2. Продольный профиль и план тоннелей
Работу над проектом рекомендуется начинать с вычерчивания на миллиметровке в стандартном масштабе профиля грунтового массива, прилагаемого к заданию, с указанием отметок уровня головки рельса или проезжей части начальных точек трассы (рис. 2.1). Затем, в соответствии с горизонтальным масштабом, следует обозначить пикетаж, приняв за начало отсчета указанный на профиле километр. На следующем этапе необходимо вычертить продольный профиль трассы таким образом, чтобы обеспечить минимальную длину тоннеля.
Продольный профиль и план трассы железнодорожных и автодорожных тоннелей проектируются в соответствии требованиями норм [7] и рекомендаций, изложенных в [1, с. 13–15, 267–268; 6, с. 17]. Продольный профиль железнодорожных и автодорожных подводных тоннелей должен иметь два ската от берегов к подрусловой части пересекаемого водотока, сопрягаемых участком с минимальным односкатным уклоном 3…5 ‰. Величина максимального уклона железнодорожного тоннеля на линиях I и II категории не должна превышать 15 ‰. Для сокращения длины подводного тоннеля разрешается применять уклон кратной тяги. Смягчение руководящего уклона (уклона кратной тяги) железнодорожной линии в подводных тоннелях производится, в отличие от горных, только в пределах тоннеля. Коэффициент смягчения зависит от длины тоннеля и составляет при длине тоннеля от 0,3 до 1 км – 0,9; от 1 до 3 км – 0,85; более 3 км – 0,85…0,75. В автодорожных тоннелях смягчение уклона не производится, однако наибольший уклон автодороги в тоннеле не должен превышать 40 ‰ по условиям оптимальных режимов вентиляции автодорожных тоннелей.
Рис. 2.1. Продольный разрез по оси подводного транспортного тоннеля
План тоннелей проектируется по нормам, установленным для открытых участков линии, с учетом особенностей, связанных с расположением трассы в подземных выработках. Трассу подводного участка тоннеля в плане рекомендуется располагать на прямой.
Минимальная глубина заложения в подрусловой части подводного тоннеля должна назначаться из условия обеспечения безопасности проходческих работ и предотвращения всплытия тоннеля в эксплуатационный период (при расположении тоннеля в слабых водонасыщенных грунтах). На основе опыта проектирования минимальная глубина заложения тоннеля в подрусловой части должна быть не менее: в плотных глинах 6…10 м, в среднепористых грунтах 10…15 м от дна водотока до шелыги свода обделки тоннеля. Следует отметить, что при сооружении подводных тоннелей в неустойчивых водонасыщенных грунтах с коэффициентом крепости менее 2, или в связных грунтах при наличии на подрусловом участке над тоннелем слоя устойчивого грунта менее высоты свода обрушения, возникает необходимость в применении сборных железобетонных обделок из водонепроницаемого бетона с гидроизолирующими прокладками в стыках, возводимых под защитой щита с активным пригрузом забоя.
Вход в подводный тоннель может осуществляться непосредственно из предпортальной выемки либо через промежуточную рампу.
При определении рациональной глубины предпортальной выемки во внимание принимаются как экономические показатели (равенство стоимости разработки 1 м выемки и сооружения 1 м тоннеля), так и инженерно-геологические и гидрогеологические условия. При курсовом проектировании глубина предпортальной выемки может быть назначена по данным строительной практики равной 10…15 м в грунтах с коэффициентом крепости 0,5…3 и 15…25 м в более прочных скальных грунтах.
Продольный разрез по оси подводного транспортного тоннеля оформляется в соответствии со схемой, приведенной на рис. 2.1. При этом необходимо обратить внимание на следующее:
черные отметки указываются на пикетах входов в тоннель и в местах характерных изменений в очертании грунтового массива;
красные отметки указываются на начальных точках трассы и вычисляются на пикетах входов, под указанными черными отметками и в местах перелома профиля;
разность черных и красных отметок в местах расположения порталов должна соответствовать величинам, определяющим рациональную глубину предпортальных выемок в заданных инженерно-геологических условиях;
разность черных отметок и отметок шелыги свода должна соответствовать глубине заложения тоннеля;
расстояния по пикетажу указываются в местах расположения порталов, перелома профиля и изменения типа обделки.