§ 100. СООРУЖЕНИЕ ТОННЕЛЕЙ СПОСОБОМ ПРОДАВЛИВАНИЯ
При пересечении действующих железнодорожных и автомобильных магистралей линиями метрополитена возникает необходимость сооружения тоннелей на небольшой глубине без перерыва эксплуатации наземного транспорта. Для этой цели служит безосадочная проходка способом продавливания, не требующая вскрытия поверхности и какого-либо переустройства транспортного полотна. Этот же способ применим для сооружения гидротехнических, пешеходных и коммунальных тоннелей в мягких и неустойчивых породах.
Форма поперечного сечения сооружаемых таким методом тоннелей может быть круговой, подковообразной, прямоугольной, трапецеидальной и др.
Для уменьшения этих сопротивлений частично разрабатывают среднюю часть забоя и нагнетают в зазор между обделкой с породой антифрикционную суспензию (например, бентонитовую или отработанное машинное масло в смеси с тавотом).
В случаях недостаточности усилий одной установки для преодоления всех сопротивлений и при значительной длине тоннеля применяют одну или несколько промежуточных продавливающих установок (рис. 350).
I этап — в рабочую камеру опускают промежуточную установку 2 и продавливают ее вместе с передним участком обделки 1, используя домкраты основной установки 3.
II этап — опускают первую секцию 4 второго участка обделки, упирая ее в торец промежуточной установки.
III этап — ведут проходку с поочередным включением промежуточной установки 5 для перемещения головного участка и основной — для перемещения второго участка обделки 6 вместе с промежуточной установкой.
Для разработки породы, кроме способа врезания ножевой секции, возможно применение механизированного агрегата.
Одновременно с продавливанием убирают породу от забоя до промежуточного бункера с последующим подъемом на поверхность способом, зависящим от объема пород (бадьевым, клетьевым или скиповым переподъемниками). Способ перемещения породы может быть рельсовым в вагонетках, конвейерным или гидравлическим.
Практически достигнутая в СССР наибольшая суточная скорость проходки перегонного тоннеля составляет 3,45 м при общем усилии продавливания колец около 800 тс.
Таким способом можно сооружать и тоннели прямоугольного сечения. Рассмотрим это на примере постройки двухполосного автодорожного тоннеля.
Две железобетонные секции прямоугольного поперечного сечения 1 и 2 (рис. 351) массой около 500 т каждая были изготовлены на месте и расположены на железобетонных фундаментных плитах 6. По наружной поверхности секций была нанесена битуминозная мембрана. В качестве упора для домкратов использованы лотковые плиты. С одной стороны насыпи плита уперта в стену котлована, огражденную шпунтом 3, с другой — закреплена 12-ю наклонными анкерами 5.
Головные части секций оснащены стальными режущими кромками. В процессе последовательного продавливания обеих секций использовано усилие 1200 тс, развиваемое 12-ю домкратами. Для уменьшения силы трения нагнетали бентонитовую суспензию. Стык между секциями 4 на участке длиной 1,5 м был выполнен из монолитного бетона с битумной изоляцией без удаления ножевых устройств.
Для сооружения тоннелей применяют также продавливание отдельных железобетонных элементов прямоугольного поперечного сечения, входящих в состав тоннельной конструкции.
Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены
Строительство транспортных тоннелей
В начале 20-го века в связи с увеличением автомобильного, железнодорожного и прочих видов транспорта встал вопрос о снижении трафика и создании дополнительных транспортных развязок. В это время началось интенсивное строительство транспортных тоннелей: Московского, Петербурского, Нижегородского метрополитена и множества мелких наземных, подземных сооружений.
Технология строительства транспортных тоннелей
Тоннели — это наиболее сложный вид дорожного строительства. Для реализации проекта необходимы геологи, геодезисты, проектировщики, дорогостоящие машины и оборудование, квалифицированные рабочие.
Выбор способа строительства, глубины, длины зависит от климатических, топографических и геологических условий местности. Подземная дорога может пересекать любые труднопроходимые отрезки пути. Тоннели стоят сквозь непреодолимые препятствия рельефной местности, под водой, где мосты мешали бы судоходству, под городскими постройками (метрополитен), в скальных грунтах.
Строительство транспортных тоннелей производится открытым и закрытым способом. Иногда два способа комбинируются.
Открытый способ
Этот способ применяется для неглубокого залегания тоннеля на глубине 10-15 м. Он более дешевый и менее трудоемкий, чем закрытый способ. Технология предусматривает рытье котлована, укрепление стенок и обратную засыпку. Кроме основных работ по строительству также необходимо переносить существующие инженерные коммуникации, укреплять грунты над проходкой.
Существует несколько распространенных методов. В их число входит:
В случае сильно обводненных грунтов, трещиноватых скальных грунтов, песчано-глинистой почвы и прочих неустойчивых геологических условий применяются специальное укрепление грунтов. К числу укрепления относят: водопонижение, замораживание грунта, цементация скальных пород, химическое закрепление, метод сжатого воздуха, пр.
