ВСН 190-78, часть 2

• часть 1
• часть 2
• часть 3

рекомендации по методам и способам производства горнопроходческих работ.

3. ИЗЫСКАНИЯ К ТЕХНИЧЕСКОМУ ПРОЕКТУ

3.1. Изыскания для разработки технического проекта должны детально оснащать инженерно-геологические условия строительства подземного сооружения с целью окончательного размещения сооружения в плане и по глубине, выбора наиболее эффективных способов проходки, типов временного крепления и постоянной обделки, а также давать возможность прогнозировать развитие и масштабы процессов, отрицательно влияющих на условия строительства и эксплуатации подземных сооружений.

3.2. Основой для изысканий к техническому проекту является утвержденное технико-экономическое обоснование строительства линии метрополитена, горного тоннеля или другого подземного сооружения.

Метрополитены

3.3. В комплекс инженерно-геологических изысканий к техническому проекту должны включаться следующие виды работ:

бурение разведочных скважин;

опытно-фильтрационные работы;

полевые опытные работы;

гидрогеологические режимные наблюдения;

лабораторные исследования грунтов и подземных вод;

геофизические исследования;

камеральные работы.

3.4. Число разведочных скважин на 1 км линии в дополнение к пробуренным на стадии технико-экономического обоснования должно составлять:

для метрополитенов мелкого заложения 8—10 — для простых условий, 10—20 — для условий средней сложности и 20—50 — для сложных условий;

для метрополитенов глубокого заложения до 10 скважин — для простых условий и до 20 — для условий средней сложности. В сложных условиях число разведочных скважин не ограничивается и определяется программой изысканий.

3.5. Для отдельных сооружений метрополитена число разведочных скважин должно приниматься:

для станций — до 6 скважин на одну станцию;

для вестибюлей — до 5 скважин на один вестибюль;

для стволов шахт — до 3 скважин на один ствол;

для наклонных эскалаторных тоннелей — до 5 скважин на один тоннель.

При изысканиях для проектирования депо разведочные скважины должны буриться под каждое сооружение (административно-бытовой корпус, производственные цеха, мотодепо и т.п.).

3.6. Полевые опытные работы по определению свойств грунтов должны выполняться для метрополитенов мелкого заложения, а также для отдельных сооружений метрополитена — вестибюлей, депо и др.

Полевыми методами испытываются все литологические разности грунтов от поверхности земли до глубины 5—6 м ниже лотка сооружения.

3.7. На участках, где уровень подземных вод залегает выше лотка сооружения, должны производиться опытно-фильтрационные работы. Для проектирования водопонижения объем опытно-фильтрационных работ на 1 км трассы тоннелей принимается (для каждого водоносного горизонта): для простых условий — одна-две опытные кустовые откачки; для условий средней сложности — три-четыре опытные кустовые откачки и для сложных условий — пять-шесть опытных кустовых откачек.

Для определения водопритоков в горные выработки из скальных и полускальных грунтов объем опытно-фильтрационных работ на 1 км линии метрополитена следует принимать: опытных кустовых откачек — две; опытных одиночных откачек (наливов) — две.

Для определения водопритоков в ствол шахты должно производиться по одной опытной кустовой откачке из каждого водоносного горизонта, пересекаемого стволом шахты.

При значительной мощности водоносных горизонтов вместо опытных откачек должны осуществляться опытные поинтервальные нагнетания воды в скважины в зоне тоннеля.

Для определения изменения фильтрационных свойств водоносных грунтов в разрезе в опытных скважинах при откачке или наливе следует производить расходометрию.

3.8. При проектировании искусственного замораживания для определения направления и скорости движения подземных вод следует применять резистивиметрию, метод заряженного тела и индикаторные опыты, а также поинтервально замерять температуру подземных вод.

3.9. Для изучения режима подземных вод из числа разведочных скважин должны оборудоваться стационарные скважины из расчета не менее одной на 1 км длины тоннелей на каждый водоносный горизонт в пределах зоны подземного сооружения.

Стационарные наблюдения за режимом подземных вод производятся с целью установления: взаимосвязи подземных вод с водами поверхностных водотоков, открытых водоемов и других водоносных горизонтов; данных о положении уровня подземных вод на различные периоды года; скорости и направления потока; изменения химического состава подземных вод.

