Анализ эффективности применения прогрессивных систем строительства коммунальных тоннелей в условиях городской застройки

УДК 69.035.4 М.И. Дерфель

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРЕССИВНЫХ СИСТЕМ СТРОИТЕЛЬСТВА КОММУНАЛЬНЫХ ТОННЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

Семинар № 21

нтенсивное развитие городов предопределяет необходимость освоения подземного пространства. Первоочередной задачей при освоении подземного пространства городов является строительство коммунальных тоннелей, обеспечивающих подводку к строящимся объектам необходимых коммуникаций. Для решения указанных задач в настоящее время применяется бестраншейная прокладка инженерных коммуникаций. Бестраншейная прокладка коммуникаций осуществляется с использованием систем микро-тоннелирования и установок горизонтального направленного бурения.

Бестраншейная прокладка коллектора (микротоннелирование) позволяет осуществлять строительство сетей на застроенной территории, практически не нарушая ритма городской жизни. Принципиальная схема такой проходки достаточно проста. С поверхности грунта строятся шахты: стартовые и приемные, расстояние между ними может достигать 200-300 м, а глубина - порядка 8-10 м. В плане шахты могут быть круглыми или квадратными с размерами сторон около 5 м. Между стартовой и приемной шахтами осуществляется проходка микротоннеля на глубине 6-8 м при наружном диаметре обделки до 1,5 м. Такой способ позволяет устраивать коллектор практически под всеми существующими

городскими коммуникациями без их перекладки.

Из стартовой шахты рабочий орган микротоннельного комплекса осуществляет проходку при избыточном давлении воды в забое. Подача воды к режущему рабочему органу и отсос образовавшейся пульпы выполняются насосами, установленными на поверхности грунта рядом со стартовой шахтой. В стартовую шахту подаются также отдельные звенья железобетонных труб обделки, которые вдавливаются в грунт домкратами, что позволяет осуществлять горизонтальную проходку коллектора. Корректируют точность проходки надземной станции управления по лазерному лучу. Все технологические и контрольные функции при проходке компьютеризованы. Для снижения трения между наружной поверхностью труб коллектора и массивом окружающего грунта для первых 3-5 звеньев труб за обделку подается раствор бентонитовой глины. Отработанная пульпа насосами подается в отстойник, вода из которого повторно используется в проходке, а твердый осадок по мере накопления вывозится на свалку.

Вся проходка коллектора осуществляется в автоматическом режиме, под контролем операторов, находящихся в блоке управления. Автоматизированный режим проходки позволяет управлять

Наименование ресурса Ед. изм. Кол-во Цена Стоимость

Микротоннелирование

балка двутавр т 2,66 21500 57 190

Швеллер т. 0,92 21500 19 780

Доска н/о 40 мм м3 12,74 3300 42 042

Тягач с прицепом м/ч 20 750 15 000

Кран 25 т. м/ч 24 950 22 800

система микротоннелирования м/ч 201,5 1694 341 341

кран СПК 1000 м/ч 201,5 30 6 045

экскаватор м/ч 8 1000 8 000

автосамосвал м/ч 38 700 26 600

глина бентонитовая т. 1,56 3000 4 680

поливомоечная машина м3 80,7 750 60 525

рабочие чел/ч 1183,5 170 201 195

оператор чел/ч 201,5 228 45 942

забуривание труб м.п. 384 1000 384 000

разработка грунта м3 192 300 57 600

ИТОГО 1 292 740

Горизонтальное направленное бурение

рабочие чел/ч 717,7 170 122 009

оператор чел/ч 143 228 32 604

экскаватор м/ч 143,56 1000 143 560

установка направленного бурения м/ч 143 1170 167 310

поливомоечная машина м/ч 143 750 107 250

илосос м/ч 143 1000 143 000

бортовая машина м/ч 180,7 600 108 420

полимер т. 0,57 280000 159 600

глина бентонитовая т. 4,62 31500 145 530

ИТОГО 1 129 283

скоростью вращения ротора, горизонтальной подачей звеньев собираемой трубы, давлением подаваемой воды и раствора бентонитовой глины.

Несмотря на преимущества данного способа прокладки инженерных коммуникаций перед традиционной технологией строительства в открытых траншеях, устройство микротоннеля в условиях тесной городской застройки в пределах толщи слабых грунтов требует решения ряда геотехнических проблем.

Метод горизонтального направленного бурения состоит в использовании специальных буровых установок, спо-

собных осуществлять предварительное бурение, так называемое пилотное бурение, по заранее рассчитанной траектории с последующим расширением скважины и прокладкой в ней трубопроводов. Пилотное бурение с изменением направления прокладываемой трассы проводится с помощью бурового инструмента специальной конструкции и передаваемой энергии на этот инструмент, т. е. прямолинейное движение вперед или в сочетании с вращением. Практически все установки горизонтального направленного бурения работают с буровым раствором, который необходим

для размыва грунта, охлаждения и смазки бурового инструмента, выноса разбуренного грунта и стабилизации бурового канала. В качестве бурового раствора может применяться вода в чистом виде, но в большинстве случаев используются растворы на основе бентонита и полимеров.

Бестраншейные технологии прокладки трубопроводов, к которым относится горизонтальное направленное бурение, наряду с оперативностью и экономичностью отличаются высоким качеством и возможностью выполнения работ в местах, где традиционные методы не применимы. Основной областью применения установок являются: переходы через естественные и искусственные препятствия, строительство трубопроводов под которыми традиционными методами очень сложно и трудоёмко.

Поскольку существуют условия строительства при которых микротоннелирова-ние и горизонтальное направ-

ленное бурение являются взаимозаменяемыми, выбор рационального способа строительства тоннеля должен быть оценен по экономическим показателям. В качестве экономического показателя целесообразно принимать прямые затраты на строительство тоннеля.

В таблице приведен пример техникоэкономического сравнения различных технологий бестраншейной прокладки стальных труб в условиях слабообвод-ненных песков. Наружный диаметр труб составляет 600 мм, длина проходки 130 м, глубина заложения 4 м.

Таким образом, получим, что в условиях песчаных грунтов с точки зрения затрат применение установки направленного бурения на 163 457 руб дешевле, чем системы микротоннелирования.

Однако, специфика горно-геологических условий и других факторов предопределяет производить экономическую оценку выбора технологических вариантов строительства по конкретному объекту строительства..

— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------

Дерфель М.И. - кафедра «Экономика и планирование горного производства», Московский государственный горный университет.

-------------------------------------------------- РУКОПИСИ,

ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ

МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

1. Даллакян А.А. Методический подход к оценке эффективности кучного выщелачивания золота (485/08-06 — 10.03.06) 5 с.

2. Дремов А.В., Кутакова Е.С., Мокроусов Б.А. Прогнозирование распределения запыленности в цехах по обогащению горной массы (486/08-06 — 26.05.06) 6 с.

3. Дремов А.В., Кутакова Е.С., Мокроусов Б.А. Анализ факторов, определяющих запыленность атмосферы в цехах по переработке горной массы (487/08-06 — 26.05.06) 6 с.