МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР
ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА (ЦНИИС)
НОРМЫ
ПО
ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ПРОИЗВОДСТВУ РАБОТ
ПО ИСКУССТВЕННОМУ ПОНИЖЕНИЮ
УРОВНЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
ПРИ СООРУЖЕНИИ ТОННЕЛЕЙ И МЕТРОПОЛИТЕНОВ
ВСН 127-91
МОСКВА 1992
ПРЕДИСЛОВИЕ
Одним из
наиболее распространенных при строительстве метрополитенов специальных способов
работ является искусственное понижение уровня грунтовых вод.
Проектирование
и производство работ по этому способу до настоящего времени осуществлялось
согласно Инструкции по проектированию и производству работ по искусственному
понижению уровня грунтовых вод при сооружении тоннелей и метрополитенов (ВСН
127-77, Минтрансстрой СССР).
Однако за
время, прошедшее после выпуска этой Инструкции, опыт водопонижения существенно
обогатился при строительстве тоннелей на железнодорожных и автодорожных
магистралях (Байкало-Амурская ж.-д. магистраль, отдельные тоннели в Армении и
Грузии, в Сибири и на Дальнем Востоке); в практику производства работ по
стабилизации окружающих выработку грунтов вошли усовершенствованные методы
горизонтального и вертикального дренажа, в том числе посредством скважин,
забуриваемых из подземной выработки.
В то же время не
получил практического подтверждения эффективности для транспортного
тоннелестроения метод электроосушения грунтов.
Все это, наряду
с необходимостью согласования норм на водопонижение с новыми редакциями глав
СНиПа на проектирование метрополитенов (СНиП 2.05.04-92 и транспортных тоннелей
СНиП 3.05.05-91), производство работ (III-44-77), а также нормативного
документа на инженерно-геологические изыскания (ВСН 190-78), дает основание
считать, что существующая «Инструкция» (ВСН 127-77) не полностью отвечает
современным требованиям практики и проектирования.
Настоящие нормы
составлены в развитие указанных нормативных документов, содержат практические
указания по проектированию, производству и приемке работ по водопонижению, а
также специфические требования к изысканиям.
Нормы разработаны Всесоюзным научно-исследовательским институтом
транспортного строительства (докт. техн. наук, проф. Меркин В.Е., к.т.н. Громов
А.Г., инженеры - Кривенков В.А. и Егоров Ю.Л.), Государственным
проектно-изыскательским институтом «Метрогипротранс» (инж. Котов В.В., к.т.н.
Сазонов Г.Н. и к.т.н. Квашнин В.А.), Управлением № 157 Главтоннельметростроя
(к.т.н. Олейник В.Н., инженеры Киселев В.Н., Шумова Т.Г., Дурнин А.С.,
Никольский А.В.) под редакцией В.Е. Меркина.
Зам.
директора института Г.Д. ХАСХАЧИХ
Министерство транспортного
строительства СССР | Ведомственные строительные
нормы | ВСН 127-91 |
Нормы по проектированию и
производству работ по искусственному понижению уровня подземных вод при
сооружении тоннелей и метрополитенов | Минтрансстрой СССР Взамен ВСН 127-77 |
Минтрансстрой СССР |
1.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Нормы
распространяются на проектирование и производство работ по искусственному
понижению уровня подземных вод с целью обеспечения проходки тоннелей и
метрополитенов в водонасыщенных грунтах.
1.2. Нормы
являются обязательными для всех проектных и строительных организаций
Министерства транспортного строительства СССР, выполняющих проектирование и
производство работ по понижению уровня подземных вод при строительстве тоннелей
и метрополитенов.
1.3.
Водопонижение применяется:
при проходке
тоннелей метрополитенов и горных тоннелей;
при проходке
стволов шахт;
при
строительстве транспортных и пешеходных тоннелей;
при подводке
фундаментов под здания, расположенные вблизи тоннелей;
при прокладке
или перекладке городских подземных коммуникаций в водонасыщенных грунтах в
процессе строительства тоннелей.
1.4. Проектирование водопонижения следует
производить на основе материалов инженерно-геологических изысканий, выполняемых
согласно Инструкции по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и
строительства метрополитенов, горных железнодорожных и автодорожных тоннелей (ВСН 190-78) Минтрансстроя
СССР.
