетонной смеси в блок должна быть начата непосредственно после приемки блока комиссией. В случае задержки начала укладки бетонной смеси более чем на одну смену укладка разрешается только после дополнительного освидетельствования блока.
4.10.3. Качество составляющих материалов для бетона, их приемка, хранение и испытания контролируются в соответствии с требованиями ГОСТ 4797-69, ГОСТ 4798-69, ГОСТ , ГОСТ 310-60, ГОСТ 8269-64, ГОСТ 8735-65.
4.10.4. Контроль за приготовлением бетонной смеси должен заключаться в систематической проверке всего оборудования и устройств для подачи, дозирования составляющих, соблюдения режимов приготовления бетонной смеси, качества получаемой бетонной смеси. Отбор проб и определение свойств бетонной смеси следует проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 4799-69.
4.10.5. Контроль за транспортированием бетонной смеси должен заключаться в систематической проверке исправности транспортных средств и дорог во избежание потерь и расслоения бетонной смеси, фактической продолжительности нахождения бетонной смеси в пути и сохранения ею требуемых технологических свойств.
4.10.6. Должна проводиться систематическая проверка соответствия укладки и уплотнения (вибрирования) бетонной смеси требованиям пунктов 4.31-4.35 СНиП III-В.1-70.
4.10.7. Следует проводить систематический контроль за соблюдением условий твердения забетонированного блока, включая уход за бетоном, выдерживания сроков распалубки блока и загружения конструкций и предотвращения сейсмических воздействий взрывов.
4.10.8. Контроль качества бетона должен проводиться в соответствии с нормами [Л.20] и ГОСТ 4800-59 и включать проверку прочностных характеристик, водонепроницаемости, морозостойкости и плотности.
4.10.9. Качество бетона непосредственно в обделке может контролироваться следующим образом:
ультразвуковой дефектоскопией, в том числе методом определения прочности по ГОСТ ;
с помощью закладной контрольно-измерительной аппаратуры в соответствии со специальным проектом;
посредством выбуривания и испытания кернов;
определением плотности или водопоглощения бетона путем нагнетания воды в скважины;
определением прочности поверхностных слоев бетона с помощью штампов, шарикового молотка Физделя, приборов НИИЖБ, эталонного молотка НИИМосстроя, дискового прибора ДПГ-4 (диск Губера) и т. п.;
радиометрическими методами согласно ГОСТ и ГОСТ .
Все перечисленные методы могут применяться в дополнение к п.4.10.8 по требованию заказчика или проектной организации при соответствующем обосновании.
4.10.10. После снятия опалубки поверхность забетонированного участка обделки должна быть обследована с выявлением отклонений от требований проекта по форме и шероховатости, а также дефектов обделки.
Выявление соответствия проекту размеров, формы и рельефа (шероховатости) поверхности обделки проводится посредством маркшейдерских съемок и замеров геометрических характеристик (величина уступов, волнистость, правильность сопряжения участков обделки и т. п.).
4.10.11. К основным отклонениям от требований проекта к дефектам туннельных обделок относятся:
дефекты, выявляемые путем испытания образцов бетона - недостаточная прочность, водонепроницаемость и морозостойкость;
дефекты, выявляемые путем визуального обследования поверхности обделки - раковины, "холодные" швы, места кавернозного бетона, отслоение бетона, уступы на бетонной поверхности, наплывы бетона или раствора, оставшиеся в бетоне дерево, пакля, металлические ненужные элементы, а также трещины, течи, оставшиеся незаделанными скважины (шпуры).
4.10.12. Вопросы об устранении и учете дефектов обделки, выявляемых путем испытания образцов (см. п.4.4.11 "а") решаются в соответствии с существующими указаниями [Л.20, п.4.69].
Дефекты, выявленные путем визуального обследования после их регистрации в журнале, должны быть ликвидированы одним из следующих рекомендуемых способов: заполнение раковин, "холодных" швов и т. п. торкретом, набрызгбетоном, бетоном или цементно-песчаным раствором; цементация дефектного бетона цементным раствором; механическая срубка уступов, наплывов на поверхности обделки и зачистка, а также шлифовка бетонной поверхности.
