Ремонт и усиление искусственных сооружений. Тоннели (Последние разделы учебного пособия), страница 7

ветках к электродепо и в тупиках устанавливают рельсы типа Р50. Ширина колеи на прямых участках пути должна быть 1520 мм. На кривых предусматривается уширение, соответствую­щее радиусу кривой. Рельсы главных путей на прямых и кривых участках на подземных и закрытых участках тоннеля укладывают сваренными в плети длиной, как правило, равной длине блок-участка. Сварку рельсов выполняют электроконтактным способом. Для электропитания подвижного состава предусматривается укладка контактного рельса с его креплением, обеспечивающим нижний токосъем токоприемниками вагонов. Контактный рельс, как правило, располагается с левой стороны по ходу движения поездов. На всем протяжении контактный рельс должен быть за­крыт электроизоляционным защитным коробом.

20.4. Основныеспособысооружениятоннелей

Способы проходки тоннельных выработок обусловливаются ин­женерно-геологическими условиями прорезаемого массива горных пород, а также размерами поперечного сечения тоннеля и его длиной. Основные способы проходки: раскрытым профилем, опер­тым сводом, опорным ядром, центральной штольней, щитовым способом.

Способ раскрытого профиля применим для проходки в легких грунтах и трещиноватых породах, требующих мощного крепления; при этом пробивают нижнюю штольню, затем верхнюю часть вы­работки и, наконец, нижнюю, разрабатывая таким образом все поперечное сечение тоннеля. При способе опертого свода разра­батывают сначала верхнюю часть поперечного сечения и соору­жают свод обделки с опиранием его на породу, а затем под защи­той свода нижнюю часть сечения. Этот способ применим в поро­дах, способных до сооружения боковых стен воспринимать давление от свода.

Для пород с большим горным давлением и при значительной ширине выработки удобен способ опорного ядра, при котором среднюю часть поперечного сечения (ядро) разрабатывают после сооружения обделки по всему контуру.

На строительстве горных тоннелей при проходке в крепких устойчивых породах получил распространение способ центральной штольни. В центре поперечного сечения тоннеля закладывают на­правляющую штольню, из которой бурят в радиальных направле­ниях шпуры и, взрывая породу, расширяют выработку до полного профиля.

Наиболее прогрессивный из всех способов сооружения тонне­лей, получивший наибольшее распространение при сооружении метрополитенов, — это щитовой. Щит представляет собой под-

420


вижную металлическую крепь замкнутого контура, под защитой которой разрабатывают породу и монтируют тоннельную обделку. Щитовой способ особенно целесообразен в слабых, сильно водо­носных породах. Передвижение щита вперед осуществляется груп­пой гидравлических домкратов.

При неглубоком от поверхности земли заложении тоннеля при­меняют открытый способ, т. е. тоннельную обделку выполняют в открытом котловане.

Вопросы для самопроверки по гл. 20

1.  Какие виды тоннелей применяются при строительстве дорог, их назначе­
ния и основные элементы?

2.  Основные требования, предъявляемые к профилю и анализ горных тон­
нелей.

3.  Требования к тоннелям метрополитенов.

4.  Способы устройства тоннелей.

Глава 21

ПРОЕКТИРОВАНИЕКОНСТРУКЦИЯТОННЕЛЬНЫХОБДЕЛОК

21.1. Обделкагорныхтоннелей

Обделка тоннеля является постоянной конструкцией, предназ­наченной для закрепления горной выработки и придания ей про­ектного очертания. Тоннель без обделки может быть применен только в крепких скальных породах с незначительной трещинова-тостью и не подверженных выветриванию.

В зависимости от инженерно-геологических условий и назна­чения тоннеля обделка должна воспринимать горное давление по контуру выработки, гидростатическое давление подземных вод, временные нагрузки, передаваемые с поверхности земли (при мелком заложении тоннеля), сейсмические и другие нагрузки. Во всех этих случаях обделка является несущей конструкцией, кото­рая должна обладать достаточной прочностью, устойчивостью и водонепроницаемостью.

Внутренние размеры обделки должны обеспечить нормальную эксплуатацию тоннеля, они должны соответствовать очертанию габарита приближения строения, установленного для железных и автомобильных дорог.

На выбор формы поперечного сечения обделки большое влия­ние оказывает горное давление окружающей породы. Влияет так­же материал обделки и способы сооружения тоннеля.

Горное давление возникает как силовое воздействие по­род на временную крепь или обделку выработки, вызванное на-

421


рушением равновесия горного массива. Характер проявления гор­ного давления зависит от состава, строения и физико-механиче­ских свойств горных пород, гидрогеологических условий, размеров выработки и глубины ее заложения от поверхности, способа и скорости проходки.

В крепких скальных породах горное давление проявляется в местах нарушения массива (сбросов, сдвигов, складчатости), ха­рактеризующихся сильной трещиноватостью. При горизонталь­ных напластованиях этих пород горное давление действует на крепь или обделку вертикально и симметрично. Косонаправленные пласты пород вызывают не только вертикальное, но и боковое давление. В пластичных породах (глинах, мергелях, сланцах) горное давление может быть значительным, и проявляется оно не только сверху, но и с боков выработки, а в некоторых случаях и снизу.

Для таких пород особенно характерно нарастание горного дав­ления с течением времени. В процессе разработки забоя они обычно устойчивы, но через некоторое время в результате быстро­го высыхания или, наоборот, насыщения влагой и набухания эти породы теряют устойчивость и развивают сильное давление на крепь и обделку.

В сыпучих породах горное давление проявляется сверху и с боков выработки. При самых незначительных выпусках таких пород вследствие дефектов крепи происходит быстрое нарастание давления с распространением зоны нарушения на значительное расстояние от выработки.

Особенно большое горное давление развивается при проход­ке в плывунах, которые не образуют свода естественного равно­весия, а давят всей толщей. Если над плывунами залегают также неустойчивые породы, то горное давление будет определяться ве­сом всех пород выше выработки. В плывунах давление проявля­ется со всех сторон выработки, поэтому к прочности и непрони­цаемости крепи предъявляют особенно высокие требования.

Существует много теорий по определению горного давления, но ни одна из них не дает точных результатов. В нашей стране получила наибольшее распространение теория проф. М. М. Про-тодьяконова. Согласно этой теории горное давление определяют исходя из предположения, что массивы пород не являются сплош­ными упругими телами, так как они разделены множеством тре­щин на отдельные глыбы и куски. Поэтому к любым горным по­родам можно применить законы сыпучих тел с некоторой поправ­кой, учитывающей силы сцепления. В качестве такой поправки вводится коэффициент крепости /, зависящий от физико-механи­ческих свойств породы. Коэффициент крепости для разных пород меняется от 0,3 до 20. Расчет крепей и тоннельных обделок ве­дется по данным, изложенным в СНиП на проектирование тон-422