Водопроявления в тоннелях с высокоточной железобетонной обделкой и способы их устранения

Проблемы транспорта в мегаполисах решаются в основном за счет освоения подземного пространства преимущественно механизированными тоннелепроходческими комплексами с использованием кольцевых обделок из высокоточных железобетонных блоков. Наиболее слабым местом гидроизоляции железобетонной сборной конструкции транспортных тоннелей является стыковое соединение блоков обделки, герметичность которого обеспечивается расположенной по периметру высокоточного блока уплотнительной резиновой прокладкой. В процессе щитовой проходки могут происходить деформации колец тоннельной обделки, в результате чего нарушается герметичность уплотнений и водонепроницаемость обделки тоннеля. Широкое применение нашла технология герметизации фильтрующих швов сегментов обделки, включающая работы по предварительной заделке (чеканке) дефектных швов сборной железобетонной обделки ремонтным материалом и последующей прокачки зачеканенного участка метакрилатным гелем через сетку пакеров. Инъектирование геля осуществляется в полость, ограниченную с двух сторон торцами железобетонных блоков обделки, со стороны грунтового массива — контуром резинового уплотнителя, а со стороны внутреннего контура обделки — границей зачеканенного в шов ремонтного материала. В полости формируется некая мембрана относительно небольшой толщины, которая не способна выдерживать значительное гидростатическое давление и результат ремонта является недолговечным. Наиболее перспективным и эффективным способом устранения водопроявлений является технология инъектирования однокомпонентной эластичной полиуретановой смолы за уплотнительный контур тоннельной обделки через игольчатый пакер, без повреждения конструкции самого железобетонного блока. Уплотнительная резиновая прокладка блока обделки служит барьером для целенаправленного нагнетания и распространения инъекционной смолы за обделкой тоннеля и эффективного устранения места водопроявления.

Закоршменный И. М., Закоршменный А. И. Водопроявления в тоннелях с высокоточной железобетонной обделкой и способы их устранения // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 4. – С. 17–32. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2022_4_0_17.

Закоршменный Иосиф Михайлович — д-р техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник, ИПКОН РАН, e-mail: zakorshmenniy_i@ipkonran.ru, ORCID ID: 0000-0001-9153-673X,
Закоршменный Андрей Иосифович — канд. техн. наук, главный специалист службы качества, АО «Мосметрострой», e-mail: zakman008@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-6004-2558.

Закоршменный И.М., e-mail: zakorshmenniy_i@ipkonran.ru.

1. Cui J., Broere W., Lin D. Underground space utilisation for urban renewal // Tunnelling and Underground Space Technology. 2021, vol. 108, article 103726. DOI: 10.1016/j.tust.2020.103726.

2. Von Der Tann L., Sterling R., Zhou Y., Metje N. Systems approaches to urban underground space planning and management. A review // Underground Space (China). 2020, vol. 5, no. 2, pp. 144—166. DOI: 10.1016/j.undsp.2019.03.003.

3. Guo D., Zhang C., Chen Z., Chen Y., Yang J., Tan Y. H. Planning and application of underground logistics systems in new cities and districts in China // Tunnelling and Underground Space Technology. 2021, vol. 113, article 103947. DOI: 10.1016/j.tust.2021.103947.

4. Pleshko M., Pankratenko A., Revyakin A., Shchekina E., Kholodova S. New technology of underground structures the framework of restrained urban conditions // E3S Web of Conferences. 2018, vol. 33, article 02036. DOI: 10.1051/e3sconf/20183302036.

5. Закоршменный И. М., Федянин О. С. Оценка влияния строительства тоннеля метрополитена с применением ТПМК на существующие объекты инфраструктуры / Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых. Материалы 15 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. — М: ИПКОН РАН, 2021. — С. 69—72.

6. Шейнин В. И., Блохин Д. И., Гайсин Р. М., Максимович И. Б., Максимович Ил. Б., Ходарев В. В. Комплексная диагностика технического состояния монолитной «стены в грунте» после длительной консервации // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 2014. — № 4. — С. 19—24. DOI: 10.1007/s11204-014-9277-5.

