Горный способ проходки тоннелей

Тоннель - горизонтальное или наклонное искусственное подземное сооружение, предназначенное для транспорта, пропуска воды, размещения коммуникаций или производственных предприятий.

По назначению тоннели делятся на семь групп:

1. железнодорожные

2. автодорожные

3. метрополитенов

4. гидротехнические

5. коммунальные

6. горнопромышленные

7. специальные

По местоположению тоннели подразделяют на:

· горные (проложенные в горных районах - через хребты, водоразделы и отдельные возвышенности);

· подводные (тоннели, сооружаемые под руслом водотока (или под другой водной преградой, например морским проливом), для пропуска транспортных средств и размещения инженерных коммуникаций);

· равнинные, или городские (например, тоннели метрополитенов).

Описанные выше горные способы работ (опертого свода опорного ядра, раскрытия на полное сечение по частям) являются трудоемкими, поскольку разработку грунта и устройство обделки ведут отдельными частями, а не на все сечение тоннеля.

При этих способах вследствие загромождения сечения тоннеля временным креплением и необходимости возведения постоянной обделки на узком фронте работ возможность применения высокопроизводительной горнопроходческой техники ограничивается, а скорости проходки низкие.

Разработаны новые методы работ, которые позволяют раскрывать сечение тоннеля сразу на возможно больший профиль с установкой временной крепи, не загромождающей сечение, и последующим возведением постоянной обделки на широком фронте. К таким методам относятся:

· метод проходки с устройством податливого свода (разработан австрийскими инженерами в середине шестидесятых годов и получил название новоавстрийского);

· метод проходки с устройством арочно-бетонной крепи (предложен советскими специалистами);

· новый вариант метода опорного ядра.

Метод проходки с устройством податливого свода (новоавстрийский метод)

. Разработка технологии работ по сооружению тоннеля этим методом исходит из следующих основных положений.

После проходки горной выработки порода в естественном массиве постепенно переходит из упругого состояния в состояние потери устойчивости и далее в неустойчивое состояние. Установка временной крепи во время проходки должна обеспечить устойчивость массива. При этом крепь может работать как жесткая опора для окружающего массива, или как податливая конструкция, допускающая деформации совместно с массивом.

Новоавстрийский метод можно применять в разнообразных и сложных инженерно-геологических условиях (например, в неустойчивых или подверженных пучению породах при проходке горных тоннелей, а также для безосадочной проходки тоннелей метрополитенов).

Новоавстрийский метод дает возможность скоростного и экономичного сооружения тоннелей, поскольку применение податливой крепи и оптимальное использование естественной устойчивости массива позволяют уменьшить металлоемкость временной крепи и толщину постоянной обделки, которую рассчитывают с учетом восприятия горного давления временной податливой крепью

Метод проходки с устройством арочно-бетонной крепи.

Технология проходки с применением арочно-бетонной крепи также базируется на применении крепей ограниченной податливости, позволяющих реализовать несущую способность горного массива. Основными конструктивно-технологическими принципами этой технологии являются: немедленное возведение у забоя металлической арочной крепи, рассчитываемой на частичное восприятие расчетной величины горного давления в строительный период, и замена традиционной дощатой затяжки бетонным слоем минимальной толщины, уложенным между породой и внешней полкой установленной арки (рис. 120).

Эта крепь ограниченной податливости обеспечивает поддержание выработки в строительный период вначале за счет деформа-тивности собственно арок, а позже за счет ползучести бетона, которая затухает по мере его твердения. В этот период производят замер деформаций арочно-бетонной крепи для контроля правильности принятых расчетных предпосылок. Если деформации незначительны или отсутствуют, то арки можно демонтировать для повторного использования на следующих участках тоннеля.

Возведенную таким образом временную арочно-бетонную крепь (с арками или без них) используют в постоянной обделке, в качестве первого слоя, рассчитанного на восприятие горного давления. Толщину второго слоя постоянной обделки определяют расчетом многослойной системы на нагрузки эксплуатационного периода (гидростатическое давление, остаточное горное давление, сейсмические воздействия и т. д.).

В технологический процесс при этом методе сооружения тоннеля входят следующие операции:

· бурение шпуров, разработка и уборка породы;

· установка арок крепления, монтаж опалубки и укладка бетона за арки;

· установка марок для измерения смещений бетона, проведение измерений и принятие решения о снятии или оставлении арок;

· бетонирование внутреннего слоя постоянной обделки

Новый вариант метода опорного ядра.

Этот метод применяют в грунтах с коэффициентом крепости от 1 до 4. Технология работ состоит в следующем. В начале по обеим сторонам будущего тоннеля проходят опорные выработки круглого или подковообразного поперечного сечения, причем проходку ведут с опережением одной выработки по отношению к другой. После проведения опорных выработок в них бетонируют стены будущего тоннеля. Затем проходят калоттный профиль с одновременным возведением свода тоннеля из сборных или монолитных железобетонных конструкций с опережением их на длину возведенных стен. На последней стадии разрабатывают ядро и бетонируют обратный свод.

Горный способ

При расположении тоннелей в прочных, слаботрещиноватых и невыветриваемых породах выработка может быть оставлена без обделки (например, многих тоннелей в Швеции, Норвегии, Финляндии). Во всех остальных случаях устраивают несущие конструкции тоннелей из монолитного бетона и железобетона, сборного железобетона, чугуна и стали. При проходке тоннелей горным способом в скальных породах применяют преимущественно облегчённые обделки из одного или двух слоев набрызг-бетона, усиленных анкерами. В случае необходимости набрызг-бетонное покрытие армируют проволочной сеткой (фибронабрызг-бетон), арматурными сетками, сплошными или решётчатыми арками. При щитовой проходке тоннелей в мягких породах применяют сборные обделки кругового очертания из унифицированых железобетонных блоков или тюбингов, в т.ч. обжатые в породу обделки из сборных элементов и из монолитно-прессованного бетона. Строительство тоннелей в скальных и полускальных горных породах осуществляется преимущественно горным способом с буровзрывными работами; применяют также тоннелепроходческие машины.

Список литературы:

1. Тоннели : справ.-метод. пособие / С.Н. Власов, В.А. Гарбер, Е.К. Губенков [и др.]; под ред. Д.И. Федорова ; ВНИИ трансп. стр-ва. - М. : Транспорт, 1979. - 176 с. - Библиогр.: с. 173-174 (42 назв.). - Б. ц.

2. Укрупненные нормы и расценки на работы на шахтной поверхности при строительстве метрополитенов, тоннелей и подземных сооружений специального значения. справ.-метод. / Н.А. Бирюков, А.Л. Артюнина, Н.Ф Баринова ; Всесоюзный проектно-технологический институт транспортного строительства «ВПТИТРАНССТРОЙ.» - М. 1989 – 103 с

Поиск по сайту: