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
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 |
|
|
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 |