m_0867

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Объект № 2 (торгово-развлекательный центр) располагается в Заельцовском и Калининском районах г. Новосибирска на ул. Танковая.

Объект № 3 (комплекс установки вдувания пылеугольного топлива в доменные печи ОАО «ЗСМК») располагается на территории действующего Западно-Сибирского металлургического комбината (ЗСМК) в г. Новокузнецке.

Особенности выполнения испытаний по каждому из объектов

Методика выполнения испытаний по объекту № 1

Испытания свай № 3 и 4 на статические горизонтальные нагрузки выполнялись при помощи гидравлического домкрата ДГ50 в комплекте с насосной станцией НСР-400м и образцовым манометром № 11543. Для упора использовался балластный груз (бетонные блоки). Для регистрации горизонтальных перемещений использовались индикаторы часового типа ИЧ-50 с точностью измерения 0,01 мм.

Испытания свай № 1 (в осях 2-Г), № 2 (в осях 3-Е) статическими горизонтальными нагрузками проводились по стандартной методике согласно п. 8.6 ГОСТ 5686–94 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями». Испытания доведены до предельной нагрузки (28 т (280 кН)), при которой достигнутые горизонтальные перемещения свай составили более 40,0 мм.

Горизонтальная нагрузка была проложена на высоте 0,15–0,20 м от уровня земли.

Методика выполнения испытаний по объекту № 2

Испытание свай статическими горизонтальными нагрузками выполнялось с помощью испытательной системы, состоящей из опорной сваи, гидравлического домкрата ДГ-100 № 799, насосной станции НСР-400м и технического манометра № 193552. Для регистрации горизонтальных перемещений использовались индикаторы часового типа ИЧ-50 с точностью измерения 0,01 мм. Измерительные приборы и оборудование проверены лабораторией механических измерений Новосибирского центра стандартизации, метрологии и сертификации.

81

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Испытание свай выполнялось по стандартной методике, регламентируемой ГОСТ 5686–94. Данные испытаний заносились в полевой журнал, по которому построен график зависимости горизонтальных перемещений сваи от приложенной нагрузки.

Методика выполнения испытаний по объекту № 3

Испытания свай на статические горизонтальные нагрузки выполнялись при помощи гидравлического домкрата ДГ-100 № 2064 в комплексе с техническим манометром. Для упора использовался балластный груз. Для регистрации горизонтальных перемещений использовались индикаторы часового типа ИЧ-50 с точностью измерения 0,01 мм.

Испытание свай № 1 (в осях 2-Г), № 2 (в осях 3-Е) статическими горизонтальными нагрузками проводилось по стандартной методике согласно п. 8.6 ГОСТ 5686–94 Испытания доведены до значения предельной нагрузки (28 т (280 кН)), при которой достигнутые горизонтальные перемещения свай составили 2,21– 1439 мм.

Испытывались восемь свай диаметром 800 мм длиной 12,07– 12,20 м без уширения. Фактическая длина свай на горизонтальную нагрузку составила 12,62–12,68 м.

Максимальная расчетная горизонтальная нагрузка на сваю типа СВ-1 составила 20 т.

Инженерно-геологические условия по каждому из объектов

Инженерно-геологические условия на объекте № 1

Инженерно-геологический разрез участка представлен следующими инженерно-геологическими элементами (ИГЭ):

ИГЭ-6а – суглинок легкий, пылеватый, насыщенный водой, мягкопластичный, незасоленный, мощностью 0,5–2,0 м (vd II kd); ИГЭ-7 – супесь песчанистая насыщенная водой, пластичная, незасоленная, с прослоями текучей супеси и песка, мощностью

5,5–6,5 м (vdIIkd);

ИГЭ-8 – супесь песчанистая, насыщенная водой, пластичная, незасоленная, с прослоями текучей супеси, суглинка и песка, вскрытой мощностью 3,4–13,0 м (Saq II kd).

Подземные воды в период изысканий зафиксированы на глубине 8,5–10,5 м (отметки 125,51–127,40 м).

