Тема 8.8. Строительство тоннелей.

Тоннели

На автомобильных дорогах могут быть сооружены тоннели: горные, прокладываемые через горные хребты или возвышенно­сти; подводные, устраиваемые под реками, морскими пролива­ми и заливами вместо мостового перехода; городские, предназ­наченные для пропуска транспортных потоков или пешеходов в городах.

В зависимости от глубины расположения от поверхности земли различают тоннели глубокого или мелкого заложения. Го­родские тоннели в пересечениях улиц и площадей, а также пеше­ходные тоннели, как правило, делают мелкого заложения. Тоннели глубокого заложения проходят на большой глубине в толще горных пород (горные тоннели) или ниже уровня воды (подводные тонне­ли). Возведение тоннелей глубокого заложения требует специаль­ных методов производства работ.

Для нормальной эксплуатации тоннелей необходимо предусмат­ривать в них обустройства для отвода воды, вентиляции (при длинных тоннелях), освещения, а также обеспечения безопасности дви­жения автомобилей.

Горные тоннели. В зависимости от характера грунтов, через ко­торые проходит тоннель, конструкция его, называемая тоннель­ной о б д ел к о и, бывает различной. При проходе крепких скаль­ных пород тоннель может быть оставлен без всякой обделки. Если есть опасность выветривания поверхностного слоя породы в тонне­ле, то устраивают легкую его облицовку. При необходимости под­держивать горную породу применяют несущую тоннельную обдел­ку, обычно в виде свода. Очертание свода перекрытия должно быть по возможности близким к кривой давления от действующей на него нагрузки. В настоящее время обделку горных тоннелей делают преимущественно бетонной или железобетонной. Раньше обделку всегда делали монолитной. В настоящее время получают распро­странение сборные конструкции обделки. В крепких скальных по­родах, не оказывающих бокового давления, можно применить тон­нельную обделку в виде свода, опирающегося пятами на породу (рис. 15.3, а).

В менее крепких породах обделка должна укреплять также н боковые стены тоннеля. Тогда ее делают в виде свода, поддерживаемого боковыми вертикальными стенками (рис. 15.3,6).

При слабых породах, оказывающих большое давление как сверху, так и с боков, а иногда и снизу, обделке придают криволи­нейное очертание, устраивая внизу так называемый обратный свод (рис. 15.3, в).

Для защиты от проникания грунтовых вод тоннельную обделку покрывают гидроизоляцией.

На концах тоннель имеет порталы (рис. 15.3, г), обеспечиваю­щие устойчивость лобового откоса выемки подхода и служащие также для отвода воды и предохранения от падения камней с гор­ного склона.

Тоннельную обделку рассчитывают на горное давлен н е, действующее на свод и боковые стенки тоннеля и зависящее от ха­рактера окружающих тоннель пород.

Горные тоннели сооружают, постепенно разрабатывая породу и укрепляя ее в случае необходимости временными деревянными или металлическими (реже железобетонными) крепями. Мягкие поро­ды разрабатывают механизированными щитами или инструментом, а скальные — буро-взрывным методом.

Подводные тоннели. Устройство подводного тоннеля оказывает­ся целесообразным при необходимости пересечения автомобильной дорогой крупной реки, морского залива или пролива, когда по­стройка моста нежелательна из-за стеснения судоходства или дру­гих соображений. Различают тоннель, проходящий в толще естест­венного грунта под руслом реки (рис. 15.4, а), тоннель, уложенный по выровненному дну или подводной дамбе (рис. 15.4, б) и тоннель-мост, опирающийся на отдельные подводные опоры (рис. 15.4, в). Кроме того, возможно устройство плавучих подводных тоннелей,, укрепленных оттяжками, заанкереными в дно. Подводные тонне­ли, проходящие в толще грунта, чаще всего делают кругового очер­тания из чугунных (рис. 15.4, г) или железобетонных тюбингов — блоков (рис. 15.4, д) , из которых образуется обделка тоннеля... Тюбинги соединяют между собой болтами, обеспечивая герметич­ность сопряжений.

Проходку тоннеля ведут с помощью щита, служащего для раз­работки грунта и поддержания его в зоне монтажа обделки.

Подводные тоннели, укладываемые по дну водного препятствия,. в большинстве случаев делают железобетонными, часто прямоуголь­ного сечения (рис. 15.4, е) . Такие тоннели сооружают, опуская на дно подведенные наплаву готовые секции и объединяя их между собой подводным способом. Аналогично возводят и мосты-тоннели..

Городские тоннели. Такие тоннели устраивают для пропуска транспортных потоков под улицами или площадями, а иногда и под путями железных дорог. Как правило, такие тоннели имеют мелкое заложение, что позволяет уменьшить их длину и уклоны на въездах. Глубина заложения городских тоннелей зависит также от наличия на месте их устройства подземных коммуникаций (кабе­лей, трубопроводов). Въезды в тоннели, т. е. рампы (рис. 15.5, а), обычно устраивают открытыми в выемках с ограждением подпорными стенками (см. рис. 15.5, а, б).

Пешеходные тоннели служат для прохода людей под улицами, площадями, а также загородными автомагистралями с интенсивным автомобильным движением. Такие тоннели всегда де­лают мелкого заложения, чтобы уменьшить высоту лестниц, преодолеваемых пешеходами. На площадях пешеходные тоннели часто сооружают разветвляющимися или комбинируют их с подземным залом. В больших городах подземные тоннели иногда используют для входа на станции метрополитена.

Транспортные и пешеходные тоннели, как правило, имеют пря­моугольное поперечное сечение в виде однопролетной, а для широ­ких тоннелей —двухпролетной конструкции (рис. 15.5, в) преиму­щественно из сборного железобетона. Обычно конструкция их состоит из фундаментных блоков, в которых укрепляют стеновые блоки и средние стойки (см. рис. 15.5, в). Между фундаментными блоками укладывают лотковые, служащие для поддержания покры­тия проезжей части, а также для обеспечения замкнутости конст­рукции тоннеля. На средние стойки укладывают продольный про­гон, поддерживающий вместе с боковыми стенками верхнее покрытие из плоских или ребристых железобетонных блоков. Швы между блоками заполняют цементным раствором или бетоном для объе­динения их в единую конструкцию. Наружную поверхность тонне­ля покрывают гидроизоляцией.

Транспортные и пешеходные тоннели мелкого заложения обычно приходится сооружать на улицах с интенсивным движением. Это требует всемерного сокращения сроков строительства и соответст­вующей организации работ. При невозможности переноса движе­ния на другие улицы городские тоннели строят участками по их длине, временно закрывая движение на части ширины пересекаемой улицы или площади.

Работы по постройке тоннелей мелкого заложения чаще всего ведут в открытом котловане. При наличии грунтовых вод, а также в стесненных условиях котлованы ограждают шпунтовыми стен­ками. Для возведения тоннелей мелкого заложения начинают в настоящее время применять и щитовой метод, позволяющий повы­сить механизацию работ.