Временное восстановление тоннелей

09.03.2017

В соответствии с характером и объемами разрушений, а также видом восстановления (краткосрочное, временное, капитальное), применяют краткосрочные, временные и капитальные конструкции обделок. Их назначением является поддержание выработок на разрушенном участке в течение периода, соответствующего виду восстановления.

Срок службы обделки при краткосрочном восстановлении обычно не превышает полугола (до устройства временной или капитальной обделки), при временном восстановлении — до 5 лет (в отдельных случаях -более длительное время). При ее капитальном восстановлении должны удовлетворяться все требования обделок при сооружении новых тоннелей. Любые конструкции обделки должны быть унизаны с размерами шинельных выработок, габаритом приближения строений или конструкций и условиями восстановления тоннеля на данном этапе восстановительных работ. При краткосрочном и временном восстановлении по профилю ограниченной тоннельной выработки (т.е. по внутреннему контуру старой обделки) применяют габариты как существующие на остальном протяжении тоннеля, так и специальные «льготные» габариты, устанавливаемые применительно к конкретным условиям по согласованию с заказчиком.

При краткосрочном восстановлении для сокращении сроков работ допускают предельную негабаритность, позволяющую лишь пропускать подвижной состав. При временном восстановлении по профилю полной тоннельной выработки (т.е. по внешнему очертанию обделки) и капитальном восстановлении размеры и внутреннее очертание поперечного сечения в пределах разрушенного участка устраивают под действующий габарит приближения строений для новых тоннелей. При этом в любых случаях необходимо предусматривать запас на осадку и деформации временных конструкций но высоте 10...30 см и по ширине 5...15 см.

Краткосрочные и временные обделки должны быть простыми в изготовлении как в заводских, так и полевых условиях, удобными при монтаже и транспортабельными (масса элемента для удобства монтажа не должна превышать 100 кг, длина — 2,5...2,8 м). Они обязаны быть рассчитаны на восприятие максимальных нагрузок как в период возведения, так и при эксплуатации тоннеля, достаточно универсальными, т.e. рассчитанными на использование в разных условиях и при различных способах проходки. Обделки должны обеспечивать защиту от возгорания и предотвращать прорыв воды в тоннель, обеспечивать частичную замену или усиление при необходимости, т.е. быть ремонтопригодными. Материалами обделок краткосрочного или временного восстановления тоннелей служат дерево, металл, реже — железобетон. Долговечность и огнестойкость дерева должна быть повышена применением пропиток (антисептиками и другими составами). При капитальном восстановлении тоннелей применяют монолитные бетонные и сборные обделки из бетона, железобетона и чугунных тюбингов.

Конструкции временных обделок могут быть в виде рам штольневой крепи, полигональных арок по ограниченному или полному профилю однопутной тоннельной выработки и в виде обделки универсального типа. Основная несущая конструкция штольнеобразной (трапециевидной, реже — прямоугольной) выработки представляет собой дерево-металлическую или металлическую раму. Дерево-металлическая рама имеет деревянные стойки и металлические верхняки из двутавров, рельсов или парных швеллеров. В слабых грунтах затяжку кроили выполняют забивной крепью, а боковую — закладными досками. Стойки рам могут опираться на лежни, грунт или сохранившийся обратный свод. Расстояние между рамами принимают от 0,6 до 1,2 м и зависимости от действующих нагрузок. Однако трапециевидная форма несущей конструкции даже для тоннелей малого сечения не может считаться удачной в статическом отношении. Металлоконструкции арочного типа способны лучше сопротивляться разностороннему давлению.

Наиболее рациональны двухшарнирные арки с расположением шарниров в опорных частях свода, реже — трехшарнирные. Многошарнирные конструкции арки при восстановлении тоннелей не применяют. В качестве конструкций арочной крепи используют рельсовые кружальные арки, составленные из скрепленных между собой двух или трех рельсов. В зависимости от прогнозируемой нагрузки и пролета выработки рельсы в арке могут быть расположены в один или два яруса.

Арки опирают на прогоны из двух брусьев, укрепленных на коротышах с помощью накладок, приваренных к каждому рельсу. Применение кружал криволинейного очертания по сравнению с полигональным позволяет избежать лишних переборов грунта и улучшает статическую работу конструкции, однако их изготовление более сложно. Во всех типах арочной крепи важную роль имеют сплошная затяжка с тщательным заполнением пустот за ней. Применение трехшарнирных арок облегчает их статическую работу, делает крепь менее чувствительной к неизбежным осадкам опор.

В мировой практике при восстановлении участков тоннеля со значительными вывалами грунта используют временные крепи, изготовленные в виде металлических кружал из прокатного профиля или арматурных ферм, по форме повторяющих контур поперечного сечения тоннеля. Над арками установлены уплотнительные подушки "BuiffJex". При закачивании в них бетона подушки, наполняясь, плотно устраняют свободное пространство между кружалами и поверхностью выработки, передавая нагрузку на арки.

Восстановление тоннелей на участках завалов с отрывом. Перед расчисткой завала производят оборку купола и при необходимости наносят защитный слой набрызгбетона. Для принятия решения о способе расчистки завала оценивают степень устойчивости свода вывала. В нависимости от степени его устойчивости либо расчищаю) навал без устройства несущей крепи свода и закладки вывала, либо первоначально устраивают специальную крепь свода, способную предотвратить его обрушение.

При устойчивой стабилизации свода вывала в слаботрещиноватых скальных грунтах завал расчищают без защитных приспособлений. После расчистки завала для безопасной эксплуатации тоннеля купол вывала закрепляют набрызгбетоном и анкерами. В трещиноватых скальных и полускальных фунтах завал расчищают под прикрытием временной крепи или защитного козырька, перемещаемых по мере разработки завала, или с помощью подвижного шатра. В первом случае временную крепь монтируют заранее, скрепив несколько арак между собой, а затем надвигают по мере расчистки завала. Для большей безопасности работ непосредственно перед надвигаемой конструкцией в головной ее части закрепляют защитный козырек. Во втором случае завал расчищают под защитой подвижных прикрытий небольших размеров, которые в хвостовой части опираются на установленные рамы временной крепи, а в головной части — на завал (рис. 13.1).



При расчистке значительных по объему навалов, требующих для обеспечения высоких темпов и безопасности работ применения высокопроизводительных машин и оборудования, работы недуг с помощью подвижного шатра (рис. 13.2). Подвижной шатер представляет собой агрегат в виде передвижных подмостей, оборудованных защитным козырьком и механизированными средствами для разработки и погрузки грунта при расчистке завала, монтаже обделки, закладки и крепления вывала. H транспортном положении габариты шатра позволяют пропускать его в пределах неразрушенных участков тоннеля, а при выдвижении подъемной площадки вести работы в полости вывала.



Восстановление тоннелей на участках с полным и неполным глухим завалами. Для временного восстановлении тоннелей на участках с глухими завалами применяют так называемые классические способы проходки в мягких и слабых грунтах: способ полностью раскрытого профиля, опертого свода или опорного ядра. При выборе способа восстановления тоннеля на участках с глухими завалами должны учитываться неопределенность ситуации (картины разрушения, состава завала и др.), невозможность оставления тоннельной выработки без крепи даже на короткий промежуток времени, а также невозможность применения забивной крепи из-за наличия в завале обломков обделки, крупных кусков грунта, деталей оборудования. Целесообразно выбирать такую схему последовательности разборки завала, чтобы разработка профиля выработки велась сверху вниз, с возведением временной крепи по частям по мере ее раскрытия или (при возможности) по всему контуру с учетом возможной замены на постоянную обделку. Возможными вариантами являются: восстановление по профилю ограниченной тоннельной выработки (рис. 13.3) или по профилю полной тоннельной выработки (рис. 13.4).



Расчистка портальных завалов и восстановление портальных участков тоннелей. Наиболее часто разрушаемыми являются входные участки тоннелей, порталы и подходные выемки. Восстановление начинают с расчистки подходных выемок. В некоторых случаях эти работы осложняются большим объемом обрушений и нарушением устойчивости откосов. При восстановлении тоннеля иногда раскрывают в выемку не только подходы к нему, но и входные участки, включая порталы. Откосы выемок часто делают уступами, что улучшает организацию работ и увеличивает их безопасность. Поперечное сечение выемок выбирают с учетом инженерно-геологических и других условий. Особое внимание уделяют водоотводу.



Способы раскрытия разрушенных участков в выемку выбирают в зависимости от объемов работ, местоположения участков и подходов к ним, сроков работ и оснащенности механизированным оборудованием для разработки грунта, в том числе и буровзрывным способом (иногда и взрывом на выброс). При частичном раскрытии в выемку входного участка тоннель на некоторых участках заменяют временной галереей прямоугольного или (реже) полигонального очертания с устройством над ней подушки из насыпного грунта.

Диаметры отдельных элементов временных деревянных галерей принимают обычно 25...35 см. Элементы деревянных рам соединяют врубками глубиной около 5 см. Скрепление производят болтами и скобами. В продольном направлении рамы соединяют распорками. Между рамами устраивают сплошную деревянную обшивку с тщательной забутовкой пространства между ней и грунтом, Bcc деревянные элементы покрывают огнезащитной краской или мастикой. При частичных разрушениях в пределах свода обделки крепление осуществляют в виде деревянных защитных шатров (козырьков).