В мире существует огромное количество тоннелей, из них не более 100 имеют протяженность более 10 км. На территории России построен самый длинный железнодорожный путь, частично проходящий в недрах горы, — Северомуйский. Согласно печальной статистике, его строительство стоило жизни 31 человеку.
Условия строительства пути специфические, и, если бы не инженерные находки, то погибших могло бы быть намного больше. На пути строительства Байкало-Амурской магистрали стал преградой огромный горный хребет – Северомуйский хребет. Его протяженность составляет 300 км, при этом ширина горной породы — 30 км. Для того чтобы продолжить строительство, потребовалось прорубить гору насквозь, а это было непросто, если учесть неоднородности грунта и внутренние водные потоки.
В процессе строительства было более 50 аварий, которые могли привести к отмене проекта.
Опасный Северомуйский обход
Первоначально предполагалось, что Северомуйский тоннель будет запущен в эксплуатацию в 1986-1987 году, и для открытия движения по временной схеме было принято решение построить временный обход. Но так получилось, что обходов было два.
Процесс строительства тоннеля
Первый обход построили довольно быстро, с августа 1982 по март 1983 года. Он был чуть длиннее тоннеля (24,6 километра против 15 подземных), но с уклоном в сорок тысячных. Это значит, что на каждые 100 метров длины перепад высоты составлял 4 метра. Для железной дороги это запредельная величина.
В результате грузовые поезда приходилось расцеплять на несколько частей, и тепловоз перевозил всего по нескольку вагонов. Пассажирское движение на обходе из соображений безопасности было вообще запрещено — от станции Ангаракан до станции Казанкан пассажиров по дороге, проложенной рядом с обходом, перевозили машинами-вахтовками. Сейчас рельсы с этого обхода сняты, но насыпь и грунтовка сохранились почти везде.
К 1985 году стало понятно, что сооружение Северомуйского тоннеля затягивается на неопределенный срок. Поэтому было принято решение о строительстве второго временного обхода, которое началось в ноябре 1985 года. Для уменьшения уклона до 18 тысячных пришлось очень сильно его удлинить, чтобы найти оптимальный маршрут. В результате длина второго обода составила 64 километра.
Теперь обход петлял по долинам, переходя с перевала на перевал, постепенно вбираясь наверх. По этому обходу уже разрешалось грузовое и пассажирское движение, однако скорость составов не превышала 20 км/ч. Самым опасным участком стал виадук, получивший название «Чертов мост». Те, кто хоть раз побывал на этом участке, ещё долго вспоминают его.
Виадук имеет протяженность 360 м, дугообразный путь расположен под уклоном. Дорога построена над руслом реки Итыкит на высоте 35 м. Тяжелые вагоны, проезжая по ней, раскачивают конструкцию. Опытные машинисты проезжали по ней, взяв волю в кулак, но даже это не останавливало туристов — любителей острых ощущений, из-за которых это место также приобрело печальную славу.
Галилео. Истории изобретений. Проходческий щит Брюннеля
Сейчас, после открытия Северомуйского тоннеля, по виадуку разрешено движение только одному специальному составу. На этом обходе было сооружено два петлевых тоннеля (2,14 км и 752 м). Движение по нему было открыто в 1989 году.
Планирование строительства Северомуйского тоннеля
Открытие тоннеля протяженностью 15 км 343 м стало знаменательным событием. Путь стал знаменит благодаря уникальному расположению в северной части Бурятии. Неподалёку находится северный берег Байкала, окружённый вечной мерзлотой и плотными горными хребтами. При строительстве особую сложность добавляли внутренности горы, которые оказались непредсказуемыми и периодически доставляли значительные неприятности. Инженерам приходилось на ходу придумывать, как обходить все новые и новые препятствия, работ подобной сложности в мире не ранее не осуществлялось.
Первым сюрпризом оказался радиоактивный газ радон, источник которого обнаружили в недрах. Из-за его высокой концентрации, превышающей нормы в 15 раз, работы приходилось вести в специальных защитных костюмах.
Второй проблемой стала структура породы, оказавшаяся чрезвычайно неоднородной. Горные хребты оказались насквозь испещренными трещинами. Они имели различную толщину, глубину и направление. Многочисленные пробы и исследования хребта не давали 100-процентной картины, которая была необходима инженерам для продолжения безопасного строительства.
Пришлось прибегнуть к нестандартным способам изучения объекта. С помощью съёмок со спутника выяснилось, что некоторые разломы просто огромные — их длина более 1 км — плюс, в недрах обнаружились горные водопады. Перемешанные с камнями и грязью водяные потоки мощно вырывались из горной породы. Предусмотреть все таящиеся опасности было невозможно
На одном участке при прохождении массива проходчики наткнулись на гигантский плавун, скрывавшийся за гранитной перемычкой. Под давлением внутри горы плавун, состоящий из массы воды с песком, прорвал перемычку и устремился в тоннель. 20-тонный грузовик унесло этим потоком на 300 метров, последствия аварии залечивали долго. Тоннель заглушили огромным количеством бетона.
Работы на этом участке были остановлены, казалось, проблему решить невозможно. Но инженеры нашли решение, отведя воду внутри горы в сторону. Через два года после аварии проходчики прорубили бетонную пробку и пошли дальше.
В одном месте тоннель перегородил старое подземное русло реки, из которого мощным потоком хлынула вода. А в самом конце строительства произошел сильный обвал, при котором полностью засыпало 200 метров уже пробуренного тоннеля. Проходку пришлось повторять.
И если крупные аварии случались довольно часто, то мелкие неприятности происходили вообще каждый день.
Влияние землетрясений на ход строительства
При благоприятных условиях проходчикам удавалось пробурить в месяц более 170 метров тоннеля. Вдобавок к своей крайне неудобной для строительства структуре, Северомуйский хребет находится в зоне повышенной сейсмической активности, здесь возможны землетрясения мощностью до 10 баллов. Одно из крупнейших было зарегистрировано в 1936 году.
Около века назад сместился сам хребет, из-за этого река Ангара потекла вспять, и засох лес на большой площади. Причина была в сдвиге тектонических плит, на границе которых проходит тоннель. Любое землетрясение или подобный сдвиг могли привести к катастрофе.
Чтобы избежать катастрофы и в будущем обеспечить нормальное функционирование тоннеля в этом весьма опасном районе, был предпринят ряд неординарных мер.
Прокладка тоннелей по новейшим технологиям
Параллельно главному тоннелю, на расстоянии примерно 20 м, стали бурить разведочный тоннель, представляющий собой штольню меньшего сечения. Если у главного тоннеля площадь сечения 68 м, то у штольни — всего 18. Она должна была также выполнять транспортно-дренажную функцию. Основная проходка шла с двух сторон хребта, навстречу друг другу.
Также до линии будущего тоннеля были пробурены 4 вертикальных шахты с вершины хребта, каждая глубиной несколько сот метров. Из тех 4 шахт тоже шла проходка в обе стороны. Эти меры позволили продвигаться множественными короткими участками, что увеличивало безопасность, но требовало высочайшей точности расчетов, чтобы соединить все участки в единую нитку тоннеля. Это прекрасно получилось, отклонение от запланированной оси в итоге составило всего 5 мм на всей протяженности тоннеля.
Там, где были разломы, сделали штольни с камерами для бетона. Стены почти на всей протяженности тоннеля сделали 3-4-слойными. Получился тоннель, вмонтированный в своеобразную многослойную трубу, каждый слой которой подвижен по отношению к остальным:
1 — армированный бетон;
2 — тюбинговый, похожий на металлические соты, как в метро;
Эта гигантская и прочная конструкция теперь надежно защищает тоннель от всех внешних воздействий. На особо опасных участках с рыхлыми породами была применена технология дополнительной заливки вокруг тоннеля раствором из жидкого стекла и бетона с особыми добавками для получения очень жесткого каркаса, предохраняющего от обвала.
Техника, которую использовали при строительстве
Через строительство тоннеля прошло несколько поколений людей и техники. Проходку начала в 1977 году техника, работавшая еще на строительстве Московского метро в конце 1930-х. Ее быстро сменила более современная техника, в том числе импортная. Но не все задачи ей оказались под силу, даже сами производители не были уверены в ней.
Глава американской компании Robbins, предоставившей 25-тонный проходческий комбайн, был подготовлен к работе. Прибыв на место и взглянув на горный кряж, он советовал не бурить здесь и поискать другое место. Но наши мастера справились. Многое пришлось делать по старинке, в том числе отбойными молотками — единственным инструментом, который никогда не отказывал.
Был проведен огромный объем работ и, наперекор всем сомнениям, итог оказался замечательным. Был построен сложный со всех точек зрения тоннель, что позволило запустить в работу Байкало-Амурскую магистраль, обеспечивающую важнейшую стратегическую связь с Дальневосточным регионом.
Источник: seanews.ru
СНиП 32-04-97 Тоннели железнодорожные и автодорожные
1 РАЗРАБОТАНЫ ОАО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО «ЦНИИС»); ОАО «Научно-исследовательский, проектно-изыскательский институт транспортного строительства» (ОАО «НИПИИ» ЛМ ГТ); Государственным дорожным научно-исследовательским институтом (Союздорнии) при участии Тоннельно-обследовательской и испытательной станции МПС РФ, Федеральной дорожной службы России; Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ); АООТ «Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт инженерного оборудования городов, жилых и общественных зданий» (АООТ «ЦНИИЭП инженерного оборудования »); Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожной гигиены (ВНИИЖГ); Научно-исследовательского института экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина; Всероссийского научно-исследовательского института гидротехнических и специальных сантехнических работ (ВНИИ ГС); Петербургского государственного университета путей сообщения; Московского государственного университета путей сообщения; Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г. В. Плеханова; ОАО «Бамтоннельстрой»; БАМтоннельпроекта; Государственного института по проектированию инженерных сооружений и промышленных предприятий (Гипротранспуть) Российской Федерации
2 ВНЕСЕНЫ Управлением технормирования Госстроя России
3 ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ с 1 января 1998 г. постановлением Госстроя России от 29.07.97 г. № 18-41
4 ВЗАМЕН СНиП II-44-78 «Тоннели железнодорожные и автодорожные» и СНиП III-44-77 «Правила производства и приемки работ. Тоннели железнодорожные, автодорожные и гидротехнические. Метрополитены» в части железнодорожных и автодорожных тоннелей (исключая приемку)
5 Настоящие строительные нормы и правила представляют собой аутентичный текст Межгосударственных строительных норм МСН 3.03-07-97 «Тоннели железнодорожные и автодорожные»
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
3 Общие положения
4 Поперечное сечение, продольный профиль и план
5 Строительные конструкции
Общие конструктивные требования
Основные расчетные положения
6 Сооружение тоннелей
7 Постоянные устройства
Верхнее строение пути, проезжая часть
Водоотводные и дренажные устройства
Электроснабжение, электрооборудование, автоматика, сигнализация, связь
8 Противопожарная защита
9 Охрана окружающей среды
Нормативные документы органов надзора
Предельные отклонения и методы операционного контроля параметров конструкции, профиля выработки и производства отдельных видов строительно-монтажных работ
СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА РОССИ ЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТОННЕЛИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ И АВТОДОРОЖНЫЕ
RAILWAY AND HIGHWAY TUNNELS
Дата введения 1998-01-01
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящие нормы и правила распространяются на проектирование и строительство новых и реконструкцию действующих тоннелей на железных дорогах общей сети колеи 1520 мм и на автомобильных дорогах общего пользования всех категорий.
Настоящие нормы не распространяются на тоннели, сооружаемые на железнодорожных высокоскоростных (свыше 200 км/ч) пассажирских линиях, на скоростных автомагистралях (с расчетной скоростью движения более 150 км/ч) и на городские транспортные тоннели.
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Перечень строительных норм и правил, межгосударственных и государственных стандартов, на которые в тексте документа даны ссылки, приведен в приложении А.
3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1 Тоннели в течение всего срока их службы (по ГОСТ 27.002) должны удовлетворять требованиям бесперебойности и безопасности движения транспортных средств, экономичности и наименьшей трудоемкости содержания строительных конструкций и постоянных устройств, обеспечения здоровья и безопасных условий труда обслуживающего персонала, а также требованиям охраны окружающей среды.
3.2 Железнодорожные и автодорожные тоннели следует относить к I повышенному уровню ответственности сооружений, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям ( ГОСТ 27751, изменение № 1).
3.3 Основные технические решения, принимаемые при проектировании тоннелей, — расположение их в плане и профиле, определение целесообразности строительства двухпутного или двух однопутных железнодорожных тоннелей или количества автодорожных тоннелей для размещения требуемого числа полос движения, тип и форма поперечного сечения обделки, способы ее защиты от грунтовых вод и др. — должны обосновываться путем сравнения технико-экономических показателей вариантов с учетом приведенных затрат на строительство и эксплуатацию сооружения.
3.4 Следует избегать расположения тоннелей в зонах тектонических разломов, оползневых участков, в местах повышенного водосбора (в логах, под седловинами водоразделов и т.д.), в карстоопасных районах, а порталов и припортальных участков тоннеля — в местах возможного схода снежных лавин, селевых потоков и камнепадов.
3.5 Принимаемые технические решения, конструкции и материалы должны обеспечивать срок службы тоннельных обделок не менее 100 лет. Межремонтные сроки строительных конструкций постоянных устройств должны составлять не менее 50 лет.
3.6 Тоннели, штольни и другие притоннельные сооружения, располагаемые в подземных выработках, должны иметь постоянную крепь — обделку, за исключением притоннельных сооружений, располагаемых в крепких невыветривающихся скальных грунтах.
3.7 Входы в тоннель и штольни, имеющие выход на поверхность, должны быть укреплены и архитектурно оформлены в виде порталов, оголовков, рамп.
3.8 В зонах опасных геологических процессов (оползней, обвалов, селевых потоков, снежных лавин и др.) необходимо иметь защитные сооружения или предусматривать мероприятия в соответствии со СНиП 2.01.15, обеспечивающие необходимую защиту порталов и припортальных участков тоннеля от этих процессов.
3.9 Тоннели должны иметь камеры и ниши.
Камеры следует устраивать с каждой стороны тоннеля не более чем через 300 м, располагая их в шахматном порядке. При длине тоннеля от 200 до 400 м необходима одна камера в середине тоннеля, а при длине от 400 до 600 м — две камеры с двух сторон на равных расстояниях между ними и порталами.
Ниши следует располагать между камерами через 60 м с каждой стороны тоннеля.
3.10 В тоннелях длиной более 1500 м или у их порталов должны находиться специализированные помещения и помещения с санитарно-бытовыми устройствами для нужд служб эксплуатации и охраны.
3.11 Железнодорожные тоннели протяженностью более 3000 м и автодорожные — более 1500 м должны иметь дополнительные эвакуационные выходы в рядом расположенные тоннели или в специально сооружаемые штольни безопасности, имеющие выходы на поверхность, либо иметь камеры безопасности (в автодорожных тоннелях), оборудованные герметичными затворами и местной вентиляцией. Расстояние между эвакуационными выходами (сбойками) должно быть не более 300 м, а между камерами безопасности — не более 600 м.
3.12 Пройденные в период строительства вспомогательные штольни, имеющие выход на поверхность, следует переоборудовать в штольни для обслуживания тоннелей при их эксплуатации (сервисные штольни) с одновременным использованием в качестве штолен безопасности.
3.13 Тоннели должны быть защищены от неорганизо ванного проникновения в них подземных и поверхностных вод и иметь водоотводные, а при необходимости и дренажные устройства. Уровень защиты тоннелей от подземных вод должен обеспечивать отсутствие капежа со свода (перекрытия), отекание воды по стенам и исключать образование наледей.
3.14 В строящихся тоннелях длиной свыше 100 м с односторонним движением со скоростью более 100 км/ч в железнодорожных и 90 км/ч в автодорожных во въездной зоне надлежит устраивать раструбный участок.
3.15 Системы вентиляции с естественным или искусственным побуждением должны обеспечивать нормируемые параметры воздуха в транспортной и других обслуживаемых зонах согласно действующим санитарным нормам и требованиям настоящего документа.
3.16 Тоннели должны иметь средства противопожарной защиты.
3.17 Автодорожные тоннели должны иметь перед порталами площадки разворота транспортных средств на случай аварийной ситуации.
3.18 Автодорожные тоннели длиной более 1000 м при отсутствии остановочных полос должны иметь через каждые 750 м местные уширения с площадками для аварийной остановки транспортных средств . Длина этих площадок должна быть не менее 50 м, а ширина — не менее 2,75 м. При двустороннем движении площадки должны быть с каждой стороны тоннеля.
3.19 Автодорожные тоннели должны иметь служебные проходы: при движении в одном направлении — с одной стороны, а при разнонаправленном — с двух сторон. При устройстве служебного прохода с одной стороны тоннеля с другой стороны следует устраивать защитную полосу, возвышение которой над проезжей частью должно быть не менее 0,4 м.
3.20 В автодорожных тоннелях на протяжении не менее 100 м от портала необходимо применять осветленные асфальтобетонные дорожные покрытия, белую плитку для облицовки или белую окраску стен на высоту не менее 1,4 м от уровня служебного прохода либо другие технические решения, обеспечивающие адаптацию зрения водителей. Наружные углы ниш и камер должны быть окрашены флуоресцирующей краской на высоту не менее 0,5 м . Для облицовки лобовой поверхности порталов и подпорных стен должны применяться материалы темного цвета.
3.21 В охраняемых автодорожных тоннелях необходимо иметь устройства теленаблюдения за движением транспортных средств и средства связи для передачи информации об аварийной обстановке в диспетчерский пу нкт и подразделение охраны.
3.22 Способы сооружения тоннелей и средства механизации строительства следует выбирать на основе результатов технико-экономического сравнения вариантов из условия обеспечения наименьших трудозатрат и продолжительности строительства, безопасных условий труда и минимального воздействия строительства на окружающую среду.
3.23 При проектировании и строительстве тоннелей следует обеспечивать выполнение законов, стандартов, строительных норм и правил, нормативных документов органов государственного управления и надзора. Перечень нормативных документов органов надзора приведен в приложении Б. При реконструкции железнодорожных тоннелей должны выполняться требования «Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации»,
3.24 В исполнительной документации, передаваемой заказчику, должна быть отмечена техническая зона вдоль трассы тоннеля, где запрещается производить работы без разрешения эксплуатирующей организации.
4 ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ, ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ И ПЛАН
4.1 Поперечное сечение строящихся и реконструируемых железнодорожных тоннелей должно приниматься в соответствии с габаритами приближения строений «С» и «А», приведенных в ГОСТ 9238 и отраслевой инструкции по его применению, и с учетом принятых конструкций пути, системы водоотвода, а также строительных допусков на сооружение обделки тоннеля.
4.2 Продольный уклон пути в железнодорожном тоннеле должен соответствовать СНиП 32-01 . При длине тоннеля до 400 м продольный уклон должен быть одного знака.
4.3 Коэффициенты смягчения руководящего уклона или уклона усиленной тяги должны приниматься по расчету в зависимости от длины тоннеля.
4.4 Смежные элементы продольного профиля железнодорожного и автодорожного тоннелей должны сопрягаться в вертикальной плоскости кривыми, величина радиуса которых определяется в зависимости от категории дороги.
4.5 Расположение железнодорожных тоннелей в плане должно удовлетворять требованиям, предъявляемым к открытым участкам железнодорожной линии, за исключением радиусов кривых, величина которых должна быть не менее 350 м.
4.6 Основные параметры поперечного сечения автодорожных тоннелей, габариты приближения строений и оборудования следует принимать в зависимости от категории автомобильной дороги и длины тоннеля по ГОСТ 24451.
4.7 Элементы плана и профиля автодорожных тоннелей должны назначаться исходя из условий обеспечения необходимой видимости при заданной расчетной скорости. Радиусы кривых в плане должны быть не менее 250 м.
4.8 Продольный профиль проезжей части автодорожных тоннелей длиной до 300 м должен быть с уклоном одного знака.
4.9 Продольный уклон в железнодорожных и автодорожных тоннелях должен быть не менее 3 ‰ за исключением участков переходных вертикальных кривых.
4.10 Максимальные продольные уклоны в автодорожных тоннелях не должны превышать 40 ‰, а в сложных топографических и инженерно-геологических условиях при длине тоннеля до 500 м — 60 ‰.
4.11 При расположении портала горного тоннеля или рампового участка подводного тоннеля у заливаемой поймы дно водоотводного лотка у портала или отметка верхней точки проезжей части рампы должны быть не меньше чем на 1,0 м выше наивысшего уровня паводковых вод (наводнений) с вероятностью превышения 1:300 (0,33%) с учетом подпора, ледохода и высоты волны. При невозможности выполнения этого требования необходимо устраивать в тоннеле защитные устройства.
5 СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
МАТЕРИАЛЫ
5.1 Материалы для обделок и гидроизоляции тоннелей, притоннельных подземных сооружений, порталов, припортальных подпорных стен, рамп, а также для внутренних строительных конструкций должны отвечать требованиям прочности, огнестойкости, долговечности, устойчивости к химической агрессивности грунтовых вод и воздействию микроорганизмов, не выделять токсичных соединений в условиях строительства и эксплуатации тоннеля при нормальных и аварийных температурных режимах и иметь установленные в законодательном порядке обязательные сертификаты. Гидроизоляция должна выдерживать без разрыва допускаемые проектом деформации обделок.
5.2 Класс бетона по прочности на сжатие следует принимать не ниже:
В30 — для сборных железобетонных обделок;
В25 — для железобетонных монолитных обделок и опускных секций подводных тоннелей;
В 15 — для бетонных монолитных и набрызг-бетонных обделок, порталов, оголовков, внутренних монолитных железобетонных конструкций.
5.3 Плотность и проектные марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости следует назначать в зависимости от принятой системы гидроизоляции и защиты тоннельной обделки от коррозии, от климатических и гидрогеологических условий района расположения тоннеля и в соответствии со СНиП 2.03.01 и СН иП 2.03.11 для 1 класса сооружений.
ОБЩИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
5.4 Обделки по всему контуру должны иметь плотное примыкание к грунту.
5.5 Горные тоннели, сооружаемые в обводненных грунтах при невозможности дренирования подземных вод, а также подводные тоннели должны иметь обделки из водонепроницаемых материалов или гидроизоляцию.
5.6 Выступающая из лобового откоса часть тоннеля должна быть оформлена в виде горизонтальной площадки длиной не менее 2,0 м, покрыта плотной засыпкой толщиной не менее 1,5 м и защищена от размыва жестким покрытием.
Парапет портала, поддерживающий засылку и обеспечивающ ий задержание осыпающегося грунта с лобового откоса, должен возвышаться над засыпкой не меньше чем на 1,10 м.
Лобовые откосы, при необходимости, должны быть укреплены.
5.7 Раструбный участок во въездн ой зоне тоннелей должен быть длиной не менее 20 м с увеличением площади поперечного сечения не меньше чем на 50 %.
5.8 Ширина эвакуационных проходов в сервисных штольнях, штольнях безопасности и соединительных выработках должна быть не менее 1800 мм, а высота — не менее 2200 мм.
5.9 Размеры камер и ниш в тоннелях должны быть не менее указанных в таблице 1.
5.10 Уровень чистого пола ниш и камер в железнодорожных тоннелях должен быть на одном уровне с подошвой ближайшего к ним рельса, а в автодорожных тоннелях — на одном уровне со служебным проходом или верхом защитной полосы.
5.11 Конструкции обделок тоннелей, порталов, сооружаемых в районах (зонах) сейсмичностью 7 баллов и более, должны удовлетворять требованиям СНиП II-7.
5.12 Расстояние между антисейсмическими деформационными швами тоннельной обделки следует устанавливать расчетом и совмещать их с температурно-осадочными деформационными швами, расстояние между которыми в обделках из монолитного бетона и набрызг-бетона должно быть не более 20 м, а из монолитного железобетона — 40 м.
Таблица 1 — Размеры камер и ниш
Высота (по середине камеры, ниши)
Камеры в тоннелях:
Ниши в тоннелях:
Таблица 2 — Минимальная толщина защитного слоя бетона рабочей арматуры в тоннель ных обделках
Минимальная толщина защи тного слоя
Сборная и монолитная
Оп ускные секции
Для любой толщины
5.13 При пересечении тоннелем тектонических трещин или контакта между грунтами различной крепости следует устраивать дополнительные деформационные швы, отсекающие приконтактный участок тоннеля.
5.14 Конструкции антисейсмических, температурно-осадочных и дополнительных деформационных швов должны обеспечивать водонепроницаемость обделки.
5.15 Толщину элементов обделки, порталов и рамп следует устанавливать расчетом. Элементы обделки и порталов должны иметь толщину не менее, мм:
своды и стены тоннельной обделки из монолитного бетона и железобетона
то же, из монолитного бетона на выпуклостях в крепких скальных грунтах при прочности, превышающей прочность бетона не менее чем в 1,5 раза
облицовочные или на выпуклостях в крепких ска льных грунтах
блоки сплошного сечения сборной железобетонной обделки
ребра и спинки тюбингов сборной железобетонной обделки
порталы, оголовки и стены рамп:
5.16 Минимальную толщину защитного слоя бетона до рабочей арматуры для сборных и монолитных железобетонных (кроме набрызг-бетонных) обделок толщиной менее 300 мм следует принимать по СНиП 2.03.01. Толщину защитного слоя для обделок большей толщины и для набрызг-бетонных обделок следует принимать не менее величин, указанных в таблице 2.
5.17 Минимальные пределы огнестойкости обделок тоннелей, притоннельных сооружений, внутренних несущих и других конструкций должны составлять, ч:
бетонные и железобетонные обделки тоннелей, притоннельных сооружений, конструкций порталов, внутренних бетонных и железобетонных несущих конструкций
чугунные обделки и стальные несущие конструкции
ненесущие стены и перегородки помещений с горючими материалами, перегородки и перекрытия тамбур-шлюзов
самозакрывающиеся противопожарные двери в стенах и перегородках с нормируемым пределом огнестойкости 0,75 ч и более, противопожарные люки
ненесущие стены и перегородки помещений с электрооборудованием (камеры тоннельной вентиляции, водоотливных установок, трансформаторов, электрощитовых и т.п.), самозакрывающиеся противопожарные двери в стенах и перегородках с нормируемым пределом огнестойкости менее 0,75 ч
5.18 Обделки тоннелей и другие строительные конструкции должны быть защищены от коррозии. Защита от коррозии их, а также металлоизоляции обделок, закладных деталей и всех видов скреплений должна выполняться в соответствии с указаниями СНиП 2.03.11.
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
5.19 Расчетные модели тоннельных обделок и внутренних подземных конструкций должны соответствовать условиям работы сооружений, технологии их возведения, учитывать характер взаимодействия элементов конструкций между собой и окружающим грунтом, отвечать различным расчетным ситуациям, включающим возможные для отдельных элементов или всего сооружения в целом неблагоприятные сочетания нагрузок и воздействий, которые могут действовать при строительстве и эксплуатации тоннеля.
5.20 Нагрузки и воздействия по продолжительности их действия на тоннельные конструкции следует подразделять согласно СНиП 2.01.07 на постоянные и временные (длительные, кратковременные и особые).
При этом следует различать:
а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;
б) особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, некоторых кратковременных и одной из особых нагрузок.
5.21 К постоянным нагрузкам следует относить:
а) горное давление или вес насыпного грунта;
б) гидростатическое давление;
в) собственный вес конструкций;
г) вес зданий и сооружений, находящихся в зонах их воздействия на подземную конструкцию;
д) сохраняющиеся усилия от предварительного обжатия обделки.
5.22 К длительным нагрузкам и воздействиям следует относить: силы морозного пучения; вес стационарного оборудования; температурные климатические воздействия; воздействия усадки и ползучести бетона и другие, указанные в СНиП 2.01.07.
5.23 К кратковременным следует относить нагрузки и воздействия от внутритоннельного и наземного транспорта, а также нагрузки и воздействия в процессе сооружения тоннеля: от нагнетания раствора за обделку, от усилий, возникающих при подаче и монтаже элементов сборных тоннельных обделок, от веса и воздействия проходческого и другого строительного оборудования, воздействие водного потока и волновое воздействие на опускную секцию при транспортировке ее по воде и в процессе опускания, гидростатическое давление на свободный торец секции, сосредоточенную нагрузку от веса затонувшего судна (при условии судоходства по акватории), динамическую нагрузку от максимально возможного для данной акватории веса сбрасываемого корабельного якоря и др.
5.24 К особым нагрузкам следует относить сейсмические и взрывные воздействия, а также особые нагрузки, указанные в СНиП 2.01.07, которые могут иметь отношение к проектируемому тоннелю.
5.25 Расчетными моделями для определения внутренних усилий в обделке должны служить модели с заданной нагрузкой, основанные на положениях строительной механики, или модели, основанные на положениях механики сплошной среды. При расчетах на заданные нагрузки следует учитывать отпор грунтового массива, за исключением неустойчивых водонасыщенных грунтов.
5.26 Расчеты тоннельных обделок следует производить с учетом нелинейных деформационных свойств материалов конструкций и грунтов в соответствии с действующими строительными нормами, применяя метод последовательного загружения конструкции до предельного состояния. На первых стадиях проектирования допускается определение усилий в элементах конструкции на основе линейных зависимостей между напряжениями и деформациями.
5.27 Подземные несущие конструкции следует рассчитывать по предельным состояниям первой и второй групп ( ГОСТ 27751).
5.28 Расчеты по предельным состояниям первой группы обязательны для всех конструкций и их следует производить на основные и особые сочетания нагрузок с использованием расчетных значений характеристик материалов, грунтов, нагрузок с учетом коэффициентов надежности и коэффициентов условий работы конструкций.
5.29 Расчеты по предельным состояниям второй группы следует производить на основные сочетания нагрузок с использованием нормативных их значений, нормативных значений характеристик материалов и грунтов и коэффициентов условий работы конструкций, предусматриваемых соответствующими нормами проектирования.
Примечание — Расчеты железобетонных конструкций по предельным состояниям второй группы допускается не производить, если практикой их применения или опытной проверкой установлено, что величина раскрытия трещин в них не превышает предельно допустимых величин и жесткость конструкций в стадии эксплуатации достаточна.
5.30 Нормативные нагрузки от горного давления следует назначать в зависимости от размеров выработки, глубины заложения тоннеля, физико-механических свойств и структурно-тектонических характеристик (в первую очередь, трещиноватости) массива, его обводненности, а также способов производства работ. При этом следует учитывать данные, полученные при строительстве тоннелей в аналогичных инженерно-геологических условиях.
Для предварительных расчетов обделок на заданные нагрузки вертикальные и горизонтальные нагрузки от горного давления в условиях сводообразования следует принимать от веса грунта, заключенного в пространстве, ограниченном контуром свода и плоскостями обрушения, а в грунтах, в которых сводообразование невозможно, — от давления всей толщи грунтов над тоннельным сооружением.
Для тоннелей, сооружаемых открытым способом, вертикальную нагрузку следует принимать от давления всей толщи грунтов над сооружением.
5.31 При реконструкции тоннеля с полной заменой обделки нормативную нагрузку от горного давления на тоннель необходимо увеличить в 1,3 раза.
5.32 Временные и особые нагрузки и воздействия следует принимать в соответствии с указаниями СНиП 2.01.07 и Свода правил по проектированию железнодорожных и автодорожных тоннелей или отмененного СНиП II-44-78 «Тоннели железнодорожные и автодорожные» в части, не противоречащей требованиям настоящих норм.
5.33 Коэффициент надежности по нагрузке g f следует принимать в соответствии с таблицей 3.
5.34 Коэффициент сочетаний нагрузок y необходимо принимать в соответствии со СНиП 2.01.07.
5.35 Коэффициент надежности по ответственности g n надлежит принимать равным 1,0 как для сооружений I повышенного уровня ответственности.
5.36 Проверку прочности сечений бетонных и железобетонных элементов следует производить в соответствии со СНиП 2.03.01 с введением дополнительных коэффициентов условий работ g d, учитывающих:
— отклонение принятой расчетной модели от реальных условий работы монолитной бетонной обделки g d1 = 0,9;
— отклонение фактической работы стыков сборной обделки от предусмотренных проектом g d2 = 0,9;
— понижение прочности бетона в обделках без наружной гидроизоляции на обводненных участках g d3 = 0,9.
5.37 Нормативные и расчетные значения характеристик материалов следует принимать по нормам проектирования конструкций из соответствующих материалов.
Таблица 3 — Коэффициенты надежности по нагрузке g f
Постоянные нагрузки
Вертикальная от веса всей толщи грунтов над тоннелем:
в природном залегании
Вертикальная от горного давления при сводообразовании для грунтов:
песков и крупнообломочных
Вертикальная от давления грунта при вывалах
Горизонтальная от давления грунта
Собственный вес конструкций:
изоляционных, выравнивающих, отделочных слоев
Длительные нагрузки
Вес стационарного оборудования
Температурные климатические воздействия
Силы морозного пучения в грунтах
Вертикальная нагрузка от мостовых и подвесных кранов
Воздействие усадки и ползучести бетона
Примечание — Значения коэффициента надежности по нагрузке g f, указанные в скобках, принимают в случае, когда уменьшение нагрузки при водит к более невыгодному загружению обделки.
5.38 Прочностные и деформационные характеристики грунтового массива надлежит определять на основании данных инженерно-геологических изысканий, натурных и лабораторных исследований с учетом указаний ГОСТ 20522, СНиП 2.02.01 и СНиП 11-02.
5.39 Величины прогибов железобетонных элементов сооружений, возводимых открытым способом, и рамп от воздействия постоянной и временной нагрузок не должны превышать:
— в элементах перекрытия 1/400 расчетной длины пролета или 1/250 расчетной длины консоли;
— в элементах стен 1/300 расчетной высоты;
— в элементах рамп 1/200 расчётной высоты.
5.40 В бетонных и железобетонных обделках, возводимых в обводненных грунтах без устройства гидроизоляции, образование трещин не допускается. В обводненных грунтах при наличии гибкой гидроизоляции или металлоизоляции допускается раскрытие трещин в обделках не более 0,2 мм. В железобетонных опускных секциях с металлоизоляцией допускается раскрытие трещин не более 0,15 мм.
5.41 Подводные тоннели должны быть предохранены от всплытия, при этом коэффициент устойчивости следует принимать не менее 1,2.
6 СООРУЖЕНИЕ ТОННЕЛЕЙ
6.1 Сооружение тоннелей должно осуществляться по утвержденным проектам организации строительства и производства работ, разработанным в соответствии с требованиями СНиП 3.01.01. Проекты должны предусматривать механизацию основных наиболее трудоемких строительно-монтажных работ и содержать планы ликвидации возможных аварий. При необходимости в состав проекта отдельным разделом должна включаться автоматизированная система управления технологическим процессом строительства.
6.2 Забои подземных выработок должны быть обеспечены необходимыми видами энергии, вентиляцией, освещением, водоотводом или водоотливом, водопроводом, сигнализацией (в том числе аварийной), телефонной связью и средствами пожаротушения.
6.3 Раскрываемые в процессе сооружения выработки при необходимости должны надежно закрепляться временной крепью. Крепь устанавливается в соответствии с паспортом, утвержденным главным инженером строительства. Элементы временной деревянной крепи должны удаляться при укладке бетона или монтаже сборной обделки. Оставление их за обделкой допускается в случае защемления или возможности вывала грунта.
6.4 Разработку грунта буровзрывным способом следует осуществлять с соблюдением требований СНиП 3.02.03, «Единых правил безопасности при ведении взрывных работ» и «Технических условий по производству взрывных работ при строительстве тоннелей и метрополитенов» по составленному для каждого забоя паспорту, утвержденному главным инженером строительства. Буровзрывные работы для получения гладкой поверхности грунта в выработке следует производить с использованием метода контурного взрывания.
6.5 Работы по сооружению тоннелей в неустойчивых грунтах, с вязанные с искусственным закреплением грунтов, их замораживанием, понижением уровня грунтовых вод и другими специальными способами работ, должны выполняться в соответствии с правилами и требованиями, изложенными в СНиП 3.02.01 и нормах транспортного строительства.
6.6 В подземных выработках, опасных по газу, следует применять для стационарных и передвижных установок электрооборудование в рудничном взрывобезопасном исполнении. Такие выработки должны переводиться на газовый режим, а работы в них должны осуществляться при условии разработки и выполнения специальных мероприятий, согласованных с органами Госгортехнадзора.
6.7 В процессе проходческих работ геологической службе подрядчика надлежит вести систематические наблюдения за соответствием фактических инженерно-геологических условий проектным данным в части устойчивости забоя, изменения мощности и состава напластований грунтов, их трещиноватости, крепости по буримости, притоку грунтовых вод.
Результаты наблюдений должны заноситься в журнал производства работ. Об отклонениях инженерно-геологических условий от проектных данных ставятся в известность проектные организации и заказчик.
6.8 В тоннелях, сооружаемых и эксплуатируемых в особо сложных условиях, — в зонах тектонических разломов с неустойчивыми водонасыщенными грунтами, на участках нестабилизирующегося горного давления и др. — следует предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры для наблюдений (мониторинга) за состоянием обделки и окружающего тоннель грунта как в период строительства, так и в процессе эксплуатации тоннеля. Схему установки аппаратуры и результаты наблюдений, выполненных в период строительства, надлежит передавать заказчику вместе с исполнительной документацией.
6.9 В процессе строительства тоннелей должны осуществляться наблюдения за осадками сохраняемых зданий, сооружений, коммуникаций и других объектов, расположенных в зонах возможных деформаций земной поверхности.
6.10 Точность геометрических измерений, проводимых в процессе строительства, должна соответствовать ГОСТ 23616. Применяемые средства, методы измерений должны быть аттестованы Государственной или отраслевой метрологической службой. Погрешность и методы проверки точности измерений должны определяться проектом.
6.11 Суммарные величины отклонений внутренних размеров обделок от их проектного положения не должны нарушать габарита приближения строений.
6.12 При строительстве тоннелей следует выполнять производственный контроль, предусмотренный СНиП 3.01.01 и соблюдать основные требования операционного контроля качества СМР, приведенные в приложении В.
6.13 На каждом строительстве надлежит вести общий журнал работ по форме, предусмотренной СНиП 3.01.01, или горный журнал, а также журналы распоряжений, авторского надзора или группы сопровождения проекта, маркшейдерского контроля, маркшейдерских замеров выполненных работ, контроля по технике безопасности, а также по отдельным видам работ и работе отдельных механизмов.
Указания и предписания руководства строительной организации начальникам участков и сменному персоналу об остановке или возобновлении горных и других видов работ, исправлении некачественно выполненных работ, результатах маркшейдерского контроля, указания и предписания Госгортехнадзора, Госкомсанэпиднадзора и заказчика заносятся в общий журнал работ.
6.14 Все тоннели в период строительст ва и полной реконструкции должны обслуживаться профессиональными военизированными горноспасательными частями.
6.15 Производимые при строительстве тоннелей работы должны выполняться с соблюдением правил техники безопасности, изложенных в СНиП III-4, противопожарных норм — в СНиП 21-01-97, требований пожарной безопасности — в ГОСТ 12.1.004, электробезопасности — в ГОСТ 12.1.013, нормативных документов органов надзора по приложению Б и других норм, утвержденных в установленном порядке.
7 ПОСТОЯННЫЕ УСТРОЙСТВА
ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ПУТИ, ПРОЕЗЖАЯ ЧАСТЬ
7.1 Верхнее строение пути в железнодорожных тоннелях должно соответствовать техническим характеристикам, принятым по нормам исполнительной власти в области железнодорожного транспорта для открытых участков линии железной дороги.
7.2 Конструкция верхнего строения пути должна обеспечивать возможность механизированного ремонта и содержания пути.
7.3 Балластная конструкция верхнего строения пути должна быть выполнена на щебеночном балласте, слой которого под шпалой в подрельсовых зонах должен иметь толщину не менее 0,35 м.
7.4 В местах сопряжения безбалластной конструкции пути в тоннеле с балластной на подходах к тоннелю должны укладываться участки переходного пути переменной жесткости на длине не менее 25 м с каждой стороны тоннеля.
7.5 В тоннелях следует укладывать бесстыковой рельсовый путь. Расположение стыков рельсовых плетей в пределах тоннеля длиной 300 м и менее не допускается.
7.6 В тоннелях длиной более 300 м конец плети бесстыкового пути должен выноситься за пределы тоннеля не меньше чем на 200 м.
7.7 Верхнее строение пути и другие постоянные устройства в тоннелях, сооружаемых на электрифицированных участках железных дорог с использованием постоянного тока, должны быть защищены от воздействия блуждающих токов.
7.8 В железнодорожных тоннелях необходимо устанавливать реперы, заделанные в обделку стен через каждые 20 м на прямых и через каждые 10 м на кривых участках пути, а также путевые сигнальные знаки, номера колец (для сборных обделок) и указатели прохода к нишам и камерам, пультам заградительной сигнализации и средствам связи.
7.9 На прямых участках пути однопутных тоннелей реперы следует располагать с правой (по счету километров) стороны пути, а на кривых участках — со стороны внут реннего рельса. В двухпутных тоннелях установку реперов необходимо предусматривать по обеим сторонам пути.
7.10 К стене тоннеля у каждого репера должна прикрепляться марка, на которой следует указывать номер репера, расстояние от него до внутренней грани ближнего рельса и возвышение над его головкой.
7.11 На каждом портале железнодорожных и автодорожных тоннелей необходимо иметь репер для нивелирования III класса.
7.12 В автодорожных тоннелях материалы и конструкции дорожной одежды должны соответствовать требованиям СНиП 2.05.02 для открытых участков автомобильных дорог, установленным для опасных условий движения. Дорожная одежда должна иметь деформационные швы в местах деформационных швов обделки тоннеля и на выходах у порталов.
ВОДООТВОДНЫЕ И ДРЕНАЖНЫЕ УСТРОЙСТВА
7.13 В тоннелях, сервисных штольнях и штольнях безопасности отвод воды от дренажных устройств, случайных протечек через обделку, а также от промывки тоннелей и пожаротушения следует осуществлять по закрытым лоткам или коллекторам.
7.14 При расположении тоннеля в грунтовой среде, подверженной суффозии, дренирование подземных вод не допускается.
7.15 Водоотводные лотки в тоннелях не должны проходить под рельсовыми путями или под проезжей частью.
7.16 Уклон дна лотков или коллекторов должен быть не менее 3 ‰.
7.17 Лотки или коллекторы должны иметь смотровые колодцы с отстойной частью (отстойниками) объемом не менее 0,04 м 3 , располагаемые не реже чем через 40 м. Отстойники должны быть доступны для периодической очистки.
7.18 Для исключения распространения горящих нефтепродуктов по тоннелю смотровые колодцы не реже чем через 280 м должны иметь гидрозатворы (перепуски сифонного типа) с отстойниками объемом не менее 0,2 м 3 . Подобные затворы необходимо иметь и в местах сброса воды в сервисную штольню или штольню безопасности.
7.19 Необходимо обеспечивать отвод воды в сторону от тоннеля из припортальной выемки, расположенной с верховой стороны. При невозможности выполнения этого требования отвод воды следует осуществлять по сервисной штольне, а при ее отсутствии — по водоотводному лотку тоннеля. Расчетное сечение лотка в этих случаях должно назначаться с учетом объема водосбора выемки с вероятностью превышения 1:300 (0,33 %).
7.20 В систему водоотвода подводных тоннелей не должны поступать стоки от рамповых участков.
7.21 Расчетный уровень воды в лотке тоннеля должен быть ниже основания верхнего строения пути или дорожного покрытия, а в лотке сервисной штольни — не выше подошвы лотка тоннеля.
7.22 Поверхность припортальных зон горных тоннелей для улучшения стока воды должна быть спланирована с засыпкой ям, шурфов, скважин и других выработок недренирующим грунтом. В необходимых случаях должен быть устроен поверхностный водоотвод с сетью нагорных канав.
7.23 Для отвода поверхностных вод с лобового откоса за парапетом должен быть устроен водоотводный лоток.
7.24 Тоннели в пониженных местах трассы должны иметь водосборники и водоотливные установки, расположенные в отдельных помещениях. Водоотливные установки должны устраиваться также в нижних частях рамповых участков тоннелей.
7.25 Не должно допускаться замерзание воды в водоотводных устройствах, напорных трубопроводах, дренажных устройствах и водосборниках. При необходимости следует предусматривать их утепление и обогрев.
ВЕНТИЛЯЦИЯ
7.26 Вентиляция должна обеспечивать эксплуатацию железнодорожного или автодорожного тоннеля в следующих режимах:
А — нормальный — осуществляется безостановочное движение транспорта с максимальной разрешенной скоростью при интенсивности, соответствующей часу «пик»;
Б — замедленный — осуществляется безостановочное движение транспорта со скоростью менее 20 км/ч ;
В — транспортная пробка — имеет место остановка транспорта с работающими двигателями длительностью до 15 мин.
7.27 Для нормального режима эксплуатации тоннеля (режим А) предельно допустимая концентрация (ПДК) оксида углерода как индикатора всего набора выхлопных газов в воздухе транспортной зоны тоннеля должна быть не выше приведенной в таблице 4, а для режимов Б и В — не выше следующих значений ПДК согласно ГОСТ 12.1.005, мг/м 3 :
оксид азота (в пересчете на NO2)
Таблица 4 — Предельно допустимые концентрации (ПДК) оксида углерода в воздухе транспортной зоны тоннеля
Источник: znaytovar.ru
Тоннель в строительстве это
Работы тоннелей происходили при не совсем нормальных условиях
Из альбома типовых и исполнительных чертежей.
Общие сведения. Любой человек, побывавший на Западном участке Кругобайкальской железной дороги, всегда поражается большому количеству здесь тоннелей и галерей. Для укладки первого пути потребовалось заложить 39 тоннелей, общая протяженность которых 7 км 278 метров. Во время сооружения второго пути строятся еще два тоннеля.
Следовательно, на всей Кругобайкальской железной дороге всего сооружен 41 тоннель, 40 из них располагались на Западном участке (ст. Байкал – Култук). Один тоннель (N 9) не сохранился. В разных проектах количество тоннелей изменялось от 19 до 34 штук.
Строительство галерей окончательным проектом не предусматривалось. К концу 1903 года выяснилась необходимость строительства дополнительных искусственных сооружений, т.к. во время строительных работ в тоннелях и выемках начались обвалы горных пород. Были намечены места сооружения галерей. Оказалось, что 33 галереи необходимо пристроить к 21 тоннелю.
Кроме того, были построены 9 однопутных галерей и 5 двухпутных. Все 47 галерей построены на Западном участке во время строительства первого пути. Планировалось построить 3 железные галереи, но они были не закончены. На втором этапе строительства дороги были поставлены еще 3 железобетонные галереи.
Во многих случаях непонятно, где тоннель, а где галерея. Поэтому подсчитать количество тоннелей с первого раза удается не всем. А основное их различие заключается в технологии строительства. Тоннели пробиваются в горных массивах для того, что бы уложить рельсы под землей там, где эти массивы служат барьерами для укладки пути.
В отличие от тоннелей галереи строятся (именно строится, а не пробивается) в глубоких выемках для того, чтобы защитить от обвалов полотно железной дороги. Пристроенные к тоннелям галереи, создают единый комплекс: тоннель-галерея.
Большая часть тоннелей имеет в поперечнике сферический (Сурамский) профиль. Десять тоннелей имеют параболический (повышенный) профиль. Предлагая этот профиль, расчет делался на то, что сплошные монолитные породы при наклонном залегании будут оказывать только вертикальное давление, а боковое давление будет отсутствовать.
На Кругобайкальской железной дороге это оказалось редкостью. Поэтому во время работ по выломке пород наблюдалось раскрытие швов в облицовке сводов. Сооружение тоннелей началось в 1902-1903 гг. Кладка закончилась к началу августа 1904 года. Порталы доделывались и 1905 году.
Надзор за выломкой тоннелей длинной менее 170 м осуществляли начальники участков, а тоннелей длиной более 170 м особыми тоннельными производителями работ. На строительство тоннелей был объявлен конкурс. Подрядчики были разными людьми – это военные инженеры (подполковник Березовский) и гражданские инженеры (Никитин, Перцов, Андронников), иностранные подданные (Андреотти, Бонди, Ферари), один тоннель (N 39) строил крестьянин Половинкин.
Проходка тоннелей велась ручным и машинным способом. При ручном способе среднесуточный ход составлял 0.42 – 0.59 м. При машинном способе применялось электричество. Это было впервые на железных дорогах России. От применения машинного бурения ожидали значительного повышения проходки тоннеля, но этого не произошло.
Поскольку дело это было новое, а отсюда и не правильная организация труда, отсутствие опытных людей, поломки аппаратов, отсутствие мастерских по ремонту аппаратов и машин. Средняя скорость проходки при машинном бурении составила 0.96 м в сутки. Для сравнения можно привести скорость проходки направляющей штольни крупнейшего европейского тоннеля. Симплонский тоннель (Швейцария, длина 19 770 м, построен 1899-1905 гг.) имел скорость проходки 4.25-5.10 метров в сутки.
Самый длиннный тоннель. Тоннель N 12 “Половинный” прорезает одноименный мыс и расположен на 109-110 км. Этот тоннель выделяется среди других тоннелей своей длинной, она составляет 778.75 м. Пробивался “Половинный” с большими сложностями. Геологи-изыскатели в 1900 году дали обнадеживающее заключение о геологическом строении этого района.
Заключение об изысканиях давал один из корифеев геологической науки, профессор Петербургского горного института Иван Васильевич Мушкетов. В июне 1900 года он посетил район изысканий. По его мнению, породы на Байкальских берегах прочные, размывание пород водами Байкала приходится на мысы, а эти места как раз прорезаются тоннелями.
Одним словом, Кругобайкальская железная дорога “безопаснее, чем многие альпийские” железные дороги. На самом деле изыскатели не учли некоторые геологические факторы, повлиявшие на сооружение всей железной дороги. Например, происхождение трещиноватости, наличие вечной мерзлоты, а также водонасыщенность горных пород. Все эти проблемы встали во весь рост во время строительства тоннелей и галерей. Поэтому, длину многих тоннелей пришлось увеличивать в ходе строительства.
В “Половинном” тоннеле горные породы изобиловали водонасыщенными горизонтами. С Иркутской стороны в 80-85 м от портала обнаружился большой приток воды, поэтому в тоннеле устроили дренажную каменную галерею с водобойным колодцем, для отвода воды. Галерея располагалась с нагорной стороны.
Значительная водоносность пластов отмечалась так же на участке от 330 до 415 м. В средней части тоннеля (457-521 м) наблюдалась капиллярность воды. Ввиду значительной водоносности пород, на всем протяжении тоннеля построили канал с выходом его в кюветы с обеих сторон тоннеля. Породы с Иркутской стороны оказались не прочными, здесь пришлось устанавливать дополнительную крепь.
Кроме того, откос с Иркутского портала представлен породами с вечной мерзлотой, эти опасные породы вызвали удлинение тоннеля на 19 м. Первоначально планировалось обделать только 2/3 тоннеля, а 1/3 оставить без обделки, ускорив тем самым работы по строительству тоннеля и снизив его стоимость. В действительности тоннель пришлось обделывать по всей его длине.
Тоннель пробивался с помощью двух штолен: верхней и нижней. С пробивки верхней штольни начиналась разработка свода. Основная часть тоннеля пройдена бельгийским способом: сначала вырабатывается верхняя часть профиля, поддерживаемая деревянной крепью, производится каменная кладка свода и под прикрытием свода производится дальнейшая разработка и кладка стен тоннеля. Лишь участок с 64 по 88 м пробит австрийским методом, то есть разработкой на полный профиль тоннеля, установкой крепи, а затем полный профиль обделывался бутовой кладкой. Из-за сильного бокового давления и опасности смещения стен тоннеля с Иркутской стороны устроен обратный свод (т. е свод под рельсовым полотном, но другим радиусом) длиной 26 метров.
Вывоз грунта осуществлялся в вагонетках объемом 1.94 м3, по специально проложенной линии шириной 90 см, как и в Сурамском тоннеле на Кавказе. Ежесуточно вывозилось около 200 м3 грунта. Подготовительные работы в тоннеле начались 1 сентября 1902 г. с разработки входных выемок, а 14 октября этого года начали заготовку камня, в пади Половинной, для обделки свода и стен.
В ноябре 1902 г. начали пробивку верхнего направляющего хода, в конце декабря 1902 г. для ускорения работ пробивается нижний направляющий ход. И верхний и нижний ходы пробивались с обеих сторон тоннеля. Обделка началась 17 июня 1903 г. с кладки свода. В это же время, в июле произошла стыковка нижнего хода и верхнего хода.
Обделку можно было начинать сразу после выломки верхнего хода, но инженерный совет МПС тянул с утверждением типа обделки. Полностью работы в тоннеле закончились в начале июля 1904 года, а 8 июля в нем начали укладывать рельсы. В тоннеле построены одна большая и четыре малые ниши.
Длина тоннеля в разных проектах изменялась от 754 до 790 м. Среднесуточный ход при ручном бурении 1.55 м. Расход динамита 3 452 кг. Стоимость тоннеля 1 210 661 руб. Сооружение тоннеля вели подрядчики: русский инженер Никитин и итальянский подданный Андреолетти.
Обделка свода и стен велась из бутового камня (камень неопределенной формы) горизонтальными рядами с околкой камня с лицевой поверхности. Портальные кольца тоннелей обделаны колотым бутом. Порталы оформлены просто, но в то же время искусно. Стены порталов выложены из бутового, приколотого и тесаного камня горизонтальными рядами.
Углы и арки сложены в рамку лентой, кордоны из камня чистой тески. На порталах выбиты даты строительства тоннеля: “1902 – 1904”.
На последнем этапе строительства, когда была уложена одна колее, и велись работы по доделке тоннеля, для безопасности работ применялась электрическая колокольная сигнализация, предупреждающая о приближении поезда.
Самый дорогой тоннель. Поражает стоимость одного погонного метра тоннеля N 11 “Шумихинского”, расположенного на 101 км. Она составляет 1656 рублей, при длине тоннеля 299 м. Тогда как средняя стоимость одного погонного метра Кругобайкальских тоннелей 1266 рублей.
Теперь сравним эти цифры со знаменитыми тоннелями Европы и России, которые сооружались, примерно в одни сроки: в конце 19 начале 20 века. Знаменитый российский тоннель на Кавказе – Сурамский. Стоимость одного погонного метра там составляла 1560 рублей при длине тоннеля 3 991 м (в 13 раз больше “Шумихинского”).
Уникальный Симплонский тоннель в Швейцарии имел стоимость одного погонного метра 1060 рублей, но его длина равна 19 768 метров, что в 66 раз больше “Шумихинского”. В чем же особенность строительства “Шумихинского” тоннеля? Конечно же, в геологическом строении мыса Березового.
Мыс, пологий со всех сторон, с внешней стороны, казалось, не представлял ни каких сложностей для строительства. В действительности все оказалось не просто. Вот что скрывалось под мягкими очертаниями мыса.
Тоннель, по мнению геолога А.В. Львова (будущего профессора Иркутского государственного университета), проводившего исследования в связи с повсеместно начавшимися обвалами во время тоннельных работ, расположен на месте ступенчатого, террасовидного сброса прикрытого древним обвалом из огромных глыб. Промежутки меду глыбами завалены грунтом.
Такой грунт не возможно было расшевелить динамитом, но при оттаивании он давал обвалы. Сложность проходки этого тоннеля заключалась в том, что ось его проходила по границе поверхности сброса. Эта граница состоит из навалов каменных глыб. Отдельные глыбы имеют объем до 48 м3. Навалы образуют массивы, разделенные льдом и глинисто-щебнистым материалом.
Часто массивы образуют щели ни чем не заполненные. По одной такой щели человек мог пройти на 85 метров в сторону от тоннеля (!) и опуститься вниз под тоннель к Байкалу. Примерно на середине тоннеля, над сводом, находится щель, такой ширины, что в нее можно было войти. Местами она заполнена мерзлым щебнистым грунтом, льдом, глыбами до 4 м3. При таянии льда такие щели дают обвалы.
Если представить, что во время работы в тоннеле создается положительная температура, можно только удивляться с какими трудностями столкнулись строители при проходке этого тоннеля. Горные породы, слагающие мыс, с Култукского портала сильно разбиты трещинами, весьма подвижны, что так же создавало обвалы и сдвиги горных масс при выломке тоннеля.
Из-за этого часть Култукской припортальной выемки, на протяжении 38 м, заменили тоннелем, что не предусматривалось проектом. Горные породы оказывали сильное давление на крепи, поэтому их число пришлось увеличивать в два раза. С Иркутской стороны, вследствие оттаивания грунта осела часть свода и отодвинулась в сторону.
Кладка свода была разобрана, на месте свода появились пустоты, которые были заполнены забуткой (то есть кладкой из камня) “насухо” и на растворе. Для ускорения работ в тоннеле пробили нижний ход на протяжении 30 метров. Внутри тоннеля через фурнель делалась перегрузка выломанной породы из верхнего хода в нижний. Пробивать верхний ход начали в марте 1903 года.
Средняя скорость пробивки 0.96 м в сутки. Заготовка материалов для обделки тоннеля началась в мае 1903 г. Камень брали в соседней Шумихинской пади. В августе 1903 года начали кладку свода, в сентябре этого года произошла сбойка верхнего хода. Тоннель подготовлен для укладки рельсов к концу июня 1904 года. Вывалы составили 3.1% от общего количества выломанной породы.
Длина тоннеля увеличилась в ходе изысканий и строительства со 147 м до 299 м. Подрядчики инженер-подполковник Березовский и Коновалов.
Самый сложный тоннель. Каждый тоннель на Байкале, каждая галерея имеют свою историю. Все они сооружались в трудных условиях в не зависимости от длины. Правда, сложность строительства в некоторых случаях зависела и от подрядчиков. Халатное отношение их к работе осложняло проводимые в тоннеле работы.
Тоннель N18 в этом отношении исключение. Этот тоннель, после того как он был готов, пришлось переделывать заново. Вот какие испытания прошли инженеры, рабочие, техники возводя это инженерное сооружение.
Тоннель расположен на 123 км и имеет длину 75 метров. Огромная скала с крутым ручьем Киркирей создала немало проблем строителям. Глядя на это обнажение, инженеры несколько раз меняли свое отношение к нему. Отвесный утес, длиной более 700 м можно было пройти только тоннелем на всю ее толщину, что и было сделано, но значительно позже, во время строительства второго пути.
Началось же все с того, что инженеры решили обойти скалу без тоннеля. Но обнаженная громадина грозила обвалами. Поэтому решение меняется. В целях ускорения строительства, решено пока пробивать тоннель под один путь и только через часть скалы, остальная часть горного массива оставалась висеть над железной дорогой.
И во время строительства тоннель претерпел сложные изменения. Через несколько дней после начала пробивки хода, 1 мая 1903 года, произошел обвал. Работы остановились для уборки вывала. Десять дней ушло на уборку породы. Затем принялись укреплять косогор, грозивший обвалом.
В июле началась дальнейшая пробивка тоннеля. Изучение обстановки показало, что горные породы сильно разрушены. У Иркутского портала, ближайший массив отделен от горного склона широкой щелевидной трещиной сбросового характера. Трещина заполнена щебнем и дресвой.
Она в свою очередь пересекает еще одну щелевидную трещину, образовавшийся таким образом клин осел на свод тоннеля и вызвал в нем трещину. Кроме этого свод подвергался давлению и другого горного массива, образованного так же трещинами сброса. Оттаявшие от мерзлоты глыбы во время дождей приходили в движение, и их не возможно было остановить: они давали значительные обвалы.
Во второй половине октября 1903 года работы в тоннеле были остановлены. Во время уборки очередного вывала обратили внимание на косогор, который во избежание неприятностей пришлось укреплять. Сложность пробивки тоннеля заставила пересмотреть проект. Вместо однопутного тоннеля решено строить двух путный, но для этого необходимо значительно расширить ход. Горные породы пришлось шевелить вторично, а это тоже способствовало многочисленным вывалам.
С началом обделки тоннеля начали строить галереи с обеих сторон. На завершающем этапе работ, при землетрясении 26 июня 1905 года, подвижные глыбы привели к деформации тоннеля.
В одном кольце, трещина у Иркутского портала увеличивалась и распространялась по массиву и благодаря сдвигу в сторону озера, каменных масс, отделившихся от общего кряжа по почти вертикальным трещинам вдоль оси тоннеля, создалось сильное давление на его свод. В своде и стенах произошло раскрытие швов кладки, расслаивание камней, их переломы и, наконец, сдвиг кладки. Весь тоннель оказался разрушенным. Осмотр этого явления привел к выводу, что разрушение тоннеля произошло под действием бокового давления, которому не в состоянии противостоять симметричный тип обделки, применявшийся при строительстве тоннеля.
Для дальнейшего сооружения тоннеля разработали специальный тип обделки (не симметричный), после чего приступили к реставрации тоннеля. Всего отреставрировали 46 м. Обделку переделали заново во всем тоннеле. Подрядчик Перцов.
Деформация тоннеля убедила строителей, что необходимо обойти это место другим тоннелем, длиной 745 метров. Но политическая обстановка на востоке в то время не позволила этого сделать. Осуществление этого проекта началось во время строительства второго пути, в 1911 году.
И сегодня над тоннелем видны огромные трещины и гладкие плоскости сбросов, по которым обваливались глыбы. За тоннелем можно увидеть каменный полувиадук и подпорные стенки (вверху и внизу), опоры железного моста. Все это сохранилось со времени сооружения первого пути. Как правило, все стенки первого пути скрыты под насыпью второго пути.
Фактически в этом месте сохранился кусочек линии первого пути, хотя и частично разрушенный, но дающий полное представление в каких условиях прокладывалась железная дорога. Тоннель N18 строился под два пути, но в процессе эксплуатации первого пути неоднократно отмечалось, что после сильных дождей деформация тоннеля увеличивалась, а после прекращения притока воды, деформация не исчезала. Во время прокладки второго пути в 1911-1913 годах этот тоннель был брошен, взамен построили тоннель N18-бис, длиной 636 метров.
Этот тоннель представляет собой сложное инженерное сооружение. Над западной частью тоннеля протекает ручей Киркирей, отличающийся мощным и быстрым потоком. Для его отвода от тоннеля создали необычное сооружение – акведук.
В верхней части пади, по которой течет ручей, на высоте 66 метров над Байкалом воздвигнута плотина высотой 15 м. Для регулирования стока воды в нижней части плотины сделано специальное отверстие, из которого вода поступает в бетонный лоток, спускающийся к тоннелю двумя уступами. Для перехода железнодорожного тоннеля ручей пустили по специальному тоннелю, вырываясь из него, он достигает земли по наклонному желобу, и по каменным уступам впадает в Байкал. Вода, просачивающаяся в железнодорожный тоннель, собирается в специальные штольни, из которых отводится в поперечные и продольные лотки, проложенные под рельсами и по железобетонному лотку, под землей достигает поверхности Байкала.
Самый красивый тоннель. Тоннель 9-бис, построенный в обход Березовской бухты, имеет длину 496 метров. В связи с тем, что тоннель N9 не сохранился, “Березовскому” тоннелю дали такую приставку для того, чтобы не нарушать нумерацию тоннелей, сложившуюся со времени строительства первого пути. В плане тоннель имеет сложную кривую.
Для расширения фронта работ в феврале 1912 года со стороны бухты Березовой в тоннель пробит боковой ход. И сейчас, проходя этот тоннель, можно выйти через боковой ход и во всей красе увидеть чудесную Березовую бухту. Портал тоннеля самый красивый на КБЖД (Иркутский портал не сохранился). Он заслуживает внимания.
Портал сложен колотым облицовочным камнем горизонтальными рядами и, с обеих сторон, обрамлен выступающими колоннами. Арка сложена в ленту и подчеркнута выступающим ободком. Над аркой прямоугольный выступ, тоже обрамлен выступающими колоннами. Некоторые детали: капитель, рельеф пилона, кордоны, замковый и цокольные камни выделены чистой теской.
Самый верх портала украшает железнодорожная эмблема. Места сопряжения портала с выемкой, сложены циклопической кладкой.
Источник: transsib.ru
СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЕЙ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
Виды котлованов. Котлованный способ работ предусматривает возведение подземных конструкций в предварительно вскрытых котлованах с обратной засыпкой их грунтом и восстановлением дорожного покрытия над тоннелем.
В зависимости от вида тоннеля и места его расположения, характера планировки и городской застройки, а также инженерногеологических условий устраивают различные котлованы, отличающиеся формой и размерами в плане и поперечном сечении, а также способом крепления стен.
При строительстве тоннелей и других протяженных подземных сооружений вскрывают котлованы линейного типа, общая длина которых значительно превышает размеры их поперечного сечения и может достигать нескольких километров. Ширина таких котлованов изменяется от 5 до 30 м. Строительство подземных сооружений замкнутого очертания в плане требует устройства котлованов соответствующих форм: прямоугольной, квадратной, круговой, полигональной, комбинированной и др. (рис. 5.1). При этом размеры сторон котлована или диаметр окружности могут достигать 80-100 м.
Рис. 5.1. Планировочные схемы котлованов: а — линейный; б — прямоугольный; в — круглый; г — полигональный; д — комбинированный; А, В — линейные размеры; D — диаметр;
R — радиус; ср — угол
На незастроенной городской территории в грунтах естественной влажности устраивают котлованы с естественными откосами без специального крепления стен (рис. 5.2, а). Ширина таких котлованов по низу должна несколько превышать ширину тоннеля для возможности монтажа и демонтажа опалубки, а также устройства наружной гидроизоляции стен подземной конструкции.
Глубину котлована устанавливают с учетом глубины заложения и высоты тоннельного сооружения, а также толщины слоя подготовки. Крутизна откосов котлована определяется физико-механическими свойствами грунтов, расположением горизонта грунтовых вод, глубиной котлована и изменяется от 1:0,75 до 1:1,5. В случае применения многоярусного понижения уровня грунтовых вод откосы котлована делают ступенчатыми, оставляя бермы для размещения водопонижающего оборудования. Такие же бермы оставляют и для прокладки рельсовых путей в случае использования при монтаже козлового крана (рис. 5.2, б).
Таким образом, котлованы с естественными откосами для таких подземных сооружений как многополосные автотранспортные тоннели получаются весьма широкими и, как правило, не могут устраиваться в условиях плотной городской застройки.
При невозможности создания широких котлованов устраивают котлованы с вертикальными стенами, закрепленными ограждающими конструкциями (рис. 5.2, в). При этом ширина котлована получается минимальной, несколько больше размеров самого тоннеля. Такой тип котлованов получил наибольшее распространение в практике подземного строительства в условиях плотной городской застройки.
Если позволяют условия городской планировки и застройки, устраивают котлованы с разгружающими откосами до уровня грунтовых вод на глубину до Ъ-А м с закреплением нижней части ограждением (рис. 5.2, г).
Можно также закреплять верхнюю часть стен котлована с устройством откосов или берм в нижней части (рис. 5.2, д). При наличии разгружающих откосов ограждение может работать консольно, что приводит к снижению стоимости крепления и трудоемкости работ при некотором увеличении объема разработанного грунта.
В некоторых случаях с одной стороны котлована выполняют естественный откос, а с другой — принудительное крепление стены (рис. 5.2, е). Такое решение может быть обусловлено близким расположением зданий или коммуникаций только с одной стороны строящегося тоннеля.
При вскрытии глубоких котлованов (более 12-15 м) может оказаться целесообразным ступенчатое ограждение из двух-трех ярусов крепи (рис. 5.2, ж). При этом каждый последующий ярус ограждающей конструкции выполняется с пониженных отметок, что в некоторых случаях может осложнить работы по креплению стен котлованов.
Рис. 5.2. Схемы котлованов без ограждения (а, б) и с ограждением (е-з) стен: 1 — застройка; 2 — естественный откос;
3 — контур тоннеля; 4 — берма; 5 -— ограждающая конструкция;
В — ширина котлована; Н— глубина котлована; п — крутизна откоса
Заслуживает внимания идея устройства наклонных ограждений котлованов из забивных или буровых свай, которым придают наклон порядка 1:12-1:4, что приводит к снижению величины горизонтального давления на 40-60% (рис. 5.2, з). Несмотря на некоторое увеличение объемов земляных работ и трудности устройства наклонных свай, подобная система ограждения может оказаться эффективной, особенно в случае глубоких котлованов.
Виды ограждающих конструкций. В настоящее время при строительстве тоннельных сооружений встречаются разнообразные системы ограждений котлованов, отличающиеся материалом, конструктивными особенностями и способом возведения.
Различают временные ограждения, которые извлекают после окончания строительства, и постоянные ограждения, входящие в состав несущих конструкций тоннеля. Системы ограждения котлованов могут состоять только из ограждающих конструкций в виде забивных или буровых свай, шпунта, «стен в грунте», стабилизированного грунта или включать дополнительные усиливающие элементы: распорные, анкерные, контрфорсные, комбинированные. Классификация крепи котлованов приведена на рис. 5.3.
Рис. 5.3. Классификация крепи котлованов
При строительстве тоннелей мелкого заложения в песчаных и глинистых грунтах естественной влажности или осушенных водопони- жением в качестве временных ограждений котлованов используют сваи из стального проката.
В качестве свай применяют горячекатаные стандартные двутавровые балки № 45-60 длиной 12-21 м, а также электросварные прямошовные трубы диаметром 159-630 мм. В зависимости от способа погружения сваи используют обычные полые трубы с открытым концом или трубы с коническим наконечником.
Ограждающую конструкцию устраивают вдоль бровок будущего котлована из отдельно стоящих свай с шагом 0,5-1,5 м, заглубляя их ниже подошвы подземного сооружения на 3-5 м и более в зависимости от глубины котлована и окружающих грунтов (рис. 5.4). По мере разработки грунта стены котлована между сваями закрепляют деревянной дощатой затяжкой, слоем набрызгбетона или синтетическими мембранами с последующим омоноличиванием их бетоном в сплошную стену.
Рис. 5.4. Свайное ограждение котлована:
/ — сваи; 2 — доски затяжки; 3 — клинья; 4 — прогоны; 5 — набрызгбетон
Опыт подземного строительства свидетельствует о том, что стальные сваи обеспечивают надежное ограждение стен котлованов в песчаных и глинистых грунтах естественной влажности. Технология производства работ отличается простотой и сравнительно высокими темпами. Однако существенными недостатками таких ограждений являются возникающие при забивке и извлечении свай сильный шум и вибрация, а также невозможность использования свайного ограждения в водоносных грунтах без предварительного водопонижения, которое в условиях плотной городской застройки не всегда можно выполнить.
При вскрытии котлованов в водоносных слабоустойчивых грунтах, когда дно котлована залегает ниже уровня грунтовых вод, а также при больших водопритоках устраивают шпунтовое ограждение, которое не только удерживает стены котлована от обрушения, но и защищает его от воды.
Широкое применение при строительстве подземных сооружений получил стальной шпунт из тонкостенных прокатных профилей с относительно высоким моментом сопротивления по отношению к площади поперечного сечения. В зависимости от формы поперечного сечения различают плоский, корытный, S-образный и зетовый шпунты (рис. 5.5).
Источник: studref.com