Ежегодно метрополитен строит десятки километров новых тоннелей метрополитена. С увеличением объёмов строительства возникает дополнительная необходимость быстро и качественно контролировать процесс строительства, в том числе и качества нагнетания тампонажного раствора за кольца обделок тоннеля. Состояние тоннелей необходимо контролировать не только при строительстве (проходке), но и проверять качество нагнетания в построенных ранее тоннелях.
При проектировании трассы проходки тоннелей грунты находятся в покое без какого-либо воздействия. Во время строительства инженерно-геологические и гидрогеолочические условия могут меняться, что в свою очередь может привести к изменениям геологического строения грунтового массива вокруг тоннеля. Для уменьшения вероятности возникновения аварийных ситуаций важную роль играет нагнетание тампонажного раствора за кольца обделки тоннеля. После сборки всех сегментов в кольцо производится нагнетание тампонажного раствора с целью обеспечения геометрической неизменяемости обделки, совместной работы обделки с окружающим грунтом, предотвращения осадок дневной поверхности при проходке, сохранности, долговечности и повышения водонепроницаемости обделки на период эксплуатации тоннеля.
После заполнения заобделочного пространства раствором, со временем может происходить водо-проявление в тоннеле (фото 1). Как правило, это может быть связано с некачественным выполненным нагнетанием, оттаиванием грунтов после заморозки, подмывом грунтовых вод, воздействующей вибрацией от проходящих поездов или строительством в близи тоннелей.
Для проведения обследования качества нагнетания тампонажного раствора за кольца обделки тоннеля подойдет неразрушающий сейсмоакустический метод (контакт «Обделка-грунт»). Данный метод позволяет без повреждения целостности тюбинга выявлять зоны с плохим или хорошим контактом, а также дополнять данные, если уже существует визуальное подтверждение протечки в тоннеле.
Для выполнения обследования после визуального осмотра тоннеля и поиска проявления течей, если есть такие места, выбирают участок протяженностью 10 колец.
Для проведения полевых работ используют:
· источник возбуждения сигнала с постоянным одиночным ударом (молоток Шмидта);
· сейсмоприемник(датчик);
· двухканальная сейсмостанцию для записи сигнала.
На Рисунке 1 представлено кольцо в сборе с нанесенными точками возбуждения сигнала, всеми нужными размерами и привязками. В ходе обследования производится серия ударов для записи отраженного сигнала и дальнейшей отбраковки плохого сигнала. В каждой точке специалист производит не менее трех ударов. После записи всех полученных результатов в двухканальную сейсмостанцию данные переносятся на компьютер для последующей обработки и усреднения полученных в каждой точке результатов.
Далее проводится анализ данных с последующим построением карт распределения качества контакта.
По итогам проведенного обследования на основании интерпретации данных сейсмопрофилирования и последующего построения карт распределения качества контакта «обделка-грунт» выделяют три зоны: отсутствия контакта, зоны ослабленного контакта и зоны плотного контакта.
На рисунке 2 приведен пример обработки данных с привязками по точкам возбуждения сигнала, показаны зоны с плохим, средним и хорошим контактом в процентном соотношении: зона отсутствия контакта - 3%, зона ослабленного контакта - 17%, зона с плотным контактом - 80%.
Неразрушающий метод контакт «Обделка-грунт» быстро и качественно позволяет обследовать объекты метрополитена.
Данный метод и практическое применение сейсмоакустического профилирования дает дополнительные сведения о состоянии нагнетенного раствора за кольцами обделки.
Использование сейсмоакустического метода позволяет без повреждений обделки тоннеля провести обследование и выявить аномальные зоны.
Ведущий Инженер-эксперт
Отдела обследования грунтов и конструктивных слоев дорожных одежд
ГБУ «ЦЭИИС» Вознесенский А.И.