Реконструкция тоннельного пересечения

22.12.2016

В тех случаях, когда тоннельное пересечение представлено одним однопутным тоннелем, не отвечающим требованиям современного габарита, и в то же время необходима его реконструкция при переходе линии на двухпутное движение, предпочтительнее может оказаться вариант его переустройства под два пути вместо строительства второго тоннеля. Если тоннельное пересечение было выполнено двухпутным тоннелем, но из-за современных требований к габариту движение в нем осуществлялось но одному уложенному по оси тоннеля пути, то при переходе линии на двухпутное движение этот тоннель можно переустроить с учетом современных требований под один путь и соорудить параллельно действующему новый однопутный тоннель.

К работам по реконструкции тоннельного пересечения следует отнести и реализацию таких решений, как удлинение тоннеля или раскрытие тоннеля в выемку.

Переустройство однопутного тоннеля в двухпутный осуществляют либо изнутри тоннеля, либо снаружи. В нервом случае изнутри тоннеля разбирают всю или часть старой обделки, дорабатывают грунт до новою профиля и возводят новую обделку (внутренний способ). Во втором — разрабатывают грунт по наружному контуру существующей выработки, возводят новую обделку и затем разбирают старую (наружный способ).



Внутренний способ малопроизводителен, но обеспечивает минимальный объем доработки профили. Вариант двустороннего (симметричного) расширения сечения уменьшает толщину доработки фунта по периметру сечения, упрощает крепление прорезей (рис. 9.18). Одностороннее расширение сечения, в отличие от двустороннего, дает возможность частично использовать старую обделку, если несущая способность такой комбинированной обделки обеспечит эксплуатационную надежность сооружения (рис. 9.19).



Наружный способ дает возможность вести работы без перерыва движения поездов, но требует увеличенных объемов разработки грунта. При этом способе в грунтах выше средней крепости доработку профиля осуществляют сверху вниз аналогично классическому способу проходки полностью раскрытою профили (рис. 9,20). Из первоначально пройденной верхней штольни симметрично в обе стороны раскрывают калотту, а затем боковые штроссы у стен тоннеля. Бетонирование ведут в обратном направлении снизу вверх. В слабых фунтах переустройство однопутного тоннеля в двухпутный ведут наружным способом снизу вверх аналогично классическому способу опорною ядра (рис. 9.21). Сначала осуществляют проходку боковых штолен первого и второго ярусов, в которых бетонируют стены, затем разрабатывают килотту и сооружают свод. Этот вариант даст возможность сразу после бетонирования стен передать нагрузку на старую обделку.

В обоих вариантах разбираемую обделку до начала основных работ подкрепляют кружальными арками. Работы ведут участками аналогично полному переустройству обделки.



Переустройство тоннелей горным способом ведется в крайне стесненных условиях, где современные методы строительства и механизации не могут быть использованы в должной мере. Такое решение может быть оправдано при реконструкции участков тоннельных пересечений с небольшим числом (один-два) коротких тоннелей в труднодоступной местности, и также при расположении тоннелей на кривых малого радиуса. В противном случае следует отдавать предпочтение реконструкции тоннельного пересечения с применением щитов и механизированных комплексов.



Переустройство двухпутного тоннеля в однопутный. В последние годы развивается опыт реконструкции старых (постройки начала XX века) двухпутных тоннелей в однопутные, которые были реконструированы при переходе на электрическую тягу, но из-за отсутствия гидроизоляции не отвечали эксплуатационной надежности и требовали больших затрат на содержание. Реконструкцию таких тоннелей осуществляют в дна этапа; 1 — сооружают однопутный тоннель параллельно существующему; 2 — переводят движение поездов на вновь сооруженный тоннель и реконструируют старый тоннель. Первоначально по всему периметру обделки старого тоннеля устраивают гидроизоляционную мембрану. Затем по оси тоннеля возводят новую обделку, поперечное сечение которой соответствует требованиям габарита приближения строений С (рис. 9.22).



Удлинение тоннеля, раскрытие тоннеля в выемку. Необходимость в удлинении тоннеля возникает в тех случаях, когда лобовой или боковые откосы предпортальной выемки теряют устойчивость, например, в результате оползней. Чаще это проявляется на косогорных участках трассы. Серьезные деформации и даже разрушение порталов могут проявиться и при потере устойчивости глубоких подходных выемок, когда из-за экономических соображений проектировщик сокращает длину тоннеля. Следует учитывать, что переоценка устойчивости откосов может привести к серьезным последствиям в виде разрушения обделки и образования завалов тоннеля.

В таком случае мероприятия по укреплению откосов и повышению их устойчивости малоэффективны. Становится целесообразным восстановить эксплуатационную надежность тоннельного пересечении за счет удлинения тоннельного участка трассы. При этом возможны дна варианта: с устройством обделки существующего типа открытым способом и последующей засыпкой выемки или сооружением галереи со сводчатым или плоским перекрытием. Удлинение тоннеля в конструкции существующей обделки и устройством портала на новом месте целесообразно в выемке с крутыми откосами. В случае если трасса подходит к тоннелю в полувыемке, предпочтение следует отдан. галерее.

Работы по удлинению тоннеля включают доработку фунта откоса до требуемого профиля, возведение конструкций обделки или галереи. Их ведут открытым способом в следующей последовательности: разбирают портал или оголовок тоннеля, дорабатывают откосы до профиля тоннеля или галереи, возводят несущие конструкции обделки или галереи, устраивают портал на новом месте, производят обратную засыпку, выполаживают лобовой откос и организуют водоотвод.

Наибольшее распространение получили галереи в виде прямоугольной железобетонной конструкции с балочным перекрытием. Стену с нагорной стороны в неустойчивых грунтах выполняют сплошной и массивной, в скальных фунтах в виде отдельных опор, поддерживающих продольный ригель, на который опирают балки перекрытия. С подгорной стороны обычно сооружают отдельные опоры с ригелем. Просветы между опорами служат нишами для укрытия персонала, а также обеспечивают освещенность и проветривание тоннеля. Верх перекрытия должен иметь уклон и подгорную сторону. По перекрытию устраивают фунтовую подушку для смягчения ударов на случай обрушения камней с откоса.

Раскрытие тоннеля в выемку на всей или части длины тоннеля возможно только при небольшой глубине заложения тоннеля. Решение об этом принимают при необходимости увеличения габарита, замены ветхой обделки, ликвидации сильной обводненности и наледеобразования, переходе на двухпутное движение. Только короткие тоннели могут раскрываться в выемку по всей длине. В большинстве случаев раскрытию подлежат портальные участки тоннелей с предельной глубиной выемки до 40 м в зависимости от устойчивости грунтов. Этот вариант принимают при значительных объемах работ, невозможности получения «окон» достаточной продолжительности. Вариант раскрытия тоннеля в выемку исключается в случае повышенной ценности на тоннельной поверхности, при неустойчивых откосах, особенно на оползневых участках, а также при повышенных эксплуатационных затратах выемки по сравнению с тоннелем.

К преимуществам варианта относят независимость работ от движения поездов, возможность веления реконструкции на большом фронте и, следовательно, в короткие сроки, отсутствие необходимости искусственной вентиляции и искусственного освещения в дневное время, большую безопасность работ, что позволяет снизить требования к квалификации персонала. К недостаткам относят зависимость работ от времени года, климатических условий, сложность отвода поверхностных и грунтовых вод из разрабатываемой выемки.

Работы включают установку поддерживающих кружал внутри тоннеля, разработку выемки уступами сверху вниз (скальные грунты можно разрабатывать буровзрывным способом до отметки на 1,5 м выше шелыги свода обделки, далее — отбойными молотками), разборку обделки тоннеля. Кружала устанавливают до начала работ или к моменту уменьшения целика над тоннелем. Разработку выемки ведут от поверхности земли к обделке горизонтальными слоями по 5...6 м. Разборку обделки ведут отдельными участками от замка симметрично в обе стороны. Для уменьшения обводнения разрабатываемой выемки необходимо отводить ливневые и талые воды в подходную выемку и далее по имеющимся и сооружаемым кюветам.

Превращение тоннеля в выемку устраняет его недостатки, но может вызвать сложности при дальнейшей эксплуатации участка. Известны случаи, когда из-за неустойчивости откосов приходилось снова превращать выемку в закрытое сооружение тоннельного типа. В каждом случае устанавливают предельную глубину, при которой раскрытие в выемку предпочтительней реконструкции тоннеля закрытым способом. Особую опасность с точки зрения устойчивости откосов представляют выемки, расположенные на горных склоках. К факторам, влияющим на устойчивость склонов, относят высоту и крути ту откосов, наличие естественных водотоков и ливневых стоков на поверхности, степень обводненности, простирание пластов, системы трещин, однородность и другие характеристики грунтового массива. Уменьшить объем выемки можно за счет включения сохраненных стен обделки в конструкцию подпорных стен.