Вопрос о заполнении значительных пустот за обделкой, образовавшихся в результате вывалов породы или сверхдопустимых переборов во время проходки туннеля, решается в каждом конкретном случае комиссией.
4.10.13. Работы по ликвидации дефектов выполняются по мере возведения обделки или части обделки (например, свода, стен, лотка и т. п.).
Рекомендуется ликвидировать дефекты сразу же после бетонирования элементов обделки, т. е. непосредственно после снятия опалубки, с учетом возможности совмещения работ по бетонированию, транспортированию, ремонту обделки, цементации и другим процессам, что следует отражать в проектах производства работ по сооружению туннелей. На каждом участке работ целесообразно ликвидировать одновременно все имеющиеся в обделке дефекты.
4.10.14. Работы по ликвидации дефектов контролируются бетонными лабораториями строительства, а также авторским надзором и представителями заказчика.
4.10.15. При выявлении, ликвидации дефектов и отклонений от требований проекта, а также контроле за этими работами рекомендуется руководствоваться табл. прил. 8.
5. ЦЕМЕНТАЦИЯ
5.1. Общие положения
5.1.1. В гидротехнических туннелях используются два вида цементации: заполнительная и укрепительная.
Заполнительная цементация [Л.24] проводится в целях заполнения и уплотнения цементационным раствором, нагнетаемым под давлением, зазоров и пустот, образующихся при усадке бетона между обделкой туннеля и окружающими его горными породами; в отдельных случаях крупные заоблицовочные пазухи и вывалы пород целесообразно заполнять нагнетанием гравия с последующей инъекцией в гравий цементного молока.
Укрепительная цементация пород заключается в укреплении цементационным раствором, нагнетаемым под давлением, горных пород, залегающих вокруг туннеля, с целью придания им монолитности и водонепроницаемости; укрепительная цементация производится только в скальных породах.
5.1.2. На стадии проектного задания на цементационные работы должны быть решены следующие основные вопросы:
обоснование необходимости цементации при данных геологических и гидрогеологических условиях;
выбор типа цементации;
установление принципиальной схемы производства работ (при взаимной увязке горных работ по проходке туннеля, бетонных работ по возведению обделки и цементационных работ);
определение объема цементационных работ;
определение ориентировочной стоимости цементации туннеля;
составление предварительного календарного плана работ по цементации.
5.1.3. При разработке проекта производства цементационных работ (заполнительная и укрепительная цементация) должны быть решены следующие вопросы:
организация и производство цементационных работ;
оборудование и материалы, применяемые для цементации;
составы цементационных растворов;
предельные давления для цементации;
опытные работы;
контроль качества работ.
5.1.4. Сухую смесь для раствора целесообразно заготовлять на дневной поверхности.
При малых объемах цементационных работ, а также при больших сечениях туннелей, материалы для цементации доставляют к месту нагнетания раздельно в отдозированных количествах. Они перемешиваются на месте и нагнетаются насосами, устанавливаемыми в непосредственной близости от цементируемого участка туннеля.
При больших объемах цементационных работ раствор следует доставлять к месту работы по трубам или в контейнерах. При перекачке по трубам на большие расстояния или доставке в контейнерах раствор подвергается дополнительному перемешиванию на месте работы. Срок использования цементационного раствора на обычных портландцементах (без добавки ускорителей) не должен превышать 3 ч с момента затворения.
5.1.5. Оборудование для цементационных работ включает: смесители с дозировочным устройством, цементационные насосы и гравиенагнетатели с силовым оборудованием, трубопроводы, нагнетатели, измерительную и регулировочную аппаратуру, буровое оборудование, транспортные средства (контейнеры, вагонетки и т. п.).
Основные данные по оборудованию приведены в прил. 10.
5.2. Заполнительная цементация
5.2.1. Заполнительная цементация является обязательной как в напорных, так и безнапорных гидротехнических туннелях при всех видах обделок, кроме набрызгбетонных, в любых условиях залегания пород.
