Задачи инженерно-геологических изысканий при проектировании и строительстве метрополитенов

Основной задачей инженерно-геологических изысканий для обоснования проектирования и строительства метрополитена является комплексное изучение инженерно-геологических условий района, позволяющее правильно и экономично запроектировать, построить и эксплуатировать метрополитен. В результате изысканий должна быть получена информация о строении и составе горного массива, о гидрогеологической обстановке.

На основании анализа материалов, полученных при инженерно-геологических изысканиях, выбирают глубину заложения метрополитена, способы строительства, типы конструкций и т. д.

От точности инженерно-геологических данных зависит безопасность людей, работающих в забое, и сохранность городских наземных зданий и коммуникаций. Поэтому к качеству изысканий в метростроении предъявляют особенно высокие требования.

Изысканиями должны быть установлены следующие основные сведения:

геологическое строение трассы (виды и состав горных пород, характер залегания пластов, их мощность и трещиноватость);

гидрогеологические условия (наличие водоносных горизонтов, глубина залегания уровней подземных вод, направление и скорость движения подземных вод, характеристика водопроницаемости пород, ожидаемые величины водопритоков воды в выработки, температура и химический состав подземных вод);

физико-механические свойства пород;

возможность проявления при строительстве отрицательных процессов (развития большого горного давления, оседаний поверхности над тоннелями, образования вывалов породы в забое, прорывов плывунов).

Изыскания выполняют в три этапа. В начальном, подготовительном, периоде собирают, изучают и обобщают фондовые и литературные материалы по району изысканий и намечают программу работ. Затем, на втором, полевом, этапе работ по разработанной программе ведут инженерно-геологическую разведку (бурение разведочных скважин, геофизические исследования, проходку разведочных выработок, лабораторные исследования грунтов и подземных вод по обр-азцам, отобранным в процессе бурения скважин и проходки выработок). На третьем этапе обрабатывают материалы разведки, завершают лабораторные работы и составляют отчет о проделанной работе.

Основным видом геологической разведки является бурение вертикальных разведочных скважин с периодическим отбором проб грунтов, по которым определяют мощность пластов, их чередование и крепость. Одновременно определяют водоносность слоев отдельно для каждого слоя. В процессе бурения скважины описание встретившихся грунтов и их характеристику заносят в специальный буровой журнал. По данным записей составляют геологические колонки, представляющие собой графическое изображение разреза скважины. В геологических колонках указывают чередование грунтов, встреченных при бурении скважины, мощность их пластов и горизонты (уровни) грунтовых вод. В зависимости от сложности грунтовых условий на 1 км трассы линии метрополитена бурят от 15 до 20 скважин, располагаемых в шахматном порядке относительно будущей оси трассы. На основании геологических колонок, полученных по результатам бурения скважин, расположенных вдоль трассы метрополитена, составляют геологический разрез, который представляет графическое изображение геологических и гидрогеологических условий, в которых будет вестись строительство. Составленные по результатам изысканий отчет и геологический разрез являются одними из основных документов для проектирования линии метрополитена.

Контрольные вопросы

Какие бывают горные породы?

Расскажите об основных видах грунтов.

Какие воды относятся к напорным и безнапорным и чем они отличаются?

Чем характеризуются физико-механические свойства грунтов?

Глава III. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В МЕТРОСТРОЕНИИ

Каменные материалы

Природные (естественные) каменные строительные материалы— это материалы, получаемые из горных пород и применяемые для каменной кладки, облицовки и т. п. В зависимости от способа получения или обработки эти материалы делятся на следующие основные разновидности: песок и гравий, получаемые просеиванием и промывкой рыхлых горных пород; бутовый камень, добываемый при разработке взрывным способом известняков, песчаников и других пород; пиленые камни и блоки; облицовочные камни и плиты.

Бутовый камень (бут) — это крупные куски камня неправильной формы размерами 150-500 мм, получаемые взрывным способом из известняков, доломитов, песчаников. Разновидность бутового камня — булыжный камень (валуны,размерами до 300 мм). Применяют для кладки фундаментов, стен и т. д.

Щебень — угловатые куски камня размерами 5-70 мм, получаемые путем дробления бутового камня. Применяют в качестве заполнителя при изготовлении бетона, в качестве балластного материала при укладке железнодорожного пути и строительстве автомобильных дорог, для образования дренирующих (хорошо пропускающих воду) слоев.

Гравий — это скатанные обломки горных пород размерами 1— 20 мм, применяемые в качестве заполнителя бетона, а также как балластный и дренирующий материал.

Песками называют мелкообломочные рыхлые горные породы, состоящие из зерен (песчинок) кварца и других минералов размерами 0,1-2 мм с примесью пылеватых и глинистых частиц (естественные пески). Пески могут быть получены и искусственно — дроблением пород. В природе чаще встречаются гравийно-песча-ные месторождения, содержащие две фракции — гравий и песок.

Штучные камни (блоки) имеют правильную геометрическую форму. По способу изготовления различают пиленые (крупные стеновые блоки и плиты) и колотые (бортовой камень, брусчатка и т. д.).

Природные облицовочные материалы применяют в целях повышения эксплуатационных и декоративных качеств сооружений. Облицовочные материалы, получаемые при распиливании и обработ-, ке монолитных горных пород, обладают высокой прочностью и долговечностью, имеют высокие декоративные свойства. При отделке станций метрополитенов широко применяют мраморы и граниты различных месторождений.

Мраморами называют карбонатные породы средней твердости, хорошо поддающиеся полировке. Мраморы распиливают на плиты толщиной 10-120 мм, которые применяют для наружной и внутренней облицовки стен зданий и сооружений, для полов, ступеней, лестниц.

Гранитами называют кристаллические изверженные горные породы. Граниты распиливают на плиты толщиной 10-200 мм. Плиты со шлифованной лицевой поверхностью применяют для настилки полов ступеней лестниц, с полированной — для облицовки вертикальных поверхностей.

Искусственные каменные материалы получают при специальной обработке смесей природных материалов — это кирпич, керамика, каменное литье и др.

Кирпич строительный — это искусственный камень правильной формы (обычно в виде прямоугольного параллелепипеда). В массовом строительстве используют красный —кирпич (из обожженной глины) и белый (силикатный), имеющий несколько меньшую прочность, чем красный. Размеры одинарного кирпича 250×120 × 65 мм, модульного-250×120 × 88 мм. В зависимости от прочности кир-лич делят на несколько марок.

Из отделочных искусственных каменных материалов в метростроении широко применяют керамические изделия: плиты фасадные, плитки для облицовки стен, плитки для полов. Фасадные плиты изготовляют закладные (устанавливаемые одновременно с кладкой стен) или прислонные (закрепляемые на цементном растворе после возведения и осадки стен). Плитки выпускают покрытыми с лицевой стороны глазурью (тонким стекловидным покрытием) и неглазурованными (терракотовые).

Плитки для полов и стен по виду лицевой поверхности подразделяют на гладкие, рельефные и тисненые, а по цвету — на одно— и многоцветные. По форме различают плитки квадратные, прямо— и треугольные, четырех-, пяти-, шести— и восьмигранные. Применяемые для полов плитки должны обладать низким водопоглощением и стойкостью к истиранию.