82

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Инженерно-геологические условия на объекте № 2

В геологическом строении территории принимают участие эолово-делювиальные (vd II kd) и субаквальные (Saq II kd) отложения краснодубровской свиты среднечетвертичного возраста.

С поверхности залегают современные техногенные отложения, представленные насыпными грунтами (t IV), мощностью

0,8–10,1 м.

Подземные воды на исследуемой территории в период изысканий зафиксированы (в зависимости от отметок рельефа) на глубине 1,2–9,8 м (на отметках 133,57–139,95 м).

Инженерно-геологический разрез участка представлен следующими инженерно-геологическими элементами:

ИГЭ-1 – насыпной грунт: смесь супеси, суглинка и почвы с включением строительных и бытовых отходов, неоднородный по составу и сложению, от малой степени водонасыщения до насыщенного водой, мощностью 0,8–10,1 м. Залегает с поверхности в пределах всей площадки;

ИГЭ-2 – суглинок тяжелый, пылеватый, насыщенный водой, тугопластичный, с примесью органических веществ, незасоленный с прослоями супеси, мощностью 1,3–4,0 м. Вскрыт в пойме ручья Сухой Лог до глубины 4,2–11,2 м;

ИГЭ-4б – супесь пылеватая, насыщенная водой, пластичная, незасоленная, мощностью 0,4–2,9 м. Имеет локальное распространение, вскрыта в левом борту оврага до глубины 4,3– 6,4 м;

ИГЭ-5 – суглинок легкий, пылеватый, насыщенный водой, мягкопластичный, незасоленный, с прослоями текучепластичного суглинка и супеси, мощностью 2,2–10,0 м. Вскрыт в левом борту оврага практически повсеместно до глубины 7,2–15,9 м и в нижней части склона правого борта оврага северной части площадки до глубины 12,6 м;

ИГЭ-6 – супесь пылеватая, насыщенная водой, пластичная, незасоленная, мощностью 1,2–8,1 м. Слагает низы верхней толщи краснодубровской свиты и имеет практически ту же область распространения, что и суглинки ИГЭ-5. Вскрыта до глубины 3,4–20,8 м;

ИГЭ-7 – суглинок легкий, пылеватый, насыщенный водой, мягкопластичный, незасоленный, с прослоями текучепластичного

83

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

суглинка, мощностью 1,7–6,5 м. Имеет локальное распространение, в основном вскрыт в левом борту оврага, в единичных случаях в пойме и нижней части склона левого борта оврага. Залегает в интервале глубин от 10,0–26,0 м до 13,4–27,6 м, на отдельных участках взаимозаменяясь с суглинком ИГЭ-8;

ИГЭ-8 – суглинок тяжелый, пылеватый, насыщенный водой, мягкопластичный, с примесью органических веществ, незасоленный, с прослоями тугопластичного суглинка и супеси, мощностью 1,6–5,1 м. Имеет практически повсеместное распространение, за исключением отдельных участков в пойме ручья. Залегает в интервале глубин от 3,4–24,5 м до 7,8–26,6 м, на отдельных участках взаимозаменяясь с суглинком ИГЭ-7;

ИГЭ-9 – супесь пылеватая, насыщенная водой, пластичная, с примесью органических веществ, незасоленная, с прослоями суглинка, мощностью 1,0–6,0 м. Имеет локальное распространение, вскрыта отдельными скважинами в виде линз и прослоев в интервале глубин от 6,5–21,7 м до 7,8–26,7 м;

ИГЭ-10 – супесь пылеватая, насыщенная водой, пластичная, незасоленная, с прослоями суглинка и песка, вскрытой мощностью 0,1–14,4 м. Распространена повсеместно с глубины 7,8–27,6 м.

Инженерно-геологические условия на объекте № 3

Вгеоморфологическом отношении участок находится в пределах поймы р. Томь.

Вгеологическом строении площадки принимают участие верхнечетвертичные — современные аллювиальные отложения долины р. Томь (а QIII), представленные суглинками и песками различной крупности, перекрытые c поверхности современными образованиями, представленные насыпными грунтами (t QIV). Насыпной грунт, имеющий мощность до 5,8 м, подстилает аллювиальный суглинок различной консистенции с мощностью слоя до 12,4 м, ниже залегают аллювиальные водонасыщенные пески средней крупности мощностью до 1,2 м, а далее галечниковый грунт, насыщенный водой, с песчаным заполнителем до 16 %.

Грунтовые воды на момент проведения инженерногеологических изысканий встречены на глубине 6,9–7,3 м в зависимости от отметок поверхности [2].

84

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Результаты испытаний

Результаты испытаний на объекте № 1

Результаты испытания натурных свай статическими горизонтальными нагрузками приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты испытаний на объекте № 2

Результаты испытания натурных свай статическими горизонтальными нагрузками приведены в табл. 2.

Результаты испытаний на объекте № 3

Результаты испытания натурных свай статическими горизонтальными нагрузками приведены в табл. 3.

85

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Как видно из таблиц, данные натурных испытаний вполне удовлетворительно коррелируют с прогнозными оценками несущей способности сваи по грунту. При этом следует отметить, что расчетные величины Fdh почти всегда меньше экспериментальных, за исключением одного испытания (см. табл. 2). Это связано с тем, что перемещения, достигнутые в этом испытании, крайне незначительны, и к концу опыта грунт, окружающий сваю, еще не достиг предельного состояния, т.е. по факту в данном опыте разрушения грунта не произошло.

Обращает на себя внимание также такой важный момент, что по смыслу получаемая несущая способность является аналогом первой критической нагрузки, т.е. соответствует моменту начала разрушения грунта, а не полному исчерпанию его несущей способности.

Библиографический список

1.Королев К.В., Полянкин А.Г. Расчет несущей способности сваи на горизонтальную и моментную нагрузки // Вестник СГУПСа. Новосибирск, 2010. Вып. 23. С. 34–39.

2.Технический отчет об инженерно-геологических изысканиях для строительства «Комплекса установки вдувания пылеугольного топлива в доменные печи ОАО “ЗСМК”». Новокузнецк: ООО «ЮжКузбассТИСИЗ», 2010.

3.СП 22.133330.2011 (СП 50-101–2004, СНиП 2.02.01–83*). Основа-

ния зданий и сооружений. М., 2011.

4.СП 24.13330.2011 (СП 50-102–2003, СНиП 2.02.03–85). Свайные фундаменты. М., 2011.

УДК 624.191.94:614.84

А.А. Адеев (СГУПС), Г.Н. Полянкин (СГУПС),

С.А. Павлов (Институт горного дела Н.А. Чинакала СО РАН)

АВАРИЙНОЕ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИ ПОЖАРЕ ПОЕЗДА НА СТАНЦИЯХ, В ОДНОПУТНЫХ

ИДВУХПУТНЫХ ТОННЕЛЯХ МЕТРОПОЛИТЕНА

Вмире функционируют метрополитены различных типов, включающие большое количество разнообразных станций. Несмотря на схожесть станций между собой, каждая из них уни-

86

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

кальна и имеет свои специфические особенности. При возникновении пожара в платформенном зале станции эти особенности могут повлиять как положительно, так и отрицательно на спасение пассажиров и последующую ликвидацию самой аварии. Похожая ситуация обстоит и в путевых тоннелях.

Возгорание и остановка горящего поезда в тоннеле является одним из наиболее опасных случаев аварийной ситуации в метрополитене. Это обусловлено большим скоплением пассажиров в непосредственной близости от очага возгорания, наличием единственного эвакуационного пути (тоннеля) и длительным временем эвакуации.

При пожаре подвижного состава в тоннеле наиболее опасными являются два фактора. Первый – развитие тепловой пожарной депрессии, способной вызвать опрокидывание струи свежего воздуха на путях эвакуации и, как следствие, их задымление и гибель людей. Второй фактор – нагрев вентилятора и его приводного электродвигателя горячими пожарными газами. Перегрев элементов и узлов вентилятора или электродвигателя вызывает отказ вентилятора и прекращение отвода пожарных газов. При этом происходит перераспределение воздуха в системе вентиляции и задымление путей эвакуации пожарными газами.

Месторасположение горящего поезда условно делит тоннель на два участка [1]: участок чистого воздуха, в струе которого эвакуируются пассажиры, и задымленный участок, расположенный от очага пожара до места удаления пожарных газов из тоннеля. Задымленный участок характеризуется высокой температурой пожарных газов. Температурные параметры газов, протяженность и месторасположение участка имеют существенное значение при расчете пожарной тепловой депрессии и аварийного воздухораспределения. Горячие пожарные газы вызывают дополнительную тепловую депрессию, которая может достигать 100 Па и выше и способна опрокидывать вентиляционный поток на путях эвакуации пассажиров.

На данный момент в российских метрополитенах наиболее распространен однопутный тип тоннелей. В случае возникновения аварийной ситуации в одном из тоннелей пассажиры вынуждены через людские сбойки перейти в параллельный тоннель встречного пути для дальнейшей эвакуации на поверхность. В

87

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

это время тоннельная вентиляция должна обеспечивать скорость движения воздуха навстречу эвакуирующимся от 2 до 2,6 м/с в зависимости от уклона тоннеля [2].

полнительное сопротивление 0,0054 к в один из тоннелей. Воздухораспределение при уклоне до 10 % показано на рис. 1. При этом суммарная производительность вентиляторов перегонной венткамеры должна составлять 311,8 м3/с, что превышает возможности эксплуатируемых тоннельных вентиляторов.

Из вышесказанного следует, что выполнение требуемых параметров аварийного воздухораспределения только средствами активного регулирования (управление вентиляторами в перегонной венткамере) невозможно. Поэтому необходимо использовать пассивные методы – быстровозводимые вентиляционные перемычки. С их помощью можно повысить скорость воздуха на пути эвакуации до значений, регламентируемых СП 32-105–2004 «Метрополитены» [2]. При этом требуемая суммарная производительность двух вентиляторов в перегонной вентиляционной камере снижается до 90–126 м3/с. Эти значения близки к суммарной производительности двух параллельно включенных вентиляторов ВОМД-24 [3].

Бывают более сложные ситуации, когда возгорание происходит в среднем вагоне поезда и необходимо создать на аварийном участке так называемый «нулевой режим». При этом скорость воздуха на аварийном участке должна составлять не более 0,5 м/с, а эвакуация пассажиров происходить в обе стороны от очага

88

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

пожара. Для реализации данного режима необходимы точный расчет и настройка системы тоннельной вентиляции на аварийном участке, при этом нужно отслеживать постоянно меняющуюся пожарную тепловую депрессию.

В ближайшее время в Москве планируется строительство нескольких участков метрополитена с двухпутным тоннелем. Как показывает мировой опыт эксплуатации, для метрополитенов с двухпутными тоннелями принимается раздельная вентиляция станционных пассажирских помещений и тоннелей. Тоннель отделен от платформенного зала станции берегового типа сплошной перегородкой с автоматическими дверями. Каждая станция оборудована двумя камерами тоннельной вентиляции, по одной на каждом торце станции. В каждой камере имеется по два осевых тоннельных вентилятора, связанных воздушными клапанами с путевым отсеком тоннеля и с каналом дымоудаления, расположенным в верхней части двухпутного тоннеля. Кроме того, станции оборудованы станционной венткамерой с двумя вентиляторами, забор воздуха осуществляется с каждой стороны боковой платформы.

Во время аварийного режима при горении поезда в тоннеле (рис. 2) для обеспечения скорости воздуха навстречу эвакуирующимся пассажирам 1,97 м/с (двухпутный тоннель при уклоне до 40 %) при площади путевого отсека тоннеля 40 м2 требуемый воздухообмен составит 80 м3/с. Этот режим осуществляется тоннельными вентиляторами в соответствии со схемой на рис. 2.

89

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Рис. 2. Схема воздухораспределения при горении поезда в тоннеле

Требуемый воздухообмен выше, чем в случае с однопутным тоннелем. Однако в двухпутном тоннеле происходит более эффективное дымоудаление вблизи очага через вентиляционный канал в верхней части тоннеля.

90