Четверг, 21.09.2017
Неофициальный сайт Научно-производственной группы "Тектоника"
Меню сайта
Осушение. Водопонижение. Водоотлив.

 

ОРГАНИЗАЦИЯ ДРЕНАЖНОЙ СИСТЕМЫ СТРОЯЩЕЙСЯ СТАНЦИИ МЕТРО "БОТАНИЧЕСКАЯ", г. ЕКАТЕРИНБУРГ

Тагильцев С.Н., Лукьянов А.Е., Серебренникова Е.В.

 


Гидрогеологические исследования в районе станции метро «Ботаническая» проводились специалистами Научно-производственной группы "Тектоника" с целью организации дренажной системы. При сооружении котлована станции в январе – мае 2008 г. возникла необходимость снижения уровня подземных вод на 1–2 м ниже его дна. Для этого общее понижение должно было составить 7–8 м. Основная сложность работ заключалась в близком расположении к котловану крупного торгового комплекса – ТГ «Дирижабль». Было установлено, что для предупреждения деформаций в основании торгового комплекса понижение уровня подземных вод под его ближайшей частью не должно превышать 3, в крайнем случае, 5 м.

Гидрогеологический разрез на рассматриваемом участке состоит из двух основных слоёв. Верхний слабопроницаемый слой представлен глинистыми образованиями и сильно выветрелыми скальными грунтами мощностью до 34 м. Нижний проницаемый слой представлен трещиноватыми скальными породами. Скальные породы ниже глубины 35 м выступают в качестве основного водоносного горизонта со средней водопроводимостью 10 м2/сутки.

Сложные гидрогеологические условия территории требуют сооружения скважин определенной конструкции. Скважины должны пересекать верхний слабопроницаемый слой и вскрывать основной трещинный водоносный горизонт. Глубина наблюдательных скважин должна составлять не менее 50 м, глубина дренажных скважин 50–60 м. На момент начала гидрогеологических исследований в январе 2008 г. на территории станции имелось шесть дренажных скважин глубиной 35 м. Большинство из них было непригодно для решения задач водопонижения. В дальнейшем, при ведении работ было выявлено несколько наблюдательных скважин, не отвечавших данным требованиям. Забракованные скважины обладали замедленной реакцией на откачку, либо показывали устойчивое снижение уровня на момент времени, когда в остальных скважинах уже наступила стабилизация.

Организация дренажной системы осуществлялась поэтапно. На первом этапе в январе 2008 г. были выполнены откачки из шести существующих дренажных скважин №№ 11–16 (рис. 1). Результаты опытно–фильтрационных работ позволили определить величину оптимальной нагрузки для каждой скважины в соответствии со значениями удельного дебита. Суммарный дебит дренажной системы на первом этапе составил около 10 м3/час, из них 4,8 м3/час приходилось на скважину № 16, вскрывшую проницаемую зону тектонического разлома. На первом этапе уровень под котлованом был снижен на 1,6–2,0 м, что составило 25% от необходимой величины.


Дренаж. Осушение. Водопонижение

Рис. 1. Депрессионная воронка, созданная в результате водопонижения в районе котлована станции метро «Ботаническая» по состоянию на июль 2008 г.

1 – наблюдательные скважины; 2 – дренажные .


На втором этапе дренажная система было дополнена тремя скважинами №№ 19, 20 и 21. Скважины вводились в эксплуатацию последовательно – сначала наиболее удаленная от ТГ «Дирижабль» скважина № 21. Через четыре дня была подключена скважина № 20, при ее включении был уменьшен дебит в скважине № 21. При сооружении скважины № 19 подрядной организацией вновь не были учтены гидрогеологические условия территории, скважина глубиной 35 м не вскрыла основной водоносный горизонт, в связи с чем, не могла быть использована для дренажа. Суммарный дебит системы к концу февраля приблизился к 22 м3/час. Уровень подземных вод в восточной части котлована к этому моменту снизился до проектной отметки, в то время как в западной части требовалось снижение еще на 1,5–4,0 м. Наблюдательные скважины, расположенные вблизи ТГ «Дирижабль», показывали снижение уровня на 1,5 м, что не превышало допустимых значений.

Основной задачей последующих этапов работ в весенний период 2008 г. было снижение уровня подземных вод в западной части котлована. Для этого была запущена в эксплуатацию скважина спецводопользования № 110, а затем сооружена и подключена дополнительная скважина № 24. Несмотря на то, что суммарная производительность системы осталась на прежнем уровне, увеличение точек нагрузки на водоносный горизонт позволило вывести уровень на проектные отметки. На заключительном, пятом этапе в летние месяцы осуществлялась доводка и регулировка дренажной системы, суммарный дебит постоянно изменялся от 14,5 до 18,8 м3/час.

Гидрогеологические работы на участке станции метро «Ботаническая» показали, что депрессионная воронка в трещинном водоносном горизонте развивается неравномерно (см. рис. 1), что свидетельствует о существенной плановой неоднородности фильтрационных свойств. Развитие депрессии происходит вдоль линейных зон повышенной проницаемости. Опыт гидрогеологических исследований в скальных массивах Урала показывает, что данные зоны, в большинстве случаев, связаны с активными тектоническими разломами. На предварительном этапе работ в январе 2008 г. на территории станции было выделено несколько таких разломов, неравномерное развитие депрессионной воронки подтвердило их наличие.

Наблюдения за уровнем подземных вод в период с января по сентябрь 2008 г. показали значительные колебания уровня в наблюдательных скважинах, связанные как с техногенными, так и с природными факторами. Например, в марте–апреле наблюдалось общее поднятия уровня во всех скважинах на 0,6–1,0 м в связи с весенним снеготаянием и наступлением паводкового периода для подземных вод. В период летней межени наблюдался обратный процесс. Это говорит о том, что дренажная система в целом нуждается в постоянной регулировке в связи с изменением сезонных условий. Резкий подъем уровня весной может привести к затоплению станции, а избыточное понижение летом – к недопустимому снижению уровня под ТГ «Дирижабль».

При подключении новых дренажных скважин нередко применялась практика снижения дебита в действующих. Гидродинамические расчеты показали, что при реализации различных схем с работой трех, двух или одной дренажной скважины, наиболее выгодной является схема с тремя. Увеличение количества дренажных скважин обеспечивает уменьшение суммарного дебита системы, снижение уровня под котлованом происходит более эффективно и при этом оказывается минимальное воздействие на снижение уровня под ТГ «Дирижабль», что обеспечивает минимальные деформации в основании сооружения.

27 мая 2008 г. в юго–западном углу котлована станции произошел оползень. Оползневой цирк протяженностью 15–20 м выдавил ограждающие грунтоцементные сваи внутрь котлована. Окончательное обрушение предотвратили заранее предусмотренные металлические конструкции. Основной причиной оползня послужили проливные дожди и неорганизованный поверхностный сток. Поступление большого количества дождевой воды привело к замачиванию глинистых грунтов и потере прочности. При этом, следует отметить, что оползень произошел на участке, где ранее был выделен тектонический разлом. Карта гидроизогипс показывает, что в юго–западном углу котлована наблюдается выраженный «язык» депрессионной воронки, развивающейся по проницаемой зоне разлома (см. рис. 1).

В качестве основных выводов следует отметить, что при ведении дренажных мероприятий необходимо иметь четкое представление о гидрогеологических условиях участка работ. Природные условия, соответствующие схеме двухслойного пласта, требуют полного вскрытия верхней дисперсной толщи и заглубления гидрогеологических скважин в прочную скалу, где, как правило, залегает основной водоносный горизонт. Это поможет уменьшить количество бракованных скважин, непригодных для дренажа и режимных наблюдений.

Существенная неоднородность трещинного горизонта делает необходимым изучение расположения линейных проницаемых зон тектонических нарушений. Разломные зоны с повышенными фильтрационными свойствами наиболее удобны для размещения дренажных скважин. Кроме того, в пределах тектонических разломов могут происходить негативные явления, такие как оползни, обрушения стенок котлована, суффозионный вынос мелких частиц и оседание поверхности.

По окончании работ в качестве основных рекомендаций в производственном отчете были указаны допустимые значения понижений в ключевых точках – наблюдательных скважинах №№ 22 и 23, расположенных между котлованом станции и ТГ «Дирижабль». Оптимальное понижение по скважинам №№ 22 и 23 было установлено на уровне 12,3 м с допустимым колебанием в пределах 0,5 м. Данное требование само по себе является достаточно жестким и требует постоянного сопровождения и регулировки дренажной системы с целью нивелирования колебаний уровня подземных вод под влиянием природных и техногенных факторов.

Однако, организацией, ведущей эксплуатацию дренажной системы, не был установлен должный гидрогеологический контроль. Допустимое понижение было превышено до величины 15 м, в результате чего в марте 2009 г. произошло оседание поверхности и деформациям сооружения. В ТГ «Дирижабль» были отмечены случаи разрыва сварных швов несущих конструкций, трещины и осыпание штукатурки. Таким образом, возникла необходимость новой отладки дренажной системы.


При копировании материалов, представленных на сайте, ссылка на первоисточник обязательна.


НАШИ КОНТАКТЫ

КАРТА САЙТА

На главную



Rambler's Top100 Каталог интернет ресурсов - ИнфоПитер Оценка запасов подземных вод. Лицензия на скважину. Трещины в фундаментах и стенах. Деформации зданий. Яндекс.Метрика
Форма входа
Поиск
Copyright MyCorp © 2017
Сделать бесплатный сайт с uCoz