2527

А.А. ФУГЕНФИРОВ

СТРОИТЕЛЬСТВО

ТРАНСПОРТНЫХ

ТОННЕЛЕЙ

ОМСК 2007

188

Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)

А.А. Фугенфиров

СТРОИТЕЛЬСТВО

ТРАНСПОРТНЫХ

ТОННЕЛЕЙ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Издание третье, стереотипное

Омск Издательство СибАДИ

2007

189

УДК 625.42 ББК 39.112 Ф 94

Рецензенты:

канд. техн. наук В.М. Курепин (НПО «Мостовик»), директор «Омсктранспроект» Н.И. Ветошкин

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для специальности 270201

Фугенфиров А.А.

Ф 94 СТРОИТЕЛЬСТВО ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ: Учебное пособие для вузов. – 3-е изд., стереотипное – Омск: Изд-во СибАДИ, 2007.

– 298 с.

ISBN 978-5-93204-312-7

Представлены технология и организация строительства автодорожных, городских автотранспортных и пешеходных тоннелей. Рассмотрены способы производства работ при строительстве транспортных тоннелей в различных инженерно-геологических условиях. Описаны горный, щитовой, открытые и специальные способы строительства.

Пособие предназначено для студентов специальности «Мосты и транспортные тоннели» автомобильно-дорожных и строительных вузов.

Табл. 1. Ил. 240. Библиогр.: 13 назв.

190

ВВЕДЕНИЕ

Развитие экономики России тесно связано со строительством и реконструкцией транспортной сети, особенно, автомобильных дорог. Для преодоления высотных, контурных и водных препятствий, возникающих на трассе автомобильных дорог, необходимо в ряде случаев сооружать горные и подводные тоннели. Серьезные транспортные проблемы возникают в крупных городах в связи с ростом уровня автомобилизации. Их можно решить путем строительства автотранспортных и пешеходных тоннелей, линий метрополитена.

При проектировании, строительстве и эксплуатации тоннелей необходимо решать сложные научные, инженерные и экологические задачи с использованием новейших достижений науки и техники. Инженеры путей сообщения, выполняющие эти задачи, должны обладать необходимыми профессиональными знаниями в области подземного строительства, которые они должны получать в вузах.

Учебное пособие составлено в соответствии с программой дисциплины «Проектирование и строительство тоннелей» для студентов автомобильно-дорожных и строительных вузов специальности 270201 «Мосты и транспортные тоннели». Второе издание дополнено и переработано на основе анализа и обобщения современного отечественного и зарубежного опыта строительства автодорожных и городских тоннелей с использованием действующих нормативных документов.

Рассматриваются вопросы строительства горных и подводных автодорожных, городских автотранспортных и пешеходных тоннелей в различных инженерно-геологических условиях. Материал пособия соответствует содержанию лекций, читаемых автором в Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии с 1980 года по настоящее время.

191

Г л а в а 1

ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЕЙ

1.1. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Перспектива строительства транспортных тоннелей предусматривается схемой развития автомобильных или железных дорог страны.

На основе схем развития разрабатываются техникоэкономические обоснования (ТЭО) строительства конкретных тоннелей. В ТЭО определяются основные показатели стройки: длина и направление тоннеля, его технические характеристики, планы и продольные разрезы, основные конструктивные и технические решения, основное оборудование, объемы работ, календарный график, сроки и стоимость строительства. На основании утвержденного ТЭО разрабатывается проектная документация.

Железнодорожные и автодорожные тоннели, а также объекты метрополитена ввиду их технической сложности и высоких капитальных затрат проектируют обычно в две стадии (проект строительства и рабочая документация). Более простые тоннельные сооружения, не требующие больших капитальных вложений (подземные пешеходные переходы, транспортные развязки), проектируют в одну стадию (рабочий проект).

В проекте строительства предусмотрена более подробная разработка всех элементов линии тоннеля с выделением пусковых комплексов, потребности в оборудовании, материалах, трудовых ресурсах. Обязательной и исключительно важной частью проекта является проект организации строительства (ПОС). В нем разрабатываются: очередность выполнения подготовительных и основных работ; графики организации строительства и поставки оборудования, конструкций, материалов и изделий; потребность в трудовых ресурсах и средствах механизации. В состав проекта входят: чертежи, схемы, расчеты, пояснительные записки и сметно-финансовые расчеты.

192

Основным элементом ПОС является план-график, в котором определены технические и организационные показатели. К техническим показателям относятся: количество, протяженность и глубина заложения выработок; принятые методы и темпы горностроительных, монтажных и специальных работ. Организационными показателями являются: сроки строительства тоннеля, количество строительных подразделений и их мощности, время развития производственных баз и коммуникаций, сроки поставки оборудования, график потребности в рабочей силе по годам строительства.

После утверждения проекта начинают рабочее проектирование и строительство тоннеля. Рабочее проектирование ведется

сразбивкой по годам в соответствии с объемами и видами строительных и монтажных работ, определенными календарным графиком в ПОС. Каждый год заказчик совместно с подрядчиком и проектировщиками составляют объемы строительно-монтажных работ в соответствии с выделенными капиталовложениями. В этот же период на основе ПОС строительная или проектная организация разрабатывает более детальные проекты производства работ (ППР), учитывающие уточненные местные условия, наличие машин, механизмов и оборудования, ресурсов рабочей силы и т.п.

ВППР входят: календарный план производства работ, детализированный строительный календарный план, технологические карты или схемы на выполнение отдельных видов работ, графики поступления материально-технических ресурсов, мероприятия по охране труда и окружающей природной среды, по технике безопасности. Обязательным условием является составление плана предупреждения и ликвидации аварий, который согласовывается

сгорно-технической инспекцией.

Всостав рабочей документации, кроме ППР, входят также рабочие чертежи тоннельных сооружений, чертежи конструкций, ведомости объемов строительно-монтажных работ, локальные и объектные сметы строительства тоннельных объектов.

Организацию и управление строительством тоннелей осуществляют на основе научной организации труда с использованием автоматизированной системы управления строительством

193

(АСУС), основным назначением которой является совершенствование деятельности строительных организаций на базе экономи- ко-математических методов управления и средств вычислительной техники.

1.2. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СТРОИТЕЛЬСТВА

Строительство тоннелей принято делить на три периода:

1)подготовительный, когда выполняется предварительная работа, необходимая для осуществления строительства (матери- ально-техническое обеспечение, проектное обеспечение, подготовка строительной площадки и транспортных путей, создание припортального хозяйства и отвалов породы, открытие карьеров для добычи местных строительных материалов, подача энергии, воды и сжатого воздуха, устройство припортальных врезок, раскрытие фронта тоннельных работ). Подготовительный период составляет обычно от 8 до 16 месяцев;

2)основной, включающий время от монтажа проходческого оборудования и начала проходческих работ до окончания строительства тоннеля;

3)заключительный (наиболее короткий), назначением которого является подготовка тоннеля к эксплуатации (эвакуация горно-проходческой техники, ликвидация стройплощадок и транспортных путей, уборка мусора и восстановление окружающей природной среды).

Стройплощадку горных тоннелей (рис. 1.1) устраивают обычно вблизи портала тоннеля или шахтного ствола. Общая полезная площадь стройплощадок в горных условиях колеблется в

зависимости от потребного количества зданий и сооружений в пределах от 500 до 5000 м2. На ней размещаются бытовые и производственные здания, необходимые в процессе сооружения тоннеля: вентиляционное здание, бетонный завод, опалубочные и арматурные мастерские, склады оборудования и материалов, механические мастерские, кузница, котельная, компрессорная, электроподстанция, депо отстоя и ремонта электровозов, склады инертных и лесоматериалов, гараж и склады топливно-смазочных материалов, а также административно-бытовой комбинат с душе-

194

Рис. 1.2. План строительной площадки городского тоннеля: 1 – трансформаторная подстанция; 2 – помещение пожарной охраны; 3 –

склад железобетонных конструкций; 4 – склад металла; 5 – склад лесоматериалов; 6 – навес; 7 – передвижной компрессор; 8 – проходная; 9 – экскаватор; 10 – автосамосвал; 11 – кран; 12 – трейлер; 13 – автогудронатор; 14 – дорога; 15 – ограждение стройплощадки; 16 – ворота; 17 – городская застройка; 18 – бульдозер

проходят очистку в нефтеловушках или в очистных сооружениях. Бытовые стоки проходят очистку на биофильтрах.

1.3. РАСКРЫТИЕ ФРОНТА ТОННЕЛЬНЫХ РАБОТ

В зависимости от длины тоннеля, инженерно-геологических условий, рельефа местности тоннель сооружают через его порталы, а также при строительстве протяженных тоннелей через так называемые строительные подходы, которые устраивают путем вскрытия трассы тоннеля по ее длине в промежуточных точках.

196

Строительство тоннелей через порталы наиболее целесообразно, так как в этом случае обеспечивается возможность иметь у порталов хорошо оборудованные строительные площадки. Однако при сооружении весьма протяженных тоннелей только через порталы значительно возрастают общие сроки строительства, а также возникает ряд технических трудностей: усложняются проветривание забоя и организация транспорта, снижается производительность труда, увеличиваются трудозатраты на обслуживающие процессы. Поэтому сооружение тоннелей только через порталы целесообразно при длине тоннелей до 2 3 км или при наличии весьма сложного горного рельефа по трассе тоннеля, когда исключается возможность иметь промежуточные строительные подходы.

Промежуточные строительные подходы выполняют в виде штолен и вертикальных либо наклонных шахтных стволов (рис. 1.3). Наиболее целесообразно применять штольни. Они не требуют больших трудозатрат, обеспечивают простую организацию транспортирования породы из тоннеля, доставку в забой проходческого оборудования и материалов и могут служить для отвода подземных вод. Штольни проходят перпендикулярно или параллельно оси тоннеля. При относительно спокойном, с пологими склонами, рельефе местности, когда длина штолен не превышает 100 200 м, применяют перпендикулярное примыкание. При сложном рельефе штольни проходят параллельно тоннелю.

Рис. 1.3. Раскрытие фронта работ

197