750
.pdf
7.3.Мысовой тоннель (рис. 5.57, а).
7.4.Перевальный тоннель (рис. 5.57, б).
а) |
б) |
Рис.5.57. Мысовой (а) и перевальный (б) тоннели
Открытыйспособсооружениятоннелей—используетсяобычно для тоннелей мелкого заложения и состоит из следующих операций: разработки котлована, монтажа конструкций, гидроизоляции, засыпки котлована.
Горный способ сооружения тонне-
лей — основан на разработке грунта в выработкепочастямснемедленнойустановкой временной (деревянной) крепи и возведения обделки также по частям
(рис. 5.58).
Щитовойспособсооружениятонне-
лей — основан на использовании про-
ходческогощита(рис.5.59и5.60),кото-
рый позволяет вести разработку горной породы, как правило, на полное сечение тоннелясустановкойкапитальнойобдел-
ки (в последние годы данный способ правильнееназывать«способпроходкитон-
нелей при помощи «тоннелепроходчес-
ких механизированных комплексов» (ТПМК) или «тоннелебурильных ма-
шин» («tunnel boring mashines» или со-
кращенно ТВМ в англоязычной литературе).
Рис. 5.58. Горный способ сооружения тоннелей:
1 — нижняя штольня; 2 — временная (деревянная) крепь; 3 — ходки; 4 — верхняя штольня; 5 — калотта;
6 — капитальная обделка;
7 — штросса
119
Проходческий щит
(современноеназвание— ТПМК, см. выше) сложноеинженерноесооружение, в основе которого стальнойцилиндр,подзащитойкоторогоодновременно ведется разработка горной породы и установка обделки на полное сечение (см.
рис. 5.59 и 5.60).
Рис. 5.59. Конструкция щита (ТПМК):
1 — ножевое кольцо; 2 — опорное кольцо; 3 — стальной цилиндр; 4 — домкраты для перемещения щита; 5 — сборная обделка; 6 — механизм управления щитом (ТПМК)
Рис.5.60. Тоннелепроходческие комплексы (ТПМК)
Сравнение горного и щитового способов проходки
Способ |
Достоинства |
Недостатки |
Горный способ |
Универсальность |
Опасность работ |
|
Произвольное сечение |
Максимальная трудоемкость |
|
Минимальные затраты |
Минимальная скорость проходки |
Щитовой |
Безопасность работ |
Не для всех горных пород |
способ (ТПМК) |
Минимальная трудоемкость |
Стандартное сечение |
|
Максимальная скорость проходки |
Максимальные затраты |
120
Горная выработка — искусственно созданная полость в толще земной коры (в горной породе). Может быть вертикальной, горизонтальной илинаклонной (рис.5.61).
Рис. 5.61. Основные элементы горной выработки:
1 — портал; 2 — горная выработка; 3 — горная порода; 4 — шахта; 5 — забой; 6 — штольня; 7 — калотта; 8 — штросса; 9 — обделка; 10 — подошва тоннеля
Портал — укрепленная начальная часть тоннеля.
Забой — место, где ведется разработка горной породы.
Штольня — опережающая горная выработка небольшого сечения.
Калотта—верхняясводчатаячасть горной выработки.
Штросса— остальная часть выработки после проходки калотты и штольни.
Свод тоннеля — верхняя сводчатая часть обделки.
Обделка — несущая конструкция, которая служит для постоянного закрепления горной выработки. Обделка может выполняться из монолитного железобетона, сборно-монолитного илинабрызг-бетона, атакжеизчугунных тюбингов (рис. 5.62, 5.63).
а) в)
б) г) 
Рис. 5.62. Основные конструкции обделок:
а — монолитная обделка; б — набрызг-бетон; в — сборная обделка; г — анкерная крепь
121
а) |
3 |
б) |
3
Рис. 5.63. Сборная обделка из железобетонных элементов:
а— блоки сплошного сечения с цилиндрическими стыками; б — блоки ребристого сечения с кольцевыми стыками; 1 — лотковый (нижний) блок; 2 — нормальные
(боковые) блоки; 3 — ключевой вкладыш; 4 — рельсовый путь; 5 — бетонное основание пути
Набрызг-бетон—материал,образующийсяврезультатенабрызга с помощью сжатого воздуха бетонного раствора с повышенной прочностью и скоростью твердения. Чаще всего набрызг-бетон укладывается на предварительно закрепленную металлическую сетку (см. рис. 5.62, б).
Тюбинги — железобетонные, чугунные или стальные элементы заводского изготовления, из которых монтируется обделка тоннелей
(см. рис. 5.63).
Анкерная крепь — вид обделки тоннелей или временной крепи, используемый преимущественно в крепких породах: в разбуренный шпурвставляетсяметаллическийстержень(анкер),которыйзакрепляется в породе при помощи специального наконечника или бетонного раствора;наанкернавешиваетсяметаллическаясетка(см.рис.5.62,г).
НАТМ (в англоязычной литературе — NATM) — новый авст-
рийскийтоннельныйметод,впервыепримененныйв1964г.Сущность его состоит в том, что с помощью специальной технологии горная порода, окружающая тоннель, включается в совместную работу с обделкой. Обделка при этом представляет собой трехслойную рубаш- ку:набрызг-бетон,полимернаяпленкаимонолитныйбетон.Нанесен- ный первый слой набрызг-бетона выстаивается несколько суток и деформируется под действием горного давления под контролем специальныхприборов,принимаятуформу,котораянаиболееоптимальна для восприятия горного давления.
122
Сравнение различных видов обделки
Виды |
Достоинства |
Недостатки |
обделки |
|
|
Монолит- |
Универсальность — пригодна практиче- |
Огромная стоимость обделки |
ная |
ски для любых горных пород |
Большая трудоемкость |
|
Относительно высокая водонепроницае- |
Большой срок сооружения |
|
мость |
тоннеля |
|
Гладкая поверхность |
|
|
Использование местных строительных |
|
|
материалов (щебень, песок, вода) |
|
Сборная |
Меньшая трудоемкость в самом тоннеле |
Высокая водопроницаемость |
|
Меньший срок сооружения тоннеля |
Швы и стыки делают из |
|
Практически любая горная порода |
дорогих материалов |
|
|
Дорогая транспортировка |
|
|
элементов |
Анкерная |
Меньшая трудоемкость |
Только прочные сухие |
крепь |
Высокая скорость проходки |
породы |
|
Меньшая стоимость |
|
Набрызг- |
Меньшая трудоемкость в самом тоннеле |
Сухая скала |
бетон |
Высокая скорость проходки |
Перерасход бетона |
|
|
Высокая стоимость |
|
|
Специальный бетон |
|
|
Неровная поверхность |
НАТМ |
Абсолютная водонепроницаемость |
Самая высокая стоимость |
|
Более высокая несущая способность |
Большая трудоемкость |
|
|
Используется только в сухих |
|
|
скальных грунтах |
Горное давление — силы, возникающие в горном массиве, окружающем горную выработку и зависящие от вида и состояния горной породы.
Видыскоростного внеуличногогородского транспорта,(т.е.не имеющегопересечения с улицами, светофорами и т.д.) — метрополи- тен,пригородныежелезныедороги,скоростнойтрамвай,мини-метро, легкое метро, пре-метро и т.д.
Метрополитен — внеуличная городская железная дорога, предназначеннаядляперевозкипассажиров,имеющаясвойтипподвижного состава, конструкции пути, систему обеспечения безопасности движения и способ снятия электроэнергии при помощи контактного рельса. Метрополитен — самый дорогой и комфортабельный вид городского транспорта (рис. 5.64).
Легкое метро (пре-метро)— разновидность метрополитена, имеющий меньший габарит подвижного состава, упрощенную систему
123
Рис. 5.64. Станция метрополитена и вагон метрополитена
безопасности движения и построенный, как правило, на эстакадах(рис. 5.65).
Виды линий метрополитенов:
—поуровнюрасположе-
ния:подземные(рис.5.66,а), наземные(рис.5.66, б)и надземные (рис. 5.66, в);
—по уровню пересече-
ния:водномуровне(рис.5.66,
Рис. 5.65. Общий вид Бутовской линии легкого метро в Москве
г), в разных уровнях (рис. 5.66, д).
а) |
г) |
б)
д)
в)
Рис. 5.66. Виды линий метрополитена
124
Основные сооружения метрополитена:
1)станции;
2)перегонные тоннели;
3)эстакадная часть (надземная);
4)наземнаячасть;
5)вестибюли (под землей, на земле);
6)оборотные устройства для смены направления движения поез-
дов (рис. 5.67, а);
7)эскалаторы (рис. 5.67, б), лифты, лестницы;
8)электрооборудование (включая автономное энергоснабжение);
9)вентиляция, водоотвод, освещение;
10)устройства по организации безопасности движения поездов;
11)рампа — участок перехода от наземной части к подземной.
а) |
б) |
Рис. 5.67. Некоторые сооружения метрополитена:
а — оборотные устройства для смены направления движения поездов; б —
эскалатор
Конструкция пути метрополитена(рис. 5.68).
Рис. 5.68. Конструкция пути метрополитена:
1 — обделка; 2 — ось пути; 3 — полушпалы; 4 — рельсы; 5 — водоотводный лоток; 6 — бетонное основание; 7 — платформа; 8 — кронштейн; 9 — контактный рельс (850 В); 10 — металлическая лыжа
125
Перегонные тоннели метрополитена (рис. 5.69).
а) |
б) |
в) |
Рис. 5.69. Перегонные тоннели метрополитена:
а — габарит тоннеля; б — однопутный тоннель; в — двухпутный тоннель
Классификациястанцийметрополитенов. Поглубине заложения:
—мелкого заложения — до 10 метров (более точно — по способу сооружения — открытым способом);
—глубокого заложения — более 10 метров (более точно — по способу сооружения — горным или щитовым способами).
По расположению платформ (2) и путей (1) (рис. 5.70).
а) б)
Рис. 5.70. Расположение платформ и путей: а — островного типа; б — бокового типа
Конструкции станций метрополитенов (рис. 5.71–5.74).
Рис. 5.71. Станция мелкого заложения с плоским перекрытием:
1 — несущие конструкции; 2 — платформа; 3 — колонна; 4 — перекрытие (ригель); 5 — оси путей; 6 — гидроизоляция; 7 — грунт; 8 — котлован
126
Рис. 5.72. Станция мелкого заложения с плоским перекрытием
Рис. 5.73. Станция мелкого заложения со сводчатым перекрытием:
1 — арочный свод станции; 2 — платформа; 5 — оси путей; 6 — гидроизоляция; 7 — грунт; 8 — котлован
127
Рис. 5.74. Станция глубокого заложения:
1, 2 — обделка из чугунных тюбингов; 3 — колонны (пилоны)
5.7. Эксплуатация искусственных сооружений
Статические испытания моста — загружения моста временной статической нагрузкой с измерением деформаций и усилий в элементах пролетного строения для сравнения с соответствующими расчетными величинами. Данныеиспытанияпроводятсяобычноперед приемкой моста в эксплуатацию (рис. 5.75, а).
Динамические испытаниямоста—аналогичныеиспытания мо-
ста, но на действиеударной, динамической нагрузки. Специальными приборамификсируютсячастоты,амплитудыи другиединамические характеристики колебаний пролетных строений (рис. 5.75, б).
а)
б)
Рис. 5.75. Испытания пролетных строений мостов:
а — загружение фермы при статических испытаниях (1 — ферма; 2 — нагрузка; 3 — деформации); б — график затухающих колебаний при динамических испытаниях
128