ВСН 189-78
--------------------
Минтрансстрой

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

     

ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ПРОИЗВОДСТВУ РАБОТ
ПО ИСКУССТВЕННОМУ ЗАМОРАЖИВАНИЮ ГРУНТОВ
ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МЕТРОПОЛИТЕНОВ И ТОННЕЛЕЙ

     

Дата введения 1978-10-01

ВНЕСЕНА Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС)

СОГЛАСОВАНА с Госстроем СССР 5 мая 1978 г. N 1-1671

УТВЕРЖДЕНЫ Главным техническим управлением Министерства транспортного строительства СССР 10 мая 1978 г. Приказ N 21

ВЗАМЕН "Технических условий на производство работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и тоннелей" (ТУ-Т11-56 Минтрансстрой)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Планом развития городского транспорта предусматривается строительство новых и продолжение существующих линий метрополитена в крупных городах СССР.

Сложные инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительства метрополитенов требуют применения специальных способов производства работ, в частности, искусственного замораживания грунтов. Этот способ как наиболее эффективный и надежный получил широкое распространение в метростроении. Действующие в настоящее время "Технические условия на производство работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и тоннелей" (ТУ-Т11-56, Минтрансстрой), разработанные в 1956 году, не полностью отвечают современным требованиям проектирования и производства работ по замораживанию грунтов.

В соответствии с приказом N 240 Минтрансстроя от 2 декабря 1976 года по теме ТМ-Х-4-77, раздел I, Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИСом), Управлением N 157 Главтоннельметростроя. Государственным проектно-изыскательским институтом "Метрогипротранс" разработана "Инструкция по проектированию и производству работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и тоннелей" (взамен ТУ-Т11-56 Минтрансстроя).

Инструкция разработана в развитие СНиП III-9-74, раздел 6 "Искусственное замораживание грунтов", и содержит практические рекомендации по изысканиям, проектированию, расчету и производству работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и тоннелей, а также приемке работ и технике безопасности.

Включение в "Инструкцию" новых технических средств замораживания грунтов, рекомендации по совершенствованию технологии производства работ, уточнению ряда параметров замораживания грунтов, будет способствовать высокой технико-экономической эффективности способа.

"Инструкция" составлена доктором технических наук, профессором Я.А.Дорманом (руководитель работы), инженером С.А.Зукакянцем, инженером С.А.Вассерманом, инженером Е.А.Василенко, инженером Б.А.Карасевым, кандидатом технических наук В.А.Квашниным, инженером Д.Г.Максимовичем, инженером М.X.Пржедецким, инженером В.Я.Цодиковым при участии кандидата технических наук С.Н.Власова, инженера П.А.Васюкова, кандидата технических наук Ю.А.Кошелева.

Дополнительно в работе участвовали: ст. техник Л.С.Бычкова, инженер А.А.Копылова, инженер Е.Ю.Пафунин, инженер Г.О.Смирнова.

В уточнении отдельных вопросов участвовали инженер А.А.Агаев, инженер В.Я.Гацко, инженер П.С.Исаев, инженер В.В.Киселев, инженер К.И.Сахиниди, инженер М.М.Синичкин.

Зам. директора института, канд. техн. наук Г.Д.Хасхачих

Руководитель отделения тоннелей и метрополитенов, канд. техн. наук В.П.Самойлов

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Требования настоящей Инструкции должны выполняться при проектировании и производстве работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и других тоннелей, а также может быть использована при строительстве подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах.

1.2. Работы по замораживанию грунтов должны производиться в соответствии с требованиями главы СНиП III-9-74 (раздел 6) "Искусственное замораживание грунтов" настоящей Инструкции, инструкций и указаний на отдельные виды тоннельных и строительно-монтажных работ, правил противопожарной охраны, а также главы СНиП III-A.11-70 и изданных в его развитие правил по технике безопасности.

1.3. Искусственное замораживание грунтов следует применять в сложных гидрогеологических условиях (водонасыщенных песках, супесях, плывунах и т.п.) в целях создания временного укрепления водонасыщенных грунтов в виде прочного и водонепроницаемого ледогрунтового ограждения замкнутого контура при строительстве подземных сооружений.

Искусственное замораживание может применяться и в устойчивых водоносных грунтах при притоке воды свыше 50 м/ч, если эти грунты подстилают неустойчивые водоносные грунты.

1.4. Искусственное замораживание грунтов должно обеспечивать:

водонепроницаемость и прочность ледогрунтового ограждения, способного воспринять на себя полное горное и гидростатическое давление;

соблюдение проектного направления и габаритов выработок;

сохранность прилегающих к выработкам наземных и подземных сооружений;

максимальную скорость строительства в конкретных инженерно-геологических условиях.

1.5. При замораживании грунтов должна быть обеспечена полная защита выработок от поступления грунтовых вод как по контуру, так и со стороны забоя. Для этого ледогрунтовое ограждение должно быть заглублено в водоупор. При отсутствии под водоносной толщей водоупора или недостаточной его мощности должно быть создано искусственное днище из замороженного грунта.

1.6. Замораживание грунтов может выполняться с применением холодильных машин с использованием в качестве хладоагента преимущественно аммиака. При соответствующем технико-экономическом обосновании допускается использовать фреон и жидкий азот.

Настоящей инструкцией предусматривается применение холодильных установок с использованием в качестве хладоагента преимущественно аммиака.

1.7. Работы по искусственному замораживанию грунтов допускается производить только по проекту замораживания грунтов, увязанному с проектом организации строительства основного сооружения.

Внесение в проект изменений замораживания грунтов, вызванных несоответствием проектных, геологических и гидрогеологических условий фактическим, должно быть согласовано с проектной организацией и заказчиком.

1.8. При использовании типовые проекты должны быть привязаны проектной организацией к местным условиям.

1.9. В проекте производства работ по замораживанию грунтов должны быть учтены расположение подземных коммуникаций (водопровода, канализации, теплосети, кабельной сети, телефона, газа и др.) и состояние зданий и сооружений, расположенных в зоне замораживания грунтов, для предотвращения их повреждения.

1.10. За осадкой или подъемом фундаментов зданий и сооружений, существующих и возводимых на закрепленных (замороженных) грунтах, должно быть установлено наблюдение как в процессе постройки, так и после сдачи их в эксплуатацию, до полного оттаивания замороженных грунтов.

1.11. В процессе выполнения работ по замораживанию грунтов должна составляться техническая документация согласно требованиям настоящей Инструкции.

1.12. По завершении отдельных этапов работ и по окончании замораживания грунтов в целом производится приемка выполненных работ.

2. ПРОЕКТНЫЕ РАБОТЫ

2.1. Проект искусственного замораживания должен быть составлен на основании материалов инженерно-геологических изысканий, выполненных в соответствии с действующей "Инструкцией по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства метрополитенов, горных железнодорожных и автодорожных тоннелей" .

2.2. Проект искусственного замораживания грунтов должен быть увязан с проектом производства основных работ.

2.3. Технический проект и рабочие чертежи по замораживанию грунтов должны разрабатываться в объемах, предусмотренных в соответствии с эталонами Метрогипротранса, утвержденными Министерством транспортного строительства.

2.4. Величина заглубления замораживающих колонок в водоупор, определяемая проектом, должна быть достаточной для восприятия полного гидростатического давления при вскрытии водоупора выработкой под данное сооружение.

2.5. Подземные коммуникации, расположенные в расчетной зоне замораживания, подлежат перекладке или теплоизоляции.

2.6. При интенсивном городском движении, а также при наличии больших зданий и значительного числа подземных сооружений, препятствующих осуществлению работ с поверхности, замораживающие колонки можно устанавливать в специально пройденных для этой цели выработках (штольнях, траншеях, камерах). Размер и конструкции выработок устанавливаются с учетом условий монтажа и эксплуатации замораживающих колонок.

2.7. При замораживании больших массивов и значительном количестве подземных коммуникаций разрешается комбинированное расположение замораживающих колонок (сочетание наклонных с вертикальными).

При расположении колонок в непосредственной близости от коммуникаций для предотвращения их замерзания предусматриваются мероприятия по п.2.5 или осуществляется зональное замораживание.

2.8. При замораживании грунтов непосредственно из забоя выработок или штолен и камер допускается веерное расположение замораживающих колонок.

2.9. Конструкция замораживающих скважин определяется проектом в зависимости от геологических и гидрогеологических условий пересекаемых грунтов, способа и глубины бурения, направления скважин и наличия поглощающих грунтов.

2.10. При двух пластах поглощающих пород, над каждым из которых залегают неустойчивые грунты, применяют замораживающие скважины с двумя колоннами обсадных труб, а при одном слое - с одной колонной. При отсутствии поглощающих пород применяются замораживающие скважины простейшей конструкции.

2.11. Рекомендуемый диаметр направляющей трубы (кондуктора) при замораживающей колонке диаметром 100/114 мм:

при бурении скважин без обсадки - 150-200 мм;

при бурении скважин с одной колонной обсадных труб - 200-250 мм;

при бурении скважин с двумя колоннами обсадных труб 250-300 мм.

2.12. Направляющая труба (кондуктор) при вращательном способе бурения должна иметь длину не менее 4 м, для вертикальных скважин - не менее 3 м.

2.13. Замораживающая колонка должна состоять из замораживающей трубы, оголовника, питающей трубы и башмака. Трубы должны применяться согласно п.2.76 настоящей Инструкции. Нижняя часть колонки должна быть выполнена в форме конуса длиной 15 см.

2.14. Устье замораживающей колонки должно быть снабжено головкой, которая может быть сборной, состоящей из нескольких частей, или литой. В головке должна быть вмонтирована гильза для термометра и трубки для присоединения питающей и отводящей труб.

2.15. Питающие и отводящие трубы замораживающих колонок должны присоединяться к штуцерам коллектора и распределителя посредством прорезиненных шлангов и газовых труб на муфтах.

2.16. Минимальная мощность (в м) водоупорного слоя, подстилающего замороженные водоносные грунты, определяется по формуле:     

,                                                                                              (1)

где - диаметр выработки, м;

- давление столба воды на основание подошвы водоупора, м;

- объемная масса воды, кг/м;

- объемная масса грунта, кг/м;

- коэффициент сцепления, кгс/м

.

2.17. Ледогрунтовое днище образуется с помощью периферийных наклонных или дополнительных скважин в пределах контура выработки.

Для того чтобы избежать промораживания пород внутри выработки, рекомендуется при наличии специального оборудования выше проектируемого днища в пределах контура выработки применять зональное замораживание.

2.18. Толщину днища (подушки) (в м) из замороженного грунта можно определять по формуле     

,                                                                                                     (2)

где - сила, стремящаяся срезать подушку, тс;

- допускаемое напряжение на сдвиг мерзлого грунта, кгс/см (приложение 1).

2.19. Количество центральных замораживающих скважин, необходимых для образования искусственного днища расчетной толщины, определяется по формуле

,                                                                                                             (3)

где - площадь, подлежащая замораживанию центральными скважинами, м;