Класифікація тунелів та галузь їх застосування. Основи розрахунку тунелів

Тунелі являють собою протяжні підземні або підводні спорудження для руху транспортних коштів, пропуску води, розміщення інженерних комунікацій і інших цілей.

Тунелі підрозділяють по призначенню, місці розташування, глибині закладення, способам будівництва й іншим ознакам.

Залежно від призначення розрізняють тунелі транспортні, гідротехнічні, комунальні, гірничопромислові й спеціального призначення. По місці розташування тунелі умовно підрозділяють на гірські, підводні й міські.

Гірські тунелі прокладають через гірські хребти й височини (мал. 27.1, а).

При перетинанні трасою дороги водних перешкод: рік, озер, заток, проток, каналів і водоймищ - споруджують підводні тунелі (мал. 27.1, б).

Тунелі, закладені під вулицями, площами й іншими ділянками міської території, називаються міськими (мал. 27.1, в, г).

Залежно від глибини закладення від поверхні землі Н розрізняють тунелі глибокого закладення (Н > 10...15 м) і дрібного закладення (Н < 10 м).

Способи спорудження тунелів досить різноманітні й визначаються їхньою довжиною, глибиною закладення, топографічними, інженерно-геологічними й містобудівними усло- виями, а також економічними й екологічними міркуваннями.

У практиці тоннельного будівництва застосовують гірський, щитовий, відкритий і спеціальні способи робіт.

Проектування автодорожніх тунелів у плані, профілі й поперечному перерізі

Гірські тунелі. Вони підрозділяються на верхові й базисні (мал. 27.2). Верховий тунель, що має меншу довжину й більш низьку будівельну вартість, може виявитися целесо- образніше, чим базисний, при малій інтенсивності руху. При значній вантажонапруженості дороги переважніше споруджувати базисний тунель, що вимагає менших транспортно-эк- сплуатационных витрат. Будівництво верхових тунелів вимагає більш протяжних підходів, що сполучене з необхідністю перетинання крутих косогорів, зсувних зон, ущелин шляхом створення високих підпірних стін, віадуків, глибоких вилучень, захисних галерей.

Гірські автодорожні тунелі довжиною менш 300 м проектують, як правило, з односхилим поздовжнім профілем, а тунелі довжиною більш 300 м можуть бути як односхилими, так і многоскатными з підйомом до середини тунелю (див. мал. 27.2).

Максимальний поздовжній ухил проїзної частини гірських тунелів становить 40 %%, а мінімальний - 3 %%. Обмеження ухилів викликане умовами вентиляції й водовідводу в тунелі.

У тунелях довжиною до 500 м, розташованих у складних топографічних і інженерно-геологічних умовах, допускається збільшення поздовжнього ухилу до 60 % .

Гірські тунелі на автомобільних дорогах ІІ... ІV категорій проектують, як правило, на дві смуги руху. Для пропуску четырехполосного руху влаштовують два поруч розташовані двухполосных тунелю. На дорогах І категорії в окремих випадках можливе сполучення в тунелі четырехполосного руху в одному або двох ярусах.

Розміри поперечного переріза автодорожніх тунелів залежать від експлуатаційних факторів і визначаються, насамперед , габаритом наближення конструкцій і встаткування з обліком раз- мещения за його межами вентиляційних каналів, освітлювальних обладнань, дренажних і протипожежних систем, інженерних комунікацій і ін.

Підводні тунелі. При перетинанні трасою автомобільних доріг великих рік, каналів, проток або заток може віз никнути необхідність у спорудженні підводних тунелів, які в ряді випадків мають техніко-економічні переваги перед мостовими переходами.

Підводні тунелі не порушують умов судноплавства й побутового режиму водної перешкоди. Низькі береги водотоку, що підвищують вартість мостового переходу у зв'язку з необхідністю забезпечення підмостових габаритів, сприятливі для підводних тунелів. Крім того, зведення мостових опор із глибоким закладенням фундаментів, особливо в слабких, нестійких ґрунтах, представляє складне інженерне завдання. Слід також ураховувати, що підводні тунелі в умовах міської забудови на відміну від мостів у мінімальному ступені порушують архітектурний ансамбль міста.

По довжині підводні тунелі складаються з подруслового, берегових і відкритих - рамповых ділянок і мають, як правило, многоскатный поздовжній профіль увігнутого обрису (див. мал. 27.1, б). Максимальна глибина рампи не повинна перевищувати 12...15 м, тому що при більшій глибині значно утяжеляется рамповая інструкція й ускладнюється процес провадження робіт.

Автотранспортні тунелі. Такі тунелі (як правило, дрібного закладення) призначені для пропуску всіх видів міського безрейкового транспорту. Однак у ряді випадків споруджують тунелі тільки для пропуску вантажних або легкових автомобілів.

Тунелі дрібного закладення для розв'язки руху в різних рівнях споруджують на прямих і косих перетинаннях, В- У- і Т- Образних примиканнях, а також на розгалуженнях двох або декількох магістралей у тісному вв'язуванні з існуючим плануванням і забудовою, з урахуванням особливостей вуличного руху й розташування підземних комунікацій.

При створенні тунелю істотно змінюються умови руху транспортних коштів і пішоходів у даному районі. Залежно від конкретних містобудівних і транспор- тных умов застосовують схеми розв'язки руху по типу "сплющений конюшиновий аркуш" (мал. 27.5, а), "кільцева" (мал. 27.5, б), "ромбовидна", "петлевая" і ін.

Пішохідні тунелі. Пішохідні тунелі в містах улаштовують при перетинанні швидкісних доріг, магістралей безперервного руху й вулиць із інтенсивним рухом транспорту й пішоходів, на великих площах, перехрестях або примиканнях вулиць і доріг, у місцях найбільшого тяжіння пішохідних потоків (станції метрополітену, залізничні вокзали, торгові центри, парки). Вони повинні забезпечувати безпеку й зручності пішохідного й автомобільного руху при мінімальних витратах часу на подолання переходу.

При перетинанні вулиць, доріг, автомобільних або залізничних магістралей улаштовують, як правило, одиночні пішохідні тунелі "лінійного" типу. Їх розташовують перпендикулярно осі вулиці (дороги) через 400...600 м

Конструкції тунелів

Для захисту підземних вироблень від зовнішніх впливів і сприйняття тиску ґрунту й води зводять постійне контурне кріплення - тоннельную оброблення. Тільки у міцн, монолітн скальных грунтах, що невыветривающихся и нетрещиноватых, практически не оказывающих давления на крепь, тоннели могут быть оставлены без обделки У міцних, але, що вивітрюються й слабот- рещиноватых ґрунтах улаштовують облицювання, що вирівнює й закріпляючу поверхню вироблення.

У всіх інших випадках вироблення закріплюють по контуру обробленням.

Тоннельные оброблення повинні бути зведені з матеріалів, що забезпечують міцність, водонепроникність і довговічність конструкції. У деяких випадках матеріал оброблення повинен мати підвищену морозостійкість, вогнестійкість, стійкість до хімічної й біологічної агресії.

Основними матеріалами для тоннельных оброблень є бетон, залізобетон, чавун і сталь.

Бетон застосовують переважно для зведення монолітних оброблень. При цьому клас бетону по міцності на стиск повинен бути не нижче В20, а товщина елементів оброблення - не менш 20 див.

Для залізобетонних конструкцій клас бетону по міцності на стиск ухвалюють не нижче В20 для монолітних і не нижче В30 для збірних елементів, а товщину їх не менш 15 див.

При будівництві тунелів у складних гідрогеологічних умовах застосовують оброблення із чавунних тюбінгів. Їх виготовляють переважно із сірого ливарного чавуну, що володіє досить високою міцністю на стиск (180...210 Мпа) і розтягання (60...80 Мпа), абсолютною водонепроникністю й стійкістю до хімічної агресії.

Сталь застосовують в основному в якості арматур залізобетонних оброблень, а іноді для виготовлення елементів тоннельных конструкцій.

Форму оброблень призначають відповідно до обрису тоннельных вироблень залежно від способу провадження робіт і інженерно-геологічних умов.

Оброблення склепінного обрису

Монолітні оброблення. У більшості випадків оброблення склепінного обрису зводять із монолітного бетону, надаючи їм різні конструктивні форми залежно від властивостей і з- стояння навколишніх тунель ґрунтів.

Товщина монолітних бетонних оброблень двухполосных автодорожніх тунелів залежить від міцності й стійкості навколишніх ґрунтів і може змінюватися від 40 до 90 див у замковому перетині й від 60 до 150 див у частині стін.

Для захисту тунелю від проникання підземних вод за монолітне оброблення нагнітають цементний розчин, що заповнює всі порожнечі й тріщини, що є джерелами теч, а в ряді випадків улаштовують суцільне гідроізоляційне покриття по зовнішній або внутрішній поверхні оброблення.

Збірні оброблення. При розкритті тоннельных вироблень у міцних скельних ґрунтах на повний профіль можливе застосування збірних оброблень із заздалегідь виготовлених елементів: залізобетонних блоків суцільного або ребристого перетину. Збірне оброблення можна влаштовувати у вигляді пологого зводу, що опирається на ґрунт або монолітні стіни, а також незамкнутої подъемистой конструкції подковообразного обрису.

Оброблення кругового обрису

Металеві оброблення. При щитовій проходці тунелів у складних інженерно-геологічних умовах - нестійких водоносних ґрунтах при гідростатичному тиску більш 0,15.0 ,2 Мпа - виникає необхідність у застосуванні збірних оброблень із чавунних або сталевих тюбінгів, які характеризуються високою несучою здатністю, твердістю й водо-непроницаемостью.

Збірні оброблення складаються з окремих кілець шириною від 0,5 м у слабкі до 1,2 м і більш у стійких ґрунтах.

Залізобетонні оброблення. У цей час при щитовій проходці тунелів у переважній більшості випадків застосовують збірні оброблення із залізобетонних елементів.

Розрізняють тверді оброблення з постійними або тимчасовими зв'язками розтягання й гнучкі оброблення без зв'язків розтягання в стиках.

Гідроізоляція збірних оброблень полягає головним чином у герметизації швів між блоками або тюбінгами, болтових отворів і отворів для нагнітання. Попередньо зазор між обробленням і ґрунтом заповнюють тампонажною сумішшю.

Оброблення прямокутного обрису

Оброблення автотранспортних тунелів. Конструкцію закритої частини тунелю виконують у вигляді однопрогонової або двухпролет- ний замкненої рами з монолітного або збірного залізобетону, а також комбінованої збірно-монолітної конструкції.

При котлованном способі робіт оброблення автотранспортних тунелів зводять переважно з монолітного залізобетону.

Їх виконують у вигляді одне- або багатоконтурних рамних конструкцій. Стіни й лоток найчастіше роблять плоскими, а перекриття залежно від прольоту - плоским або ребристим.

Поиск по сайту: