4. Эксплуатация тоннелей

Надзор и уход за исправными тоннелями

Содержание сухих тоннелей с хорошей и габаритной обделкой сравнительно просто. Оно сводится к несложному надзору за со­стоянием тоннеля и пути в нем и нетрудоемкому уходу—предупре­ждению и устранению неисправностей. Для сохранения обделки периодически возобновляют расшивку швов, обычными способами заделывают небольшие дефекты в каменной кладке и бетоне. В большей мере это требуется в припортальных кольцах, которые подвергаются более интенсивному размораживанию и выветри­ванию.

Для отвода воды очищают и ремонтируют водоотводные устройства: кюветы в подходных выемках, нагорные канавы в притоннельной зоне, лотки в самом тоннеле. Лотки обычно закрыты съем­ными железобетонными крышками. Для их очистки достаточно поднимать крышки только над колодцами. Регулярная очистка отстойников в колодцах от наносов ила исключает засорение са­мих лотков.

Работы по содержанию пути в исправном состоянии почти та­кие же, как и на перегонах, хотя выполнение их в стесненном га­барите и при слабом освещении несколько затруднено. Более не­благоприятны и условия службы пути в тоннелях и на подходах к ним. Повышенная влажность и тем более при наличии сернистого и других газов ведет к ржавлению рельсов ,и скреплений. Чтобы снизить коррозию, металл смазывают асфальтовым лаком, мазутом с соляровым маслом и т. п., исключая поверхность катания. Маши­нистам и без того приходится для преодоления буксования колес локомотива из-за сырости посыпать рельсы песком, что, однако, ускоряя истирание рельсов, сокращает срок их службы.

Одновременно с планомерной заменой износившихся рельсов и загрязненного балласта проверяют состояние об­ратных сводов и распорных плит между фундаментами стен; в ос­тальное время они недоступны для осмотра. Разрушенную цемент­ную смазку обратных сводов, а также заполнение швов между ними тут же восстанавливают раствором. Цемент желателен быстротвердеющий, чтобы ускорить отвердение смазки во избежание повреждения ее сливной поверхности вскоре отсыпаемым баллас­том.

Остальную часть обделки (стены, верхний свод) осматрива­ют не менее 2 раз в год. При осмотре кладку остукивают молот­ком, выявляя слабо держащиеся камни и пустоты за обделкой по более глухому звуку. Осмотр и ремонт верхней части обделки про­изводят с подмостей, смонтированных на прицепе к автодрезине.

Не реже 1 раза в 5 лет проверяют габаритность обделки, срав­нивая полученные результаты с предыдущими проверками.

Самый быстрый способ приближенной проверки — это пропуск по тоннелю габаритной рамы, установленной на платформе. Раму изготовляют по габариту подвижного состава и, кроме того, снабжают поворотными крыльями, очерченными по габариту приближения строений. Но этот способ не дает дейст­вительных размеров поперечника обделки. Да и сама проверка габаритности осложняется на кривых участках пути, где необходимы уширения габарита в зависимости от радиуса кривой, чего рама не имеет.

Для выяснения размеров поперечника тоннеля с помощью той же рамы приходится (в каждом сечении на разных высотах) дополнительно измерять зазоры между рамой и обделкой. Но это медленно и невыполнимо при частом движении поездов. Не нарушая эксплуатации, поперечники тоннеля измеряют с помощью ленты и транспортира. Транспортир ставят на рельсы (рис. 194, а) и закрепляют неподвижно при горизонтальном положении его основания; конец мерной ленты, подвязанной к шесту, подводят к интересующей точке на обделке. По натянутой ленте определяют расстояние от обделки до центра транс­портира.

Одновременно по транспортиру отсчитывают величину угла между горизон­том и направлением ленты. Для большей точности отсчета это направление дуб­лируется шнуром, натянутым, как и лента, от конца шеста до центра транспор­тира. Переставляя шест из одной точки в другую по всему поперечнику тоннеля, всякий раз определяют расстояние до точки и угол направления на нее. Таких

точек принимают 25—30 на поперечник. По этим данным, записанным при съем­ке, затем вычерчивают на бумаге с помощью обычного транспортира и линейк контур поперечника, подобный измеренному в натуре.

Значительно быстрее и точнее можно сфотографировать поперечник с помощью несложного устройства (рис. 194, б). В центре рамки и точно в одной из ее плоскостей закреплена электролампа. Этот фонарь, поставленный нормальна к пути, образует на обделке границу света и тени, которая и является контуром поперечника в плоскости светотени. Сфотографировать его можно любым фото­аппаратом. На снимке вместе с поперечником будет снят контур фонаря, который при заранее известных размерах служит масштабом для определения по снимку реальных размеров поперечника.

Этот принцип съемки поперечников тоннелей использован в передвиж­ной установке, в которой фонарь смонтирован на прицепе к вагону. Кино­камера в вагоне фотографирует на пленку поперечники обделки по мере движе­ния вагона. Такая установка за 15—20 мин позволяет снять любое число попе­речников на всем протяжении тоннеля.

Среди измерений при эксплуатации тоннелей важно также оп­ределение расхода воды в тоннельных лотках и дренажных штоль­нях.

Проще всего его измерить непосредственно мерным сосудом. Для этого ло­ток перегораживают дощатой стенкой с отверстием, пропускающим всю воду в сосуд без ее скопления за стенкой выше уровня расположения отверстия. Объем воды в сосуде, деленный на время наполнения сосуда, и есть расход воды.

Такие измерения в тоннелях с большим притоком- (дебитом) грунтовой воды производят обычно раз в месяц и результаты запи­сывают в виде графика. На график наносят и получаемые у бли­жайшей гидрометеорологической станции данные о количест­ве осадков, выпавших в районе тоннеля за период между очередными измерениями расхода воды в лотке. Сопоставление результатов наблюдений позволяет выяснить зависимость притока воды в тоннель от осадков, что помогает разрабатывать эффектив­ные меры по снижению обводненности тоннеля.

Особенности эксплуатации обводненных тоннелей и тоннелей с дефектной обделкой

Содержание обводненных тоннелей сложнее, чем сухих. Вода и тем более агрессивная, проникая в тоннель, выщелачивает раствор кладки и тем ослабляет обделку. Мокрая кладка к тому же быстрее разрушается от замерзания и размораживания.

Вымывание слабых пород за обделкой снижает сопро­тивление обделки горному давлению, так как обделка, не подпер­тая породой, может легче деформироваться. Замерзание воды в пустотах угрожает выпиранием обделки.

В самом тоннеле вода ослабляет балластную призму, что особенно опасно на кривых участках пути, где на путь действуют центробежные силы идущего поезда.

Скоплению воды на пути и образованию пучин способствует загрязнение балласта. Поэтому поверхность балластного слоя периодически очищают от изгари и другого загрязнения с прохо­дящих поездов. Сильно загрязненные участки балластного слоя требуется вырезать, т. е. удалять, заменяя чистым балластом.

Для трудоемкой околки и вывозки наледей с пути и обделки приходится выделять бригаду рабочих.

Чтобы уменьшить выход воды на путь и обледенение, при­бегают к различным временным мерам, пока тоннель не будет осушен известными способами (стр. 202). Такими мерами являются: утепление хворостяными или соломенными матами (стр. 196) выхо­дов из тоннеля в дренажную штольню и шахтные стволы; заделка дренажных отверстий в обделке тоннеля, утепление лотков пено­пластом или шлаковой засыпкой и обогрев их паром от котельной, а еще лучше электронагревательными приборами (тенами). В рай­онах с суровыми зимами обводненные тоннели даже закрывали у порталов воротами, открывая их для пропуска поездов. При ин­тенсивном движении этот способ малопригоден. Более совершенно устройство тепловой завесы у обоих порталов.

Одной из первых мер осушения тоннелей, когда установлена зависимость обводнения от осадков, является приведение в поря­док надтоннельной поверхности. Здесь могут оказаться эффектив­ными вырубка леса и кустарников, засыпка глиной углублений, скапливающих воду, и общая планировка местности с устройством нагорных канав для отвода воды.

Важно, чтобы из припортальных выемок вода отводилась в сто­рону от тоннеля. Здесь, помимо открытых кюветов и лотков, прак­тичны подкюветные дренажи, т. е. заглубленные лотки, закрытые шлаком или иным утеплителем.

Другой серьезный дефект, осложняющий содержание в эксплуа­тации — разрушение тоннельной обделки (вывалы из нее камней, выпучивание и смещение обделки, появление опасных трещин).

Вывалы камней в результате глубокого выщелачивания кладки ослабляют обделку и угрожают безопасности движения. Также опасно обрушение на путь камней и с откосов подходных

206

выемок. При наличии этой опасности противообвальная бригада рабочих заблаговременно спускает с откосов неустойчивые камни. В тоннелях также требуется чаще осматривать дефектную обделку, выявляя в ней слабодержащиеся (бунящие) камни, и закреплять их, например, путем расклинки, не ожидая ремонта. Мелкие бу­нящие камни практичнее удалять из обделки.

В обделке из недостаточно прочного камня — слабого извест­няка, песчаника и т. п. — со временем разрушается самый камень. Разрушению содействуют дым, горячие газы, водяной пар. В большей мере повреждается замковая полоса свода. При капитальном ремонте ее лучше всего восстановить шприц- или тор­крет-бетоном по металлической сетке, подвешенной к анкерам, за­деланным в обделку. В случае неглубокого (до 5—7 см) разруше­ния достаточно торкретного покрытая.

Выпучивание и смещение обделки внутрь тоннеля представляют серьезную угрозу эксплуатации, так как нарушают габарит и могут привести к разрушению обделки, если своевре­менно не выявить эти деформации и не принять срочных мер по их прекращению. Наряду с выпучиванием стен (стр. 202) наблюдается сближение их в нижней части, когда обратных сводов нет, а боко­вое давление породы возросло. В таком случае неотложно устрой­ство распорных плит между фундаментами стен.

При давлении снизу наблюдается выпирание нижней плиты. В этом случае необходимо устройство обратного свода или заделка в фундамент стен железобетонных балок, достаточно мощных против изгиба, как поперечного снизу вверх, так и несрав­ненно более опасного сочетания его с продольным изгибом под действием осевого сжатия балок фундаментами стен с боков.

Известно и противоположное явление — просадка сливной плиты и фундамента даже с отрывом его от стены в результате местного ослабления грунта в основании, например, при насыще­нии грунтовой водой. При этом наблюдается под проходящими поездами выдавливание разжиженной глины из швов и образо­вавшихся трещин. В данном случае требуется вырезка нарушенно­го основания с ремонтом поврежденных частей обделки, а в зави­симости от результатов гидрогеологического обследования тонне­ля, возможно, другие меры, предупреждающие повторение такого явления здесь и в других местах тоннеля.

Ремонт и восстановление кладки, перекладку выпученной обдел­ки, устройство распорных плит и обратных сводов выполняет строительная организация по проекту, составленному после детального обследования и выяснения причин деформаций. При эксплуатации важно вовремя выявить все дефекты.

Выпучивание стен в освещенном тоннеле при регулярном осмотре легко заметить визуально; выпучивание снизу и просадка заметны по рельсовому пути. Более точно различные деформации выявляются нивелировкой, съемкой плана обделки, измерением поперечников, необходимым также для проверки габаритности деформированной обделки. При наблюдении за такой обдел-

кой систематические контрольные промеры надо вести в одних и тех же точках по маркам. Их располагают обычно в точках пере­лома габарита: на уровне головки рельсов, а также на высоте от них 4000 и 5300 мм. Регулярно измеряя расстояние между марка­ми (обычно путевыми костылями), вбитыми в противоположные стены, легко установить сближение стен.

Периодическая нивелировка марок в стенах и в замке свода, а также путевых рельсов позволяет определить изменение по вы­соте в положении пути и обделки.

Сплющивание по вертикали и сдавливание с боков обделки сопровождаются продольными трещинами (рис. 195, а). В этих слу­чаях изнутри тоннеля видно, что трещины на сближающихся про­тивоположных частях обделки раскрыты, а на удаляющихся, нао­борот, сжаты с характерным раздавливанием кладки вдоль трещин.

Иногда разрушения внезапны, но чаще деформации нарастают медленно. Поэтому даже за малыми, трещинами в тоннелях уста­навливают наблюдения (стр. 140).

Все дефекты в тоннеле для последующего сравнения надо от­мечать на чертеже, представляющем развертку колец от на­чала до конца тоннеля. Изменение интенсивности обводнения по кольцам в различное время года отмечают на подобной раз­вертке условно цифрами, например: 0 означает сухо; 1—сырые пятна; 2— сплошь мокрая поверхность; 3 — капеж; 4 — струйная течь.

В тоннельную книгу записывают и другие данные, напри­мер, количество вывезенного из тоннеля льда, дебит воды и ре­зультаты химического анализа ее. Пробы воды из лотков берут в различное время года и передают в ближайшую лабораторию для выяснения агрессивности.

Цель записи и самих наблюдений не только в том, чтобы помочь в дальнейшем при разработке проекта принять правильное реше­ние по капитальному ремонту, но и вовремя оценить происходящее.

Н аблюдения позволяют вернее определить характер и степень серьез­ности дефектов и необходимые меры обеспечения нормальной эксплуатации сооружения.

В случае значительного ослабле­ния кладки или нарушения очертания обделки, угрожающего безопасности, временно подкреп­ляют дефектное кольцо кружа­лами на период до капитального ре­монта. Внутренний габарит кружал (рис. 195, б) не должен препятство­вать пропуску поездов. Для этого за­зоры между габаритом подвижного состава и кружалами во всяком слу­чае не должны быть менее минимальных величин, установленных МПС для соответствующих скоростей движения. Используемые при этом, а также для ремонтных работ кружала стальные, изго­товлены как инвентарные одно- и двухпутные. Очертания и раз­меры кружал назначены применительно к типам обделок старых эксплуатируемых тоннелей.

Для снижения негабаритности прибегают к сдвижке и пониже­нию пути, к уменьшению или полному устранению возвышения на­ружного рельса в кривых, что, однако, ускоряет износ этого рельса.