Геология | Алматы метрополитені нысандарының технологиясы

Кіріспе
Қала халқының көбеюіне байланысты үлкен қалаларда жер бетіндегі жолаушы легінің тығыздығы арта түседі.
Сондықтан да, көшеден тыс жолаушыларды жылдам таситын жалпы көліктер қажеттігі пайда болады. Мұндай проблеманың ең дұрыс шешіміне метрополитен құрылысы жатады.
Метрополитен деп-қалалық көшеден тыс теміржолды айтамыз.
Көпшілік қалаларда метрополитендердің желілері жерастында орналасқан.
Қалалық жолаушы көлігі қанағатты жұмыс істейді деп санауға
болады, егер жолаушы қаланың сырт жерінен орталыққа 30 минут
ішінде жететін болса. Осы шарттарды есептей отырып тұрғындары 1млн адамнан асатын қалаларда метрополитенді пайдалану жөн деп саналады.
Осындай қалаларға елімізден ең үлкен мәдени, финанс және эконо
микалық орталығы болып саналатын Алматы қаласы жатады. Алматы метрополитенінің бірінші кезеңінің жобасы Алматы ГИПРОТРАНС,
ГИДРОСПЕЦСТРОИ, Алматы ГИПРОГОР институттарының қатысуымен МЕТРОГИПРОТРАНС институты 1981 жылы дайындап бекіткен.
Қазіргі уақытта бірінші көлік желісінің құрылысы жүргізілуде, оның құрылыстық ұзындығы – 8,3 км, эксплуатациялығы – 7,67 км, станциялардың саны-8, станциялардың бір-бірінен орташа арақашықтығы -1229м, ең үлкені -1692м, ең азы – 854м.
Метрополитен желілерін әдетте жербетінен төменде орналастырады.
Тоннелдердің жерастында орналасуының екі түрін айырады: тайаз және терең . Метрополитен тоннелдерінің орналасу тереңдігін қала жоспарына
және құрылыс ғимаратының, жерасты коммуникацияларының орналасу
жағдайларына байланысты тағайындайды. Сонымен қатар құрылыстың топографиялық, геологиялық және гидрогеологиялық жағдайлары да есептеледі. Метрополитеннің тайаз жерлердегі салынатын желілері 5-6м тереңдікте орналасады. Тайаз орналасқан метроның нысандары жолаушы
ларға ең ыңғайлы жағдайда қамтамасыз етеді, эксплуатациялық және экономикалық жақсы көрсеткіштер болады.
Тайаз жүргізілетін нысандар қаланың жаңадан құрылыс жүргізіліп жатқан аудандарда ең тиімді болады, мұнда тоннелдердің желілері кең көше магистралдарының астына орналасады.
Тереңдікте орналасқан метрополитеннің желілерінің жоларналарын қаладағы құрылыс ғимаратының орналасуын есептемей ақ станциялардың
арасындағы ең қысқа бағыттармен жобалауға болады. Тоннелдердің орналасу тереңдігін негізгі орнықты болғанынша су өткізбейтін жыныстарда орналастыру шарттары бойынша анықтайды. Тоннелдердің төбесіндегі осындай жыныстардың қалыңдығы 4-5метрден кем болмауы тиіс. Сонымен терең салынатын тоннелдердің жербетінен 30-50м төмен орналастырады.
Тоннелдердің жоларнасының қисық иіндерінің радиустары метрополитен желілерінің эксплуатациялау жағдайларымен шектеледі.
Метрополитеннің басты жолдарындағы ең аз радиусын 500 метрге тең деп қабылдайды, ол поездардың айналу иіндерінде біркелкі жүруін қамтамасыз етеді.
Метрополитен желілерінің профилін жоларнадағы геологиялық және гидрогеологиялық жағдайларына байланысты анықтайды.
Жолдың өтпелі бөлімшелеріндегі ұзынабойы еңкеюі 3 промилеге тең деп қабылдайды. Ең үлкен еңкеюі 40 промиле.