Замеры должны производиться один-два раза в месяц.

3.10. Геофизические исследования следует применять в комплексе с буровыми работами для решения следующих задач:

оконтуривание погребенных долин размывов в полосе шириной до 100 м в каждую сторону от трассы;

выявление погребенных форм карстового рельефа и зон повышенной трещиноватости.

В буровых разведочных скважинах необходимо производить комплекс каротажных исследований для определения участков трещиноватости, мест притока воды в скважины, направления и скорости движения подземных вод.

3.11. Лабораторные исследования проводятся с целью получения характеристик состава, физико-механических и тепло-физических свойств грунтов, состава и свойств подземных вод, изучения закономерностей изменения состава и свойств грунтов и подземных вод в пространстве в пределах зоны подземного сооружения. Число определений каждой характеристики грунта для каждого слоя (инженерно-геологического элемента) должно быть достаточным для обработки методами математической статистики и вычисления обобщенных и расчетных показателей.

3.12. В результате камеральной обработки материалов изысканий должны быть составлены: карта фактического материала в масштабе 1:2000; карты кровли различных стратиграфических комплексов в пределах глубин заложения сооружений метрополитена;

геолого-литологические разрезы (колонки) разведочных скважин в масштабе 1:100;

инженерно-геологический разрез по оси трассы в масштабе — горизонтальный 1:2000 и вертикальный 1: 200;

инженерно-геологические разрезы по отдельным сооружениям (стволы шахт, эскалаторные тоннели, сооружения депо, вестибюли) в масштабе — горизонтальный 1:200-1:500 и вертикальных 1:200;

графики и расчеты параметров водоносных горизонтов по данным опытно-фильтрационных работ;

ведомости лабораторных исследований и полевых испытаний грунтов с вычислением обобщенных и расчетных показателей;

отчет об инженерно-геологических изысканиях.

3.13. В отчет об инженерно-геологических изысканиях должны включаться те же главы, что и в технико-экономическое обоснование, но с более подробным описанием геологического строения и гидрогеологических условий строительства, с приведением расчетных показателей свойств грунтов. Наиболее важным разделом отчета является глава, посвященная инженерно-геологической оценке условий строительства, которая осуществляется применительно к положению сооружений метрополитена в плане и профиле с общими рекомендациями по способам производства работ.

3.14. В отчете об инженерно-геологических изысканиях на территории депо должны быть приведены данные о несущей способности грунтов в основании каждого сооружения.

Горные железнодорожные и автодорожные тоннели

3.15. В инженерно-геологические изыскания к техническому проекту должны включаться следующие виды работ:

крупномасштабная инженерно-геологическая съемка на портальных участках и участках шахтных стволов;

бурение и проходка разведочных горных выработок;

гидрогеологические исследования;

лабораторные исследования грунтов и подземных вод;

камеральные работы.

3.16. Инженерно-геологическая съемка на портальных участках и участках шахтных стволов должна выполняться в масштабе 1:1000 или 1 :2000 и установить несущую способность грунтов и их устойчивость при сооружении порталов.

Площадь съемки должна быть достаточной для освещения инженерно-геологических условий возможных вариантов размещения порталов тоннеля.

3.17 . Число разведочных скважин при глубине заложения тоннеля до 300 м следует принимать:

при длине тоннеля до 300 м - не менее двух вдоль оси тоннеля в простых условиях, не менее трех в условиях средней сложности и не менее четырех в сложных условиях;

при длине тоннеля более 300 м - дополнительно по одной скважине на каждые 200 м тоннеля для простых условий, на каждые 150 м для условий средней сложности и на каждые 100 м для сложных условии. Аналогично определяется число скважин для подходных выработок.

При необходимости на наиболее сложных участках трассы дополнительно бурятся скважины по поперечникам. Число скважин в каждом поперечнике — две-три.

3.18. При глубине заложения тоннеля более 300 м число разведочных скважин определяется программой изысканий в зависимости от сложности инженерно-геологических условий и условий производства изысканий.

При наличии крутопадающих пластов и тектонических нарушений должны предусматриваться наклонные скважины.

3.19. При проектировании шахтных стволов следует бурить не менее чем по одной скважине для каждого ствола.

3.20. В гидрогеологические исследования должны включаться откачки (наливы, нагнетания) из скважин, определение дебитов поверхностных водотоков (родников, источников), замер температуры подземных и поверхностных вод, отбор проб воды на лабораторные исследования.

Виды и объемы гидрогеологических исследований должны определяться программой изысканий.

3.21. Комплекс геофизических методов следует назначать, исходя из характера решаемых задач и возможности применения того или иного метода в конкретных условиях.

Объем геофизических исследований определяется программой изысканий и корректируется в процессе их выполнения.

3.22. Образцы грунтов следует отбирать из всех литологических разностей, имеющих распространение по трассе тоннеля. Число определений каждой характеристики грунта должно обеспечить обработку методами математической статистики и вычисление обобщенных и расчетных показателей.

3.23. На стадии технического проекта должны быть организованы режимные наблюдения за поверхностными и подземными водами, а при наличии многолетнемерзлых грунтов — за их температурой и состоянием.

3.24. При камеральной обработке материалов изысканий должны составляться:

карта фактического материала;

инженерно-геологическая карта;

геоморфологическая карта;

гидрогеологическая карта;

карта распространения физико-геологических процессов;

карта— срез на уровне заложения тоннеля;

(указанные карты составляются в масштабе 1:5000— 1:10000);

инженерно-геологическая карта портальных участков в масштабе 1:1000—1:2000;

геолого-литологические разрезы разведочных выработок в масштабе не мельче 1 : 500;

инженерно-геологический разрез по оси тоннеля в масштабе — горизонтальный 1:5000 — 1:10000 и вертикальный 1:500 — 1:100 и разрезы по поперечникам;

инженерно-геологические разрезы шахтных стволов и подходных выработок в масштабе 1:200 — 1:500;

графики, расчеты и таблицы гидрогеологических и геофизических исследований;

ведомости лабораторных исследований грунтов и воды;

отчет об инженерно-геологических изысканиях.

3.25 . Отчет об инженерно-геологических изысканиях должен содержать те же главы, что и на стадии технико-экономического обоснования.

В отчете должны быть детально освещены вопросы, определяющие условия строительства тоннеля:

наличие селей, оползней, лавин, курумов;

прогноз горного давления и его характер;

ожидаемые водопритоки;

состояние грунтов в зонах тектонических нарушений;

наличие многолетнемерзлых грунтов и их структура;

прогноз развития инженерно-геологических процессов под влиянием строительства тоннеля, возможные газопроявления и их характер;

возможное вскрытие термальных вод;

температура грунтов и подземных вод;

наличие свободной кремнекислоты в грунтах и т.п.

3.26. Отчет об инженерно-геологических изысканиях должен быть рассмотрен на техническом совете организации, производившей изыскания, в присутствии представителей заказчика и проектной организации.

4. ИЗЫСКАНИЯ К РАБОЧИМ ЧЕРТЕЖАМ

4.1. Инженерно-геологические изыскания к рабочим чертежам производятся с целью детализации инженерно-геологических условий строительства отдельных участков трассы, применительно к запроектированным способам работ и конструкциям.

Наиболее важные инженерно-геологические факторы, определяющие условия строительства в данном районе, должны иметь количественную оценку.

Метрополитены

4.2. Инженерно-геологические изыскания на стадии рабочих чертежей должны состоять из:

бурения скважин и проходки разведочных горных выработок;

лабораторных исследований грунтов и подземных вод;

полевых опытных и опытно-фильтрационных работ, камеральных работ.

В сложных инженерно-геологических условиях рекомендуется дополнительно предусматривать опытно-производственные работы (опытное водопонижение, опытное закрепление грунтов и т.п.) и аналоговое моделирование (на ЭГДА, гидро- и электроинтеграторах).

4.3. Наибольшее внимание должно быть уделено участкам, где техническим проектом предусматривается применение специальных способов работ: водопонижения, искусственного закрепления грунтов и проходки с применением сжатого воздуха. На этих участках изысканиями на стадии рабочих чертежей должны быть детализированы следующие вопросы:

литологический и минералогический состав грунта и его изменчивость в зоне подземного сооружения.

