Загальні відомості про тунелі й способи їх споруди
По призначенню підземні споруди підрозділяють на тунелі на шляхах повідомлення (залізничні, метрополітени, пішохідні); гідротехнічні (у комплексах гідровузлів, водопостачання, меліорації), промислові, гірничопромислові (водотоки, колектори й ін.) і спеціальні тунелі.
Будують тунелі залежно від глибини закладення відкритим способом або закритим без порушення споруд на земній поверхні. Відкритим способом споруджують звичайно тунелі дрібного закладення. У незабудованій місцевості їх будують у котлованах з укосами, а на забудованої - у котлованах з пальовим або шпунтовим огородженням. В останньому випадку палі або шпунти забивають по контурі котловану. У міру його відкриття між палями встановлюють дерев'яні або металеві розпірки. На проектній глибині котловану укладають підготовку з бетону, шари гідроізоляції й зводять захисні стінки також із шаром гідроізоляції. Потім бетонують лоток і стіни. Після зведення стін до проектної позначки на них кладуть перекриття, а потім на нього насипають ґрунт до проектної позначки вертикального планування території. Перегінні тунелі метрополітену будують, як правило, цілими блоками, виготовленими в заводських умовах.
Тунелі глибокого закладення споруджують або через портали, якими називають захисні стінки, що оформляють вхід у тунель, або через вертикальні стовбури шахт і спеціальні камери. Через портали будують найчастіше гірські тунелі, а також тунелі, що входять у депо.
У гірських умовах полотно залізниці доводять до гірського масиву, потім роблять виїмку ґрунту й зводять захисну стінку, призначену для запобігання входу в тунель від обвалів, сніжних лавин і зливових вод. Іноді перед порталом будують рампу - довгу, що поступово збільшується виїмку, стінки якої зміцнюють бетоном або каменем.
Тунелі метрополітену глибокого закладення споруджують звичайно за допомогою вертикальних стовбурів шахт, які з метою зручності при подальшій експлуатації розташовують на відстані 20 - 50м від траси тунелю. Після проходки до проектної глибини й закріплення стовбура 1 (рис. 27.1) під землею споруджують пристовбурні вироблення 2 і штольні 3 для виходу від стовбура на трасу тунелю 4. Після виходу підхідних штолень на трасу при спорудженні тунелю щитовим методом будують камери для зборки щита. По зовнішньому контурі поперечного перерізу тунелю після виїмки ґрунту споруджують постійне кріплення, називане обробленням. Вона буває металева або залізобетонна й складається з окремих кілець шириною 0,75 - 1,0м, кожне з яких збирається з окремих блоків або тюбінгів. Таке оброблення застосовують переважно в м'яких ґрунтах для гідротехнічних тунелів і тунелів метрополітену.
Тунелі метрополітену глибокого закладення споруджують переважно щитовим способом. Прохідницький щит (рис. 27.2) являє собою тверду пересувну сталеву конструкцію циліндричної форми й складається із трьох основних частин: ножа, що служить несучою конструкцією, опорного кільця, оболонки. Опорне кільце укріплене вертикальними й горизонтальними перегородками з висувними платформами. Щит обладнаний 24 гідравлічними домкратами, призначеними для його пересування по трасі. Щит монтують у щитовій камері. В оболонці збирають тюбінгові кільця, необхідні для кріплення тунелю й упору щитових домкратів при висуванні щита з камери. Ґрунт вибирають на повний поперечний переріз із глибиною заходки близько 1м, включають гідравлічні домкрати, які впираються в зібране в оболонці кільце й пересувають щит уперед. Після його пересування й вимикання домкратів їхні упори втягуються в опорне кільце,
Рис. 27.1. Схема спорудженні тунелю через стовбур: а - розріз, 6 - план
Рис 27.2. Схема прохідницького щита.
1 – ніж, 2 – видвижна платформа, 3, 5 – вертикальна і горизонтальна перегородки, 4 – домкрат, 6 – опорне кільце, 7 – оболонка.
Рис. 27.3. Габарити тунелю
а в просторі, що звільнився, збирають за допомогою блокоукладчика чергове тюбінгове кільце.
При спорудженні тунелів щитовим методом у м'яких ґрунтах розробку породи перед щитом не роблять, а вдавлюють щит у ґрунт вибою домкратами. У цей час на будівництві метрополітенів застосовують механізовані щити, що забезпечують розробку породи у вибої, її збирання й навантаження у вагон механізованим способом.
В особливо складних гідрогеологічних умовах (пливуни, водонасичення нестійкі породи) застосовують проходку під стисненим повітрям (кесонні роботи). У цьому випадку в тунелі влаштовують шлюзову камеру для пропуску вантажів, проходу людей, а також для передачі координат і дирекційних кутів із зони нормального тиску в робочу зону високого тиску, де роботи ведуть безупинно.
При спорудженні тунелів на шляхах повідомленні встановлено три види габаритів: рухливого складу, наближення будови й наближення встаткування. Габарит рухомого складу 1 (рис. 27.3) визначається контуром, усередині якого міститься рухомий склад з усіма виступаючими частинами з урахуванням його розгойдування й нахилу при поломці ресори. Габарит наближення встаткування 2 визначається контуром, що з'єднує найбільш виступаючі точки різного встаткування (кабелів, світлофорів, релейних шаф, освітлювальних ліхтарів й ін.), установлюваного в тунелях. Габарит наближення будови 3 визначається контуром, що з'єднує виступаючі усередину точки оброблення тунелю. Простір 4 між габаритом рухомого складу й габаритом наближення встаткування називають габаритним запасом. Його встановлюють проектувальники. Як правило, він дорівнює 100мм. Габаритний запас служить вихідною величиною при розрахунку необхідної точності геодезичних робіт.
Форма поперечних перерізів залежить від розміру споруджуваного тунелю, його призначення, способу споруди, інтенсивності й напрямку тиску ґрунту. Тунелі метрополітену глибокого закладення звичайно будують одноколійними із круглим перетином. При дрібнім закладенні вони мають прямокутний перетин і будуються як одноколійними, так і двоколійними.