Жерасты станцияларын әдетте жолдың еңкеюі 3 промилеге тең деп қабылдайды. Ең үлкен еңкеюі 40 промиле.
Жерасты станцияларын әдетте жолдың еңкеюі 3 промиледен көп емес тура бөлімдерінде орналастырады немесе көбінесе жазық алаңшаларда, ұзындығы отыратын платформаның ұзындығынан кем емес жол арнаның «өркешіне» , ал өте сирек жағдайларда станциялар жоларнаның «шұңқырында» орналасқанда отыру платформасының ұзындығы 20метрге үлкен.
Метро станцияларын «өркеште» орналастыру орынды деп саналады себебі поездар станциаға жақындаған кезде көтерілім оның жылдамдығын басады. Ал станциядан жүрген кезде «ойға» қарай жылдамдықты жылдам жинайды.

АЛМАТЫ МЕТРОПОЛИТЕНІ ҚҰРЫЛЫС АЛАҢЫНЫҢ
ГЕОЛОГИЯЛЫҚ ЖӘНЕ ГИДРОГЕОЛОГИЯЛЫҚ
СИПАТТАМАСЫ
1.1 Жалпы мағлұматтар
Жерасты ғимараттарының жоларнасын, орналасу жерлерін, конструкцияларын таңдауда, оны тұрғызу әдістерін және жұмыстардың жалпы уақытын және бағасын анықтауда инженерлік-геологиялық ізденулер шешуші орын алады.
Жерасты ғимараттары құрылысы ауданының геологиялық құрылымымен жағдайларын зерттеген кезде мынандай инженерлік-геологиялық факторларды анықтау керек болады:
а) петрографиялық (минерологиялық және химиялық) құрамы, литологиялық (құрылымы және генезисі) және текстуралық (бөлшектердің
орналасуы және бөлінуі) ерекшеліктер, тау жынысының негізгі түрлерінің жатыстарының созылымы, қалыңдығы және басқа жағдайлары, олардың сақталу және үгілу дәрежелері;
б) тектоникалық құрылымдардың ұсақталу зоналарының қатпарлануының және жарықтануының барлығы, сипаты және бағыты (осылардың көлемінде жыныстарп әр түрлі бағыттағы көптеген жарықшақтарға бөлінгендігі) дәрістік курстардың бекітпе мен қаптамаларға тау қысымының және жыныстардың ісінуінің болуы;
в) гидрогеологиялық жағдайлар- сулы горизонттардың барлығы және жерасты суларының жиналуы (линзалар), олардың таралуы, жыныстардың сумолдығы, суөткізгіштігі (филь-трация коэффиценттері), жоларна бойынша жерасты суларының қысымының таралуы, химиялық құрамы және агрессивтігі, жерасты ғимараттарының құрылысы эсплуатациясы кезіндегі жерасты суларының жерүсті суларының байланысу мүмкіндіктері мен оның салдары;
г) таужынысының газдылығы (газдар мен жыныстардың шығу немесе лақтырылу мүмкіндіктері);
д) геометрилық жағдайлар, көпжылдық тоңазыған жыныстардың жағдайын бағалау;
е) массивтегі таужынысының жарықшақтылығын, ылғалдығын, үгітілуін есептгендегі физикалық- механикалық қаситтері (мықтылық, деформациялық қасиеттері, сырғудың параметрлері және т.б.);
ж) құрылыс жүргізілетін аудандағы таужынысының кернеулі- деформацияланған жағдайы (құрылыс ауданындағы жер сілкінгіштікті және жаңа тектоникалық жағдайлардың әсерлерін есептей келе);
Осы сұрақтарды толығынан білу жерасты ғимараттарының жоларнасын анықтап алуға, таужыныстарының көтеру қабілеттігін дұрыс бағалауға, ғимараттарға түсетін жүктемелерді анықтауға және осыған байланысты жобалау және құрылыс кездеріндегі оптимальдық констуктивтік және өндірістік шешімдерді қабылдауға мүмкіндік береді.
Технологиялық жоба стадиясында ізденулер 2 бағытта жүргізіледі:
Инженерлік- геологиялық түсірме (съемка) және барлау жұмыстары.
Жерасты ғимараттарының классына, инженерлік - геологиялық жағдайлардың күрделілігіне байланысты түсірмені 1: 25000 немесе 1:5000 масштабтарда орындайды.
Түсірме шегінің ені тоннель жүргізілетін тереңдіктен үш есе артық болуы тиіс. Жоларнаның варианттарын толық қамту керек.
Барлау жұмыстарын ұңғылар және тау қазбаларының көмегімен жүргізеді. Сонымен қатар массивті зерттеуге геофизикалық әдістердің көмегімен.
Тау барлау қазбаларын (шурфтар, шахталар, штольнялар), көбінесе тоннелдердің портал (төбесі) тұсынан, жерасты камералары, станциялары жүргізілетін жерлерден салады.
Тереңде салынатын тоннелдердің жоларнасын немесе басқа да тереңдігі жерасты ғимараттарын барлау үшін жер-бетінен бұрғылау ұңғыларын салады.
Мұндай ұңғыларды шахталардың осьтарі, камералар мен тоннелдердің жоларналары бойы бойынша бұрғылайды, олар, әдетте ғимараттардың табанының белгісіне дейін жетеді.
Жыныстар массивінің геологиялық құрылымының күрделілігіне байланысты ұңғылар бір-бірімен арақашықтығы олардың тереңдігінің бірден 5 есесіндей болады. Тоннель тайаз салынған және байырғы жыныстар ашылған кездерде барлау ұңғыларын жиілтіп салады.
Кейде ғимараттардың жоларнасының құрылысы барысында оздырма барлау ұңғыларын (30-50м) бұрғылауды жүргізеді. Мұндай ұңғымалар карстық курстарды, болатын жерасты суларының жиналған жерлерін бұзылған зоналарды табуға керек болады. Ұзындығы 300 метрге дейін оздырма ұңғыларын жоларна бойынша бұрғылауға мүмкіндік беретін бұрғы қондырғылары бар.
Іздену жұмыстардың және зертеулердің нәтижесінде инженерлік- геологиялық құжаттамалар құрастырылады. Олар жерасты ғимараттары құрылысының жобасын дайындаудың жеке бастапқы бөлімі болып саналады.
Бұл жобаға инженерлік-геологиялық, гидрогеологиялық карталар, жарықшақтық картасы, арнайы профильдер (сейсмикалық және геотермиялық) таужынысының қасиеттерін зертханалық зерттеулердің, табиғи бақылаудың нәтижелері кіреді.
Жобаның осы бөлімінің негізгі графикалық қосымшасына тоннелдердің немесе басқа жерасты ғимараттарының жоларнасы бойынша жасалған инженерлік-геологиялық қима жатады. Онда жобаның абсалюттік белгілері (балтық теңізі деңгейімен биіктігі) пикеттерді, жыныстардың барлық қабаттарының түрлерінің жоларна бойындағы мықтылық, ығысулық және деформациялық қасиеттері, сужұту, фильтрациялық, газдық, сумолдылық жыныс басқа да фактілік сипаттамалары келтіріледі.
Жұмыс жобасы мен сызбаларын жасау стадиясында және құрылыс жүріп жатқанда орындаушы құжаттар жүргізіледі, оларда төбедегі қазба қабырғаларындағы жарықшақтарда көрсетілген суреттер салынады, су шығатын жерлер, температурасы, ағыны, жыныстардың бекемдік және серпінділік коеффициенттері көрсетіледі.
Инженерлік-геологиялық іздену жұмыстары біткеннен кейін барлық алынған материалдар бойынша арнайы инженерлік-геологиялық есеп дайындалады.

