По назначению подземные сооружения подразделяют на тоннели на путях сообщения (железнодорожные, метрополитены, пешеходные); гидротехнические (в комплексах гидроузлов, водоснабжения, мелиорации), промышленные, горнопромышленные, коммунальные (водотоки, коллекторы и др.) и специальные -Тоннели.
Строят тоннели в зависимости от глубины заложения открытым способом или закрытым без нарушения сооружений на земной поверхности. Открытым способом сооружают обычно тоннели мелкого заложения. В незастроенной местности их строят в котлованах с откосами, а на застроенной - в котлованах со свайным или шпунтовым ограждением. В последнем случае сваи или шпунты забивают по контуру котлована. По мере его отрытая между сваями устанавливают деревянные или металлические распорки. На проектной глубине котлована укладывают подготовку из бетона,
407
слой гидроизоляции и возводят защитные стенки также со слоем гидроизоляции. Затем бетонируют лоток и стены. После возведения стен до проектной отметки на них кладут перекрытие, а затем на него насыпают грунт до проектной отметки вертикальной планировки территории. Перегонные тоннели метрополитена строят, как правило, целыми блоками, изготовленными в заводских условиях.
Тоннели глубокого заложения сооружают либо через порталы, которыми называют защитные стенки, оформляющие вход в тоннель, либо через вертикальные стволы шахт и специальные камеры. Через порталы строят чаще всего горные тоннели, а также тоннели, входящие в депо.
В горных условиях полотно железной дороги доводят до горного массива, затем производят выемку грунта и возводят защитную стенку, предназначенную для предохранения входа в тоннель от обвалов, снежных лавин и ливневых вод. Иногда перед порталом строят рампу - длинную, постепенно увеличивающуюся выемку, стенки которой укрепляют бетоном или камнем.
Тоннели метрополитена глубокого заложения сооружают обычно посредством вертикальных стволов шахт, которые в целях удобства при дальнейшей эксплуатации располагают на расстоянии 20 - 50 м от трассы тоннеля. После проходки до проектной глубины и закрепления ствола 1 (рис. 27.1) под землей сооружают приствольные выработки 2 и штольни 3 для выхода от ствола на трассу тоннеля 4. После выхода подходных штолен на трассу при сооружении тоннеля щитовым методом строят камеры для сборки щита. По внешнему контуру поперечного сечения тоннеля после выемки грунта сооружают постоянное крепление, называемое обделкой. Она бывает металлическая или железобетонная и состоит из отдельных колец шириной 0,75 - 1,0 м, каждое из которых собирается из отдельных блоков или тюбингов. Такую обделку применяют преимущественно в мягких грунтах для гидротехнических тоннелей и тоннелей метрополитена.
Тоннели метрополитена глубокого заложения сооружают преимущественно щитовым способом. Проходческий щит (рис. 27.2) представляет собой жесткую передвижную стальную конструкцию цилиндрической формы и состоит из трех основных частей: ножа, служащего несущей конструкцией, опорного кольца, оболочки. Опорное кольцо укреплено вертикальными и горизонтальными перегородками с выдвижными платформами. Щит оборудован 24 гидравлическими домкратами, предназначенными для его передвижения по трассе. Щит монтируют в щитовой камере. В оболочке собирают тюбинговые кольца, необходимые для крепления тоннеля и упора щитовых домкратов при выдвижении щита из камеры. Грунт выбирают на полное поперечное сечение с глубиной заходки около 1 м, включают гидравлические домкраты, которые упираются в собранное в оболочке кольцо и передвигают щит вперед. После его передвижения и выключения домкратов их упоры втягиваются
408
Рис. 27.1. Схема сооружения тоннеля через ствол:
а - разрез;
б - план
Рис. 27.2. Схема проходческого щита:
1 - нож;
2 - выдвижная платформа;
3, 5 - вертикальная и горизонтальная перегородки;
4 - домкрат;
6 - опорное кольцо;
7 - оболочка
409
Рис. 27.3. Габариты тоннеля
в опорное кольцо, а в освободившемся пространстве собирают с помощью блокоукладчика очередное тюбинговое кольцо.
При сооружении тоннелей щитовым методом в мягких грунтах разработку породы перед щитом не производят, а вдавливают щит в грунт забоя домкратами. В настоящее время на строительстве метрополитенов применяют механизированные щиты, обеспечивающие разработку породы в забое, ее уборку и погрузку в вагон механизированным способом.
В особо сложных гидрогеологических условиях (плывуны, водонасыщенные неустойчивые породы) применяют проходку под сжатым воздухом (кессонные работы). В этом случае в тоннеле устраивают шлюзовую камеру для пропуска грузов, прохода людей, а также для передачи координат и дирекционных углов из зовы нормального давления в рабочую зону высокого давления, где работы ведут непрерывно.
При сооружении тоннелей на путях сообщений установлено три вида габаритов: подвижного состава, приближения строения и приближения оборудования. Габарит подвижного состава 1 (рис. 27.3) определяется контуром, внутри которого помещается подвижной состав со всеми выступающими частями с учетом его раскачки и наклона при поломке рессоры. Габарит приближения оборудования 2 определяется контуром, соединяющим наиболее выступающие точки различного оборудования (кабелей, светофоров, релейных шкафов, осветительных фонарей и др.), устанавливаемого в тоннелях. Габарит приближения строения 3 определяется контуром, соединяющим выступающие внутрь точки обделки тоннеля. Пространство 4 между габаритом подвижного состава и габаритом приближения оборудования называют габаритным запасом. Его устанавливают проектировщики. Как правило, он равен 100 мм. Габаритный запас служит исходной величиной при расчете требуемой точности геодезических работ.
Форма поперечных сечений зависит от размера строящегося тоннеля, его назначения, способа сооружения, интенсивности и направления давления грунта. Тоннели метрополитена глубокого заложения обычно строят однопутными с круглым сечением. При мелком заложении они имеют прямоугольное сечение и строятся как однопутными, так и двухпутными.
410
