МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР
ГЛАВНИИПРОЕКТ
ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ
имени Б. Е. ВЕДЕНЕЕВА
УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЦЕМЕНТАЦИИ В ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ТУННЕЛЯХ
ВСН 03-74
Минэнерго СССР
Указания могут быть использованы при разработке проектов цементации и
производства работ по ее осуществлению.
«ЭНЕРГИЯ»
Ленинградское отделение
1975
Настоящие
Указания составлены в результате пересмотра «Технических условий и норм
проектирования гидротехнических сооружений. Цементация в гидротехнических
туннелях», ВСН-022-69/Минэнерго СССР по замечаниям отдела технического
нормирования и стандартизации Госстроя СССР (№ 1-709 от. 7.03.1972 г.).
Указания разработаны в лаборатории цементации ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева
заведующим группой Л. Ф. Фурсовым, проф. д. т. и. А. Н. Адамовичем и проф. д.
т. н. В. С. Эристовым.
В настоящей
работе отражен накопленный за последние годы опыт совершенствования расчетных и
конструктивных решений, а также наиболее ценные результаты натурных наблюдений
при строительстве и эксплуатации гидротехнических туннелей.
С вводом в действие данных «Указаний по
проектированию цементации в гидротехнических туннелях» (ВСН 03-74),
разработанных в лаборатории цементации ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, утрачивают
силу вышеупомянутые «ТУиН. Цементация в гидротехнических туннелях»,
(ВСН-022-69).
МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И
ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР (МИНЭНЕРГО СССР) | Ведомственные строительные
нормы | ВСН-03-74 Минэнерго СССР | |
|
УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
ЦЕМЕНТАЦИИ В ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ТУННЕЛЯХ | |
Взамен BCН-022-69 Минэнерго СССР | |
1.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие Указания должны соблюдаться при
проектировании цементации в гидротехнических туннелях всех классов, сооружаемых
горным способом, и могут быть использованы в развитие «Указаний по
проектированию гидротехнических туннелей» (СН 238-73) для разработки проектов
цементации и производства работ по ее осуществлению.
1.2. Цементационные работы в гидротехнических туннелях
подразделяются на два вида:
а)
заполнительная цементация, заключающаяся в заполнении зазоров и пустот за
обделкой туннеля, для создания плотного контакта между бетоном обделки и
окружающей туннель породой;
б)
укрепительная цементация, заключающаяся в омоноличивании и укреплении
инъекционными растворами трещиноватых горных пород и гравелисто-песчаных
грунтов, залегающих вокруг туннеля.
Виды
цементации и требования, предъявляемые к ним
Цементация в
гидротехнических туннелях подразделяется на следующие 2 вида: заполнительную и
укрепительную.
1.3. Заполнительная цементация производится с целью:
а) заполнения
зазоров между туннельной обделкой и породой скального массива, ограниченного
внешним радиусом сечения туннеля в проходке;
б) создания плотного и непрерывного контакта
между обделкой и породой массива для обеспечения равномерной передачи горного и
гидростатического давления на обделку и осуществление совместной работы обделки
с окружающим скальным массивом.
Внесены Всесоюзным
научно-исследовательским институтом гидротехники имени Б. Е. Веденеева | Согласованы Госстроем СССР
25 февраля 1974 г. и утверждены решением Минэнерго СССР
от 24 июля 1974 г. № 145 | Срок введения
1 квартал 1975 г. |
1.4. При выполнении работ по заполнительной цементации и
особенно при создании контакта между обделкой, искусственным камнем материала
заполнительной цементации и трещиноватыми породами массива, не исключена
возможность заполнения трещин в глубь массива на расстоянии до 30-40 см.
При значительных
размерах зазоров между обделкой и скальным массивом (свыше 0,5-1 м)целесообразно заполнение зазоров осуществлять тощим бетоном или гравием с
последующей инъекцией цементного или цементно-песчаного раствора.
1.5. Укрепительная цементация
производится с целью:
а) консолидации
или противофильтрационного уплотнения пород массива вокруг туннеля в зоне
заданной глубины инъекции;
б) уменьшения
гидростатического давления подземных вод на обделку туннеля и уменьшения фильтрационных
потерь воды через обделку в окружающие туннель породы;
в) создания в
определенной зоне вокруг туннеля предварительного напряжения путем применения
повышенных инъекционных давлений;
г) увеличения
устойчивости заполнителя трещин в массиве путем обжатия для исключения
возможности выноса его фильтрационным потоком (в туннелях с тонкой обделкой).
1.6. В сложных
гидрогеологических условиях необходимо предусмотреть применение предварительной
цементации из забоя, осуществляемой с целью улучшения условий проходки
туннельной выработки, уменьшения водопритока в период строительства,
закрепления неустойчивых горных пород по трассе туннеля (водонасыщенных зон
дробления, зон с высоким гидростатическим давлением и т.д.);
1.7. Заполнительная цементация
может быть предусмотрена для создания предварительного напряжения в обделках
напорных туннелей, пройденных в скальных породах (с коэффициентом крепости по
Протодьяконову свыше 4) путем нагнетания инъекционного раствора в кольцевой
зазор между обделкой и выравнивающим слоем бетона, предварительно уложенного по
поверхности выработки.
1.8. К заполнительной цементации
в гидротехнических туннелях предъявляют следующие требования:
а) заполнение
внутренних вывалов и пустот (размером свыше 0,5-1 м) на участках туннеля с неблагоприятными
инженерно-геологическими условиями путем закладки их тощим бетоном, бутом,
щебнем или гравием с последующим закреплением инъекционными растворами;
б) заполнение
зазоров (размером до 0,5 м)между обделкой и горным массивом, а
также крупных трещин разуплотнения массива в зоне до 30-40 см вокруг обделки для создания
контакта и связи между обделкой и массивом;
в) заполнение и
закрепление природных трещин и пустот или карстовых полостей;
г) улучшение условий
статической работы обделки туннеля путем достижения непрерывного плотного
контакта бетона обделки с горным массивом, чем обеспечивается более равномерная
передача горного и гидростатического давления на обделку и совместная ее работа
с окружающей породой;
д) материал
заполнительной цементации для напорных гидротехнических туннелей с несущей
обделкой и напором свыше 100 м должен
иметь модуль деформации не ниже значения модуля деформации окружающих пород,
принятого в расчетах обделки;
е) материал
заполнительной цементации для напорных туннелей с напором менее 100 м подбирается исходя из
технико-экономических соображений;
ж) прочность на
одноосное сжатие материала для заполнительной цементации для безнапорных
туннелей должна быть не ниже 10-15 кгс/см2.
1.9. К укрепительной цементации
в гидротехнических туннелях предъявляются следующие требования:
а) повышение
прочностных и деформативных характеристик скального массива вокруг туннеля в
зоне заданной глубины с целью передачи большей части внутреннего гидростатического
давления на окружающие породы;
б) оптимальное
уменьшение толщины обделки при рациональном типе ее в конкретных условиях;
в) создание в
зоне вокруг туннеля предварительного напряжения путем применения повышенных
значений инъекционного давления (свыше 30 кгс/см2). Величина инъекционного давления в каждом
конкретном случае назначается исходя из инженерно-геологических условий массива
по трассе туннеля;
г) уменьшение
гидростатического давления подземных вод на обделку туннеля;
д) уменьшение
фильтрационных потерь воды в безнапорных и напорных туннелях через обделку в
окружающие туннель породы;
е) уменьшение
степени анизотропности пород за обделкой туннеля и проявления неупругих
деформаций;
ж) существенное
ослабление агрессивного воздействия подземных вод на материал обделки с целью
обеспечения ее долговечности.
1.10. Заполнительная цементация
является обязательной в напорных и безнапорных гидротехнических туннелях при
всех типах рабочих обделок и любых условиях залегания пород.
1.11. Укрепительная цементация
применяется в обоих типах туннелей при надлежащем технико-экономическом
обосновании для укрепления и противофильтрационного уплотнения трещиноватых
горных пород.
1.12. При сооружении безнапорных
туннелей в массиве с высоким гидростатическим давлением подземных вод
рекомендуется совместное использование цементации пород и дренажа, способного
снизить фильтрационное давление подземных вод.
При сооружении
напорных туннелей целесообразно проведение укрепительной цементации пород при
достаточно высоких инъекционных давлениях (свыше 30 кгс/см2),
обеспечивающих создание предварительного напряжения пород, определенного
технико-экономическими соображениями в зоне вокруг туннеля.
1.13. При проектировании
заполнительной и укрепительной цементации должны быть разработаны следующие
вопросы:
а) обоснование
необходимости цементации при данных геологических и гидрогеологических
условиях;
б) выбор и
назначение вида цементации;
в) установление
схемы производства работ;
г) определение объема
и стоимости цементационных работ;
д) составление
календарного плана работ по цементации.
1.14. При проектировании
укрепительной цементации дополнительно к требованиям п. 1.13 должно быть учтено:
а) влияние
цементации на деформативные свойства пород (определение модуля деформации и
коэффициента упругого отпора до и после цементации);
б) влияние
цементации на физико-механические свойства пород (определение временных
сопротивлений, угла внутреннего трения и коэффициента сдвига);
в) влияние
цементации на фильтрационные свойства пород (определение коэффициента
фильтрации и удельного фильтрационного расхода из туннеля).
При
проектировании укрепительной цементации необходимо также учитывать коэффициент
трещинной пустотности, величину раскрытия трещин, состав заполнителя
(химический и минералогический), степень его плотности, химический состав
подземных вод.
1.15. В техническом и рабочем
проектах цементации и производства работ по ее осуществлению должны быть решены
следующие вопросы:
а) установление
количества, взаимного расположения и глубины скважин в четных и нечетных рядах;
б) установление
расстояния между рядами скважин и последовательности цементации рядов;
в) назначение
предельного давления инъекции;
г) назначение
последовательности этапов инъекционного давления по глубине цементационных
скважин;
д) выбор
материалов для цементации (заполнительной, укрепительной);
е) подбор
средних оптимальных составов смесей;
ж) подсчет
потребности в материалах для цементации и удельного расхода материалов на 1 м2поверхности туннеля;
з) выбор
способа производства работ по приготовлению и нагнетанию раствора;
и) выбор
оборудования для бурения, промывки и цементации скважин;
к) составление
проекта цементационной установки (передвижной внутри туннеля или стационарной
вне туннеля).
1.16. При разработке рабочих
чертежей и при составлении технических проектов строительства туннелей в
сложных условиях (карст, зоны повышенной трещиноватости, тектонические зоны)
проект цементации уточняется на основании данных дополнительных изысканий, а
также - натурных и лабораторных исследований.
1.17. Возможность применения
цементации в гидротехнических туннелях определяется технико-экономической и
технологической целесообразностью и определяется следующими условиями:
а) для
заполнительной цементации - величиной зазоров между обделкой и горной породой,
классом туннеля и химическим составом подземных вод;
б) для
укрепительной цементации - размером трещин, типом и проницаемостью пород,
окружающих туннель, и химическим составом подземных вод.
1.18. Укрепительная цементация
пород, в случае нагнетания в них растворов на цементах обычной тонкости помола,
осуществима при наличии в породах трещин раскрытием не менее 0,15 мм, а в
случае применения пластифицированных цементов (растворов) - не менее 0,10 мм.При более тонкой трещиноватости горных пород рекомендуется
предусматривать специальные мероприятия (как например, вибродомол цемента).
Если удельное подопоглощение пород менее 0,01 л/мин,проведение
укрепительной цементации нецелесообразно. Величина удельного водопоглощения
определяется соответствующими расчетами и экспериментальными исследованиями
(лабораторными и полевыми).
1.19. В зависимости от
трещиноватости, размера водопритока и скорости подземных вод должны применяться
соответствующие методы нагнетания раствора, виды вяжущего, схемы расположения
цементационных скважин.
При больших
скоростях фильтрации (порядка 600 м/сут)возможность и эффективность применения цементации
должна устанавливаться на основании опытных работ.
1.20. Для ускорения схватывания и
твердения инъекционных растворов необходимо применение добавок-ускорителей.
1.21. В тех случаях, когда
подземные поды в породах, окружающих туннель, агрессивны по отношению к
обычному портландцементу, необходимо для обеспечения долговечности цементации
применять специальные цементы.
При наличии
сульфатных вод рекомендуется применение сульфатостойкого портландцемента.
При наличии
мягких вод, опасных в отношении выщелачивания раствора, рекомендуется
применение портландцемента с минералогическим составом клинкера, приближающимся
к белитовому портландцементу.
Примечание: Агрессивность воды
определяется по СН 249-63 «Инструкция по проектированию. Признаки и нормы агрессивности
воды - среды для железобетонных и бетонных конструкций».
2.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕМЕНТАЦИИ
2.1. Проекты цементации и
производства цементационных работ должны разрабатываться на основе
изыскательских материалов, достаточно полно освещающих геологию района трассы
туннеля (например, в форме развернутого геологического и гидрогеологического
разрезов по трассе).
Объем и состав
изыскательских материалов определяются «Временной инструкцией по разработке
проектов и смет для промышленного строительства» (СН 202-69).
2.2. В качестве исходных данных
должны служить проектные материалы по конструкции и расчетам обделки, план и
продольный профиль трассы туннеля, поперечные сечения туннельных выработок,
проект организации и график производства туннельных работ и др.
2.3. При разработке проектов
цементации туннеля должны быть изучены условия залегания горных пород, их
тектоника, петрографический и минералогический состав, полная характеристика
трещиноватости и заполнителя трещин пород. Следует учитывать наличие в породах,
окружающих туннель, тектонических нарушений в виде сбросов, сдвигов, складок и
т.п., почти всегда затрудняющих и усложняющих производство цементационных
работ.
В период
проходки туннеля необходимо составлять инженерно-геологический продольный
профиль туннеля сейсмо-акустическим способом.
Особое внимание
должно быть уделено фильтрационным свойствам пород, режиму подземных вод,
наличию сосредоточенных фильтрационных токов, колебаниям ё уровней подземных
вод, их связи с наружными водотоками и водоемами, определению вероятного
водопритока в выработку.
2.4.Для цементации степень
водопроницаемости пород устанавливается путем определения величин коэффициентов
фильтрации или удельных водопоглощений в разведочных одиночных скважинах или
кустах скважин.
2.5. Для оценки фильтрационных
свойств пород допускается использование результатов опробования водой скважин,
пробуренных для целей цементации (после их промывки перед цементацией).
2.6. Если в проекте туннеля
предусматривается цементация и устройство дренажа, то конструкция дренажа
должна обеспечивать его бесперебойную работу.
Заполнительная
цементация
Комментарии (0)
Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться