19. Особливості проходки тунелів в скельних ґрунтах

Спорудження тунелю складається з двох основних процесів : проходки (розкриття виробки з установкою в разі необхідності тимчасової кріплення, і зведення обробки.

Тимчасове кріплення встановлюють по контуру виробки. Контурне кріплення створює сприятливі умови для комплексної механізації основних робіт зі спорудження тунелю і сприяє збільшенню темпів робіт, зменшення термінів і вартості будівництва. Найбільш поширені контурні кріплення : арочне, анкерне і набризкбетонне кріплення.

Проходку в скельних ґрунтах ведуть буро підривним способом. Виконання циклу робіт відповідає просування забою на глибину проходки.

У дуже міцних скельних ґрунтах виробку можна залишити без тимчасового кріплення до спорудження постійної обробки. У міцних скельних ґрунтах тимчасове кріплення встановлюють після збирання грунту під час буріння на наступну заходку.

У менш міцних скельних ґрунтах тимчасову кріплення встановлюють після збирання грунту перед обурюванням забою на наступну заходку.

Обробку бетонують в повністю розкритій виробці.

Найпоширенішими способами робіт зі спорудження тунелю в скельних ґрунтах є способи суцільного забою та нижнього уступу, менш поширеним є спосіб центральної штольні.

Спосіб суцільного забою застосовується в стійких скельних ґрунтах з міцністю f>4, розкриття виробки виконують за один прийом, у разі необхідності з тимчасовим кріпленням. Спосіб нижнього уступу - міцність грунту3<f<6 , то виробка розділяється на 2 частини: колота й штроса. Особливістю даного способу є те, що розробка колоти випереджає розробку штроси на 30-50 м

20.Проходка тунелів в полускельних, м'яких та слабких ґрунтах

При проходці тунелів в напівскельних грунтах використовують способи: опертого склепіння, нижнього уступу, новоавстрійський, а також щитовий. В м’яких і слабких грунтах: опорного ядра, опертого склепіння, новоавстрійський та щитовий.

Спосіб опертого склепіння. Ідея способу полягає в запобіганні осад покрівлі вироблення і розвитку гірського тиску шляхом швидкого зведення в калотті постійного кріплення – своду обробки. Цей спосіб застосовується при наявності в підошві калотти грунтів, що дозволяють обперти на них склепіння обробки без його істотних осад. До таких грунтів відносять нескельні грунти типу твердих глин і суглинків, зцементованих великоуламкових, отверділих лесів, а також скельні грунти з коефіцієнтом міцності від 1,5до 4. Спочатку проходять нижню напрямну штольню 1, з неї знизу вгору - фурнель 2 до зовнішнього контуру з склепіння, потім - верхню штольню 3, в обидві сторони від якої розкривають у певній послідовності калотту 4 і бетонують склепіння 5. Після набору бетоном склепіння проектної міцності розробляють середню частину профілю - середню штроссу (ядро) 6, а потім у шаховому порядку розробляють бічні штросси 7 і бетонують стіни 8. На останньому етапі розробляють лоткову частину тунелю і бетонують зворотнє склепіння 9. Нижня штольня 1 використовується для транспортування грунту і матеріалів і служить засобом сполучення зі стволом, в ній прокладаються всі види комунікацій (стиснене повітря, вода, електроенергія), створюється можливість розвитку широкого фронту робіт. Довжина калотти, тобто протяжність ділянки, що розкривають, вздовж штольні, залежить від геологічних умов і приймається звичайно в межах 3-6м. При значному гірському тиску довжина калотти може бути скорочена до2м. Калотту розкривають непослідовно одна за одною, аз залишенням між ними ціликів породи для того, щоб оберегти виробітку від розвитку гірського тиску. Цілики приймають рівними довжині однієї або двох калотт.Закінчивши розкриття калотти, встановлюють кружала, які збирають з окремих косяків - дощок, з'єднаних один з одним цвяхами та болтами. Кружала встановлюють у склепінні тунелю. У залежності від прийнятої довжини калотти одночасно встановлюють кілька кружал. Відстань між кружалами в середньому дорівнює 1 -1,5 м. Щоб кружала не перекошувалися, їх між собою розкріплюють розпірками. Після установки кружал влаштовують опалубку з, що укладаються щільно одна до іншої по поверхні кружал і приступають до бетонування. Після досягнення бетоном 75% міцності від проектної марки бетону кружала і опалубку склепіння знімають. Коли бетонування склепіння закінчено повністю, приступають до розробки середньої частини перерізу тунелю (ядро). Під п'ятами склепіння залишають уступи шириною 0,5-0,6 м. Ядро розробляють послідовно лобовим забоєм, одночасно розбираючи кріплення нижньої штольні. Слідом за ядром роблять бічні заходки під стіни тунелю шириною 2-3 м, розташовуючи їх у шаховому порядку. Під п'яти зводу встановлюють підкоси, на яких розташовують лекала для стін опалубки. Цілики між заходками не розробляють до тих пір, поки бетон стін не набуває проектну міцність. Найбільш відповідальна укладання бетону під самі п'яти склепіння, який бетонують жорстким бетоном після тверднення бетону стін. Усадковий шов між п'ятої зводу і верхньою частиною стіни необхідно повністю заповнити цементно-піщаним розчином.

