Транспортные сооружения

мости от типа вертолетов. Ширину рулежных дорожек принимают от 6 до 15 м.

Вертолетная площадка должна иметь уклоны на поверхности для отвода воды. На взлетно-посадочной площадке должен быть обеспечен уклон не более 2,5 %, на рулевых дорожках – не более 3 % и на стоянках – не более 1,5 %.

Несущие конструкции перекрытий вертолетных площадок рассчитывают на воздействие временной подвижной нагрузки, передаваемой от колес вертолета с учетом динамического фактора. Распределение давления от колес вертолета принимают распределенными по кругу. При расчете должны быть учтены все горизонтальные воздействия и постоянные нагрузки от веса покрытия.

171

3.АВТОДОРОЖНЫЕ И ГОРОДСКИЕ ТОННЕЛИ

3.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТОННЕЛЯХ

3.1.1. Классификация и область применения тоннелей

Тоннели представляют собой протяженные подземные или подводные сооружения для движения транспортных средств, пропуска воды, размещения инженерных коммуникаций и других целей.

Тоннели подразделяют по назначению, месту расположения, глубинезаложения, способам строительстваииным признакам.

Взависимости от назначения различают тоннели транспортные, гидротехнические, коммунальные, горнопромышленные и специального назначения. По месту расположения тоннели условно подразделяют на горные, подводные и городские.

Горные тоннели прокладывают через горные хребты и возвышенности (рис. 3.1, а). При пересечении трассой дороги водных преград: рек, озер, заливов, проливов, каналов и водохранилищ – сооружают подводные тоннели (рис. 3.1, б). Тоннели, заложенные под улицами, площадями и другими участками городской территории, называютсягородскими(рис. 3.1, в, г).

Взависимости от глубины заложения от поверхности земли

Нразличают тоннели глубокого заложения (Н > 10–15 м) и мелкого заложения (Н < 10 м).

Способы сооружения тоннелей весьма разнообразны и определяются их протяженностью, глубиной заложения, топографическими, инженерно-геологическими и градостроительными условиями, а также экономическими и экологическими соображениями.

В практике тоннельного строительства применяют горный, щитовой, открытый и специальные способы работ.

172

Подводные тоннели построены под каналом им. Москвы в Москве и под Морским каналом в Санкт-Петербурге.

Во многих городах России эксплуатируются большое количество автотранспортных и пешеходных тоннелей. В Москве насчитывается около 30 автотранспортных и более 350 пешеходных тоннелей, среди которых Кутузовская развязка протяженностью 3 км, Гагаринская развязка длиной 0,9 км, Лефортовские тоннели глубокого и мелкого заложения длиной соответственно 3,2 и 2,5 км, Серебряноборские тоннели длиной 2,5 км.

Крупнейшими горными тоннелями за рубежом являются Лаердал длиной 24,5 км в Норвегии, два параллельных тоннеля длиной по 19,6 км через Тюрингский лес в Германии, СенГотардский тоннель длиной 16,3 км в Швейцарии.

Наиболее протяженные подводные автодорожные тоннели построены под Токийской бухтой в Японии (два тоннеля длиной по 10 км), под р. Эльбой в Германии (длина 3,1 км), тоннель Бэмлафиорд в Норвегии (длина 7,9 км).

Крупные городские тоннели общей протяженностью 11,3 км эксплуатируются в Бостоне (США), на автомагистрали А-86 под Парижем (Франция) длиной 10 и 7,5 км, на кольцевой 6-полосной магистрали вСтокгольме(Швеция) общей протяженностью 12 км.

Предусматривается дальнейшее расширение масштабов строительства горных, подводных и городских тоннелей в нашей стране и за рубежом.

3.1.2. Проектирование автодорожных тоннелей в плане, профиле и поперечном сечении

Горные тоннели. Они подразделяются на вершинные и базисные (рис. 3.2). Вершинный тоннель, имеющий меньшую длину и более низкую строительную стоимость, может оказаться целесообразнее, чембазисный, прималойинтенсивностидвижения.

При значительной грузонапряженности дороги предпочтительнее сооружать базисный тоннель, требующий меньших

174

транспортно-эксплуатационных расходов. Строительство вершинных тоннелей требует более протяженных подходов, что сопряжено с необходимостью пересечения крутых косогоров, оползневых зон, ущелий, путем создания высоких подпорных стен, виадуков, глубоких выемок, защитных галерей.

Рис. 3.2. Схемырасположениябазисного ивершинноготоннелей: 1 – вершинныйтоннель; 2 – участкиразвитиялинии; 3 – базисный тоннель; 4 – боковойоткос; 5 – лобовойоткос; 6 – контур тоннеля; 7 – водоотводные канавы

Требования, предъявляемые к плану, продольному профилю и поперечному сечению горных тоннелей, зависят от категории дороги, топографических и инженерно-геологических условий района строительства.

Вплане тоннели предпочтительнее устраивать на прямых участках трассы, так как расположение тоннеля на кривой требует уширения проезжей части и ухудшает условия вентиляции

ивидимости в тоннеле.

Всложных топографических условиях или при необходимости обойти участки сильно нарушенных и неустойчивых грунтов тоннель располагают полностью или частично на криволинейной трассе. При этом радиусы кривых принимают не менее 250 м. В особо сложных условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании допускают уменьшение радиуса кривой до 150 м. В некоторых случаях расположением тоннеля в плане на кривой можно достигнуть сокращения длины дороги и тоннеля.

175

Горные автодорожные тоннели длиной менее 300 м проектируют, как правило, с односкатным продольным профилем, а тоннели длиной более 300 м могут быть как односкатными, так и многоскатным и с подъемом к середине тоннеля (см. рис. 3.2).

Максимальный продольный уклон проезжей части горных тоннелей составляет 40 ‰, а минимальный – 3 ‰. Ограничение уклонов вызвано условиями вентиляции и водоотвода

втоннеле.

Втоннелях длиной до 500 м, расположенных в сложных топографических и инженерно-геологических условиях, допускается увеличение продольного уклона до 60 ‰.

При сопряжении участков тоннеля с разными уклонами устраивают вертикальные кривые, радиусы которых принимают как для открытых участков дороги.

Предпортальные участки горных тоннелей выполняют в виде подходных выемок, конфигурация и размеры которых зависят от рельефа местности и горно-геологических условий (см. рис. 3.2).

Наибольшая глубина подходной выемки Hв обычно определяется из условия равенства стоимости 1 м выемки и 1 м тоннеля. При этом в зависимости от геологических условий глубина выемки недолжна превышать полуторной высоты тоннеля в слабых и трехкратной– вкрепкихгрунтах.

Горные тоннели на автомобильных дорогах II–IV категорий проектируют, как правило, на две полосы движения. Для пропуска четырехполосного движения устраивают два рядом расположенных двухполосных тоннеля. На дорогах I категории

вотдельных случаях возможно совмещение в тоннеле четырехполосного движения в одном или двух ярусах.

Размеры поперечного сечения автодорожных тоннелей зависят от эксплуатационных факторов и определяются прежде

всего габаритом приближения конструкций и оборудования с учетом размещения за его пределами вентиляционных каналов осветительных устройств, дренажных и противопожарных систем, инженерных коммуникаций и др.

176

Габариты приближения конструкций и оборудования горных автодорожных тоннелей (ГОСТ 24451), располагаемых на прямых в плане и на кривых радиусом более 1 000 м на дорогах I, II категории, представлены на рис. 3.3, а, а на дорогах III и IV категорий– на рис. 3.3, б.

Рис. 3.3. Габариты автодорожных тоннелей на дорогах

I, II (а) и III, IV (б) категорий

Взависимости от категории дороги и длины тоннеля ширину проезжей части для двухполосного движения принимают по данным табл. 3.1.

Вдвухполосных тоннелях для встречного движения на дорогах I категории необходимо устройство разделительной полосы шириной не менее 1500 мм.

Таблица 3 . 1

Определениедлиныпроезжей части длядвухполосного движения

* Допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании.

177

В случае пропуска по тоннелю пешеходного движения при соответствующем обосновании допускается устройство тротуаров шириной 1000 или 1500 мм.

При размещении тоннелей на криволинейных участках в плане радиусом 1000 м и менее требуется уширение проезжей части с внутренней стороны кривой на 0,7–2,8 м в зависимости от радиуса кривизны.

Подводные тоннели. При пересечении трассой автомобильных дорог крупных рек, каналов, проливов или заливов может возникнуть необходимость в сооружении подводных тоннелей, которые в ряде случаев имеют технико-экономические преимуществапередмостовыми переходами.

Подводные тоннели не нарушают условий судоходства и бытового режима водной преграды. Низкие берега водотока, повышающие стоимость мостового перехода в связи с необходимостью обеспечения подмостовых габаритов, благоприятны для подводных тоннелей. Кроме того, возведение мостовых опор с глубоким заложением фундаментов, особенно в слабых, неустойчивых грунтах, представляет сложную инженерную задачу. Следует также учитывать, что подводные тоннели в условиях городской застройки в отличие от мостов в минимальной степени нарушают архитектурный ансамбль города.

Выбор между мостовым и тоннельным пересечением водной преграды производят на основе технико-экономического сопоставления вариантов с учетом как строительных, так и эксплуатационных затрат.

В некоторых случаях при пересечении крупных водных препятствий целесообразно сооружение комбинированных тон- нельно-мостовых переходов, состоящих из мостов низкого уровня и подводного тоннеля на судоходном участке.

Подводные тоннели могут целиком или частично располагаться на прямых или криволинейных в плане участках трассы. Расположение тоннеля на кривой может быть вызвано необходимостью обхода каких-либо препятствий: зон сильного размы-

178

ва, островов, подводных сооружений, а также условиями береговой планировки и застройки (для городских тоннелей).

По длине подводные тоннели состоят из подруслового, береговых и открытых – рамповых участков и имеют, как правило, многоскатный продольный профиль вогнутого очертания (рис. 3.4). Максимальная глубина рампы не должна превышать 12–15 м, так как при большей глубине значительно утяжеляется рамповая инструкция и усложняется процесс производства работ.

Рис. 3.4. Виды (а–в) подводных тоннелей:

1 – вентиляционное здание; 2 – тоннель; 3 – свайные опоры; 4 – тросовые оттяжки; 5 – маяк; 6 – «плавающие» опоры

179

Если рампы располагаются на затопляемых берегах, верх их должен не менее чем на 1 м превышать уровень высоких вод в водотоке с учетом ледохода, подпора и высоты волны.

Глубина заложения подводного тоннеля зависит от способа его сооружения и инженерно-геологических условий. При щитовой проходке защитная кровля над тоннелем должна быть не менее 4–5 м в плотных глинистых грунтах и не менее 8–10 м в несвязных грунтах. При строительстве подрусловой части тоннеля способом опускных секций толщина слоя засыпки над перекрытием должна быть не менее 1,5–2 м.

Для преодоления глубоких, но сравнительно узких водных преград эффективны подводные тоннели на отдельных опорах (тоннели-мосты) (рис. 3.4, а), а также «плавающие» тоннели, заанкеренные в дно тросовыми оттяжками или удерживаемые на плаву специальными плавающими опорами (рис. 3.4, б, в).

Такие тоннели располагаются на сравнительно небольшой глубине от поверхности воды (15–20 м), необходимой для пропуска судов. Таким образом, значительно сокращается длина тоннельного переходаиулучшаютсяэксплуатационныепоказателитрассы.

Подводные автодорожные тоннели сооружают для пропуска в одном уровне 2-, 4-, 6-полосного движения; возможно строительство и двухъярусных тоннелей.

3.1.3. Объемно-планировочные решения городских автотранспортных и пешеходных тоннелей

Для решения транспортных проблем в крупных городах строят автотранспортные и пешеходные тоннели, обеспечивающие развязку движения в разных уровнях на наиболее загруженных направлениях и транспортных узлах, увеличение пропускной способности отдельных участков магистралей, улучшение планировочной структуры улично-дорожной сети. Автотранспортные тоннели сооружают также для создания подъездных путей к подземным автостоянкам и гаражам, торговым центрам, складам, вокзалам, аэропортам и др.

180