ВСН 127-91. . Нормы по проектированию и производству работ по искусственному понижению уровня подземных вод при сооружении тоннелей и метрополитенов


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

ВСН 127-91

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