Назначение тоннелей и их виды. Тоннели мелкого и глубокого заложения. Основные элементы

Тема 1.5. Тоннели. Основные сведения.

Тоннелем называют горизонтальное или наклонное подземное искусственное сооружение, имеющее значительную протяженность, предназначенное для транспортных целей, пропуска воды, прокладки городских коммунальных сетей или размещения производственных предприятий. Тоннели на путях сообщения служат средством для преодоления различного рода препятствий или для развития пути под землей с использованием ограниченного уклона

Классификация транспортных тоннелей определяется признаками, положенными в их основу. Так, по местонахождению можно разделить тоннели на горные, подводные и городские тоннели. На автодорогах могут быть сооружены тоннели:

- горные, прокладываемые через горные хребты или возвышенности (рис. 31,а);

- подводные, устраиваемые под реками, морскими проливами и заливами вместо мостового перехода (рис. 31,б);

- городские, предназначенные для пропуска транспортных потоков или пешеходов в городах (рис. 31,в,г).

Рис. 31. Схемы автотранспортных (а—в) и пешеходного (г) тоннелей:

1- портал; 2 - тоннель; З -проезжая часть; 4 -рампа; 5 -лестничный сход; б -павильон

В зависимости от глубины расположения от поверхности земли различают тоннели глубокого (Н>10-15м) или мелкого заложения (Н<10м). 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.

Способы сооружения тоннелей весьма разнообразны и определяются их протяженностью, глубиной заложения, топографическими, инженерно-геологическими и градостроительными условиями, а также экономическими и экологическими соображениями.

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 которое проходит тоннель, конструкция его, называемая тоннельной обделкой, 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.32,а).

Рис.32. Основные виды горных обделок и схема горного тоннеля

1 - обделка; 2 - обратный свод обделки; 3 - портал; 4 - горный тоннель.

В менее крепких породах обделка должна укреплять также и боковые стены тоннеля. Тогда ее делают в виде свода, поддерживаемого боковыми вертикальными стенками (рис.32, б).

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.32, в).

Для защиты от проникания грунтовых вод тоннельную обделку покрывают гидроизоляцией.

На концах тоннель имеет порталы (рис.32, 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 давление, 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.

К маркшейдерским работам относят все подземные геодезические работы.

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.33, а), тоннель, уложенный по выровненному дну или подводной дамбе (рис.33, б) и тоннель-мост, опирающийся на отдельные подводные опоры (рис.33, в).

Рис.33. Схемы подводных тоннелей

1 - рамповый участок; 2 - подводный участок; 3 - дамба; 4 - опоры тоннеля.

Для преодоления глубоких, но сравнительно узких водных преград эффективны подводные тоннели на отдельных опорах (тоннели-мосты) (рис. 34, а), а также «плавающие» тоннели, укрепленных оттяжками, закрепленными анкерами в дно или удерживаемые на плаву специальными плавающими опорами (рис. 34, 6, в).

Такие тоннели располагаются на сравнительно небольшой глубине от поверхности воды (15,.. 20 м), необходимой для пропуска судов. Таким образом, значительно сокращается длина тоннельного перехода и улучшаются эксплуатационные показатели трассы.
Подводные автодорожные тоннели сооружают для пропуска в
одном уровне 2-, 4-, б-полосного движения; возможно строительство и двухъярусных тоннелей.

Рис. 34. Виды (а—в) подводных тоннелей:

1 - вентиляционное здание; 2 - тоннель; З - свайные опоры; 4 - тросовые
отгяжки; 5 - маяк; б - плавающие опоры.

Подводные тоннели, проходящие в толще грунта, чаще всего делают кругового очертания из чугунных (рис.34, а) или железобетонных тюбингов - блоков (рис.34, б), из которых образуется обделка тоннеля. Тюбинги соединяют между собой болтами, обеспечивая герметичность сопряжений.

Подводные тоннели, укладываемые по дну водного препятствия, в большинстве случаев делают железобетонными, часто прямоугольного сечения (рис.34, в). Такие тоннели сооружают, опуская на дно подведенные наплаву готовые секции и объединяя их между собой подводным способом. Аналогично возводят и мосты-тоннели.

Рис.34. Схемы подводных тоннелей

1 - дамба; 2 - тюбинг тоннельной обделки.

Дата добавления: 2014-01-07