1.2 Алматы метрополитені желілерінің тау-геологиялық,гидрогеологиялық жағдайлары
Алматы метрополитенінің бірінші кезегі құрылысы ауданында инженерлік-геологиялық ізденулері МЕТРОГИПРОТРАНС институтының техникалық тапсырмасымен Алматы ГИПРОТРАНС,КазГИИЗ басқармасының Қазақстандық бөлімшесі орындады.
Метрополитеннің бірінші желісінің жоларнасы бойымен тереңдігі 85метрге дейін 10 барлау ұңғылары бұрғыланады және тереңдігі 20метрге дейін 12 барлау шурфтары жүргізіледі. 3 шурфтың әртүрлі деңгейлерінде жыныстардың орнықтылығын зерттеу үшін қысқа жазық штольнялар жүргізіледі, сонымен қатар жыныстардың артық сулануының олардың орнықтылығына әсері зерттеледі. Жоларнаның бір бөлімшесінде жыныстар массивін тәжірибелік түрде цементациялау орындалды.
Жыныстардың фильтрациялық қасиеттерін анықтау үшін екі кусталық сусору және шурфтарға бірнеше тәжірибелік сутолтырулар жүргізілді.
Жыныстарды классификациялауға және норматифтік геотехникалық сипаттау үшін зерттеулер жүргізілді. Метрополитен құрылысын жобалаған кезде инженерлік-геологиялық фондардың және көпжылғы жерасты суларының режимін бақылаудың материалдары да пайдаланылады.
Керекті қосымша мәлімет ретінде Алматы метрополитенінің Тұлпар станциясының ауданында қазылып жүргізілген 6 шурфтық инженерлік-геологиялық жағдайларын қарастырамыз.
Бұл шурфтар 75х50 м сеткасымен жүргізілген, аймақта көптеген құрылыс ғимараттары, комуникациялар тығыз орналасқан. Сондықтан да, құрылыс алаңы жербетінен қалыңдығы 2,9 метрге дейін негізінен үйме топырақтан тұрады. Олардың құрамы – саздақтар, қиыршықтастар, малтатастар,және құрылыстық қалдықтар.
Саздақтар меншікті салмағы ƴ= 15,6 кН, ішкі үйкеліс бұрышы φ= 20 меншікті ұстасуы G=50кПа, деформация модулі-табиғи ылғалдылықта- 12мПа және суқаныққан кезде 6мПа мен сипатталады. Саздақта тұздар кездеспейді, сондықтан да ол бетонға коррозиялық агресивтік әсер етпейді.
Осы жербетіне жақын топырақ қыртыстарының астында өте қалың (2000 метрден артық) IV- тік периодтың аллювиалдық – пролювиалдық шөгінділері жатады. Олар малтатасты, қойтасты, құмды-саздақты жыныстардан тұрады. Құрамындағы қойтастардың өлшемдері 200мм-ден артық және жалпы көлемінің 35-45%-тін құрайды.
Перографиялық жағынан малтатасты жыныстар сұр граниттер мен гранодиориттердің сынықтарынан тұрады. Малтатас және қойтастар жақсы жұмырланған дөңгелек пішінді, негізінен өте берік мықты болып келеді. Малтатасты жыныстар көбіне құрамы жағынан біркелкі болады. Тереңдеген кезде тек қойтастардың ірілігімен және пайыздық көлемімен айырылады. Қойтастардың орташа өлшемі 500мм-ге жетеді, ең үлкен өлшемі-1200мм.
Көлденең қимасы 4м, тереңдігі 20метрге дейінгі шурфтар тұтас тәжді бетонмен бекітіліп, жүргізілген кезде малтатасты жыныстар орнықты жағдайда болады, кенжардың бекітпесіз озуын 4метрге дейін жіберді. Бұл кезде шурфтың қабырғасының қопсып құлауы немесе опырылуы байқалмайды.