изменчивость фильтрационных свойств грунтов в плане и разрезе;

положение водоупоров, их выдержанность по мощности и по простиранию;

дифференциация скоростей движения подземных вод по глубине;

температурный режим массива.

4.4. Число разведочных скважин на 1 км линии (в дополнение к пробуренным на предыдущих стадиях) следует принимать:

для метрополитенов мелкого заложения, — до пяти в простых условиях, до 10 в условиях средней сложности и до 20 в сложных условиях;

для метрополитенов глубокого заложениям - до трех в простых условиях, до семи в условиях средней сложности и до 15 в сложных условиях.

4.5. Опытные полевые и опытно-фильтрационные исследования проводятся на участках применения специальных способов работ, распространения слабых по несущей способности грунтов, изменения расположения подземного сооружения в плане или профиле.

Контрольные лабораторные исследования проводятся для грунтов в зоне подземного сооружения

4.6. Для определения влияния на режим подземных вод водопонижения и водоотлива из горных выработок из числа разведочных скважин должны устраиваться стационарные скважины (в дополнение к оборудованным на стадии технического проекта).

Общее число наблюдательных скважин на 1 км трассы должно составлять от 2 до 5.

Частота замеров в наблюдательных скважинах должна быть достаточной для выявления закономерностей формирования депрессионных воронок.

4.7. В период камеральной обработки материалов изысканий необходимо составлять:

инженерно-геологические разрезы по осям правого и левого тоннелей в масштабе — горизонтальный 1 :2000 и вертикальный 1:200;

инженерно-геологические разрезы по участкам специальных способов работ в масштабе — горизонтальный 1:200 — 1:500 и вертикальный 1:200;

инженерно-геологические разрезы по отдельным сооружениям метрополитена (стволы шахт, станции, эскалаторные тоннели) в масштабе — горизонтальный 1 :200 — 1 :500 и вертикальный 1:200;

графики и расчеты опытно-производственных работ и моделирования.

4.8. Сведения о тампонаже и координаты разведочных скважин, попадающих в сечение проектируемых выработок или находящихся от них на расстоянии до 10 м, направляются строительной организации.

Горные железнодорожные к автодорожные тоннели

4.9 . Инженерно-геологические изыскания к рабочим чертежам должны осуществляться по специальной программе, и а них могут включаться:

бурение разведочных скважин;

проходка разведочных горных выработок;

режимные наблюдения;

опытные и исследовательские работы;

камеральные работы.

4.10. В сложных инженерно-геологических условиях в период строительства должны производиться проходка разведочной штольни и бурение горизонтальных разведочных скважин из забоя тоннеля. Забой разведочной штольни должен опережать забой тоннеля не менее чем на 200 м. При косогоном расположении тоннеля рекомендуется проходить боковые разведочные штольни.

4.11. Материалы инженерно-геологических изысканий на стадии рабочих чертежей и контрольных инженерно-геологических работ в процессе строительства являются основой для уточнения принятых в техническом проекте конструкций обделок и способов сооружения тоннеля.

4.12. При камеральной обработке материалов изысканий должны производиться:

корректировка инженерно-геологического разреза;

составление графиков режимных наблюдений;

оформление результатов опытных и исследовательских работ.

5 ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАБОТЫ В ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА МЕТРОПОЛИТЕНОВ И ТОННЕЛЕЙ

5.1. В соста в инженерно-геологических работ на строительстве метрополитенов и тоннелей входят: систематическое описание грунтов в забое, своде и стенах выработок, определение крепости и устойчивости грунтов, фиксирование проявлений горного давления, вывалов, переборов, обводненности и газоносности грунтов, способа проходки, состояния временного крепления и постоянной обделки.

В случае несоответствия фактических инженерно-геологических условий данным изысканий инженеры-геологи, составляющие документацию горных выработок, должны информировать о них проектную и строительную организации для внесения изменений, в необходимых случаях, в проектную документацию.

5.2. Периодичность осмотра забоев определяется скоростью проходки, сложностью геологического строения, типом и размером сечения выработки. Забой рекомендуется осматривать:

по перегонным тоннелям метрополитена и котлованам не реже чем через 10 м; по станционным тоннелям метрополитена, горным тоннелям и другим выработкам большого сечения не реже чем через 5 м, по стволам и наклонным тоннелям через 1 м.

5.3. Результаты инженерно-геологических наблюдений заносятся в полевую книжку в виде записей, зарисовок и фотографий. При составлении документации указываются дата наблюдений, наименование сооружения и выработки и привязка места наблюдения в плане и по высоте.

Записи из полевой книжки переносятся в стандартные бланки зарисовок (приложение 1, 2) или в журнал документации. В конце каждого месяца составляется продольный профиль или развертка по выработке.

5.4. При составлении геологической документации горизонтальных и наклонных выработок грунты должны описываться по забою с добавлением, в необходимых случаях, описания по стенам и своду.

В шахтных стволах документация грунтов составляется по обнаженным стенкам между обделкой и забоем и, если возможно, по забою ствола.

5.5. При описании песчано-глинистых грунтов указываются наименование, литологический состав, консистенция или влажность, цвет, свойства, примеси, включения и изменения этих признаков по сечению выработки, приводятся мощности пластов, линз, пропластков и карманов.

При наличии мерзлых грунтов отмечаются криогенная структура, распространение и мощность льдистых прослоев.

5.6. При описании скальных грунтов указываются их петрографическое наименование, цвет, структура и текстура, минералогический состав, степень выветрелости и мощность пластов, отмечаются трещиноватость, наличие кливажа и кавернозности, крепость грунта, фиксируются все видимые тектоническо-структурные формы (разрывы, складки, зоны дробления, рассланцевания и изменения пород), производятся замеры элементов залегания.

5.7. В описании выветрелости дается характеристика степени выветривания (слабая, сильная), форма его проявления и указывается распространение выветрелости по пласту, контакту, трещине.

5.8. При смене грунтов в разрезе отмечается характер их контакта и указывается вид поверхности контакта (ровный, волнистый, глыбовый, зазубренный, апофизный), измеряется мощность пластов, даек и жил.

5.9. При наличии трещиноватости составляется ее подробная документация. В описании отмечают вид трещин (скрытые, открытые или закрытые), ширину их раскрытия, материал заполнения и поверхность трещин.

Степень трещиноватости грунтов оценивается по числу трещин на один линейный метр (модуль трещиноватости) и по размерам блоков, отделяемых трещинами, согласно табл. 2.

5.10. Крепость грунтов определяется по временному сопротивлению одноосному сжатию и выражается коэффициентом крепости по М. М. Протодьяконову. Коэффициент крепости определяется для каждой петрографической разности грунтов.

Таблица 2

Примечание. Число трещин следует определять на двух перпендикулярных плоскостях (например, забой и стена), на длине, превышающей среднее расстояние между трещинами в 8—10 раз. Учитываться должны трещины всех систем, независимо от их раскрытия и заполнения вторичными, менее крепкими образованиями.

Группа грунтов по трудности разработки (категория) определяется в целом для всей массы разрабатываемых грунтов в забое. В случае наличия двух-трех различных между собой групп грунтов дается их соотношение в процентах от площади обнажения.

5.11. Слоистость грунтов, являющаяся одним из факторов, влияющих на устойчивость грунтов, оценивается по шкале:

массивные — мощность слоев свыше 100 см;

толстослоистые — мощность слоев свыше 20 до 100 см;

тонкослоистые — мощность слоев свыше 0,2 до 20 см;

микрослоистые — мощность слоев менее 0,2 см.

5.12. При наличии тектонических нарушений подробно описываются участки, характеризующиеся слабой устойчивостью грунтов, определяется направление смещения при разрывных нарушениях, отмечается наличие зоны измененных и раздробленных грунтов и замеряется ее мощность.

5.13. При составлении инженерно-геологической документации определяется устойчивость лба забоя, кровли и боковых стен выработки, фиксируются проявления горного давления, наличие вывалов и внегабаритных переборов грунта.

Устойчивость грунтов в выработке может ориентировочно оцениваться в соответствии с классификацией, приведенной в табл. 3.

Таблица 3

Примечания. 1. Для тоннелей большой протяженности рекомендуется составление местных классификаций по устойчивости применительно к конкретным инженерно-геологическим условиям (наличие карста, многолетнемерзлых пород, тектонических нарушений, зон повышенной водообильности и термальных вод и т. п.) с учетом принятых в проекте способов производства работ.

2. Если по данным исследований установлено залегание в своде выработки грунтов слабой устойчивости или совершенно неустойчивых, соответственно характеризуются и грунты в пределах забоя.

5.14. Проявление горного давления в своде, стенах или лотке выработки отмечается на основании маркшейдерских данных, осмотра обделки и видимых деформации обнаженных поверхностей породы.

При составлении документации вывалов и обрушений отмечаются и зарисовываются все вывалы и обрушения кровли и стен выработки, указываются их местоположение, линейные размеры в плане и профиле, примерный объем, время сохранения устойчивости от момента проходки, наличие или отсутствие крепи, деформации крепи и предполагаемые причины обрушения или вывала, отмечаются все виды деформации обделки сооружения и временной крепи - появление трещин, сколы, осадки, изменение эллептичности колец.

5.15. В документации отмечаются особенности принятого способа проходки выработки, его влияние на состояние грунтов и их устойчивость, скорость проходки и проявление процессов, отрицательно влияющих на сохранность постоянной обделки тоннеля.

При наличии временной крепи отмечаются ее конструкция, расстояние между стойками, расстрелами и указывается длина или площадь незакрепленного пространства.

5.16. Инженерно-геологическая документация и правильность ее ведения контролируется главным геологом или руководителем группы.

Контроль и все замечания подтверждаются в журнале документации подписью с указанием даты.

5.17. Гидрогеологические наблюдения являются частью инженерно-геологических работ в горных выработках и должны состоять из определения водоносности грунтов в продвигающихся забоях и водообильности различных выработок или части их, замеров притока воды в шахты и ее температуры, отбора проб воды на химический анализ.

5.18. Степень водообильности грунтов в горных выработках устанавливается в соответствии с табл. 4.

5.19. При описании характера обводненности следует отметить протяженность участков с водопроявлениями, места поступления воды (трещина, контакт пород), наличие напора, количество взвешенных частиц.

Таблица 4

5.20. Величина притока воды в горизонтальную выработку замеряется систематически два-три раза в месяц посредством измерения расхода мерным сосудом, водосливом, водомерами, при помощи поплавков или по скорости восстановления уровня воды в зумпфе при прекращении откачки.

Приток воды в вертикальную или наклонную выработку определяется два раза в месяц водоотливом в мерный сосуд или по производительности насоса.

5.21. Одновременно с определением притока воды следует замерять температуру воды с точностью до 0,5°. Места замера температуры должны быть расположены как можно ближе к месту истечения воды из породы. Одновременно замеряется и температура воздуха.

5.22. Пробы воды для химического анализа отбираются:

при вскрытии горной выработкой нового горизонта подземных вод;

каждые один-два месяца с участков выхода подземных вод для контроля за изменением их химического состава;

на участках течей через бетонную обделку для выявления степени агрессивности воды по отношению к бетону.

Для определения содержания в воде свободной углекислоты (СО₂ ) отбирается дополнительная проба с добавкой мраморного порошка.

5.23. Температура грунтов в горных выработках измеряется систематически. Для измерения температуры грунта применяются специальные термометры с ценой деления 0,1—0 ,25°.

Температура грунтов измеряется в специальных шпурах или скважинах, пробуренных из выработки на глубину не менее 0 ,5 м.

5.24. Образцы грунтов из забоев отбираются для лабораторных исследований, просмотра образцов при дневном свете и пополнения эталонной коллекции, микроскопических исследований, химических анализов.

5.25. В инженерно-геологические работы на строительстве подземных сооружений, возводимых открытым способом, должны включаться:

инженерно-геологическая документация котлована и стационарные наблюдения за устойчивостью бортов и дна котлована, режимом подземных вод, изменениями свойств грунтов в основании и стенках котлована.

Документация котлована должна вестись нарастающей зарисовкой стенок, откосов, берм и дна.

• часть 1
• часть 2
• часть 3