Аварии при строительстве дублера тоннельного канализационного коллектора в районе площади Мужества

Строительство дублера (резервного) тоннельного канализационного коллектора в районе площади Мужества (2002 - 2005 гг.) сопровождалось небывалым числом аварий при проходке шахтных стволов. Аварии произошли на стволах №№ 1, 4, 5, 7 и тоннеле ствола №1. Реальному риску повреждения подвергались объекты транспортной инфраструктуры (Кушелевской дороги, ул. Бутлерова и др.). Аварии потребовали значительного увеличения финансирования строительства и на год задержали ввод коллектора в эксплуатацию. Ликвидация аварий, естественно, происходила за счет средств налогоплательщиков.

Район площади Мужества в Санкт-Петербурге является экстремально сложным для подземного строительства из-за большой мощности текучих грунтов и движения грунтовых вод в водоносных прослоях. Но число и характер аварий, по мнению автора, были вызваны не только сложными геологическим условиями, но и отсутствием в проектах строительства неразрушающих методов контроля сплошности ограждений и рядом других причин, которые будут рассмотрены ниже.

Всероссийский научно-исследовательский институт методики и техники разведки (ВИТР), где в то время работал автор, был привлечен к работам по контролю состояния бетонных, ледогрунтовых и грунтоцементных ограждений после аварий, произошедших на шахтных стволах №№ 1, 4, 5, 7. Контроль состояния ограждений шахтных стволов выполнялся методом межскважинного акустического просвечивания (МАП). Работы выполняли сотрудники ВИТР Архипов А.Г., Чернышев И.Д., Ивашев В.К. Информация о состоянии ограждений служила основой для выработки мер для ликвидации зон несплошности и подтверждалась при проходке.

Несомненным успехом стала проходка ствола №4 под защитой грунтоцементного ограждения ЗАО “СМУ 11 “Метрострой” (генеральный директор А.В.Морозов, главный инженер А.В.Уханов), где метод МАП применялся в едином технологическом цикле со струйной цементацией. Выявленные зоны несплошности были оперативно устранены дополнительной струйной цементацией.

Надо отметить, что работы по контролю состояни ограждений шахтных стволов методом МАП на строительстве дублера канализационного коллектора в районе площади Мужества заложили основы нового научного направления "Cейсмоакустическая диагностика состояния массивов естественных и искусственных грунтов", которые позволили ООО "Геодиагностика" в дальнейшем выполнять заказы по контролю состояния любых типов ограждений (ледогрунтовых, грунтоцементных, бетонных) в подземном пространстве.

Ниже приведена краткая информация о коллекторе и проблемах при проходке отдельных шахтных стволов.

Информация по коллектору

Назначение коллектора: сбор и отвод канализационных стоков.

Расположение коллектора: Выборгский и Калининский районы. Санкт-Петербурга. Длина трассы коллектора 4,32 м.

Заказчик строительства: Администрация Санкт-Петербурга, Государственное унитарное предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга".

Генеральный подрядчик строительства: Общество с ограниченной ответственностью "Струйные Технологии и Строительство" (ООО "СТИС")

Проектные организации:

- Открытое акционерное общество Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский, проектно-изыскательский институт «Ленметрогипротранс» (ОАО «НИПИИ «Ленметрогипротранс»).

- Санкт-Петербургское государственное унитарное предприятие "Проектный институт по проектированию городских инженерных сооружений "Ленгипроинжпроект" (ГУП "Ленгипроинжпроект"). В 2003 году в ГУП "Ленгипроинжпроект" был создан отдел тоннельных сооружений, в который перешли некоторые содрудники ОАО «НИПИИ «Ленметрогипротранс»).

Технология строительства коллектора: щитовая проходка между шахтными стволами

Ствол №1 и кесонная камера (тоннель длиной 40 м)

Адрес объекта: Кушелевская дорога (конец Полюстровского пр.)

Тип ограждения: кольцевая стена в грунте из буросекущихся свай с грунтоцементным массивом за контуром и внутри ограждения (стены и днище)

Способ устройства ограждения: устройство буронабивных свай, струйная цементация грунтов jet-grouting

Тип аварии: проникновение текучих грунтов внутрь выработки при проходке (три раза) через несплошность огражения

Катастрофические последствия:осадки грунта вблизи ствола, обрушение силоса-накопителя, риски деформации насыпи железной дороги

Проектная организации: ОАО «НИПИИ «Ленметрогипротранс»

Субподрядные строительные организации: ООО "Геострой" (устройство ограждения из бурокасательных свай, струйная цементация грунтов), ООО "ПиК" (проходка ствола), ЗАО СМУ9 "Метрострой" (искусственное замораживание днища жидким азотом).

Контроль состояния ограждения: Всероссийский научно-исследовательский институт методики и техники разведки (ВИТР).

Метод контроля состояния ограждения: межскважинное акустическое просвечивание (МАП) из скважин, пробуренных в грунтоцементном массиве за контуром ограждения из буросекущихся свай.

Результат контроля: обнаружение зон несплошности в грунтоцементном массиве и грунтоцементном днище

Способ ликвидации аварии: водопонижение (с электроимпульсной обработкой водопнижающих скважин для увеличения дебита)

Рис. Неуспешная попытка перехватить проникновение грунтовых вод внутрь затопленного ствола № 1 путем замораживания жидким азотом участка бетонного ограждения из буросекущихся свай

При первой аварии грунтовые воды при проходке прорвались внутрь выработки на глубине, примерно,12 м. На поверхности упал силос накопитель. Для ликвидации аварии использовано дополнительная струйная цементация и, затем, замораживание грунтов днища жидким азотом.

Вторая авария произошла под новый год на проектной глубине забоя, приблизительно 20 м. На забое из осторожности оставили "пенек" грунта из которого сочилась вода. Вода потоком пощла из днища во время вязки армокаркаса днища и деятельноой подготовки к празднованию (в производтвенное помещение заносили ящик "шайтан воды").

Далее возникла пауза с дискуссией о способах ликвидации аварии. На совещании автор предлагал рассольное замораживание, но было принято предложение проектной организации с более дешевым вариантом водопонижения. Водопонижение, естественно, столкнулось с проблемами вследствие невысокого коэффициента фильтрации грунтов. Сначала скважин было 4, затем 6, затем.... При попытке проходки вновь произошел прорыв грунтовых вод внутрь выработки. После новой аварии автор увидел на площадке представителся проектной организации с трясущимися руками. И только применение установки УОВ (разработчик ООО "Геодиагностика") по декольмотации скважинных фильтров электрогидравлическими ударами позволило повысить дебит водопонижающих скважин и снизить уровень грунтовых вод до уровня достаточного для проходки.

Ствол № 4

Адрес объекта: Кушелевская дорога, 5

Тип ограждения: кольцевая стена в грунте с днищем (стакан) из секущихся грунтоцементных свай

Способ устройства ограждения: струйная цементация грунтов jet-grouting

Способ проходки ствола: выемка грунта внутри ограждения (ручная погрузка в бадьи для подъема краном и грейферная) с закреплением стенок тюбингами

Тип аварии: проникновение грунтовых вод внутрь выработки при проходке через несплошность огражения

Проектная организации: ОАО «НИПИИ «Ленметрогипротранс»

Субподрядная строительная организация: ЗАО СМУ11 "Метрострой" (струйная цементации грунтов jet-grouting, проходка ствола),

Контроль состояния ограждения: Всероссийский научно-исследовательский институт методики и техники разведки (ВИТР)

Метод контроля состояния ограждения: межскважинное акустическое просвечивание (МАП) из скважин, пробуренных в грунтоцементном ограждении

Результат контроля: обнаружение зон несплошности, выполненных естественными грунтами (пески, супеси)

Способ ликвидации аварии: дополнительная струйная цементация в выявленные зоны несплошности.

Рис. Шурф глубиной 6 м, откопанный по указанию главного инженера ЗАО СМУ11 "Метрострой" А.В.Уханова для визуального осмотра грунтоцементного ограждения ствола № 4

Ствол №5

Адрес объекта: Кушелевская дорога, 9, за заправкой Лукойл

Способ устройства ограждения: устройство буронабивных свай, струйная цементация грунтов jet-grouting

Тип аварии: проникновение текучих грунтов внутрь выработки при проходке (два раза) через несплошность огражения

Катастрофические последствия:осадки грунта вблизи ствола, риски деформации основания Кушелевской дороги.

Проектная организации: ГУП "Ленгипроинжпроект" (?).

Субподрядные строительные организации: ООО "Геострой" (устройство ограждения из бурокасательных свай, струйная цементация грунтов), ООО "СТИС" (проходка ствола, замораживание грунтов),

Контроль состояния ограждения (после замораживания грунтов): Всероссийский научно-исследовательский институт методики и техники разведки (ВИТР).

Метод контроля состояния ограждения: межскважинное акустическое просвечивание (МАП) из замораживающих колонок.

Результат контроля: определение степени замороженности грунтов

Способ ликвидации аварии: искусственное замораживание грунтов.

Рис. Ствол № 5, заполненный грунтовыми водами после аварии (август 2004 г.)

Ствол 5.1 (ул. Новороссийская, 55)

Тип ограждения: кольцевое ледогрунтовое ограждение

Способ устройства ограждения: искусственное рассольное замораживание грунтов

Тип аварии: -

Проектная организации: ГУП ""Ленгипроинжпроект"

Строительная организация: ООО "СТИС" (искусственное замораживание грунтов, проходка ствола),

Результат контроля: определение степени замороженности грунтов, рекомендации по началу проходческих работ

Способ ликвидации аварии: -

Рис. Ствол № 5.1 перед запуском в работу замораживающей станции (август 2005 г.)

Ствол № 5.2

Адрес объекта: Кушелевская дорога, 20, за заправкой Лукойл

Проектная организации: ГУП "Ленгипроинжпроект"

Тип ограждения: кольцевое ледогрунтовое ограждение, ледо-грунтоцементное ограждение (в верхней части)

Способ устройства ограждения: искусственное рассольное

замораживание грунтов, струйная цементация (в верхней части)

Тип аварии: -

Проектная организации: ГУП "Ленгипроинжпроект"

Строительная организация: ООО "СТИС" (искусственное замораживание грунтов, проходка ствола),

Результат контроля: определение степени замороженности грунтов, рекомендации по увеличению периода активного замораживания и уменьшению температуры

прямого расола

Способ ликвидации аварии: -

Рис. Ствол № 5.2 при проведении исследований грунтов методом МАП до замораживания (декабрь 2004 г.)

Ствол №7

Адрес объекта: ул. Бутлерова, вблизи пр. Непокоренных

Тип ограждения: кольцевое ледогрунтовое ограждение

Способ устройства: искусственное рассольное замораживание грунтов

Тип аварии: проникновение текучих грунтов внутрь выработки при проходке через несплошность огражения (два раза).

Проектная организации: ГУП ""Ленгипроинжпроект" (?)

Строительная организация: ООО "СТИС" (искусственное замораживание грунтов, проходка ствола),

Результат контроля: определение степени замороженности грунтов

Способ ликвидации аварии: увеличение времени активного замораживания, уменьшение температуры прямого расола

Рис. Ствол №7 (ул..Бутлерова) в сентябре 2004 г. после ликвидации аварии с ограждением

а - вид на наземные сооружения; б - разработка забоя после ликвидации прорыва грунтовых вод

Заключение

Одной из главных причин аварий при строительстве шахтных стволов Резервного коллектора в районе Площади Мужества, кроме проектных ошибок, по мнению автора, стало отсутствие оперативной информации о состоянии (сплошности) бетонных и грунтоцементнх ограждений перд началом проходческих работ.

Но достаточно было заложить в армокаркасы буронабивных свай закладные трубки и методом межскважинного прозвучивания можно было бы контролировать сплошность бетонного ограждения и выявлять зоны несмыкания соседних буросекущихся свай.

Контроль сплошности грунтоцементных ограждений обеспечивает метод межскважинного прозвучивания из наблюдательных скважин.

Выявленные зоны несплошности в бетонном или грунтоцементном ограждении закрываются дополнительной струйной цементацией.

Информация для связи:

E-mail: arhipov8@mail.ru

Telephone: +7(911)1582796

Internet: www.geodiagnostics.ru

Полное или частичное копирование материалов разрешено только при обязательном указании автора и прямой гиперссылки на сайт www.geodiagnostics.ru