Бірақта малтатасты жыныс суқаныққан жағдайда жылдам орнықтылығын күрт төмендетеді. Жылжымалы ағын қалпына келеді.
Ірі кесекті осы жыныстардың тығыздығы (орташа) 2,28 т/м, табиғи ылғалдылығы 3,9% , ішкі үйкеліс бұрышы φ=37, есепті меншікті ұстасуы 33 кПа, деформация модулі 78 мПа, есепті кедергісі 600 кПа. Сонымен қатар жыныстң тығыздығының үлкен аралықта өзгеруін бақылауға болады 2,05-2,36 т/м, қопсу коэффициенті бұл кезде 1,24-1,45 өзгереді, Пуассон коэффициенті М=0,27, М.М Протодьяконов бойынша f=1,2-1,7. Малтатасты жыныс келтірілген зерттеулердің нәтижелеріне қарағанда біркелкі орнықты, кенжардың бекітпеден 2-3м озуына мүмкіндік береді.
Суқаныққан жағдайда осы жыныстардың орнықтылығы күрт төмендейді: қазбаның күмбезінің және қабырғаларының кенеттен опырылып құлауы мүмкін. Осыған байланысты жерасты ғимараттарын тұрғызып салған кезде қазба толық қимасы бойынша бекітпеленуі тиіс. Малтатасты жыныстардың жерасты, техникалық, тасқан сулармен қанығуын үзілді-кесілді болғызбау керек.

2.МЕТРОНЫҢ ЖҰМЫС-МОНТАЖДЫҚ ОҚПАНЫ ҚҰРЫЛЫСЫНЫҢ ТЕХНОЛОГИЯСЫ
2.1 Тік оқпандардың көлденең қимасының пішіні және өлшемдері оқпанды жүргізетін ұңғымалық комплексті, технологиялық схеманы таңдап қабылдау
Оқпан қимасының пішінін таңдау бірнеше факторлармен шарттасады, оның ішінде ең маңыздылары: оқпанның қызмет мерзімі, оқпан құрылысы кезіндегі болатын су құйылымы, бекітпе материалдары және шахтаның өндіріске қуаты.
Кен ісінің дамуының алғашқы кезеңдерінде шахтаның өндірістік қуатының шағын, оның пайдалану уақытының қысқа және тереңдігінің аз болуына байланысты оқпанның көлденең қимасының пішіні төртбұрышты, ол бекітпелері негізінен ағаштан болып келеді. Қазіргі уақытта, оқпандар жұмысының ауыр режимін (тау қысымының, су құйылымының, өрт қауіптілігінің ұлғаюын ) және жөндеу жұмысына кететін шығынның өсуін ескере отырып, оқпанда ағаш бекітпелер сирек қолданылады.
Шашыранды кенқайранды өндіргенде, кен- барлау жұмыстарын жүргізген кезде терең емес тік оқпандарды ағашпен бекітеді.
Көтерме ыдыстардың (скиптер немесе клеттер) санына, түріне, және өлшемдеріне байланысты төрбұрыш пішінді оқпанның қара қазбалық өлшемдері мынадай болады: 4,0х4,3м (негізгі скипті-клетті оқпан) ; 2,83х4,91м және 2,62х3,66м (әртүрлі мақсаттағы көмекші оқпандар).
Шахтаның өндірістік қуатының, оның қызмет уақытының және қазбалардың тереңдігінің өсуі оқпанды бекітпелеуге тұтас бетон, темір кесектері сияқты өте берік, ұзаққа шыдайтын материалдарды пайдалануды қажет етеді. Бұл материалдардың сығылу күштеріне қарсы тұруы өте жоғары ол бекітпелер конструкцияларында сығылу кернеуі оқпандар қимасының дөңгелек пішінінде ең үлкен дәрежеде болатыны белгігі.
Қазіргі уақытта шахта құрылысында оқпандар қимасының дөңгелек пішіні барлық жерде жаппай пайдаланылуда......