5.2.2. К цементационным работам разрешается приступать после раскружаливания обделки и по достижении бетоном прочности, достаточной для восприятия инъекционного давления, принятого проектом. Отставание от забоя допускается не более 50-60 м.
5.2.3. В безнапорных туннелях давление при заполнительной цементации можно ориентировочно принимать 1-3 кгс/см2 в скважинах первой очереди, увеличивая его в 1,5-2 раза в скважинах второй и последующих очередей. В напорных туннелях давление принимают 3-5 кгс/см2 в зависимости от типа обделки и свойств пород в скважинах первой очереди, увеличивая его в 1,5-2 раза в скважинах второй и последующих очередей с учетом действующего напора в туннелях.
5.2.4. Раствор за обделку рекомендуется нагнетать при помощи гидравлических насосов, которые подают раствор под давлением через скважины, разбуриваемые в обделке или через металлические трубки, заранее закладываемые в процессе бетонирования.
5.2.5. Ориентировочно рекомендуются следующие составы растворов:
нагнетание в скважины первой очереди 1:0:0,4 до 1:1,5:0,6 (по весовому соотношение цемента, песка и воды) при поглощении раствора до 1 м3 на 1 м2 внутренней поверхности и от 1:1,5:0,7 до 1:3:2,0 при поглощении раствора свыше 1 м3 на 1 м 2 внутренней поверхности туннеля.
Для цементации скважин второй и последующих очередей следует, как правило, применять такие же цементационные растворы с водоцементным отношением от 0,4 до 2 и выше или растворы с меньшим содержанием песка.
В цементно-песчаные растворы с большим содержанием песка (составы 1:2,5 и 1:3,0) целесообразно для предотвращения или уменьшения расслоения смеси вводить добавки бентонитовой глины в количестве до 5% веса цемента.
5.2.6. Качество заполнительной цементации контролируется путем нагнетания в контрольные скважины.
Заполнительная цементация считается удовлетворительной, если каждая из контрольных скважин не поглощает раствор при максимальном давлении, предусмотренном в проекте, или поглощает не более 10 л раствора состава 1:0:2 в течение 5 мин.
5.2.7. Для участков туннеля длиной менее 10 м, в которых расход раствора при заполнительной цементации не превышал 10 л на 1 м2 внутренней поверхности туннеля, контрольные скважины могут не назначаться.
При определении качества проведенных цементационных работ необходимо руководствоваться нормами [Л.18].
5.2.8. При неудовлетворительных результатах испытаний контрольных скважин надлежит производить дополнительную цементацию через имеющиеся контрольные скважины и назначать такое количество дополнительных скважин, какое оказывается необходимым для обеспечения требуемого качества работ.
5.3. Укрепительная цементация
5.3.1. Укрепительная цементация в туннелях применяется для консолидации и укрепления окружающих туннель пород.
5.3.2. Укрепительная цементация пород, окружающих туннель, должна производиться после окончания работ по заполнительной цементации.
5.3.3. В стадии составления проектного задания на укрепительную цементацию должны быть решены следующие вопросы:
определение влияния цементации на деформативные свойства пород (определение модуля деформации и коэффициента упругого отпора до и после цементации);
определение влияния цементации на физико-механические свойства пород (определение временных сопротивлений, угла внутреннего трения и коэффициента сдвига);
определение влияния цементации на фильтрационные свойства пород (определение коэффициента фильтрации и удельного фильтрационного расхода из туннеля).
5.3.4. Проекты цементации и производства цементационных работ должны разрабатываться на основе материалов изысканий, достаточно полно освещающих геологию района трассы туннеля.
Объем и состав изыскательских материалов определяется действующей инструкцией по составлению проектов и смет по гидротехническому туннелю.
5.3.5. Величина давления нагнетания назначается в зависимости от инженерно-геологических характеристик пород, от действующего напора и должна соответствовать несущей способности обделки, рассчитанной на внешнее неравномерное давление.
