2527

Комплекс механизмов (рис. 13.8) включает: тюбингоили блокоукладчик с растворным узлом для первичного нагнетания, погрузочную машину ковшового типа ППН, транспортерперегружатель с бункером (УПЛ-2, ППЛ-1К). На расстоянии 35 40 м от забоя располагают тележку с растворами для контрольного нагнетания. Укладчик снабжен защитными устройствами для предохранения от воздействия взрыва и выдвижными платформами для выполнения всех видов работ в забое. В 10 15 м от забоя смонтирован вентиляционный воздуховод.

Кровлю крепят марчеванами (досками толщиной 40 50 мм), которые укладывают по металлическим кронштейнам (рис. 13.9). Кронштейны крепят болтами к тюбингам или блокам обделки. Лоб забоя крепят досками или металлическими сетками

врамках, которые закладывают за металлические трубы диаметром 125 150 мм, расположенные горизонтально на расстоянии 1 1,5 м друг от друга. Трубы раскрепляют распорками в кольцо обделки и дополнительно к забою – стальными штырями

впороду.

Работы по монтажу обделки, уборке породы, нагнетанию растворов за обделку и гидроизоляции ведут аналогично работам щитовой проходки.

Рис. 13.8. Комплекс оборудования при бесщитовой проходке: 1 – тюбингоукладчик; 2 – растворонагнетатель; 3 – породопогрузочная машина; 4 – транспортер-перегружатель; 5 – пере-

379

движная платформа; 6 – бункер; 7 – вспомогательная тележка; 8 – растворонасос

Рис. 13.9. Схема крепления забоя при проходке тоннеля сплошным забоем с возведением сборной обделки: 1 – кронштейны; 2 – доски; 3 – трубы; 4 – деревянные клинья; 5 – стальные штыри

В породах с коэффициентом крепости f до 4 возможно использование наряду с буровзрывными работами проходческих комбайнов стрелового типа.

Г л а в а 14

КОТЛОВАННЫЙ СПОСОБ

СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЕЙ

14.1. СУЩНОСТЬ СПОСОБА

Котлованный способ строительства применяется при мелком заложении тоннелей в городских условиях (автотранспортные, пешеходные, коммунальные тоннели, тоннели метрополитенов) и относят к открытым способам работ, предусматривающим предварительное вскрытие земной поверхности. При этом способе работ возведение подземных конструкций производится в предварительно разработанных котлованах с обратной засыпкой

380

их грунтом и восстановлением дорожного покрытия над подземным сооружением.

Форма и размеры котлованов в плане, их глубина, система крепления стен зависят от размеров подземного сооружения, ин- женерно-геологических условий и условий городской застройки (рис. 14.1). В устойчивых грунтах естественной влажности и при наличии достаточно свободной незастроенной территории вскрытие котлованов производится с естественными откосами без крепления стен. Крутизна откосов котлована определяется свойствами грунтов, глубиной котлована и горизонтом грунтовых вод. Ширина по верху может достигать 50 60 м. Но в стесненных условиях городской застройки в основном устраивают котлованы с вертикальными стенами, закрепленными временным ограждением в виде свай или шпунта. При этом ширину котлована принимают минимальной, и она превышает ширину тоннеля при монолитных обделках на 30 50 см, а при сборных–на 80 120см,

Рис. 14.1. Схемы устройства котлованов без крепления (а) и

с креплением (б, в, г) стен: 1 – естественные откосы; 2 – контур под381

земного сооружения; 3 – застройка; 4 – ограждение котлована

что необходимо для удобства устройства наружной гидроизоляции (рис. 14.1, б). В зависимости от размеров тоннеля, глубины заложения, характера окружающей застройки, геологических и гидрогеологических условий применяют различные схемы временного крепления котлованов (рис. 14.1, в, г).

14.2. ВРЕМЕННАЯ КРЕПЬ КОТЛОВАНОВ

В грунтах естественной влажности или осушенных наиболее распространено крепление вертикальных стен металлическими, железобетонными или бетонными (буронабивными) сваями.

Металлические сваи из двутавровых балок № 40 60 забивают вдоль бровки будущего котлована с шагом от 0,5 до 1,5 м, заглубляя их ниже подошвы тоннеля на 3 5 м (рис. 14.2). По мере разработки грунта стены котлована между сваями закрепляют деревянными досками (затяжками), в связных грунтах в некоторых случаях – слоем набрызг-бетона.

Рис. 14.2. Свайное ограждение стен котлована с одним (а) и двумя (б) рядами расстрелов: 1 – сваи; 2 – пояса; 3 – расстрелы; 4 – доски (затяжки); 5 – кронштейн; 6 – слой набрызг-бетона; 7 – прогоны; 8 – накладки; 9 – клинья; 10 – подкосы

382

В водонасыщенных грунтах производят искусственное понижение уровня грунтовых вод. Если водонасыщенные грунты имеют низкую степень водоотдачи и применять понижение уровня грунтовых вод нецелесообразно, устраивают искусственное замораживание котлована или сплошное шпунтовое ограждение. Применяют шпунты корытообразного профиля Ларсен III, IV и V, обладающие высокой несущей способностью.

При глубине котлована свыше 5 м сваи раскрепляют поперечными распоркамирасстрелами, составленными из двух швеллеров или из металлических труб диаметром 30 50 см. Распорки-расстрелы соединяются между собой сваркой. Расстрелы упирают в продольные пояса-обвязки из двутавров или швеллеров № 40 60, расположенные на расстоянии не менее 0,5 м от верха конструкции тоннеля и 1 1,5 м от поверхности (рис. 14.3). Расстрелы ставят по длине котлована на расстоянии 4 6 м друг от друга. В котлованах глубиной более 10 м ставят 2 ряда расстрелов. Обычно нижний ряд расстрелов ставят на высоте не менее 1,5 м от подошвы котлована. После устройства бетонной подготовки нижние расстрелы снимают.

к горизонту с таким расчетом, чтобы перекрыть ими призму обрушения. В скважины,

заполненные цементным раство-

а)

ром, помещают анкеры из стальных стержней периодического профиля диаметром 18 40 мм, из

383

стальных труб, пучков проволоки или стальных канатов. Несущая способность анкеров довольно высока и составляет, по данным практики: стержневых 150 500 кН, трубчатых 300 1500 кН, проволочных 500 2500 кН.

По способу заделки анкеров в грунте различают предварительно напряженные инъекционные анкеры, закрепляемые в грунте за счет образо-

Наибольшее распространение получили инъекционные анкеры с резиновым расширяющимся уплотнителем в различных грунтах, кроме сильно сжимаемых, просадочных, текучих или набухающих, в которых невозможно обеспечить требуемую заделку. Конструктивно такие анкеры состоят из стержня, на конце которого приварен коротыш (рис. 14.5, а). Для центрирования стержня в скважине к нему через 3 4 м приварены фиксаторы - обечайки. На расстоянии 3 5 м от конца анкера устраивается уплотнитель, который представляет собой резиновый рукав, прикрепленный стальными хомутами к двум штуцерам, приварен-

384

с грунтом невелико, в замках анкеров устраивают уширения скважин с помощью специальных уширителей (рис. 14.5, в). Диаметр уширения в 2 3 раза превышает диаметр скважины. Такие анкеры имеют большую несущую способность вследствие увеличения сопротивления смещению по уширению.

Анкеры располагают по длине котлована через 3 5 м в один или несколько рядов по высоте. В некоторых случаях устраивают горизонтальные анкерные оттяжки, закрепляемые на железобетонных упорах или на сваях, устанавливаемых за призмой обрушения (см. рис. 14.4, б).

Преимущество анкеров перед расстрелами очевидно: сокращаются расход металла и трудоемкость, освобождается пространство в котловане. Применение анкеров снижает металлоемкость крепления и трудовые затраты до 50 %, увеличивает производительность труда на 30 40 % и, в конечном счете, уменьшает сроки строительства. Наиболее эффективны анкеры при устройстве широких и глубоких котлованов. К недостаткам анкерной крепи следует отнести некоторую неопределенность работы анкеров, особенно в связных грунтах, а также невозможность их извлечения и повторного использования.

Крепление котлованов металлическими сваями или шпунтом требует значительного расхода металла. Несмотря на то, что после окончания строительства извлекается до 80 % свай и шпунта, большая их часть оказывается непригодной для повторной забивки. Кроме того, при забивке свай и шпунта создаются шум и вибрация, а также могут быть повреждены близстоящие здания и сооружения. Поэтому взамен металлических забивных свай применяют буронабивные сваи или железобетонные сваи-стойки, опускаемые в заранее пробуренные скважины с шагом от 1,5 до 2 м (рис. 14.6). В скважинах устанавливают стальные обсадные трубы диаметром около 1 м, опускают армокаркасы и омоноличивают их бетоном, а обсадные трубы по мере укладки бетонной

386