Закрытый способ
Закрытый способ более трудоемкий и опасный. При этом способе бурение производятся на глубине от 20м, при невозможности проведения работ открытым способом — на мелком залегании проходки 10-15м. Строительство ведется одновременно на нескольких отрезках будущей проходки, что ускоряет сдачу в эксплуатацию. Разработку грунта, обделку ведут краев от каждого ствола до встречи к соседним стволам, т.е. до сбойки отдельных участков.
Метод предусматривает создание выработки — искусственной пустоты в земле, укрепление стенок рошпанами (поперечиной, соединяющей рамы), гидроизоляционные работы. После прокладки тоннеля его внутренние стены обшивают чугуном, сталью или укрепляют железобетоном, бетоном.
Для ведения проходческих работ в зависимости от размера тоннеля, инженерных условий используются различные методы:
В процессе обустройства подземного сооружения производится механическая выемка грунта, разработанный грунт попадает на ротор с резцами, потом на конвейер и транспортируется на вагонетки. Скорость механизированной проходки составляет до 1200 м за месяц. В агрессивных и неустойчивых средах используются щиты с активным пригрузом. Во время работы укрепляется тоннельная обделка. Она может быть выполнена с помощью подачи бетона, сжатого воздуха, уплотнения грунта. Активный пригруз создается в призабойной зоне.
Справка. Первый проходческий щит был спроектирован в 1825 г. при сооружении метрополитена под Темзой. Его создал Марк Брюнель, когда наблюдал за корабельным червем. Изобретатель заметил, что голова червя была покрыта панцирем. С помощью зазубренной челюсти он буравил дерево. Углубляясь, червь оставлял за собой на стенках хода защитный слой извести.
В зависимости от существующей грунтовой породы выбирают ту или иную технологию.
Методы строительства транспортных тоннелей для устойчивых скальных и среднекрепких грунтов:
В слабых обводненных, агрессивных средах применим:
Для неустойчивых, подверженных пучению, сильнотрещиноватых грунтов используется:
В горах наиболее распространен горный метод с применением буровзрыных работ, проходческих машин в щитах. Под водой используют опускные или щитовые секции. В черте города наиболее приемлемый открытый способ. В нестандартных условиях применяют способ продавливания проходки, закрепление химическими реагентами или водопонижение, замораживание грунтов.
Обделки автотранспортных тоннелей выполняют из металла (чугун, сталь) или монолита (железобетон, бетон). Сводчатые очертания — чаще всего из набрызг-бетона или бетонирования в опалубках. Круговые обделки стыкуют из отдельных металлических или железобетонных элементов ребристого или сплошного сечения. Прямоугольные обделки обустраивают в виде рамных конструкций из сборного или монолитного железобетона. Для наземных тоннелей в месте начальных и конечных порталов обустраивают ограждающие и несущие подпорные стены, архитектурно оформляют их. Подводные автодорожные и городские тоннели в большинстве случае проектируют в виде рампоконструкций переменной высоты.
Характеристика транспортных тоннелей
Основные технические характеристики транспортных тоннелей:
Размер и форма выбирается согласно ГОСТ 24451-80 с учетом используемых механизмов, размещения эксплуатационных устройств, приближения строений.
Инженерные системы в тоннелях
Каждый тоннель для бесперебойной и безопасной работы проектируется с инженерными системами. Это:
Современные системы проектируются автоматизированными. Они могут управляться дистанционно и ручными методами.
Кроме того, по правилам техники безопасности в стенах тоннелей строятся ниши под оборудование пожарной защиты, сигнализации, электрощитовые, через каждые 100 м делают эвакуационные выходы.
Справка. Воздухообмен тоннелей достигает несколько тысяч м3 за секунду. Например, в автотоннеле Сен-Готард приток воздуха 2150 м3/сек, что приравнивается к пересечению тоннеля 1850 машин за час.
Самые длинные и глубокие тоннели
Самым длинным туннелем в мире считается Делавэрский акведук, который расположен в штате Нью-Йорк США и построен в 1945 г. Его длина составляет 137 000 м. Это основной водопроводный тоннель штата, который пробурен через скальные породы.
Готардский тоннель, Швейцария (57 091 м) – самый длинный автотранспортный тоннель в мире. С северного конца он выходит возле деревушки Эрстфельд, а южный выход расположен возле поселка Бодио. Благодаря новой транспортной ветке время пребывания в пути от Цюриха до Милана сократилось на 1 час. Он представляет собой 2 параллельные линии для двухстороннего движения, соединенные галереями. Открыт в 2016 г.
Самый длинный метрополитен в мире Гуанчжоу, построенный в Китае в 2010г. Его протяженность – 60 400 м.
В России самая протяженная подземная дорога – это Московский метрополитен. Его длина составляет 37800 м. Он считался самым длинным метро в мире с 1978 по 1984 г., с 1990 по 1995 г..