Укрепительную цементацию в безнапорных туннелях следует выполнять при более высоких давлениях нагнетания, чем для заполнительной (см. п.5.2.3) в зависимости от механических характеристик пород (назначения туннеля).
В напорных туннелях давление нагнетания рекомендуется принимать в 1,5-2 раза выше действующего внутреннего гидростатического напора Рг; в период эксплуатации Рц = (1,5 – 2,0)Рг при глубине скважин l = (0,7 – 0,8) Дт. Рекомендуется повышение давления зонами по мере углубления скважины. При отсутствии данных опытных нагнетаний ориентировочные значения давлений могут назначаться в пределах 5-15 кгс/см2 в осадочных породах и до 25 кгс/см2 и выше в плотных кристаллических изверженных породах (в зависимости от глубины скважин).
Давление на глубине скважин увеличивается позонно. Для скважины глубиной до 1,5 м давление нагнетания рекомендуется принимать до 10 кгс/см2 с углублением скважины до 8-10 м - до 40 кгс/см2 и выше в зависимости от состояния пород.
5.3.6. Составы раствора для укрепительной цементации пород должны удовлетворять следующим требованиям:
обеспечение заполнения тонких трещин;
создание плотного и прочного цементного камня;
создание надежного сцепления цементного камня со стенками трещин;
обеспечение проникания на расстояние до 1,5-3 м (от скважины в глубь породы) без признаков расслоения.
5.3.7. Водоцементное отношение цементационных растворов, применяемых при укрепительной цементации пород, следует принимать от 1,0 до 8,0 для мелкотрещиноватых пород и от 0,6 до 2,0 для крупнотрещиноватых пород.
Цементацию следует начинать с жидких растворов и постепенно переходить к более густым.
5.3.8. Качество укрепительной цементации контролируется путем опробования контрольных скважин. Если укрепительная цементация предназначена для уменьшения водопроницаемости, то величина удельного водопоглощения в контрольных скважинах не должна превышать величин, принятых в проекте (порядка 0,01 л/мин).
5.3.9. В напорных туннелях критерием качества проведенных цементационных работ является утечка из туннеля, отнесенная к 1000 м2 и 1 кгс/см2 рабочего давления, которая не должна превышать, с одной стороны, при действующих напорах ГЭС H ³ 100 м, q < 0,1 ~ 0,5 л/с при H < 100 м, q £ 0,5 ~ 1,0 л/с и, c другой стороны, величины, допускаемой по энерго-экономическим соображениям и полученной на основании соответствующих технико-экономических расчетов, которые приняты в проекте.
5.3.10. Запрещается использовать для контроля укрепительной цементации скважины, через которые контролировалась заполнительная цементация.
5.3.11. Качество укрепительной цементации возможно также контролировать геофизическими и механическими методами, позволяющими получить качественную и количественную оценку упругих и механических характеристик горных пород до и после цементации.
5.3.12. Качество цементации документально подтверждается актом с участием представителей организации, принимающей работы. К акту должны прилагаться исполнительные чертежи по цементации.
6. ОСОБЕННОСТИ ПРОХОДКИ ТУННЕЛЕЙ БЕЗ ОБДЕЛКИ
6.1. Методы проходки гидротехнических туннелей без обделки в крепких, монолитных или слаботрещиноватых, преимущественно изверженных скальных породах должны обеспечивать в возможно наибольшей мере сохранность естественных благоприятных свойств горного массива по трассе туннеля, устанавливаемые инженерно-геологическими изысканиями и физическими методами исследований. Существенное значение при этом имеет также получение возможно наименьшей шероховатости скальной поверхности с целью улучшения гидравлических условий работы туннеля особенно в подводящих туннелях ГЭС.
6.2. При проходке туннелей буровзрывным способом указанным выше условиям отвечает разработка скалы с применением контурного взрывания методом сближенных зарядов или предварительного щелеобразования [Л.12].
6.3. Пройденные участки туннеля, которые решено оставлять без обделок, должны находиться в процессе проходки под непрерывным наблюдением с инструментальной проверкой устойчивости разработанного сечения и наблюдениями за деформациями элементов туннеля (свода, стен, подошвы), трещинообразованием, выбросами отдельных кусков породы, горными ударами.