7. Мазеин С. В., Вознесенский А. С., Панкратенко А. Н., Шаршова Е. А. Улучшение технологических свойств грунта с помощью пенных реагентов в забое тоннельной буровой машины // Горный журнал. — 2019. — № 11. — С. 77—81. DOI: 10.17580/gzh.2019.11.14.

8. Шейнин В. И., Дзагов А. М., Блохин Д. И., Смилянский А. Л. Оценка качества и прочности бетона с использованием данных ультразвуковых испытаний // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 2012. — № 4. — С. 6—11. DOI: 10.1007/s11204-012-9179-3.

9. Шейнин В. И., Дзагов А. М., Костенко Е. С., Манжин А. П., Блохин Д. И., Максимович И. Б., Соболева В. Н. Определение прочностных характеристик бетона буровых свай по испытаниям образцов из выбуренного керна // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 2016. — № 2. — С. 26—30. DOI: 10.1007/s11204-016-9374-8.

10. Валиев А. Г., Власов С. Н., Самойлов В. П. Современные щитовые машины с активным пригрузом забоя для проходки тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях. — М.: ТА Инжиниринг, 2003. — 70 с.

11. Xiangsheng Chen Research on combined construction technology for cross-subway tunnels in underground spaces // Engineering. 2018, vol. 4, no. 1, pp. 103—111. DOI: 10.1016/j. eng.2017.08.001.

12. Потапова Е. В. Типология сооружений метрополитена для задач классификации геотехнических рисков // Горные науки и технологии. — 2021. — № 6. — C. 52—60. DOI: 10.17073/2500-0632-2021-1-52-60.

13. Yajie Xu, Xiangsheng Chen Quantitative analysis of spatial vitality and spatial characteristics of urban underground space (UUS) in metro area // Tunnelling and Underground Space Technology. 2021, vol. 111, article 103875. DOI: 10.1016/j.tust.2021.103875.

14. Смирнов Д. С., Рахимов Р. З., Габидуллин М. Г., Каюмов Р. А., Стоянов О. В. Испытания и прогнозная оценка долговечности уплотнительной резины герметизирующих стыков блоков обделки метро // Вестник Казанского технологического университета. — 2014. — № 15. — С. 141—146.

15. Kulikova E. Y., Ivannikov A. L. The terms of soils removal from the defects of the underground structures’ lining // IOP Conference Series: Journal of Physics. 2020, vol. 1425, article 012062. DOI: 10.1088/1742-6596/1425/1/012062.

16. Лебедев М. О. Обоснование выбора метода расчета напряженно-деформированного состояния крепей и обделок транспортных тоннелей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 1. — С. 47—60. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-1-0-47-60.

17. Смирнова Г. О. Нормативная документация и порядок применения новых строительных материалов в метрои тоннелестроении // Подземные горизонты. — 2019. — № 21. — С. 12—15.

18. Рахимов М. М., Рахимов Р. З. Метростроение и научное сопровождение строительства Казанского метрополитена // Известия КазГАСУ. — 2004. — № 1 (2). — С. 47—50.

19. Скопинцева О. В. Профилактический ремонт горных выработок как метод предупреждения отказов системы управления газовыделением // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2–1. — C. 54—63. DOI: 10.25018/0236-1493-202121-0-54-63.

20. Инструкция по устройству инъекционной гидроизоляции при строительстве и реконструкции зданий и сооружений. Методическое пособие. — М.: ФАУ «ФЦС», 2017. — 99 с.

21. Kulikova E. Yu., Balovtsev S. V. Risk control system for the construction of urban underground structures // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020, vol. 962, no. 4, article 042020. DOI: 10.1088/1757-899X/962/4/042020.

22. Куликова Е. Ю. Методические основы повышения эколого-технологической надежности городских подземных сооружений // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6-1. — С. 176—185. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-61-0-176-185.

23. Руководство по ремонту бетонных и железобетонных конструкций транспортных сооружений с учетом обеспечения совместимости материалов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ЦНИИС, 2010. — 182 с.

24. Jin-long Liu, Hamza Omar, Davies-Vollum K. Siân, Jie-qun Liu Repairing a shield tunnel damaged by secondary grouting // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018, vol. 30, pp. 313—321. DOI: 10.1016/j.tust.2018.07.016.