2. Проектування тунелів

Проектування тунелів є складним процесом, під час якого визначають розміри їх перерізу, трасу, типи облицювань та методи проходки.

Розміри перерізу є функцією призначення тунелю і тому мало залежать від природних умов, тоді як вибір траси, типу облицювання і методів виконання гірничопрохідницьких робіт в значній мірі залежить від природних умов.

При виборі траси тунелю, крім геологічних умов, беруть до уваги топографічні дані. Так, враховується, що при перетині якого-небудь гірського хребта зі збільшенням абсолютних відміток розташування тунелю його довжина повинна зменшуватися, а труднощі з підходом до вхідного і вихідного порталів збільшуватися.

Геодезичні роботи, пов'язані з проходкою тунелю, полягають у визначенні напряму й довжини тунелю, перенесенні осі траси всередину тунелю і розбиття повздовжнього профілю і поперечних перетинів. Геодезичні роботи вимагають виняткової точності, оскільки навіть щонайменші помилки, особливо при великій довжині тунелю, можуть привести до досить важких наслідків.

Труднощі в трасуванні тунелів збільшуються при малій доступності місцевості для виробництва геодезичних робіт, при розбитті трас тунелів криволінійного контуру, а також при трасуванні довгих тунелів.

3. Способи проходки тунелів

У залежності від інженерно-геологічних умов траси тунелю (складу, міцності, обводнення, стійкості гірських порід), а також розмірів і протяжності тунелю всі способи проходки можна розділити на підземні та відкриті.

1. Серед підземних способів можна виділити гірничі та індустріальні способи проходки.

Гірничі способи проходки - це способи, при яких проводиться часткова або повна розробка вибою перфораторами, відбійними молотками або за допомогою вибуху з видаленням гірської породи.

У залежності від міцності й стійкості порід застосовують ряд методів, наприклад, метод підсклепінного розрізу або центральної штольні. Такими методами здійснюється проходка в міцних породах (вивержених, метаморфічних і міцних осадових - пісковиках, вапняках). Закріплення покрівлі при цьому не вимагається.

У менш стійких породах поздовжня проходка проводиться виробками малого перерізу з подальшим їх розширенням й обов'язковою установкою тимчасового кріплення (методи підсклепінного розрізу, підпертого склепіння).

У глинах, сланцях, мергелях і лесах проходку ведуть розкритим профілем з тимчасовим кріпленням.

Індустріальні способи проходки - це найбільш сучасні комплексні механізовані методи, які використовують при проходці тунелів великої протяжності. Основним з них є щитовий метод, застосування якого можливо як у рихлих нестійких обводнених ґрунтах (наприклад, будівництво ділянки лінії метрополітену в м. Києві від станції «Політехнічний інститут» до станції «Вокзальна» при перетинанні «похованої» долини р. Либідь), так і в міцних породах.

Щитовий метод є повністю механізованим - розробка породи ведеться ріжучим органом, з її паралельним прибиранням, услід за якою проводиться монтаж облицювання і переміщення щита вперед на ширину кільця облицювання. Діаметр щита складає від 1,5 до 6,5 м та більше.

У складних ґрунтових умовах (обводнення, пливучість) застосовують особливі методи – кесонний, метод продавлювання та заморожування.

2. Відкриті способи проходки. Такими способами (траншейними, котлованами) виконується проходка при неглибокому заляганні тунелю в мало забудованих районах міста, при спорудженні підземних переходів, тунелів міського господарства, тунелів метрополітену (наприклад, будівництво ділянки лінії метрополітену в м. Києві від станції «Святошин» до станції «Проспект Академіка Вернадського») тощо. Гірська порода розробляється відкритим способом землерийними механізмами та вивозиться автотранспортом.

У разі обводнення, пливучості, тиксотропних ґрунтів успішно застосовують шпунтові огорожі, водовідлив, штучне водозниження та заморожування.