Примечания. 1. В некоторых случаях для заблаговременного наблюдения за трещинами в туннеле и их видоизменением с течением времени целесообразно пройти верхнюю опережающую пилот-штольню с проведением в ней необходимых исследований.
2. Для четкого выявления трещин и наблюдения за их видоизменением с течением времени практикуется очистка поверхности разработанной скалы водой под давлением до 3 кгс/см2.
6.4. Для улучшения гидравлических условий туннелей без обделки с уменьшением коэффициента шероховатости поверхности следует, как правило, предусматривать бетонирование лотка.
6.5. Встречающиеся при проходке отдельные нарушенные, трещиноватые зоны или инородные включения в некоторых местах укрепляются анкерами, набрызгбетоном или другим способом [Л.13 и 25].
6.6. На отдельных участках туннеля с резким ухудшением инженерно-геологических условий возводится обделка.
Сопряжение участков туннеля без обделки и с обделкой должно выполняться с обеспечением плавности внутренней поверхности сопряжения путем применения набрызгбетона или торкрета с последующим выравниванием их поверхности срезкой бугров или затиркой металлическими терками до начала схватывания.
6.7. Учитывая, что при эксплуатации гидротехнических туннелей без обделки с течением времени может иметь место отслаивание с поверхности скалы отдельных мелких кусков породы или песка, рекомендуется при их проектировании предусматривать периодические осмотры, а в подводящих туннелях ГЭС устраивать отстойники для улавливания отслаивающихся частиц скалы и песка с удалением их при плановых остановках ГЭС. Размеры отстойников и расстояние между ними устанавливается проектом на основании соответствующих исследований.
7. ОСОБЕННОСТИ СООРУЖЕНИЯ ТУННЕЛЕЙ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ СКАЛЬНЫХ ПОРОДАХ*
______________
* Рекомендации данного раздела не апробированы в производственных условиях, поэтому их следует считать ориентировочными.
7.1. Общие положения
7.1.1. Особенностями вечномерзлых скальных пород, влияющими на производство подземных работ, являются отрицательные температуры в туннеле и изменение физико-механических свойств мерзлых пород с изменением температуры.
7.1.2. При производстве работ в условиях вечномерзлых пород в туннелях, как правило, должна круглогодично поддерживаться положительная температура +2 °С, путем подачи в необходимых случаях подогретого воздуха до расчетной температуры.
В случае, когда оттаивание мерзлой породы приводит к существенному снижению устойчивости туннеля, а также в других случаях, при специальном обосновании в проекте, возможно выполнение работ по сооружению туннеля при отрицательных температурах.
7.1.3. Температурный режим при строительстве туннеля в мерзлых породах на всех этапах его сооружения должен устанавливаться проектом с указанием необходимых мер по его поддержанию.
7.1.4. При проведении инженерно-геологических изысканий основные характеристики должны определяться как для мерзлого, так и для талого состояния породы.
Дополнительно к данным раздела 1.2 должны определяться:
наличие линз льда и степень заполнения трещин льдом или льдонасыщенным заполнителем, мерзлотная текстура;
теплофизические характеристики горных пород;
температурный режим.
7.1.5. Для предварительных расчетов изменений температурного поля вокруг туннеля целесообразно пользоваться методом электротепловых аналогий.
7.1.6. В предусмотренных случаях [Л.13, п.7.9] должен производиться также прогрев скального массива путем поддержания в опытных выработках температуры 30-40 °С. При этом должны быть выполнены наблюдения за развитием ареола оттаивания, деформациями контура выработки и вывалами пород.
7.1.7. На весь период строительства должно быть организовано наблюдение за изменением температуры окружающей туннель породы.
7.2. Проходческие работы
7.2.1. При расчете паспорта БВР необходимо учитывать повышенную вязкость замороженной породы и увеличивать на 10-20% удельные расходы бурения и ВВ, определенные расчетом в соответствии с разделом 3.3.
К использованию допускаются только незамерзающие ВВ.
7.2.2. При ведении буровзрывных работ с использованием нисходящих скважин, например, при разработке нижних уступов, в случаях заполнения их водой и промерзания рекомендуется заряжание каждой скважины выполнять непосредственно после ее обуривания.
При этом взрывная сеть монтируется из детонирующего шнура (ДШ) и капсюлей детонаторов (КД), которые подсоединяются к выведенным из скважины концам ДШ непосредственно перед взрывом.
Расстояние между скважинами при расчете паспорта БВР определяется с учетом минимального безопасного расстояния между забуриваемой и заряженной скважинами.
Выполнение работ по указанной технологии должно быть согласовано с Госгортехнадзором.
7.2.3. Для борьбы с пылью во время бурения при невозможности использования водяной промывки рекомендуются следующие способы (табл. 1):
сухое пылеулавливание;
применение антифризно-воздушной смеси;
промывка антифризами.
Таблица 1
Рекомендуемые области применения указанных способов пылеподавления
|
Способ пылеподавления |
Рекомендуемая область применения |
|
Сухое пылеулавливание |
При проходке с перфораторным бурением горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок сечением до 15 м2 При проходке с перфораторным бурением одиночных выработок сечением 15-50 м2 с грубой очисткой пылевоздушного потока в забое и последующим транспортом дисперсной пыли на дневную поверхность При разработке нижних уступов туннелей и камер больших сечений с бурением скважин станками с погружными пневмоударниками (БМК-4, СБМК-5 и т. п.) При перфораторном бурении шпуров для штанговой крепи |
|
Мокрое пылеподавление антифризами (солевыми растворами) |
При проходке комплексов выработок любого сечения с применением перфораторного (бурильные установки типа СБУ) и ударно-вращательного бурения При разработке нижних уступов туннелей и камер больших сечений с бурением скважин мощными перфораторами ударно-вращательного действия (бурильные установки типа СБУ-70) |
|
Подавление пыли воздушно-водосоляной смесью |
При проходке горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок любого сечения с применением перфораторного бурения В опытном порядке при бурении шпуров установками типа СБУ В опытном порядке при бурении скважин станками с погружными пневмоударниками |
Выбор типа и устройства системы пылеподавления при бурении определяется проектом по результатам технико-экономического сравнения вариантов.
7.2.4. В качестве индивидуальных средств защиты от пыли при сухом пылеулавливании используют респираторы "Лепесток-5" и "Лепесток-40’’ или защитные шлемы с автономным воздухоснабжением.
7.2.5. Мокрое пылеподавление при бурении шпуров и скважин осуществляется с применением водных растворов минеральных солей NaCl или СаCl2.
7.2.6. Концентрация соли в растворах определяется в зависимости от температуры окружающих выработку вечномерзлых пород (табл. 2).
Таблица 2
Температура замерзания и удельный вес растворов NaCl и СаCl2 в зависимости от концентрации соли
|
Раствор NaCl |
Раствор CaCl2 | ||||
|
% содержания соли |
удельный вес раствора при t = 15 °C |
температура замерзания раствора, -°С |
% содержания соли |
удельный вес раствора при t = 15 °C |
Температура замерзания раствора, -°С |
|
1,5 |
1,01 |
0,9 |
0,1 |
1,00 |
0,0 |
|
2,9 |
1,02 |
1,8 |
1,3 |
1,01 |
0,6 |
|
4,3 |
1,03 |
2,6 |
2,5 |
1,02 |
1,2 |
|
5,6 |
1,04 |
3,5 |
3,6 |
1,03 |
1,8 |
|
7,0 |
1,05 |
4,4 |
4,8 |
1,04 |
2,4 |
|
8,3 |
1,06 |
5,4 |
5,9 |
1,05 |
3,0 |
|
9,6 |
1,07 |
6,4 |
7,1 |
1,06 |
3,7 |
|
11,0 |
1,08 |
7,5 |
8,3 |
1,07 |
4,4 |
|
12,3 |
1,09 |
8,6 |
9,4 |
1,08 |
5,2 |
|
13,6 |
1,10 |
9,6 |
10,5 |
1,09 |
6,0 |
|
14,9 |
1,11 |
11,0 |
11,5 |
1,10 |
7,1 |
|
16,2 |
1,12 |
12,2 |
12,6 |
1,11 |
8,1 |
|
17,5 |
1,13 |
13,6 |
13,7 |
1,12 |
9,1 |
|
18,8 |
1,14 |
15,1 |
14,7 |
1,13 |
10,2 |
|
20,0 |
1,16 |
16,0 |
15,8 |
1,14 |
11,4 |
|
21,2 |
1,165 |
18,2 |
16,8 |
1,15 |
12,7 |
|
22,4 |
1,17 |
20,0 |
17,8 |
1,16 |
14,2 |
|
23,1 |
1,175 |
21,2 |
18,9 |
1,17 |
15,7 |
7.2.7. По пылеулавливающей способности растворы NaCl и СаСl2 равноценны, однако, предпочтение следует отдавать раствору NaCl, так как он имеет при той же концентрации более низкую температуру замерзания и меньшую стоимость.
7.2.8. При умеренных концентрациях растворы NaCl не оказывают сильного коррозионного действия на перфораторы и другое шахтное оборудование.
При повышенных концентрациях растворов в них добавляются ингибиторы коррозии: тринатрийфосфат в объеме 0,01-0,05% по весу или гексаметафосфат в объеме 0,04-0,4%.
7.2.9. Для повышения пылеулавливающей способности растворов к ним добавляются поверхностно-активные вещества (смачиватели) ОП-7 или ДБ с концентрацией в соляных растворах 0,1-0,15%.
7.2.10. В случае необходимости пылеподавления при погрузке породы, оно также организуется с использованием антифризов (солевых растворов и др.).
7.2.11. При использовании антифризов должны соблюдаться соответствующие правила безопасности, а рабочие быть проинструктированы и иметь защитные приспособления.
7.2.12. Тип временной крепи выбирается с учетом рекомендаций раздела 3.5. Установка деревянной, металлической арочной крепи и металлических анкеров производится также, как и в обычных условиях.
7.2.13. Схватывание раствора в железобетонных анкерах должно обеспечиваться введением специальных добавок (например, поташа) или электропрогревом (табл. 3). Количество добавки поташа приведено ниже.
|
Температура, °С |
Добавка поташа, % от веса цемента |
|
плюс 5 - минус 5 °С |
5 |
|
минус 5 - минус 10 °С |
8 |
|
минус 10 - минус 15 °С |
10 |
|
минус 15 - минус 20 °С |
12 |
|
ниже минус 20 °С |
15 |
Таблица 3
Состав цементно-песчаного раствора для анкеров
|
Наименование работ |
Расход материалов на 10 л раствора |
Примечание | |
|
с добавкой поташа |
прогреваемого током | ||
|
Портландцемент не ниже М-500, кг |
9,0 |
9,0 | |
|
Песок, кг |
9,0 |
9,0 | |
|
Вода из расчета В/ц 0,35-0,38, л |
3,2-3,4 |
3,2-3,4 | |
|
Поташ, кг |
по табл. 10 |
- |
Количество поташа не должно превышать 15% веса цемента |
|
Сульфитно-спиртовая барда, г |
45-67 |
13,5 | |
|
Алюминиевая пудра в размере 0,01% от веса цемента, г |
- |
0,9 |
Принятый по табл. 3 состав раствора должен корректироваться в зависимости от конкретных условий строительства по результатам испытаний анкеров.
7.2.14. Температура раствора на выходе из растворомешалки не должна превышать 30 °С, так как при более высоких температурах возможно его преждевременное схватывание. Растворы с добавкой поташа рекомендуется приготовлять на неподогретых составляющих.
7.2.15. При использовании добавок, агрессивных к металлу, в проекте должен указываться срок службы железобетонного анкера.
7.2.16. Режим электропрогрева цементного раствора в скважинах рекомендуется подбирать в соответствии с имеющимися указаниями [Л.26].
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 |
