18. Конструкции обделок тоннелей, сооружаемых закрытым способом.
Выработка железнодорожного или автодорожного тоннеля может быть оставлена незакрепленной лишь в весьма благоприятных условиях. Это допустимо в невыветривающихся скальных породах с незначительной трещиноватостью. В менее благоприятных геологических условиях подземную выработку, как правило, закрепляют постоянной конструкцией — тоннельной обделкой, которая придает выработке правильное очертание, приостанавливает остаточные деформации ее контура, воспринимает развившееся горное давление, обеспечивает защиту тоннеля от проникновения подземных вод, а окружающих горных пород — от выветривания. Конструкцию тоннельной обделки выбирают в зависимости от характера горных пород (крепость, трещиноватость, водоносность) с учетом наиболее целесообразного в данных условиях способа производства работ.
Требования инженерно-геологических условий:
В монолитных скальных породах1, оказывающих только вертикальное горное давление (f = 6÷8), и при достаточно прочных стенах выработки тоннельная обделка может быть выполнена в виде свода, опирающегося на уступы породы
В трещиноватых скальных породах меньшей крепости (3≤f≤6) кровлю и стены выработки необходимо закреплять несущей обделкой. При отсутствии бокового горного давления и гидростатического давления подземных вод можно применять вертикальные стены. В породах, оказывающих боковое горное давление или воспринимающих давление воды, применяют, как правило, обделки с криволинейными стенами.
В породах с коэффициентом крепости, равным 1≤f≤3: подъеместый верхний свод, криволинейные стены, горизонтальная подошва.
В слабых грунтах f<1: подъеместый верхний свод, криволинейные стены, обратный свод.
19. Гидроизоляция тоннельных обделок, сооружаемых закрытым способом.
Строительство подземных транспортных сооружений связано с опасными воздействиями грунтовых, поверхностных и техногенных вод. В связи с этим становится очень важной их правильная гидроизоляция.
При сооружении транспортных тоннелей и метрополитенов (перегонных тоннелей, станций метро) открытым способом (в котлованах) и закрытым (горным) способом гидроизоляция конструкций (обделок) тоннелей обеспечивается путем устройства, преимущественно, замкнутого по всему контуру защитного гидроизоляционного покрытия.
В соответствии с нормативами, гидроизоляция транспортных тоннелей и метрополитенов должна отвечать ряду требований по прочности, пожарной безопасности, устойчивости к различным воздействиям внешней среды (к химической агрессивности грунтовых вод, другим видам агрессии и воздействию микроорганизмов), долговечности, не выделять токсичных соединений в условиях строительства и эксплуатации сооружений.
Гидроизоляцию создают по наружному или внутреннему контуру. В первом случае давление воды прижимает гидроизоляцию к обделке, которая воспринимает суммарное горное и гидростатическое давление. Наружную гидроизоляцию свода выполняют в выработке небольшой высоты за пределами проектного контура в чрезвычайно стесненных условиях, вследствие чего обеспечение ее хорошего качества, а также контроль последнего весьма затруднены. Стоимость наружной гидроизоляции, требующей увеличения объема выработки, очень высока. Вследствие этих недостатков наружную гидроизоляцию по описанной схеме применяют лишь при постройке тоннелей мелкого заложения, выполняемых в открытых котлованах.
Во втором случае гидроизоляцию устраивают по внутренней поверхности бетонной обделки (рис. 66, б); она подвергается гидростатическому давлению воды, фильтрующейся через бетон. Однако она лишь преграждает воде путь внутрь тоннеля, а бетонная обделка пропитывается водой, что необходимо иметь в виду в случае агрессивности воды.
Наибольшее распространение имеют жесткая и гибкая (оклеечная) гидроизоляция. Жесткая гидроизоляция представляет собой водонепроницаемую цементную штукатурку (торкрет) 4 толщиной до 40 мм, наносимую на обделку пневматическим способом. Жесткую гидроизоляцию из стальных листов, прикрепляемых к обделке анкерами, применяют лишь в особо ответственных сооружениях (станции метрополитенов, гидротехнические тоннели с большим набором воды и т.п.).
В сложных геологических и гидрогеологических условиях при больших напорах применяют оклеечную гидроизоляцию 2 из битумном мастики, армированной двумя — четырьмя слоями рулонного изоляционного материала (гидроизол, металлоизол, стеклоткань и пр.). Оклеечная гидроизоляция поддерживается железобетонной оболочкой 3, воспринимающей гидростатическое давление. При этом бетонная обделка работает только на горное давление.
Оклеенная гидроизоляция обеспечивает полную герметизацию тоннеля и вследствие своей гибкости сохраняет водонепроницаемость при деформациях тоннельной обделки. Однако ее применение связано с устройством внутренней оболочки и соответствующим увеличением объема выработки и должно быть обосновано в технико-экономическом отношении.