Внесены Всесоюзным ордена
Октябрьской Революции научно-исследовательским институтом транспортного
строительства (ЦНИИС) | Утверждены Минтрансстроем
СССР 19 августа 1991 г. № АВ-154 | Срок введения в действие -
1 января 1992 г. |
1.5. При инженерно-геологических изысканиях
необходимо определить:
геологическое и
литологостратиграфическое строение участков работ;
основные
элементы тектонического строения района;
гидрогеологические
особенности осваиваемой территории (наличие водоносных горизонтов, их характер,
условия питания и разгрузки, взаимосвязь водоносных горизонтов, направление
движения подземных вод, их температуру и химический состав);
фильтрационные
свойства водовмещающих пород (водопроводимость, коэффициенты фильтрации, пьезо-
и уровнепроводность, коэффициент водоотдачи);
гранулометрический
состав рыхлых несвязных грунтов.
1.6. В проекте
водопонижения должны быть предусмотрены водоохранные мероприятия с целью предотвращения
негативного влияния на окружающую среду процессов, сопровождающих
водопонижение.
В комплекс этих
мероприятий должны входить:
ликвидация
скважин системы водопонижения после окончания работ специальным тампонажем, исключающим
взаимосвязь водоносных горизонтов и обеспечивающих целостность массива горных
пород в зоне тоннелей;
создание
емкостей или отстойников, оборудованных фильтрами для очистки воды, с целью
предотвращения сброса загрязненных вод в поверхностные водотоки и их
инфильтрации в водоносные горизонты.
1.7. В проекте
водопонижения следует выполнять прогноз развития негативных
инженерно-геологических процессов, связанных с изменением гидрогеологических
условий при снижении уровня подземных вод с оценкой возможности образования
деформаций горных пород и поверхности под влиянием суффозии и уплотнения
грунтов.
1.8. Работы по
водопонижению должны проводиться в соответствии со СНиП 3.02.01-87 р. 2.
Строительное водопонижение, настоящими Нормами, правилами противопожарной
безопасности, техники безопасности и охраны труда, техническими условиями,
инструкциями и указаниями на отдельные виды тоннельных и строительно-монтажных
работ.
1.9. Проведение
работ по водопонижению допускается только при наличии рабочей документации и
соответствующего ей проекта производства работ.
Проект
производства водопонизительных работ, как правило, должен разрабатываться
организацией, выполняющей эти работы, как составная часть проекта производства
земляных и других общестроительных работ.
2.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ВЫБОР СПОСОБОВ ВОДОПОНИЖЕНИЯ
2.1.
Проектирование водопонижения следует осуществлять в две стадии: проект и
рабочая документация.
Технико-экономическое
обоснование (ТЭО) работ по водопонижению выполняется, как правило, с
использованием аналогов.
2.2. На стадии
проекта должны быть определены:
величина
требуемого понижения уровня грунтовых вод;
размеры
территории, в пределах которой должно быть выполнено необходимое понижение
уровня грунтовых вод;
способ
водопонижения;
расположение
системы водопонижения в плане;
типы
необходимого оборудования;
продолжительность
действия системы водопонижения;
ориентировочный
расчет системы водопонижения;
объемы работ и
их стоимость.
2.3. Рабочую
документацию следует выполнять на основании уточненных сведений о
гидрогеологических условиях участка работ и гидрогеологических расчетов,
учитывающих конкретную градостроительную обстановку.
2.4. В
результате гидрогеологических расчетов (приложение 1) должны быть установлены:
производительность
водопонизительных устройств и необходимое их количество с учетом
взаимодействия;
размеры
депрессионной воронки;
понижение
уровней грунтовых вод в заданных точках;
продолжительность
формирования депрессионной воронки необходимых размеров.
2.5. В сложных
гидрогеологических условиях режим водопонижения должен уточняться в
лабораторных условиях (методами аналогии, моделирования и др.) или
опытно-производственными работами, осуществляемыми на стадии разработки рабочей
документации.