1.Проходка нижньої транспортної штольні

2.Проходка фурнелю

3.Проходка верхньої центральної штольні

4.Розкриття калотти

5.Бетонування склепіння

6.Розробка середньої штросси

7.Розробка бокової штросси у шаховому порядку

8.Бетонування стін

9.Бетонування зворотнього склепіння

Черговість підводки стін

Спосіб опорного ядра застосовують при спорудженні тунелів у м'яких слабостійких неводоносних грунтах: глинах, суглинках, супісках, лесах та інших грунтах, не здатних сприймати тиск склепіння обробки. Роботи за схемою опорного ядра ведуть в такій послідовності: з підхідної штольні розсікають одночасно в місці розташування стін споруджуваного тунелю дві нижні штольні і після закінчення проходки бетонують у них стіни . З нижніх штолень пробивають фурнель і проходять бокові штольні, в яких бетонують стіни . До моменту закінчення зведення стін проходять верхню штольню, з якої розкривають калотту і бетонують склепіння, спираючи його на готові стіни. Після зняття опалубки склепіння виробляють виїмку ядра, в останню чергу розробляють лоток і бетонують зворотнє склепіння . Ширина нижніх штолень складається з встановленої товщини стін (з урахуванням кружал) і ширини, необхідної для розташування одного шляху. Проходку штольні ведуть з заставного або забивного кріплення на повних дверних окладах з установкою їх через 0,5-1 м на всю довжину споруджуваного ділянки тунелю, після чого встановлюють кружала і бетонують стіни, просуваючись від кінця штолень до їх початку. Після бетонування стін пазухи (порожнечі) між стіною і кріпленням нижньої штольні заповнюють грунтом з ущільненням його. Після досягнення укладеним бетоном не менше 25% проектної міцності приступають до проходки штольні другого ярусу. Для цього на початку споруджуваного ділянки з нижніх штолень проходять фурнелі і виробляють розтин двох верхніх бічних штолень, потім проходять ці штольні й бетонують стіни другого ярусу. Ширина штолень також визначається товщиною стін тунелю і шириною відкатувального шляху. Проходку верхньої штольні також починають на початку споруджуваного ділянки тунелю після досягнення бетоном стін не менше 25% проектної міцності. Розміри її визначають з урахуванням розміщення одного відкатувального шляху і зручності робіт з розкриття калотти. Довжина розроблюваного кільця калотти при способі опорного склепіння не повинна перевищувати 4м. Розкриття калотти ведуть з інтервалами по довжині споруджуваної ділянки тунелю не менш ніж на два кільця, а в нестійких грунтах - не менш ніж на три кільця. Розробку калотти і бетонування склепіння ведуть такими ж прийомами, як і при способі опертого склепіння. У процесі бетонування в звід закладають труби для нагнітання піщано-цементного розчину засводовую тунелю частину. Кружала і опалубку зводу знімають після набору бетоном неменше 75% проектної міцності. Розробку грунту ядра ведуть відразу на весь переріз. Слідом за виїмкою ядра стіни тунелю розкріплюють через кожні 1-1,5м розстрілами, виробляють розробку лотка і бетонування зворотного склепіння ділянкамипо3-4м, як і при способі опертого склепіння.

1. Проходка бокових штолен нижнього ярусу 2.Бетонування стін 3.Проходка бокових штолен верхнього ярусу 4.Бетонування стін 5.Проходка верхньої центральної штольні 6.Розкриття калотти

7.Бетонування склепіння

8.Розробка грунту ядра 9.Розробка лотку 10.Бетонування зворотнього склепіння

Новоавстрійскій метод.

Технологічний процес включає наступні основні операції (порядок їх може змінюватися в залежності від геологічних умов):

- буріння шпурів, розробка та прибирання породи. При виконанні цих робіт необхідно отримати по можливості більш гладку поверхню виробки для спрощення робіт набризкбетоном. Доцільно застосовувати комбайнову проходку, а при підривних роботах - спосіб гладкого підривання;

- нанесення шару набризкбетону. Цей процес повинен здійснюватися безпосередньо після розробки породи склепіння з мінімальним відривом у часі. У залежності від геологічних умов набризкбетон наносять на бічні і лобові поверхні забою в декілька шарів, при товщині кожного шару від 5 до 10 см. При нанесенні на металеву сітку необхідно стежити, щоб вона міцно і щільно була прикріплена до породи або раніше покладеному шару набризкбетону;

- установка анкерного кріплення. Цю операцію здійснюють в безпосередній близькості від забою відразу після нанесення набризкбетону. Необхідно суворо дотримуватися проектного розташування, глибину і діаметр шпуру; довжина і нахил анкерів можуть змінюватися в залежності від конкретних геологічних умов на окремих ділянках;

- проведення контрольних вимірів і підтримка виробки тимчасовим кріпленням до зведення постійної конструкції обробки. Цю роботу ведуть за розробленою заздалегідь програмі, що визначає розміщення обладнання для вимірювання, частоту вимірювання, обробку інформації. Дані контрольних вимірів використовують при посиленні обробки з набризкбетону або при розрахунках конструкції постійної обробки;

- зведення постійної конструкції обробки з урахуванням даних контрольних вимірів.

6 – несучий породно-анкерне склепіння;

7 – анкери (у шаховому порядку);

8 - зовнішній шар обробки з набризкбетону овщиною 5-15см;

9 – внутрішній шар постійної обробки з набризкбетону або бетону товщиною 10-35см