Наблюдение за деформациями зданий и сооружений в зоне строительства метрополитена

Приведены результаты наблюдений за деформациями наземных зданий и подземных сооружений в зоне влияния строительства Алматыметрополитена.

Ключевые слова: метро, деформации, здания, GPS-технологии, электронные тахеометры, цифровые нивелиры.

The results of observations of deformations of above-ground buildings and underground structures in the zone of influence of the construction of the Almaty Metro are presented.

Keywords: metro, deformations, buildings, GPS- technologies, electronic total stations, digital levels.

Метро в Алматы начали строить в сентябре 1988 года. Оно создано на базе предприятий транспортного и шахтного строительства, участвующих в возведении железнодорожных тоннелей Байкало-Амурской магистрали, метрополитенов городов Новосибирска, Москвы, Ташкента и горнорудных предприятий Республики Казахстан.

Но распад СССР в 1991 году и последовавший за этим разрыв хозяйственных и экономических связей не позволили в полной мере осуществить строительство Алматинского метрополитена, многие вопросы остались нерешенными из-за ликвидации ряда министерств и ведомств. И это стало причиной значительного отставания в сроках строительства метро. К тому же территорию города пересекают тектонические разломы во всех направлениях.

Уникальность метрополитена г. Алматы определяется комплексом особо сложных геотехнических факторов:

1. Сложная региональная геодинамика Северного Тянь-Шаня;
2. Высокая сейсмичность территории в 9–10 баллов по шкале MSK.
3. Предгорная зона с наклонным рельефом, представляющая межгорную впадину.
4. Грунты разнообразные, слабоустойчивые, галечниковые с включениями валунов до трех метров в диаметре.
5. Разные глубины заложения перегонных и станционных тоннелей от 11м мелкого до 60м глубокого [1].

Несмотря на все эти трудности, первая линия алматинского метро (первые семь станций) была сдана в эксплуатацию в 2011 году (рис. 1).

Учитывая сейсимчность района и геологические условия в зоне строительства метро, являются сложными, проблема наблюдений за деформациями наземных зданий и сооружений является важной и актуальной задачей.

Рис. 1. Схема алматинского метрополитена

В этих условиях остро встает проблема прогнозирования технического состояния строящихся и эксплуатируемых сооружений. Ее решение обеспечивается геодезическим мониторингом.

Основная цель наблюдений за деформациями — оценка перспективы состояния сооружения с точки зрения надежности, долговечности и безопасности его эксплуатации. По мере возрастания точности и оперативности геодезических измерений расширяется круг проблем, в решение которых существенный вклад может внести современная геодезия. Одной из таких проблем является мониторинг сооружений с использованием приборов нового поколения [2].

Современные средства геодезических измерений, а именно, электронные тахеометры, позволяют выполнять высокоточные измерений с точностью вполне удовлетворяющей точностным требованиям к определению деформаций зданеий и сооружений. Часто возникает необходимость проведения немедленного анализа измеренных данных и принятия решения, особенно, когда превышены предельно допустимые значения смещений. Контрольные точки заложены вдоль улицы на фундаментах зданий и сооружений (рис. 2).

Рис. 2. а — станция метро «Москва»; б — здании на земной поверхности станции

Надежную информацию о деформации, кренах и смещениях инженерных сооружений можно получить прямыми геодезическими мониторинговыми наблюдениями на местах Среди современных методов и средств исследования смещений и деформаций земной поверхности весьма эффективными оказались технология спутниковой системы (GPS — технология). Спутниковые системы GPS (глобального позиционирования) — необходимы для создания основы расчёта деформации и геоинформационных систем, позволяющих прогнозировать параметры деформационных процессов [3].

Наряду с GPS-технологиями, ведутся систематические наблюдения за инженерными сооружениями с помощью электронных тахеометров и лазерных сканеров (рис. 3).

Рис. 3. Автоматизированная система наблюдении за деформациями инженерных сооружений

Геодезические наблюдения проводились электронными тахеометрами фирмы Leica TCR 1201, TCR 06 по реперам станции метро «Москва», результаты которых приведены в таблиц. Обработка спутниковых наблюдений в г. Алматы выполнялась по стандартной программе SKI (фирмы «Leica» Швейцария), а также применялись GPS-приемники, в результате получены плановые координаты всех пунктов сети в системе координат Almaty MSK и высотные отметки реперов новой ветки метро (рис. 4).

Таблица1

Результаты мониторинга реперам станции «Москва»

Рис. 4. График деформации реперов станции метро «Москва» за 2017–2024 гг.

Поскольку конечной целью для всех геомеханических исследований является обеспечение промышленной безопасности, то для сохранения подземных и наземных инженерных сооружений необходимо принимать меры по укреплению и упрочнению пород.Эффективной мерой снижения степени сейсмической опасности в горной выработке является перечень мероприятий, предусмотренных «Инструкцией по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, объектах строительства, подземных сооружений, склонных и опасных по горным ударам».

Выводы. Несмотря на сложные геологические и гидрогеологические условия залегания, а также на высокосейсмические условия в городе Алматы, строительство метрополитена продвигается быстрыми темпами.Создание мониторинговой сети для высокоточных наблюдений за состоянием инженерных сооружений использованием электронных и спутниковых приемников GPS позволило сократить затраты времени на определение координат в перерасчете на одну снимаемую точку в 10–15 раз и повысить точность определения координат не менее, чем в 2 раз.

Литература:

1. Технический отчет о контрольных геодезическо-маркшейдерских работах на объектах: «Строительство первой очереди алматинского метрополитена». Главный маркшейдер ОАО «Алмаытметрокурылыс» Абдуллаев Б. А. //Алматы, 2008. 4–49 б.
2. Нұрпейісова М. Б., Мұстафаұлы Р. Алматы метрополитен аймағындағы ғимараттардың орнықтылығын бақылауда заманауи аспаптарды қолдану// «Сәтбаев оқулары» материалдары. — Алматы: ҚазҰТУ, 2014.-С.215218.
3. Нурпеисова М. Б., Орманбеков Е,Ж, Методы геодезических наблюдений за деформациями сооружений в зоне строитель-ства метрополитена// Межд.конф. «Сатпаевские чтения -2020», КазНИТУ.2020- С.819–822.
4. Нурпеисова М. Б., Орманбекова А.,Бек А. А. Оценка технического состояния инженерных сооружений (монография). LAR LAMBERT Academic Publshing.-Германия, 2015.-117 с.