2.6. Рабочая
документация по водопонижению должна соответствовать требованиям глав СНиП 2.06.14-85, 2.06.15-85 и
3.02.01-87 и должна содержать:
план
расположения водопонизительных и наблюдательных скважин, насосных агрегатов,
водоотводящих устройств (лотков, труб, канав), контуры устраиваемой подземной
выработки или котлована, а также расположенные на участке работ сооружения и
коммуникации;
геологические
разрезы, на которых указаны водопонизительные скважины, положение фильтров и
насосов, а также контуры проектируемых и существующих сооружений;
перечень и
характеристики оборудования, а также спецификацию труб и основных материалов;
указания по
способам устройства водопонизительных скважин и пьезометров;
указания о
расположении источников и схемы энергопитания;
указания о
местах сброса откачиваемой воды;
график монтажа
и эксплуатации водопонизительных установок;
чертежи
конструкций водопонизительных скважин и фильтра;
гидрогеологические
расчеты.
2.7. Рабочая
документация по водопонижению согласовывается с городскими организациями. В
случае влияния систем водопонижения на работу действующих водозаборов, рабочая
документация должна быть согласована с организацией, эксплуатирующей водозабор.
2.8. В
водопонижении при строительстве тоннелей и метрополитенов могут применяться
следующие типы водоприемных сооружений - буровые скважины, оборудованные
насосами; вертикальные скважины-дрены; иглофильтровые установки; горизонтальные
выработки и скважины; лучевые водозаборы; комбинированные системы средств
водопонижения.
Выбор того или
иного способа водопонижения определяется:
гидрогеологическими
условиями;
проектом организации
строительства объекта (тоннель, участок линии метрополитена);
условиями
городской застройки;
расположением
подземных коммуникаций и сооружений;
технико-экономическими
показателями.
2.9.
Водопонизительные скважины, оборудованные насосами, являются наиболее
распространенными типами систем водопонижения и могут применяться в самых
разнообразных гидрогеологических условиях. Глубины скважин должны определяться
в зависимости от глубины залегания и мощности водоносного горизонта,
фильтрационных характеристик пород, необходимой величины понижения уровня грунтовых вод.
2.10.
Вертикальные скважины-дрены могут применяться при специальном обосновании в
соответствующих гидрогеологических условиях для перепуска воды из вышележащего
в нижележащий водоносный горизонт. При этом нижележащий водоносный горизонт
должен иметь бóльшую проницаемость и более низкий уровень подземных вод по
сравнению с вышележащим горизонтом.
Системы
дренажных скважин должны быть оборудованы фильтровыми звеньями на осушаемый и
поглощающий водоносные горизонты.
2.11.
Горизонтальные дренажные выработки (галереи, штольни) устраиваются параллельно
основной сооружаемой выработке; могут быть временными - на период
строительства, и постоянными - на период эксплуатации тоннелей.
Горизонтальные
дренажные выработки и скважины следует устраивать, как правило, в скальных и
полускальных трещиноватых водонасыщенных грунтах. В неустойчивых рыхлых
отложениях горизонтальные дренажные скважины допускается применять при
соответствующем технико-экономическом обосновании.
2.12. Лучевые
водозаборы (системы горизонтальных или вертикальных скважин, сооружаемых из
горной выработки и имеющих радиальное расхождение для осушения водоносных
пластов) рекомендуется применять в пластах небольшой мощности.
При этом в
зависимости от гидрогеологических, градостроительных, технологических и других
условий могут применяться следующие схемы лучевых водозаборов:
лучевой
водозабор с одним ярусом горизонтальных скважин-фильтров;
многоярусный
лучевой водозабор с расположением фильтров на разных уровнях (этот способ
основан на устройстве водосборных шахт, оборудованных системой радиально
расходящихся фильтров);
лучевой
водозабор с вертикальными скважинами, пробуренными в кровлю выработки для
снятия напора в водоносном пласте, расположенном вблизи кровли горизонтальной
выработки.
2.13.
Комбинированные системы водопонижения могут быть эффективно применены в
многослойной толще, когда котлованом вскрываются два или более водоносных слоя,
разделенных водоупорными породами.
При этом
основное водопонижение должно осуществляться скважинами, оборудованными
погружными насосами, а остаточная вода - сниматься легкими иглофильтрами или
прибортовым дренажом.
