Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Научно-методические основы инженерно-геологических исследований для проектирования строительства эстакадного метрополитена

ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Федорова, Марина Петровна

Введение

Глава I Обзор проблемы

1.1 Метрополитен - скоростная транспортная система.

1.2 Методика проведения инженерно-геологических исследований за рубежом и в России.

1.3 Оценка сложности инженерно - геологических условий.

Глава П Природно-техническая система «геологическая среда - сооружения эстакадного метрополитена»

2.1 Природно-техническая среда.

2.1.1 Искусственная подсистема «опоры эстакадного метрополитена».

2.2 Сфера взаимодействия.

2.2.1 Инженерно-геологические условия западной, юго-западной и южной части города.

2.2.2 Инженерно-геологические условия северной и северо-западной части города.

2.2.3 Инженерно-геологические условия северо-восточной и восточной части города.

2.2.4 Инженерно-геологические условия речных долин рек Москвы и Яузы.

Глава Ш Типизация геологической среды

3.1 Принципы районирования территории г. Москвы

3.2 Обоснование принятой схемы типизации.

3.3 Типизация геологической среды территории г. Москвы по условиям строительства эстакадного метрополитена с неглубоким заложением свай.

3.4 Типизация геологической среды территории г. Москвы по условиям строительства эстакадного метрополитена с глубоким заложением свай.

3.5 Методика проведения инженерно-геологических изысканий для проектирования эстакадного (легкого) метрополитена.

Глава ГУ Геолого-экономическая оценка условий строительства эстакадного (легкого) метрополитена.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научно-методические основы инженерно-геологических исследований для проектирования строительства эстакадного метрополитена"

Актуальность темы. В условиях развития инфраструктуры городов и жилого строительства, остро стоит проблема развития различных видов скоростных транспортных систем. Это монорельсовая транспортная система, скоростная транспортная система (Шереметьево - Москва-Сити), мини-метро, легкое (эстакадное) метро. Необходимость в скоростном транспорте ощущается в большинстве крупных городов мира [2]. Все возрастающий поток всех видов транспорта тормозится существующей системой улиц. Наземный городской транспорт перестает удовлетворять потребности населения в перевозках. Конечным результатом строительства метро, тоннелей и эстакад является высвобождение дополнительных площадей в пределах городской застройки, сокращение времени на поездки в отдаленные и труднодоступные районы города, повышение жизнеспособности городского хозяйства. Эстакадный метрополитен является наиболее дешевым в строительстве видом скоростного транспорта, и достаточно быстрым по времени его сооружения. Однако, в нашей стране, нет методик проведения инженерно-геологических изысканий под данный вид строительства, не проведена типизация геологической среды относительно заглубления свай и нет увязки сооружения эстакадного метрополитена со стоимостными показателями строительства.

Цель работы.

Целью диссертационной работы является научно-методическое обоснование инженерно-геологических исследований для проектирования и строительства эстакадного метрополитена и геолого-экономической оценки стоимости строительства эстакадного метрополитена.

Основные задачи работы:

1) систематизация и анализ российских и зарубежных технологий и методик проведения инженерно-геологических изысканий;

2) анализ методик типизации геологической среды;

3) разработка методики проведения комплексных инженерно-геологических изысканий для строительства эстакадного метрополитена в г. Москве;

4) разработка методик проведения функционального районирования геологической среды с учетом сложности инженерно-геологических условий и стоимостных показателей строительства для опор со свайными ростверками мелкого и глубокого заложения.

Методика работ: В основу диссертации положены материалы инженерно-геологических изысканий ОАО «Метрогипротранс», ГУЛ «Мосгоргеотрест», ОАО «Гидроспецгеология», ЦГИ (филиал института «Гидропроект»), ОАО «Ленметрогипротранс», ЗАО «Геодизонд», ООО «Велко»* и других организаций, которые были собраны, систематизированы и изучены применительно к эстакадному метрополитену; литературные и фондовые материалы различных организаций по рассматриваемой территории и по различным городам СНГ и за рубежом. В процессе работы изучена природно-техническая система «геологическая среда - опоры эстакадного метрополитена» при мелком и глубоком заложении свайного поля; изучены методы типизации и функционального районирования геологической среды в зависимости от типа сооружения, сложности инженерно-геологических условий и стоимостных показателей; выполнен анализ технологий и современных способов проведения инженерно-геологических изысканий в России и за рубежом (Франция, Германия). Научная новизна. Впервые выполнены:

1) систематизация данных об инженерно-геологических условиях строительства эстакадных метрополитенов в г. Москве с различным заглублением свай;

2) проведена инженерно-геологическая типизация территории г. Москвы и выявлены инженерно-геологические закономерности и стоимостные показатели, которые необходимо учитывать при строительстве подобных сооружений;

3)выполнено районирование территории г. Москвы с точки зрения строительства эстакадного метрополитена на основе функционального подхода;

4) обоснована методика проведения комплексных инженерно-геологических изысканий в крупных городах в условиях плотной городской застройки на основе проведенного районирования;

5) проведена геолого-экономическая оценка территории г. Москвы для строительства эстакадного метрополитена.

Практическая значимость. Материалы исследований, приведенных в диссертации практически внедрены в производство инженерно-геологических изысканий в организациях ОАО «Метрогипротранс», ООО «Велко», ЗАО «Геодизонд». В данный момент идет разработка поправок и дополнений к СНиП 32-02-2003 «Метрополитены» и к СП 32-105-2004 «Метрополитены» и материалы диссертации, возможно, будут использованы в данных документах. Использование материалов по типизации геологической среды территории г. Москвы для проектирования и строительства эстакадных метрополитенов позволит сделать своевременный и обоснованный, экономически оправданный выбор трассы эстакадного метрополитена, направленность и объемы инженерно-геологических изысканий, предусмотреть необходимость применения комплексных геофизических методов с использованием новейших технологий и новейшего программного обеспечения.

Личный вклад автора. Автор непосредственно принимала участие в проведении инженерно-геологических изысканий, проектировании и сопровождении строительства первого в России эстакадного метрополитена (Бутовская линия эстакадного (легкого) метрополитена) в 2000-2002 г.г.,; в проектировании и проведении первого этапа инженерно-геологических изысканий под проектируемую Солнцевскую линию эстакадного метрополитена, участка эстакады в районе Крылатское и Хорошевского шоссе в 2002-2005 г. г.

В настоящее время (2006 г.) принимает участие в проведении аналогичных работ в г, Москве (проектирование скоростной транспортной системы Москва-Сити-Шереметьево); г. Санкт-Петербург, Рига (Латвия), Белград (Сербия).

Апробация работы Основные положения диссертации были представлены на V международной конференции «Автоматизированные технологии изысканий и проектирования» (Санкт-Петербург, 2005 г.) и на международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (Москва, 2005), а также на конференции Росстроя (Москва, 2006 г.). Предложенная методика проведения инженерно-геологических изысканий была опробована на Солнцевской линии эстакадного метрополитена и для проектирования эстакады в Крылатском. В настоящее время методика проходит апробацию в г. Рига, а также предложена для изучения геологической среды в г. Белград.

Публикации. Основные положения диссертации были опубликованы в № 8/1 «Метро и тоннели» (2003 г.), № 1.04 «МетроИнвест» (2004 г.) и в №2 (17) «Автоматизированные технологии изысканий и проектирования» (2005 г.), а так же в сборнике докладов международной конференции «Высотное строительство» (32, 2006 г.), «Геофизический вестник» (№7/2006). Основные защищаемые положения На защиту выносятся:

1. Структура и характер функционирования природно-технической системы «эстакадный метрополитен - геологическая среда», которые определяются взаимодействием различных типов геологической среды с проявлениями различных инженерно-геологических процессов и сооружениями (сваями) опор эстакадного метрополитена многообразных конструкций с заглублением свай от 8 до 50 м, нагрузками на сваи от 900 до 30000 тс.

2. Методика инженерно-геологической типизации территории г. Москвы под строительство эстакадного метрополитена, базирующаяся на функциональном подходе с учетом специфики свайных фундаментов опор в конкретных геологических условиях;

3. Комплексирование и оптимизация методов инженерно-геологических изысканий, позволяющая получить необходимое и достаточное количество информации на 1 километр трассы предполагаемого строительства эстакадного метрополитена;

Структура и объем работ Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения. Работа содержит 112 страниц текста и 15 графических приложений. Список литературы состоит из 71 наименования. Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю д.г.-м.н. Пендину В.В. за помощь в работе над диссертацией, сотрудникам отдела инженерной геологии ОАО «Метрогипротранс», сотруднику ООО «Вежо» к. т. н. Федотову С.А., сотруднику ГУЛ «Мосинжпроект» Квашнину В.А.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Федорова, Марина Петровна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ инженерно-геологических условий и опыта строительства и проектирования эстакадного метрополитена в г. Москве позволил выявить региональные инженерно-геологические факторы и пространственные закономерности их изменчивости в зависимости от особенностей строения геологических структур и истории геологического развития территорий в новейшее время. Установленные закономерности могут быть использованы при изысканиях в других городах, находящихся в аналогичных геолого-сгруктурных и геоморфологических регионах; они позволяют целенаправленно использовать накопленный опыт проектирования и строительства эстакадного метрополитена в других городах.

2. Рассмотрена природно-техническая система «геологическая среда - опоры эстакадного метрополитена»

3. Разработаны принципы районирования для проектирования и строительства линий эстакадного метрополитена. Показано, что наиболее информативным является функциональное районирование (типизация) на основе выделения типов природно-технической среды и геолого-экономических показателей.

4. При типизации геологической среды территории г. Москвы для линий эстакадного метрополитена по условиям заглубления свай под опоры выделено 9 областей. Пространственное положение выделенных областей отражено на карте, которая может быть использована для предпроектных проработок и составления программ изысканий для строительства подобных сооружений, как транспортных, так и иного назначения, а также для расчета предварительной стоимости строительства, что особенно актуально на стадии обоснования инвестиций в строительство.

5. Предложена апробированная методика проведения комплексных инженерно-геологических изысканий для линий эстакадного метрополитена в условиях мргяпптгигя Пгпбрттпгтып мртпттшпт таттартглг мгпптгтлт»яиир wnup.mrmy технических достижений в области геофизических исследований (сверхширокополосное импульсное зондирование, сейсмические методы) и комплексирование методов при проведении инженерно-геологических изысканий

Данная методика была использована при проведении изысканий под Солнцевскую линию метрополитена, в настоящее время методика проходит апробацию в городе Рига, а также предложена для изучения геологической среды в городе Белград, где в связи с отсутствием метрополитена имеются серьезные транспортные проблемы и где срочно необходимо связать «Старый Белград» (административная часть города) и «Новый Белград» (жилые районы), разделенные рекой Сава.

113

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Федорова, Марина Петровна, Москва

1. Абдулрагимов А.И., Власов С.Н. Пятый метрополитен в СССР. Баку, ЭЛМ, 1970г.

2. Адиков М.Т. Инженерно-геологическое обоснование генеральной схемы комплексного освоения подземного пространства г. Алма-Аты., Сб. "Проблемы инженерной геологии городов", Москва, "Наука", 1983г., стр. 100-101

3. Акшевский ИМ. Минские метростроевцы. Минск, 1982

4. Апродов В.А., Апродова ДА. Движения земной коры и геологическое прошлое Подмосковья., Изд. МГУ, 1963г.

5. Бабенко В.Д. Исследование влияния урбанизации на режим подземной гидросферы г.Харькова. Сб. "Проблемы инженерной геологии городов", Москва, 'Наука", 1983г. стр. 147-149

6. Барс А.П., Марчук И.П. Структурно-тектоническое строение района г. Москвы., Москва, 19828 .Белый ДД. Теоретические основы инженерно-геологического картирования. "Наука", Москва, 1964г.

7. Бондарик Г.К. «Экологическая проблема и природно-технические системы», Москва, 2004 г.

8. Вожов В.К., Наумов С.Н, Пирожкова А.Н Тоннели и метрополитены, "Транспорт", 1964г.

9. Гвоздецкий НА Проблемы изучения карста и практика, Москва, 1972г.

10. Герасимов П. А. и др. Юрские и меловые отложения Русской платформы.,Изд.МГУ, 1962г.

11. Гидрологические аспекты урбанизации, Гидрометеогодат, 1977

12. Головко Г.В., Коломиец Н.С. Киевский метрополитен, Киев, ГоссгройиздатУССР, 1963г.

13. Голодковская Г.А. Инженерно-геологическая типизация и изучение скальных массивов., Москва, МГУ, 1977

14. Голодковская ГА, Калинин А.В. Геологические проблемы Московской агломерации, МГУ, 1991г.

15. Голодковская ГА, Зеегофер Ю.О., Лебедева НИ. и др. Вопросы и методика комплексного картографирования городских территорий для прогнозной оценки изменений геологической среды., Сб. "Новые типы карт. Методы их создания.", Москва, 1983г.

16. Горшков С.П. Экзодинамические процессы освоенных территорий., Москва, "Недра", 1982г.

17. Гохберг Л.К., Пашковский М.С. Задачи и принципы построения моделей геологической среды территорий градопромышленных комплексов., Москва, 1981г.

18. Даныпин Б.М. Геологическое строение и полезные ископаемые Москвы и ее окрестностей (пригородная зона).,Москва, МОИП, 1947г.

19. Дик НЕ. Рельеф Москвы и Подмосковья. Главполиграфиздат, 1949г.

20. Емельянова Е.П. Вопросы гидрогеологии и инженерной геологии Сб. 12 1949г.

21. Ершова С.Б. Анализ новейших движений при инженерно-геологическом районировании., Москва, МГУ, 1976г.

22. Зеегофер Ю.О., Лихачева ЭЛ. Инженерно-геоморфологический авшшз рельефа города (на примере г. Москвы). Вопросы географии, N11, 1978г.

23. Золотарев Г.С. Задачи и содержание средне- и крупномасштабного инженерно-геологического картирования для наземного строительства. Сб." Совещание по проблемам инженерно-геологического районирования и картирования", МГУ, 1962г.

24. Золотарев Г.С. Методика инженерно-геологических исследований., Москва, МГУ, 1990г.

25. Иванкин Л.Е. Летопись Ленметростроя, Лениздат, 1984г.

26. Инж. Э.Клосс. Метрополитены в Лондоне, Париже, Берлине., Москва, 1931г.

27. Инженерная геология и градостроительство., МГУ, 1973г.

28. Козловский В.И., Медведев О.П. Влияние инженерно-геологических условий на размещение сооружений в зоне подземной урбанизации г.Москвы., Сб. "Инженерно-геологические проблемы градостроительства", МГУ, 1971г.

29. Коломенский НВ. Унифицированные инженерно-геологические карты. Сб. "Вопросы инженерно-геологического картирования и районирования", Ленинград, 1968г.

30. Комаров И.С. Некоторые общие вопросы методики и организации ускоренного инженерно-геологического картирования в средних масштабах. Сб. "Вопросы инженерно-геологического котирования и районирования", Ленинград, 1968г.

31. Котлов Ф.В. Геологические процессы и явления, связанные с деятельностью человека, и их значение для гидрогеологии и инженерной геологии., Москва, 1960г.

32. Котлов Ф.В. Изменение природных условий территории г. Москвы под влиянием деятельности человека и их инженерно-геологическое значение., Москва, АНСССР, 1962г.

33. Котлов Ф.В. Инженерно-геологические проблемы комплексного освоения подземного пространства крупных городов., Сб. "Проблемы инженерной геологии городов", Москва, "Наука" 1983г.

34. Ланге O.K. Очерки гидрогеологии и инженерной геологии Млсквы и ее окрестностей ИздМОИЦ 1947г.

35. Лиманов Ю.А. Метрополитены., Москва, 1971г.

36. Ломтадзе В.Д. Методика составления инженерно-геологических карт и задачи инженерно-геологического районирования. Сб. "Вопросы инженерно-геологического картхфования и районирования", Ленинград, 1968г.

37. Маковский В.Л. Современный опыт сооружения тоннелей и метрополитенов за рубежом., М, 1970г.

38. Маковский Л.В. Городские транспортные сооружения., Москва, "Стройиздат", 1985г.

39. Метрополитен и планировка крупнейшего города (тез. доклада), Харьков, 1980г.

40. Метрополитены. Эксплуатация и технические средства Вып. №3, 1982г./ Защита конструкций метрополитенов от коррозионного разрушения/ Москва, 1982г.

41. Николаев ВА Картографические модели в ландшафтных исследованиях региональных геосистем. Сб. "Новые типы карт. Методы их создания.", Москва, 1993г.

42. Осипов В.И., Медведев О.П., Зиангиров Р.С., Кутепов В.М. и др. «Геология и город», Москва, 1997г.

43. Попов И.В., Кац Р.С., Кориковская А.К., Лазарева В.П. Методика составления инженерно-геологических карт., Москва, Госгеолиздат, 1950г.

44. Пражский метрополитен 1978г. стройка чехословацко-советского сотрудничества. Директивы по экономическому и социальному развитию ЧССР на 1976-1980г.г., утвержденные XV съездом КПЧ., 1976г.

45. Пендин В.В. «Общая схема инженерно-геологического районирования», «Геология и разведка» №7, Москва, 1985 г.

46. Пендин В.В. «К вопросу оценки сложности инженерно-геологических условий», «Инженерная геология» №4, Москва, 1991 г.

47. Пендин В.В. «Изоморфизм и изомерность», «Геоэкология» №1, Москва, 1994 г.

48. Сазонов Г.Н. Инженерно-геологические процессы и явления при строительстве тоннелей метрополитенов. Транспортное строительство N12, М, 1964г.

49. Сазонов Г.Н Глава: Инженерно-геологические исследования для строительства тоннелей и других видов сооружений., Справочник по инженерной геологии., Изд. Недра, М, 1968г.

50. Сапрыкин Л.Д. Строительство метрополитенов и тоннелей в Италии и Франции. Орггранссгрой, М, 1968г.

51. Сергеев Е.М., Герасимова А.С. Методика составления инженерно-геологических карт и карт инженерно-геологического районирования на примере Красноярска Сб. "Вопросы инженерно-геологического картирования и районирования", Ленинград, 1968г.

52. Сулакшина Т.А. Инженерно-геологические карты и принципы их составления., Томск, 1977г.

53. Трофимов В.Т. Инженерная геология: теория, практика, проблемы. Сб. научных трудов, Москва, 1993г.

54. Утехин Д.Н. Государственная геологическая карта СССР масштаба 1:100000, Лист "Москва". Объяснительная записка, М, 1956г.

55. Федорова МП, Федотов СА «Высокоразрешающие технологии многоволновой сейсморазведки и электроразведки при инженерно-геологических исследованиях», «Автоматизированные технологии изысканий и проектирования», Санкт-Петербург, 2005 г.

56. Федотов СА , Федорова МП «Геофизические высокоразрешающие технологии сейсморазведки для изучения геоподосновы в строительстве», «Высотное строительство», Москва, 2006 г.

57. Федорова М.П, Юдин М.А. Строительство Краснопресненской магистрали -уникальный проект ОАО «Метрошпротранс», Метро-инвест, №1(8) 2004 г.

58. Федорова М.П., Сазонов Г.Н. Качественные инженерно-геологические изыскания, Метро и тоннели, спецвыпуск, Москва, май 2003

59. Федорова М.П. Геофизические методы исследований при проведении инженерно-геологических изысканий для проектирования и строительства, Геофизический вестник, №7, Москва, 2006

60. СП 32-105-2004 Метрополитены, Москва, 2004

61. СП 11-105-97 «Инженерно-геологические изыскания для строительства», Москва, 1997

62. Berty P. Italy tunneling on the new Rome metro (between Larga Calli Albani and Stazione Termini), Tunnels and Tunnelling, London, 1972

63. David Macaulay Underground., USA, 1976

64. Rozsa F. Influece of soil conditions on the selection of construction methods of the Budapest underground railway. Conference on Subway construction, Budapest, 1970

65. Scechy K. Surface settlements due to the Shield tunneling method in cahesionless soils. Conference on Subway construction, Budapest, 1970

66. Spinkel Douglas A. Undergrounds., 1984