Эйксуннский автодорожный тоннель считается самым глубоким в мире. Он проходит по дну Стурь-фьорда в норвежской провинции Мёре-ог-Румсдал, соединяет города Эйксунн и Рьянес Тоннель уходит в глубину на 287 м.
Мегастройки! Строительство транспортных тоннелей.
Технология строительства транспортных тоннелей
Выбор способа строительства, глубины, длины зависит от климатических, топографических и геологических условий местности. Подземная дорога может пересекать любые труднопроходимые отрезки пути. Тоннели стоят сквозь непреодолимые препятствия рельефной местности, под водой, где мосты мешали бы судоходству, под городскими постройками (метрополитен), в скальных грунтах.
Строительство транспортных тоннелей производится открытым и закрытым способом. Иногда два способа комбинируются.
Открытый способ
Этот способ применяется для неглубокого залегания тоннеля на глубине 10-15 м. Он более дешевый и менее трудоемкий, чем закрытый способ. Технология предусматривает рытье котлована, укрепление стенок и обратную засыпку. Кроме основных работ по строительству также необходимо переносить существующие инженерные коммуникации, укреплять грунты над проходкой.
Существует несколько распространенных методов. В их число входит:
В случае сильно обводненных грунтов, трещиноватых скальных грунтов, песчано-глинистой почвы и прочих неустойчивых геологических условий применяются специальное укрепление грунтов. К числу укрепления относят: водопонижение, замораживание грунта, цементация скальных пород, химическое закрепление, метод сжатого воздуха, пр.
Закрытый способ
Для ведения проходческих работ в зависимости от размера тоннеля, инженерных условий используются различные методы.
В процессе обустройства подземного сооружения производится механическая выемка грунта, разработанный грунт попадает на ротор с резцами, потом на конвейер и транспортируется на вагонетки. Скорость механизированной проходки составляет до 1200 м за месяц. В агрессивных и неустойчивых средах используются щиты с активным пригрузом. Во время работы укрепляется тоннельная обделка. Она может быть выполнена с помощью подачи бетона, сжатого воздуха, уплотнения грунта. Активный пригруз создается в призабойной зоне.
Первый проходческий щит был спроектирован в 1825 г. при сооружении метрополитена под Темзой. Его создал Марк Брюнель, когда наблюдал за корабельным червем. Изобретатель заметил, что голова червя была покрыта панцирем. С помощью зазубренной челюсти он буравил дерево. Углубляясь, червь оставлял за собой на стенках хода защитный слой извести
В зависимости от существующей грунтовой породы выбирают ту или иную технологию.
Методы строительства транспортных тоннелей для устойчивых скальных и среднекрепких грунтов:
В слабых обводненных, агрессивных средах применим:
Для неустойчивых, подверженных пучению, сильнотрещиноватых грунтов используется:
В горах наиболее распространен горный метод с применением буровзрыных работ, проходческих машин в щитах. Под водой используют опускные или щитовые секции. В черте города наиболее приемлемый открытый способ. В нестандартных условиях применяют способ продавливания проходки, закрепление химическими реагентами или водопонижение, замораживание грунтов.
Характеристика транспортных тоннелей
Основные технические характеристики транспортных тоннеле
Размер и форма выбирается согласно ГОСТ 24451-80 с учетом используемых механизмов, размещения эксплуатационных устройств, приближения строений.
Инженерные системы в тоннелях
Каждый тоннель для бесперебойной и безопасной работы проектируется с инженерными системами. Это:
Современные системы проектируются автоматизированными. Они могут управляться дистанционно и ручными методами.
Кроме того, по правилам техники безопасности в стенах тоннелей строятся ниши под оборудование пожарной защиты, сигнализации, электрощитовые, через каждые 100 м делают эвакуационные выходы.
Воздухообмен тоннелей достигает несколько тысяч м3 за секунду. Например, в автотоннеле Сен-Готард приток воздуха 2150 м3/сек, что приравнивается к пересечению тоннеля 1850 машин за час.
Самые длинные и глубокие тоннели
Самым длинным туннелем в мире считается Делавэрский акведук, который расположен в штате Нью-Йорк США и построен в 1945 г. Его длина составляет 137 000 м. Это основной водопроводный тоннель штата, который пробурен через скальные породы.
Готардский тоннель, Швейцария (57 091 м) – самый длинный автотранспортный тоннель в мире. С северного конца он выходит возле деревушки Эрстфельд, а южный выход расположен возле поселка Бодио. Благодаря новой транспортной ветке время пребывания в пути от Цюриха до Милана сократилось на 1 час. Он представляет собой 2 параллельные линии для двухстороннего движения, соединенные галереями. Открыт в 2016г.
Самый длинный метрополитен в мире Гуанчжоу, построенный в Китае в 2010г. Его протяженность – 60 400 м.
В России самая протяженная подземная дорога – это Московский метрополитен. Его длина составляет 37800м. Он считался самым длинным метро в мире с 1978 по 1984г, с 1990 по 1995г.