2.14. В
качестве средств для водопонижения при строительстве тоннелей и метрополитенов
в водонасыщенных грунтах могут применяться:
легкие
иглофильтровые установки (ЛИУ);
эжекторные
иглофильтры (ЭИ);
установки
вакуумного (УВВ) и забойного (УЗВМ) водопонижения;
водопонизительные
скважины, оборудованные погружными, водоструйными, пневматическими насосами,
эрлифтными установками.
Выбор
технических средств водопонижения должен определяться гидрогеологическими
условиями и необходимой величиной понижения уровня грунтовых вод.
Для
ориентировочного выбора средств водопонижения рекомендуется табл. 2.1.
Таблица 2.1. Рекомендуемые средства водопонижения
Грунты | Коэффициент фильтрации Кф, м/сут | Величина понижения уровня грунтовых вод, м |
до 5 | до 20 | более 20 |
Супесь,
пески пылеватые | 0,2 -
0,7 | Установки
ЭВВУ, УВВ, ЛИУ, ЭИ | Ярусные
установки, ЛИУ, ЭИ, ЭВВУ | Скважины
с погружными насосами и дополнительным вакуумированием |
Пески: | | Легкие
иглофильтровые установки |
мелкие | 1 - 10 | Одноярусные | Многоярусные,
эжекторные иглофильтры | То же |
средние | 10 - 25 |
крупные | 25 - 50 |
Пески
крупные гравелистые. Гравийный
грунт | более
50 | Откачка
воды из скважины центробежными насосами | Откачка
воды из скважины погружными насосами | То же |
Многослойная
толща пород различной водопроницаемости | 0,005 -
200 | Определяется
в зависимости от конкретных геологических и гидрогеологических условий |
2.15. Необходимое понижение уровня грунтовых вод следует
определять от статического уровня грунтовых вод до отметки на 0,5 - 1,0 м ниже
наиболее пониженной части котлована или тоннеля.
2.16. Для
понижения уровня грунтовых вод на глубину более 5 м рекомендуется применять
многоярусные установки легких иглофильтров (приложение 2), одноярусные установки эжекторных
иглофильтров (приложение 3),
вакуум-концентрические скважины или водопонизительные скважины, оборудованные
погружными насосами - вертикальными центробежными типа ЭЦВ (приложение 4) или водоструйными и
пневматическими (приложение 5).
2.17. При
ширине котлованов более 18 - 20 м, а также в грунтах с низкими фильтрационными
свойствами следует предусматривать промежуточный ряд иглофильтров.
2.18. Рабочее и
установленное резервное оборудование должно обеспечивать в течение всего
периода работ поддержание сниженного уровня грунтовых вод на заданной отметке.
2.19. Резерв
водопонизительных скважин, оборудованных насосами, должен составлять до 20 %
расчетного количества скважин водопонизительной системы.
2.20. При
откачке воды из супесей, пылеватых и мелких песков в проекте должна быть
предусмотрена песчано-гравийная обсыпка вокруг фильтров. Состав
песчано-гравийной обсыпки подбирается согласно п. 3.2.7.
2.21. В
проектах по водопонижению должна предусматриваться возможность измерения
расхода воды, откачиваемой каждым насосом водопонизительной системы.
2.22. В проекте
производства работ должны быть предусмотрены дополнительные мероприятия,
обеспечивающие безопасность ведения работ вблизи высоковольтных линий, на
пересечениях железных дорог, в условиях сплошной городской застройки, вблизи
подземных коммуникаций и сооружений и т.п.
2.23. При
необходимости эксплуатации водопонизительных установок в зимнее время в проекте
должны быть предусмотрены специальные мероприятия по утеплению насосных станций
и коммуникаций.
2.24. Программа
проведения опытно-производственных работ составляется проектной организацией и
включает следующие вопросы:
выбор
местоположения и схемы опытного куста - количество рабочих и наблюдательных
скважин, расположение их на местности с указанием расстояний между
водопонизительными и наблюдательными скважинами, глубину и конструкцию скважин,
тип и конструкцию фильтровых звеньев;
оборудование
водопонизительных скважин с указанием типа насосного оборудования и
расположения его в скважине;
порядок
включения скважин в работу, предполагаемый дебит скважин, частота замеров
уровней воды и дебитов скважин;
продолжительность
откачки.
2.25. Система
водопонижения на опытно-производственном участке должна монтироваться и
включаться в работу с опережением общестроительного графика.
3.
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ
Комментарии (0)
Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться